Die Erfindung betrifft eine Sandstrahlanlage mit einem Schleuderrad, welches mittels eines axialen Antriebsmotors angetrieben und um eine erste Drehachse, die ungefähr senkrecht zu einer zur Motorachse des Antriebsmotors parallelen Achse verläuft, schwenkbar auf einem Strahlsattel montiert ist, wobei die erste Drehachse auf dem Strahlsattel unterhalb des Schleuderrads angeordnet ist, und wobei eine erste elektromechanische Verstellvorrichtung vorhanden ist, mittels derer das Schleuderrad in verschiedene gewünschte Verschwenkwinkel bezüglich der ersten Drehachse verfahrbar ist.
Eine derartige Sandstrahlanlage ist bekannt aus
Sandstrahlen ist ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, bei dem ein Werkstück mit einem Strahlmittel wie Sand, aber etwa auch Stahl-, Keramik- oder Glaskügelchen bestrahlt wird. Einfache Beispiele finden sich in der Natur: Ein Stein, der in der Wüste liegt, wird mit der Zeit immer runder und glatter, weil der Wüstensand den Stein abschleift. Liegt statt des Steins eine Glasscheibe in der Wüste, bekommt sie Schleifspuren und wird immer matter und rauer. Je nachdem, wie stark der Wind und wie groß die Sandkörner sind, unterscheiden sich die Ergebnisse.
Schon diese einfachen Beispiele zeigen, dass Sandstrahlen völlig unterschiedliche Effekte erzielen kann. Es können Grate entfernt, Kanten verrundet, Oberflächen geglättet oder aufgeraut werden. Ebenso können Teile gereinigt oder aus optischen Gründen gestrahlt werden. Dabei spielen verschiedene Faktoren eine Rolle: Strahlmittel, Material und Beschaffenheit des Werkstücks, Arbeitsweise, sowie Intensität und Dauer des Strahlens.
Statt Wüstensand verwendet man beim industriellen Sandstrahlen -je nach Einsatzzweck- unterschiedlichste Materialien. Dazu gehören Stahl, Edelstahl, Aluminium, Glasperlen, Keramik, Granat oder Korund. Vereinzelt setzt man auch Nussschalen- oder Maiskolbengranulate ein. Die Korngröße liegt dabei zwischen 0,1 mm und fast 8 mm. Das Strahlmittel kann zudem kugelförmig oder kantig sein. Durch die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften dieser Materialien ergeben sich verschiedene Strahlergebnisse. Diese können zusätzlich noch durch die Menge und die Geschwindigkeit beim Bestrahlen variiert werden. In einigen Fällen werden auch Mischungen verschiedener Strahlmittel verwendet. Bei der Wahl des Strahlmittels berücksichtigt man auch das Material des zu strahlenden Werkstückes. Beispielsweise sollte ein Edelstahlteil nicht mit Normal-Stahl bearbeitet werden, da sonst winzige Einschlüsse im Edelstahl zu Rostbildung führen können.
Das Sandstrahlverfahren kann beispielsweise eingesetzt werden für:
Der Stein in der Wüste muss eine ganze Weile dort liegen, um vom Sand glatt abgeschliffen zu werden. Beim professionellen Sandstrahlen sind wesentlich kürzere Bearbeitungszeiten typisch, denn man kann die Menge des Strahlmittels und die Intensität (Geschwindigkeit), mit der es auf das Werkstück trifft, ganz erheblich erhöhen. Um das zu erreichen, werden im Wesentlichen drei verschiedene Methoden eingesetzt:
Dies ist ein sehr einfaches Prinzip, das ohne großen technischen Aufwand umgesetzt werden kann. Da das Strahlmittel allerdings erst in der Düse beschleunigt wird, ist der Wirkungsgrad relativ gering. Nur wenn leichtes Strahlen ausreichend ist, können hiermit die gewünschten Ergebnisse erzielt werden.
Eine weitere Technik des Sandstrahlens mit Luftdruck ist das Druckstrahlen. Hierbei wird das Strahlmittel zunächst in einem Druckbehälter gesammelt und dann zum Strahlen in einen Schlauch gepresst. Gleichzeitig wird Druckluft durch den Schlauch geleitet, die das Strahlmittel mitreißt. Am Schlauchende befindet sich eine Düse, die ein zielgerichtetes Strahlen ermöglicht. Über den Durchmesser der Düse kann die Menge des Strahlmittels eingestellt werden.
Schleuderräder eignen sich zur Strahlmittelbeschleunigung in stationären Anlagen für automatisches Sandstrahlen. Dabei handelt es sich um eine Scheibe, auf der mehrere Wurfschaufeln angebracht sind. Das Strahlmittel fällt durch ein Rohr in die Mitte der Scheibe und wird dann von den Schaufeln erfasst. Die Zentrifugalkraft beschleunigt das Strahlmittel und schleudert es auf das zu strahlende Objekt. In der Regel wird eine Leithülse verwendet, die sich in der Mitte des Schleuderrades befindet, um die Richtung des Strahlmittels festzulegen. Diese Technik verwendet keine Druckluft zur Strahlmittelbeschleunigung und hat so einen deutlich höheren und effizienteren Durchsatz. Es können weit über 100 kg Strahlmittel pro Minute beschleunigt werden. An Schleuderrad-Strahlanlagen werden zudem meist mehrere Schleuderräder gleichzeitig eingesetzt. Sandstrahlanlagen mit derartigen Schleuderrädern, welche die eingangs definierten Merkmale aufweisen, sind auf der oben zitierten Internet-Seite der Firma AGTOS gezeigt und beschrieben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber daher, eine gattungsgemäße Sandstrahlanlage mit Schleuderrad der eingangs beschriebenen Art mit möglichst simplen technischen Mitteln und wirtschaftlich preisgünstig dahingehend zu verbessern, dass ein erheblich größerer Winkelbereich auf dem zu bearbeitenden Werkstück simultan sandgestrahlt werden kann. Außerdem soll die erfindungsgemäß verbesserte Konstruktion eine erhöhte mechanische Stabilität besitzen und schließlich auch noch einen zumindest ferngesteuerten, besser noch einen automatisierten Betrieb der Sandstrahlanlage ermöglichen, wobei das Schleuderrad -simultan oder nacheinandersogar in 2 Achsen verfahren werden kann, damit auch dreidimensionale Kurven auf der Werkstück-Oberfläche "abgefahren" werden können.
Erfindungsgemäß wird diese - vielleicht einfach klingende, aber bei genauerer Betrachtung doch relativ anspruchsvolle - Aufgabe auf ebenso überraschend einfache wie wirkungsvolle Art und Weise ausgehend von einer Sandstrahlanlage mit den eingangs definierten Merkmalen dadurch gelöst, dass das Schleuderrad um eine weitere Drehachse verschwenkbar ist, die parallel zur Motorachse des Antriebsmotors und mit Abstand von dieser verläuft, und dass eine weitere elektromechanische Verstellvorrichtung vorhanden ist, mittels derer das Schleuderrad in verschiedene gewünschte Verschwenkwinkel auch bezüglich der weiteren Drehachse verfahren werden kann.
Auf diese Weise entsteht aufgrund der tiefen Anordnung der ersten Drehachse auf der Höhe des Strahlsattels unterhalb des Schleuderrads -Gegensatz zu dem oben zitierten nächstkommenden Stand der Technik, wo die erste Drehachse oberhalb des Strahlsattels mitten durch das Schleuderrad verläuft- ein mechanisch besonders stabiler Aufbau und eine im Hinblick auf die Dauerhaltbarkeit der Befestigung erheblich verbesserte Anordnung.
Vor allem aber kann mittels der erfindungsgemäß vorgeschriebenen ersten elektromechanischen Verstellvorrichtung das Schleuderrad in verschiedene gewünschte Verschwenkwinkel bezüglich der ersten Drehachse verfahren werden, so dass letztlich ein deutlich größerer Winkelbereich zur Bearbeitung überstrichen werden kann, wodurch erheblich größere Flächen eines Werkstücks in der gleichen Zeiteinheit bearbeitet werden können, was im Ergebnis zu einer viel wirtschaftlicheren Betriebsweise der Sandstrahlanlage führt.
Außerdem ermöglicht die Einführung einer elektromechanischen Verstellvorrichtung eine ferngesteuerte und permanente, insbesondere kontinuierliche Verstellung des Verschwenkwinkels des Schleuderrads bezüglich der ersten Drehachse, so dass ein automatisierter Betrieb der Sandstrahlanlage mit -im Prinzip sogar ständig wechselndenunterschiedlichen Strahlwinkeln und damit eine gleichmäßige und vollständige Bearbeitung der gewünschten Werkstückflächen ein verbessertes Arbeitsergebnis bei geringerem Zeit- und Kostenaufwand gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen erbringt.
Die Firma Wheelabrator Group GmbH in D-48629 Metelen bietet zwar auch ein sogenanntes oszillierendes Schleuderrad an. Hier ist jedoch nicht -wie der Titel vermuten ließe- das Schleuderrad selbst oszillierend, sondern der komplette Strahlsattel oszilliert. Eine derartige Konstruktion ist natürlich sehr aufwändig und kostenintensiv in der Herstellung, benötigt erheblich mehr Platz und ist schon deshalb von der oben beschriebenen Erfindung sehr verschieden.
Indem das Schleuderrad um eine weitere Drehachse verschwenkbar ist, die parallel zur Motorachse des Antriebsmotors und mit Abstand von dieser verläuft, kann das Schleuderrad -simultan oder nacheinandersogar in 2 Achsen verfahren werden. Aufgrund der dadurch erzielbaren Strahlwirkung kann also von einem "3D Schleuderrad" gesprochen werden, weil damit auch dreidimensionale Kurven auf der Werkstück-Oberfläche "abgefahren" werden können.
Diese Art der Bewegung des Schleuderrades hat den Vorteil, dass der Strahlwinkel zusätzlich zur oben beschriebenen vertikalen Verschwenkung nunmehr auch in horizontaler Richtung verschwenkt werden kann.
Dadurch, dass auch die weitere Drehachse auf dem Strahlsattel wiederum unterhalb des Schleuderrads angeordnet ist, wird eine besonders hohe mechanische Stabilität erzielt. Zusätzlich ist eine weitere elektromechanische Verstellvorrichtung vorhanden, mittels derer das Schleuderrad in verschiedene gewünschte Verschwenkwinkel auch bezüglich der weiteren Drehachse und unabhängig von der ersten Verschwenkbewegung verfahren werden kann.
Eine Klasse von besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die elektromechanischen Verstellvorrichtungen den jeweiligen Verschwenkwinkel des Schleuderrads kontinuierlich verstellen können. Damit lässt sich eine nahezu beliebig wählbare Flächenabdeckung zur Bearbeitung von Werkstück-Oberflächen erreichen.
Eine dazu alternative Klasse von Ausführungsformen der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die elektromechanischen Verstellvorrichtungen den jeweiligen Verschwenkwinkel des Schleuderrads in diskreten Schritten verstellen können. Damit können bestimmte vorgegebene Winkelbereiche besser bearbeitet werden.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sandstrahlanlage sind die elektromechanischen Verstellvorrichtungen elektrisch beziehungsweise elektronisch ansteuerbar, insbesondere regelbar Auf diese Weise kann der gewünschte Strahlwinkelbereich individuell je nach der entsprechenden Geometrie der zu bearbeitenden Oberfläche(n) des Werkstücks programmiert und eingegeben werden, um eine automatisierte Bearbeitung zu ermöglichen.
Vorteilhaft sind Weiterbildungen dieser Ausführungsformen, bei welchen die elektromechanischen Verstellvorrichtungen jeweils mit einer vorwärts und rückwärts laufenden Antriebseinheit, insbesondere einer Antriebsspindel, zur mechanischen Drehachsenverstellung des Schleuderrads sowie mit einem elektromotorischen Antrieb versehen sind, wobei der elektromotorische Antrieb vorzugsweise getaktet ansteuerbar ist. Ein derartiger Antrieb ist verschleißarm und gewährleistet eine hohe Dauerhaltbarkeit sowie einen störungsarmen, meist sogar störungsfreien Betrieb zwischen den Wartungsintervallen. Der mögliche Grad an Prozess-Automatisierung steigt und die erfindungsgemäße Sandstrahlanlage kann schon von daher besonders kostengünstig betrieben werden.
Ganz besonders bevorzugt sind Ausführungsformen der Erfindung, die sich dadurch auszeichnen, dass die elektromechanischen Verstellvorrichtungen jeweils eine kontinuierliche, insbesondere in Vorwärts- und Rückwärts-Richtung oszillierende, Verschwenkung des Schleuderrads bewirken können. Damit lässt sich eine weitere, ganz erhebliche Zeitersparnis bei der Bearbeitung von Werkstück-Oberflächen realisieren. Durch die daraus sich ergebende Möglichkeit zur Bearbeitung von größeren Oberflächenflächenanteilen des Werkstücks in gleichen Zeiteinheiten ergibt sich zudem eine deutliche Reduzierung der unerwünschten "Wolkenbildung" (=Schatten durch nicht-angestrahlte Flächenbereiche). Das Arbeitsergebnis wird also auch noch viel gleichmäßiger.
Eine Gruppe von Weiterbildungen dieser von Ausführungsformen ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanischen Verstellvorrichtungen jeweils einen einstellbaren Frequenzregler aufweisen, der die gewünschte Oszillationsgeschwindigkeit der oszillierenden Verschwenkwinkel-Verstellung des Schleuderrads regelt. So können die jeweils gerade bestrahlten Bereiche der zu bearbeitenden Werkstück-Oberfläche(n) schneller oder auch langsamer mit dem Strahlmittel überstrichen werden. Dies ermöglicht eine sehr individuelle Einstellung des aktuell angewandten Arbeitsmodus, je nach Eigenart des Werkstücks und auch abhängig vom erwünschten Arbeitsergebnis.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, dass die erste elektromechanische Verstellvorrichtung parallel zur Motorachse des Antriebsmotors angeordnet ist. Dadurch kann die Anlage äußerst kompakt und platzsparend gestaltet werden.
Ebenso sind Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen die weitere elektromechanische Verstellvorrichtung längs einer Achse angeordnet ist, die senkrecht zu einer zur Motorachse des Antriebsmotors parallelen Achse verläuft, so dass komplizierte Kraft-Umlenkungsmechanismen nicht erforderlich sind.
Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sandstrahlanlage, bei weichen der Strahlsattel zur Vermeidung von Beschädigungen und mit dem Ziel einer möglichst langen Dauerhaltbarkeit im Betrieb gegen herausschleudernde Strahlpartikel abgedichtet ist.
Diese Ausführungsformen lassen sich noch dadurch vorteilhaft weiterbilden, indem der Strahlsattel eine Labyrinth-Dichtung aufweist, welche konstruktiv besonders einfach, im Prinzip wartungsfrei und somit extrem dauerhaltbar gestaltet werden kann.
Vorteilhaft sind schließlich auch Weiterbildungen aller oben beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sandstrahlanlage, bei welchen der Strahlsattel und gegebenenfalls seine Dichtung aus hochlegiertem Werkzeugstahl hergestellt sind um eine besonders hohe Verschleißfestigkeit gegen Strahimittel-Partikel zu erzielen, welche im Betrieb in der Regel mit hoher kinetischer Energie auf die betreffenden Oberflächen der Anlage auftreffen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein. In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, welche in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden.
Im Einzelnen zeigen:
Die in den Figuren der Zeichnung schematisch im Detail dargestellten Ausführungsformen zeigen jeweils eine erfindungsgemäß ausgestaltete Sandstrahlanlage 10; 40 mit verschwenkbarem Schleuderrad 11. Dieses ist mittels eines axialen Antriebsmotors 12 angetrieben und um eine erste Drehachse 13, die senkrecht zu einer zur Motorachse des Antriebsmotors 12 parallelen Achse verläuft, schwenkbar auf einem Strahlsattel 14 montiert. Erfindungsgemäß ist die Sandstrahlanlage 10; 40 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehachse 13 auf dem Strahlsattel 14 unterhalb des Schleuderrads 11 angeordnet ist, und dass eine erste elektromechanische Verstellvorrichtung 15 vorhanden ist, mittels derer das Schleuderrad 11 in verschiedene gewünschte Verschwenkwinkel bezüglich der ersten Drehachse 13 verfahrbar ist.
In den
Die
Bei sämtlichen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sandstrahlanlage 10; 40 können die elektromechanischen Verstellvorrichtungen 15; 45 den jeweiligen Verschwenkwinkel des Schleuderrads 11 kontinuierlich oder aber in diskreten Schritten verstellen.
Die elektromechanischen Verstellvorrichtungen 15; 45 sind in der Regel elektrisch beziehungsweise elektronisch ansteuerbar, insbesondere regelbar, und jeweils mit einer vorwärts und rückwärts laufenden Antriebseinheit, insbesondere einer Antriebsspindel, zur mechanischen Drehachsenverstellung des Schleuderrads 11 sowie mit einem elektromotorischen Antrieb versehen, wobei der elektromotorische Antrieb vorzugsweise getaktet ansteuerbar ist.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sandstrahlanlage 10; 40 sind die elektromechanischen Verstellvorrichtungen 15; 45 so ausgelegt, dass sie jeweils eine kontinuierliche, insbesondere in Vorwärts- und Rückwärts-Richtung oszillierende, Verschwenkung des Schleuderrads 11 bewirken können. Insbesondere weisen sie jeweils einen -in der Zeichnung nicht eigens dargestellteneinstellbaren, elektronischen Frequenzregler auf, der die gewünschte Oszillationsgeschwindigkeit der oszillierenden Verschwenkwinkel-Verstellung des Schleuderrads 11 regelt.
Die erste elektromechanische Verstellvorrichtung 15 ist parallel zur Motorachse des Antriebsmotors 12 angeordnet, während die weitere elektromechanische Verstellvorrichtung 45 längs einer Achse angeordnet ist, die senkrecht zu einer zur Motorachse des Antriebsmotors 12 parallelen Achse verläuft.
Der Strahlsattel 14 ist in der Regel gegen herausschleudernde Strahlpartikel abgedichtet und weist bei der in
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