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Schleuderstrahlputzmaschine

Allgemein

Die Maschinen und Anlagen werden unterteilt nach

1. Trommelstrahlmaschinen
2. Bandstrahlanlagen
3. Drehtisch-Strahlmaschinen
4. Drehgehänge-Strahlanlagen
5. Sonderbauarten

Trommelstrahlmaschinen

Bei diesem Maschinentyp wird das Putzgut in einer rotierenden Trommel umgewälzt und vom Strahlfächer der Schleuderräder erfasst.

Bild  1 zeigt die Prinzipskizze der Chargen-Trommel-Strahlmaschine, die chargenweise beschickt wird.

Das Strahlgut gelangt über die Beschickungseinrichtung in den offenen, polygonförmigen Strahlraum. Der Trommelkörper der Maschine führt Schwenkbewegungen um die Längsachse in einem Bereich von etwa 120° aus. Dabei bewirkt die Polygonform der Trommel ein schonendes Umwälzen der Teile. Die Frequenz der Pendelbewegung wird in Abhängigkeit von Werkstückmenge, -größe und Konfiguration eingestellt.

Durch Drehen des verschleißfesten Trommelkörpers um 180° wird das Strahlgut auf eine Vibrationsrinne entleert und weiterverarbeitet.

Durchlauf-Trommel-Strahlmaschinen arbeiten mit einem kontinuierlichen Durchlauf des Strahlguts. Entsprechend der Trommelkonstruktion wird mit einer konischen oder geneigten Drehtrommel, polygonförmigen Trommel oder mit Doppeltrommel und Schleudereinheiten im feststehenden Mittelstück gearbeitet.

Die Durchlauf-Muldenband-Strahlmaschine hat in Durchflussrichtung eine leicht geneigte Trommel, die aus den Baugruppen Einlauftrommel, Muldenband und Auslauftrommel (Bild  2) besteht. Ein- und Auslauftrommel sind mit einer Lochung zum Ausscheiden des Strahlmittels versehen. Kernstück der Strahlmaschine bildet ein von den Chargentrommeln bekanntes endloses Muldenband. Im Gegensatz zu diesem hat es jedoch keine Lochung, sodass sich an der tiefsten Stelle des Muldenbands ein Strahlmittelpolster bildet, das beim Umwälzen der Gussstücke als Dämpfung wirkt. Durch die Trommelbewegung werden die Gussstücke gleichmäßig gewendet. Zusätzlich sorgen Mitnehmerleisten an den Muldenbandbrücken für eine gründliche Umwälzung des Strahlgutes. Die Beschickung vor der Einlauftrommel und die Austragzone mit Strahlmittelabscheidung können nach den jeweiligen Erfordernissen gestaltet werden.

Für das kontinuierliche Strahlen werden auch Polygontrommeln mit Pendelbewegung eingesetzt. Die Polygontrommel ist an der Oberseite offen und pendelt direkt unter dem Schleuderstrahl in einem Bereich von etwa 120° (Bild  3). Die breite Öffnung im Trommelmantel erleichtert auch das Beschicken und Entleeren. Die Polygonform der Trommel bewirkt ein schonendes Umwälzen des Putzguts. Durch die oben offen, zugängliche Möglichkeit können die Gussstücke effektiv vom Schleuderstrahl erfasst und so Außenflächen und Innenräume gründlich gestrahlt werden. In Abhängigkeit von Gussmenge und Stetigkeit des Materialflusses werden die Frequenz der Pendelbewegungen, die Neigung der Trommel und die Strahlmittelzugabe in die Schleuderräder gesteuert. Im Anschluss an die Strahlzone durchlaufen die Gussteile eine getrennte Schleusenzone zur Strahlmittelentleerung. Der Trommelmantel ist gelocht, damit das aufprallende Strahlmittel sowie Sand und Putzrückstände in einen Sammeltrichter fallen können. Spezielle Separiersysteme trennen das Strahlmittel vom Sand, reinigen es und scheiden zertrümmertes oder abgeriebenes Strahlkorn aus. In der Regel fördert ein Becherwerk das Strahlmittel für einen erneuten Umlauf zu den Schleuderrädern. Der Strahlraum muss wirksam entstaubt und an eine Filteranlage angeschlossen werden.

Bandstrahlmaschinen

Eine weitere, im Gießereibetrieb viel verwendete Bauform ist die Strahlmaschine mit Muldenbandtrommel (Muldenband-Strahlanlage) (Bild 4 und 5). Das Putzgut wird mit einer Beschickungseinrichtung in den muldenförmigen Strahlraum gefüllt. Dieser wird durch ein endlos umlaufendes Gummiband gebildet und ist von seitlichen Scheiben begrenzt. Ein oder mehrere Schleuderräder werfen das Strahlmittel auf die in der Mulde sich umwälzenden Gussstücke ab, und durch die Rollbewegung werden Strahlmittel- und Sandansammlungen ständig entleert. Das Gemisch aus Strahlmittel, Sand und Zunder fällt durch die Bandlochungen auf eine Fördervorrichtung und wird der Separiereinrichtung zugeführt. Durch Rückwärtslauf des Bands wird das Strahlgut entladen.

Bei der Raupenband-Strahlmaschine setzt sich das endlose Band aus einzelnen, verschleißfesten und gelochten Stahlplatten zusammen. Die Raupenbandstrahlmaschine ist für Gussstückgewichte bis 150 kg im Einsatz. Bild  6 zeigt eine Maschine dieser Bauform. Das Entladen erfolgt auf Schwingförderrinnen in Transportbehälter. Dadurch ist eine automatische Be- und Entladung möglich, und die Maschinen lassen sich einzeln oder in Serie in vollautomatische Fertigungslinien eingliedern.

Mulden- oder Raupenband-Trommelstrahlmaschinen werden chargenweise beschickt.

Diese Art der Strahlgutzuführung lässt sich auch so automatisieren, dass praktisch ein kontinuierlicher Betriebsablauf möglich wird, wenn auch die Füllung des Mulden- oder Raupenbands satzweise erfolgt. Dies geschieht zum Beispiel durch Vorfördern des Strahlguts in einen Vorbunker, aus dem es chargenweise auf das laufende Raupenband abgegeben wird. Eine Schwingförderrinne füllt das Strahlgut in den Vorbunker, und sobald die Sensoren das optimale Füllvolumen des Vorbunkers signalisieren, schließt sich eine Stauklappe an der Förderrinne, die sofort die Zuführungsgeschwindigkeit reduziert. Gleichzeitig öffnet sich der Vorbunker und schüttet das Strahlgut auf das laufende Raupenband. Eine sich einschiebende Verschlussplatte schützt vor Herausfallen der Teile. Der Strahlvorgang beginnt, sobald der Vorbunker wieder geschlossen ist, und währenddessen öffnet sich die Stauklappe an der Schwingförderrinne und füllt den Vorbunker erneut. Auch die Entleerung des Strahlgutes läuft automatisch ab.

Bei Durchlauf-Strahlanlagen mit Bewegung des Bandconveyors in Förderrichtung können gekühlte und vom Kreislaufmaterial befreite Teile nacheinander Teil für Teil aufgereiht kontinuierlich durch die Strahlmaschine transportiert und gestrahlt werden. Die Teile befinden sich von der Horizontalen in einer Schräglage von 30 bis 50 Grad. Je flacher die Teile dabei liegen, desto langsamer passieren sie durch den höheren Reibungswiderstand die Strahlzone. Je steiler sie stehen, umso schneller bewegen sie sich rotierend durch die Strahlmaschine (Bild 7).

Die Drahtgurt-Durchlaufanlagen (Bild  8 und 9) eignen sich hervorragend für das allseitige und umfassende, strahltechnische Bearbeiten von flachen, sowie auch volumigen und sehr komplexen Werkstücken im kontinuierlichen Durchlaufverfahren. Durch die insgesamt 4, erweiterbar auf 8, um das Gehäuse angebrachten Hochleistungsschleuderräder (sowohl vertikal aber auch horizontal geneigt) werden selbst sehr komplizierte Werkstücke, die Taschen oder Hinterschneidungen aufweisen, umfassend bearbeitet. Als Teiletransport dient ein hochverschleißfestes und bezüglich Strukturierung und Maschenweite angepasstes Drahtgliederband. Die spezielle Gurtführung ermöglicht es, dass die unteren Schleuderräder nur durch eine Gurtlage strahlen müssen, was die sogenannte „Schattenbildung“ (Cover-Effekt) auf ein Minimum reduziert.

Drehtisch-Strahlmaschinen

Bei Maschinen dieser Konstruktionsart durchläuft das Putzgut auf einem langsam sich drehenden Tisch die Strahlzone (Bild  10). Der Bedienungsmann legt die Gussstücke auf und nimmt die gestrahlten vom Tisch.

Der Drehtisch zum Schleuderstrahlen wird auch in Kabinen und Putzhäusern verwendet. Er kann fest eingebaut oder fahrbar sein, (Putzhaus).

Drehgehänge-Strahlanlagen

Bei diesen Anlagen wird das Strahlgut von einem einschwenkbaren Gehänge aufgenommen, das sich im Strahlraum um die Gehängeachse dreht. Häufig eingesetzt werden vor allem Hängebahn-Strahlanlagen, bei denen die Gussstücke an Drehhaken oder Drehgehängen angehängt und in die Strahlkammer gefahren werden, wobei eine dauernde Drehbewegung des Gehänges möglich ist. In Bild 11 ist das Arbeitsprinzip schematisch dargestellt. Der Hängebahntransport kann mit hand- oder motorgetriebenen Laufkatzen, auch mit Kreisfördersystemen und mit Selbstfahrgehängen vorgenommen werden.

Der Einsatz einer Hängebahn-Strahlanlage empfiehlt sich bei empfindlichen und nicht trommelfähigen, schweren oder großvolumigen Werkstücken. Ausführungsbeispiele zeigen die Bilder 12 und 13.

Sonderbauarten

Es gibt verschiedene Sonderkonstruktionen von Strahlmaschinen und Anlagen, die meist für ein spezielles Putzgut konzipiert sind.

Mit Rollkäfiganlagen oder auch Fahrjochgehängeanlagen können größere Gussteile individuell gestrahlt werden. Die Teile werden einzeln durch den Strahlraum durchgefahren und während des Strahlvorgangs gedreht, sodass ein allseitiges Strahlen und auch Abfließen von Kernsandresten aus des Gussteilen sehr gut möglich sind.

Für das Strahlen von Motorblöcken, Kurbelgehäusen, Zylinderköpfen oder Getriebegehäusen für den Automobilbau und von anderen Gussstücken in großen Serien wurden Manipulator-Strahlanlagen und Karussell-Drehhaken-Strahlmaschinen entwickelt.

Das Anlagenkonzept bei den Manipulator-Strahlanlagen sieht drei Basisversionen in Modulbauweise vor. Die unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich Leistung und verfügbarem Platz können dadurch maximal berücksichtigt werden. Manipulator-Strahlanlagen können mit Luftstrahlstationen kombiniert und in automatische Putzlinien integriert werden. Manipulatoren mit ein- oder zweiachsig beweglichen Greifern nehmen die Werkstücke auf und führen sie durch die Anlage. Die Greifwerkzeuge passen sich automatisch den Werkstückformen an, sodass einzelne oder mehrere Teile in Abmessungen von 80 bis 500 mm Höhe aufgenommen werden können (Bild 14 und 15).

Mit der Beschickungsvorrichtung oder einem Industrieroboter werden die ungestrahlten Teile in den Manipulator gelegt und eingespannt. Dabei sorgt ein Federmechanismus für gleich bleibende Haltekraft. Vollautomatisch arbeitende Maschinen sind mit Werkstück-Erkennungssystemen ausgerüstet, über die die Strahlparameter (Strahlzeit, Bewegungsablauf der Teile im Strahlfächer, Anzahl zugeschaltete Schleuderräder, Entleerzeit) gesteuert werden.

Durch die gezielte Anordnung der Werkstücke in der Manipulatorzange sind immer eine optimale Lage im Strahlfächer und die bestmögliche Ausnutzung der Strahlmittelenergie bei minimalem Verschleiß sichergestellt. Nach dem Strahlen werden die Gussteile entleert. Schwierig zu entleerende Teile können schräg eingespannt werden. In Verbindung mit variablen Drehbewegungen (Drehen, Halten, Pendeln) entsteht eine Taumelbewegung, wodurch das Strahlmittel zuverlässig ausgetragen wird.

Die Maschinen verfügen über eine kombinierte Strahl-/Strahlmittelentleerkammer und können entweder mit der üblichen Manipulationszange ausgerüstet oder als Roboterstrahlmaschine ausgeführt werden.

Manipulatorstrahlmaschinen können abgestimmt auf den Werkstückfluss frontseitig beschickt und entladen oder alternativ frontseitig beschickt und rückseitig entladen werden. Das paarweise Strahlen von Werkstücken ist in den meisten Fällen möglich und trägt entscheidend zur Leistungssteigerung bei. Roboterstrahlmaschinen arbeiten im Verbund mit einem Industrieroboter, der die Werkstücke im Strahlfächer bewegt, entleert und auf Transportvorrichtungen entlädt (Bild 16). Zum Beschicken und Entladen sind die Maschinen längsseitig mit Schiebetüren mit großflächigen Aussparungen für den Roboterarm ausgerüstet (Bild  17). Die Strahlmittelabdichtung erfolgt durch ein einfaches, wirkungsvolles Labyrinthsystem mit zwei Manganscheiben. Die Vorteile sind dabei größtmögliche Freiheit für Bewegungen des Roboterarms, kein Friktionsverschleiß, weniger häufiges, einfaches und zeitsparendes Wechseln der Dichtelemente.

Das Bearbeitungsspektrum dieser Hochleistungsschleuderradanlage mit Einarmroboter reicht vom Entgraten über Oberflächenfinish bis zum Strahlverfestigen (engl. shot peening) schlagempfindlicher Werkstücke unterschiedlicher Dimensionen.

Karussell-Drehhaken-Strahlmaschinen sind besonders geeignet für die Oberflächenbehandlung und das Entgraten von Aluminiumteilen, aber auch zum Entzundern von Schmiedeteilen sowie Entsanden von Gussteilen. Diese Art von Strahlmaschinen wird für Werkstücke eingesetzt, die aufgrund ihrer Bruchempfindlichkeit nicht im Umwälzverfahren gestrahlt werden können. Das kontinuierlich rotierende Gehänge kann, um Strahlschatten zu vermeiden, durch drei Positionen pro Strahlzyklus vor den Schleuderrädern takten. Bevor das Strahlmittel wieder den Schleuderrädern zugeführt wird, durchläuft es eine Separationseinheit zur Entfernung von Verunreinigungen.

Vollautomatisch arbeitende Strahlmaschinen sind mit Werkstück-Erkennungssystemen ausgerüstet, über die die Strahlparameter (Strahlzeit, Bewegungsablauf der Teile im Strahlfächer, Anzahl zugeschaltete Schleuderräder, Entleerzeit) gesteuert werden.

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