DE102016209107A1

DE102016209107A1 - Sperrfluidvorrichtung für eine Bearbeitungsvorrichtung, Bearbeitungsvorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Sperrfluids

Info

Publication number: DE102016209107A1
Application number: DE102016209107.7A
Authority: DE
Inventors: Harald Rieger
Original assignee: Homag GmbH
Current assignee: Homag GmbH
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2017-11-30

Abstract

Sperrfluidvorrichtung (1) für eine Bearbeitungsvorrichtung (2), insbesondere ein Bearbeitungsaggregat zur Bearbeitung von bevorzugt plattenförmigen Werkstücken (3), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoff und/oder Kunststoff bestehen, die eine Sperrfluid-Zuführeinrichtung (10) aufweist, die eingerichtet ist, Sperrfluid (300) auf einen bestimmten Bereich (4) einer Bearbeitungsvorrichtung zu richten, um den Bereich (4) abzudichten. Wobei die Sperrfluidvorrichtung (1) ferner eine Zusetzeinrichtung (20) aufweist, die eingerichtet ist, dem von der Sperrfluid-Zuführeinrichtung (10) auszugebenden Sperrfluid (300) zumindest zeitweise eine weitere Substanz (100) zuzuführen. Ferner ist die Erfindung auf eine Bearbeitungsvorrichtung gerichtet, die eine erfindungsgemäße Sperrfluidvorrichtung umfasst. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines Sperrfluids für eine Beabeitungsvorrichtung.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Sperrfluidvorrichtung für eine Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere ein Bearbeitungsaggregat zur Bearbeitung von bevorzugt plattenförmigen Werkstücken, eine Bearbeitungsvorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung eines Sperrfluids anhand der erfindungsgemäßen Sperrfluidvorrichtung.
Stand der Technik
Üblicherweise sind Sperrfluiddichtsysteme aus dem Bereich der Wellenabdichtung, insbesondere der Abdichtung von Arbeitsspindeln bekannt. Hierbei wird die Arbeitsspindel für gewöhnlich mittels Lager, die in einem Gehäuse aufgenommen sind, gelagert, wobei das Gehäuse bis auf die Lagerstelle, an der die Arbeitsspindel nach außen steht, um ein Werkzeug aufnehmen zu können, dicht ausgebildet ist. Um nun die vorgenannte Lagerstelle vor Fremdpartikeln zu schützen, wird zwischen der nach außen stehenden Arbeitsspindel und dem Gehäuse ein ausreichend langer und schmaler Drosselspalt ausgebildet, welcher anhand einer oder mehreren Sperrfluidbohrungen, die im Gehäuse vorgesehen sind, mit Sperrfluid versorgt und durchströmt wird. Aufgrund des durch den Drosselspalt nach außen strömenden Sperrfluids werden Fremdpartikel davon abgehalten, in den Drosselspalt und insbesondere in die Lagerstelle einzudringen. Ferner könne anhand des Sperrfluidstroms Fremdpartikel, die bereits in den Drosselspalt eingedrungen sind, aus dem Drosselspalt ausgespült werden.
Im Bereich der Bearbeitungsvorrichtungen werden Sperrfluidvorrichtungen grundsätzlich auf zweierlei Arten genutzt, einerseits wie oben beschrieben als Sperrfluiddichtsysteme, zum Schutz von Arbeitsspindeln vor Umwelteinflüssen, wie z.B. Späne die während der Bearbeitung von Werkstücken anfallen, andererseits als Sperrfluidwände bei Absaugvorrichtungen, oder zum Schutz von Maschinenteilen. Unter einer Sperrfluidwand ist eine Fluidströmung zu verstehen, die z.B. Späne, die bei einer Trennbearbeitung entstehen, entgegengerichtet wird, um die Späne abzulenken und zu verhindern, dass diese einen Bearbeitungsraum ungehindert verlassen. Gewöhnlich werden die Späne in Richtung einer Absaugung oder eines Auffangbehälters abgelenkt. Sperrfluidwände werden dann eingesetzt, wenn statische Prallwände nicht eingesetzt werden können, da zum Beispiel die Stelle bzw. der Bereich nicht zugänglich ist.
In den letzten Jahren ist der Einsatz von Sperrfluidwänden insbesondere immer wichtiger geworden, da eine äußerst niedrige Belastung (Emission) des Arbeitsraums mit Feinstaub angestrebt wird. Einerseits aus gesundheitlichen Aspekten in Bezug auf das Bedienpersonal, andererseits um den Wartungsaufwand von Bearbeitungsvorrichtungen so gering wie möglich zu halten.
Da jedoch im Allgemeinen die Rahmenbedingungen beim Einsatz von Sperrfluidwänden nicht so optimal sind wie im Fall von Sperrfluiddichtsystemen für Arbeitsspindeln, so müssen in der Regel größere Spalte oder vollständig offene Bereiche abgedichtet bzw. abgeschirmt werden, benötigen für gewöhnlich Sperrfluidwände einen wesentlich größeren Sperrfluidstrom, d.h. eine größere Menge an Sperrfluid und/oder eine höhere Fließgeschwindigkeit müssen bereitgestellt werden, was den benötigten Energiebedarf stark erhöht und somit in vielen Fällen den Einsatz von Sperrfluidwänden wirtschaftlich unrentabel macht. Ferner weisen bekannte Sperrfluidwände den Nachteil auf, dass trotz hohem Sperrfluideinsatz oft nur eine unbefriedigende Abdichtung erzielt werden kann. D.h., dass trotz hohem Energieeinsatz nicht alle Fremdteile ausreichend abgelenkt bzw. aufgenommen werden können und somit ein bestimmter Anteil der Fremdteile dennoch die Sperrfluidwand durchdringt.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, eine Sperrfluidvorrichtung für eine Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere ein Bearbeitungsaggregat zur Bearbeitung von bevorzugt plattenförmigen Werkstücken bereitzustellen, mit der eine zufriedenstellende Abdichtung bzw. Abschirmung gegenüber Fremdteilen erzielt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Sperrfluidvorrichtung nach Anspruch 1, eine Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7 sowie ein Verfahren nach Anspruch 10. Besonders bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Einer der Kerngedanken der vorliegenden Erfindung ist es, mittels einer Zusetzeinrichtung einem Sperrfluid, das von einer Sperrfluid-Zuführeinrichtung auf einen Bereich einer Bearbeitungsvorrichtung gerichtet wird, um den Bereich abzudichten und/oder abzuschirmen, zumindest zweitweise eine weitere Substanz zuzuführen bzw. zuzumischen.
Mittels der vorgeschlagenen Sperrfluidvorrichtung kann somit der Impuls eines Sperrfluids drastisch erhöht werden, was es im Umkehrschluss ermöglicht, die benötigte Sperrfluidmenge zu reduzieren und trotzdem im Vergleich zu bekannten Sperrfluidvorrichtungen ein verbessertes Ergebnis hinsichtlich der Abdichtleistung bzw. Abschirmleistung von Fremdpartikeln zu erzielen. Hierdurch kann bei wesentlich verbesserter Abdichtleistung bzw. Abschirmleistung der Energiebedarf drastisch reduziert werden und damit der wirtschaftlich rentable Anwendungsbereich von Sperrfluidvorrichtungen bzw. Sperrfluidwänden ausgebaut werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Sperrfluidvorrichtung für eine Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere ein Bearbeitungsaggregat zur Bearbeitung von bevorzugt plattenförmigen Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoff, Glas, Metall und/oder Kunststoff bestehen, eine Sperrfluid-Zuführeinrichtung, die eingerichtet ist, strömendes Sperrfluid auf einen bestimmten Bereich einer Bearbeitungsvorrichtung zu richten, um den Bereich abzudichten und/oder abzuschirmen, wobei die Sperrfluidvorrichtung ferner eine Zusetzeinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, dem von der Sperrfluid-Zuführeinrichtung auszugebenden Sperrfluid zumindest zeitweise eine weitere Substanz zuzuführen bzw. zuzumischen. Die weitere Substanz kann vorzugsweise Partikel und/oder Dampf umfassen. Bei den Partikeln kann es sich beispielsweise um Feststoffpartikel, wie z.B. Holz-, Kunststoff- oder Metallspäne, Verschnitt, Splitter, Staub, Pulver und dergleichen und/oder flüssige Partikel, wie z.B. Wasserpartikel, Ölpartikel, usw. handeln. Bei dem Dampf kann es sich um Wasserdampf, Öldampf und dergleichen handeln. Die weitere Substanz kann auch Kombinationen der einzelnen Partikel umfassen.
Auf diese Weise wird eine Sperrfluidvorrichtung bereitgestellt, mit der z.B. ein offener Bereich einer Abschirmung eines Bearbeitungsraums einer Bearbeitungsvorrichtung abgedichtet bzw. abgeschirmt werden kann. D.h., mittels der Sperrfluidvorrichtung kann auf den offenen Bereich (Öffnungsbereich) der Abschirmung ein Sperrfluidstrom, der mit einer weiteren Substanz durchsetzt ist, gerichtet werden, womit eine sogenannte Partikel-Sperrluftwand ausgebildet werden kann. Aufgrund der weiteren Substanz (Partikel) in dem Sperrfluid kann gegenüber herkömmlichen Sperrfluidwänden der Impuls des Sperrfluids deutlich erhöht werden, was zu einer effizienteren Abdichtung bzw. Abschirmung des offenen Bereichs (Öffnungsbereich) führt, und es andererseits ermöglicht, den benötigten Energiebedarf drastisch zu reduzieren. Unter Nutzung des Sperrfluids ist es auch möglich, Bereiche, die Bauteile wie z.B. Sensoren, Fühler, elektrische Komponenten und dergleichen umfassen, vor Abrieb und Verschmutzung zu schützen, insbesondere wenn die Bauteile innerhalb einer Abschirmung bzw. Absaughaube vorgesehen sind. In diesem Fall wird ein bestimmter Bereich abgeschirmt.
Ferner ist bei vorliegender Erfindung unter dem Begriff „Bearbeitungsvorrichtung“ neben der klassischen formgebenden Bearbeitungsvorrichtung, wie z.B. eine Trennbearbeitungsvorrichtung, eine Schneidvorrichtung, und dergleichen, auch eine Vorrichtung zu verstehen, bei der auf ein Werkstück z.B. Stoffe aufgebracht werden, wie z.B. eine Lackiervorrichtung, Beschichtungsvorrichtung, und dergleichen.
Bevorzugt ist die Sperrfluidvorrichtung ferner mit einer Absaugeinrichtung ausgestattet, mittels der die während einer durch die Bearbeitungsvorrichtung durchgeführten Bearbeitung, wie z.B. Fräsen, Sägen, Bohren, Schleifen, Lackieren, Beschichten und dergleichen, anfallenden Partikeln abgesaugt werden können. Hierbei ist es anhand der Sperrfluidvorrichtung insbesondere möglich, einen Öffnungsbereich an oder in der Absaugeinrichtung, der durch die Absaugeinrichtung nicht ausreichend abgedichtet oder abgesaugt werden kann, mittels der Sperrfluid-Zuführeinrichtung, insbesondere des auf den Öffnungsbereich gerichteten Sperrfluids, abzudichten.
Wenn also z.B. die Absaugeinrichtung eine Absaughaube umfasst, die prozesstechnisch den Arbeitsraum nicht vollständig umschließen kann, d.h. ein bestimmter Bereich offen bleibt, kann genau dieser Öffnungsbereich anhand der Sperrfluid-Zuführeinrichtung bzw. der sogenannten Sperrfluidwand, die durch das mit der weiteren Substanz (Partikeln) durchsetzte Sperrfluid ausgebildet ist, abgedichtet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Sperrfluidvorrichtung ferner eine Abscheidevorrichtung auf, anhand der aus dem Absaugstrom (Absaugluftstrom) der Absaugeinrichtung zumindest ein Teil der mittels der Absaugeinrichtung abgesaugten Partikel, wie z.B. Späne, Verschnitt, Splitter, und dergleichen abgeschieden bzw. vom Absaugstrom getrennt werden können.
Ferner kann die Sperrfluidvorrichtung bevorzugt eine Zuführeinrichtung aufweisen, mit der die abgeschiedenen Partikel aus dem Absaugstrom der Absaugeinrichtung der Zusetzvorrichtung zugeführt werden können, damit diese die abgeschiedenen Partikel dem Sperrfluid zusetzen bzw. zumischen kann.
Auf diese Weise wird eine Sperrfluidvorrichtung zur Verfügung gestellt, mit der die bei einer Bearbeitung durch die Bearbeitungsvorrichtung anfallenden Partikel abgesaugt und wiederverwendet werden können. Dadurch ist es möglich, auf eine separate Versorgung der Sperrfluidvorrichtung, insbesondere der Zusetzvorrichtung mit Partikeln zu verzichten. Ferner kann z.B. der entstehende Späneabfall reduziert werden, da die bei der Bearbeitung anfallenden Späne für die Ausbildung der Sperrfluidwand wiederverwendet werden.
Des Weiteren kann die Abscheidevorrichtung der Sperrfluidvorrichtung bevorzugt mit einer Separiervorrichtung versehen sein, mit der die aus dem Absaugstrom abgeschiedenen Partikel separiert bzw. gefiltert werden können. Hierbei erfolgt die Separierung der Partikel derart, dass nur solche Partikel der Zusetzvorrichtung zugeführt werden, die für ein Zusetzen zu dem Sperrfluid geeignet sind. D.h., dass zum Beispiel zu große Partikel oder zu schwere Partikel ausgeschleust werden, da diese mit hoher Wahrscheinlichkeit keinen Beitrag zur Impulserhöhung des Sperrfluids beitragen würden, sondern vielmehr die Gefahr besteht, dass diese aus dem Sperrfluid herausfallen und die Arbeitsumgebung verschmutzten.
Bevorzugt kann die Zusetzvorrichtung der Sperrfluidvorrichtung gemäß einer Ausführungsform die weitere Substanz (Partikel) dem Sperrfluid durch Eindüsen und/oder mittels einer Ansaugeinrichtung, die nach dem Venturi-Prinzip funktioniert, zusetzen. Unter Eindüsen ist hierbei zu verstehen, dass anhand von Fremdluft bzw. Fremdfluid die abgeschiedenen Partikel in Bewegung, insbesondere in eine Strömungsbewegung versetzt werden und dann dem Sperrfluid zugesetzt werden. Im Gegensatz dazu wird bei einer Ansaugeinrichtung, die nach dem Venturi-Prinzip funktioniert, mittels der Strömungsenergie des Sperrfluids eine Saugwirkung aufgebaut, die die weitere Substanz (Partikel) ansaugt und diese dadurch dem Sperrfluid zuführt bzw. zumischt. Ferner kann die Zusetzvorrichtung eine Öffnung, insbesondere eine Düse aufweisen, mittels der die weitere Substanz (Partikel) dem Sperrfluid zugeführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform vorliegender Erfindung weist die Sperrfluidvorrichtung einen Druckfluidanschluss oder eine Druckfluidquelle auf, mittels der die Sperrfluid-Zuführeinrichtung mit Druckfluid versorgt wird. Falls notwendig kann auch die Zusetzvorrichtung mit Druckfluid versorgt werden. Bei dem Druckfluid handelt es sich in der Regel um Druckluft, die zum Beispiel mittels einer Druckluftversorgungsanlage zur Verfügung gestellt wird.
Des Weiteren kann die Sperrfluid-Zuführeinrichtung mindestens eine Öffnung, eine sich weitende Rohröffnung oder eine Düse aufweisen, mittels der das Sperrfluid auf den bestimmten Öffnungsbereich der Bearbeitungsvorrichtung gerichtet werden kann. Anhand der Öffnungsgeometrie der Öffnung (z.B. eine Düse) oder der Anzahl der eingesetzten Öffnungen (z.B. Düsen) ist es ferner möglich, den Wirkungsbereich und die Wirkungsweise der Sperrfluidvorrichtung einzustellen bzw. zu beeinflussen.
Ferner ist die vorliegende Erfindung auf eine Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere ein Bearbeitungsaggregat gerichtet, die zur Bearbeitung von bevorzugt plattenförmigen Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoff, Glas, Metall und/oder Kunststoff bestehen, dient, gerichtet, wobei die Bearbeitungsvorrichtung eine wie oben beschriebene Sperrfluidvorrichtung umfasst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist die Bearbeitungsvorrichtung ein Bearbeitungsaggregat zur spanenden Bearbeitung von bevorzugt plattenförmigen Werkstücken und eine Absaugeinrichtung, zum Absaugen der während der spanenden Bearbeitung anfallenden Späne auf, wobei die Sperrfluid-Zuführeinrichtung so eingerichtet ist, dass mittels des mit der weiteren Substanz (Partikeln) durchsetzen Sperrfluids ein Bereich der Bearbeitungsvorrichtung abdichtbar und/oder abschirmbar ist.
Auf diese Weise kann zum Beispiel eine Bearbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, mit welcher ein für gewöhnlich offener Bereich in der Absaugeinrichtung der Bearbeitungsvorrichtung, durch welchen Partikel in den Bedienungsbereich der Bearbeitungsvorrichtung gelangen und diesen verschmutzen, mittels der Sperrfluid-Zuführeinrichtung effektiv abgedichtet werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform vorliegender Erfindung ist es möglich, die Sperrfluid-Zuführeinrichtung relativ zu dem abzudichtenden bzw. abzuschirmenden Bereich zu verfahren und/oder die Sperrfluid-Zuführeinrichtung zu schwenken. Dies ermöglicht es, einen größeren Bereich abzudichten und/oder abzuschirmen, oder verschiedene Bereiche abzuschirmen. Es ist auch möglich mehrere Sperrfluid-Zuführeinrichtungen vorzusehen.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines Sperrfluids zum Abdichten und/oder Abschirmen eines Bereiches einer Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere eines Bearbeitungsaggregates zur Bearbeitung von bevorzugt plattenförmigen Werkstücken, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoff, Glas, Metall und/oder Kunststoff bestehen, insbesondere mittels der wie oben beschriebenen Sperrfluidvorrichtung. Es besteht auch die Möglichkeit zur Abschirmung eines Bereichs, der z.B. Sensoren aufweist, oder zur gezielten Ablenkung von Prozessspäne innerhalb einer Bearbeitungsvorrichtung. Gemäß dem Verfahren wird ein strömendes Sperrfluid erzeugt, zumindest zeitweise dem strömenden Sperrfluid eine weitere Substanz zugesetzt bzw. zugemischt, und anschließend das mit der weiteren Substanz durchsetzte strömende Sperrfluid in Richtung des Bereichs der Bearbeitungsvorrichtung gerichtet, d.h., die mindestens eine Öffnung bzw. Düse der Sperrfluid-Zuführeinrichtung wird auf den Bereich ausgerichtet, um den Bereich gegen einen Austritt von bei einer Bearbeitung eines Werkstückes durch die Bearbeitungsvorrichtung anfallenden Partikeln abzudichten oder einen bestimmten Bereich gegen anfallende Partikel abzuschirmen.
Bevorzugt handelt es sich wie oben bereits erwähnt bei der weiteren Substanz bevorzugt um Feststoffpartikel und/oder flüssige Partikel und/oder Dampf. Wobei die Feststoffpartikel, insbesondere Holz-, Kunststoff-, Metallspäne, Verschnitt, oder Splitter sein können, die flüssigen Partikel Wasserpartikel, Ölpartikel usw. sein können, und es sich bei dem Dampf um Wasserdampf, Öldampf und dergleichen handeln kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren zur Erzeugung eines Sperrfluids für eine Bearbeitungsvorrichtung ferner das Absaugen der während einer Bearbeitung eines Werkstücks durch die Bearbeitungsvorrichtung anfallenden Partikel, Entnehmen von zumindest einem Teil der abgesaugten Partikel und das Zuführen der entnommenen Partikel zu der Zusetzeinrichtung (20), wobei die dem Sperrfluid zugesetzte weitere Substanz die abgesaugten und entnommenen Partikel umfasst. Hierbei werden mittels der Absaugeinrichtung Partikel, die während einer Bearbeitung eines Werkstücks durch die Bearbeitungsvorrichtung anfallen, abgesaugt und anschließend zumindest ein Teil der abgesaugten Partikel anhand der Abscheidevorrichtung aus dem Absaugstrom (Absaugluftstrom) der Absaugeinrichtung der Bearbeitungsvorrichtung abgeschieden bzw. getrennt und mittels der Zuführeinrichtung zur Zusetzeinrichtung transportiert bzw. bewegt. Anschließend werden die abgeschiedenen Partikel mittels der Zusetzvorrichtung dem Sperrfluid zugesetzt. Hierbei können die einzelnen Partikel wiederverwendet werden. D.h., die Partikel können mehre Durchläufe durchlaufen bevor sie endgültig ausgeschleust werden. Gemäß dem Verfahren wird ferner das mit Partikeln beladene Sperrfluid so auf den bestimmten Bereich der Bearbeitungsvorrichtung gerichtet, dass das Sperrfluid samt aufgenommenen Partikeln direkt auf Partikel, wie z.B. Späne, Verschnitt, Splitter und dergleichen, trifft, die ohne Anströmen mit dem Sperrfluid einen Bearbeitungsraum der Bearbeitungsvorrichtung verlassen würden oder in ungünstige Bereiche in der Bearbeitungsvorrichtung eindringen würden. Hierbei treffen das Sperrfluid und die Partikel, die z.B. während einer Trennbearbeitung entstehen, bevorzugt mit entgegengesetztem Impuls bzw. unter einem geringen Winkel aufeinander. D.h., die Partikel treffen bevorzugt frontal aufeinander.
Aufgrund des Zusammenstoß der Partikel mit dem Sperrfluid, insbesondere mit der in dem Sperrfluid aufgenommenen weiteren Substanz (Partikeln), werden die Partikel der Bearbeitungsvorrichtung so abgebremst und/oder abgelenkt, dass diese von der Absaugeinrichtung erfasst und abgesaugt werden können. Abhängig von den räumlichen Gegebenheiten der Bearbeitungsvorrichtung, kann das Sperrfluid auch so auf die anfallenden Partikel gerichtet werden, dass die anfallenden Partikel von dem Sperrfluid in Richtung der Absaugeinrichtung abgelenkt oder mitgerissen werden. Falls die anfallenden Partikel einen relativ geringen Ausstoßimpuls aufweisen, kann das Sperrfluid auch senkrecht zu der Bewegungsrichtung der anfallenden Partikel ausgerichtet werden, da die Partikel einfach von dem Sperrfluid mitgerissen werden können.
Ferner kann mittels des Verfahrens eine vordefinierte Konzentration an dem Sperrfluid zugesetzter weiterer Substanz (Partikeln), und/oder eine vordefinierte Größe an zugesetzter weiterer Substanz (Partikelgröße) in dem Sperrfluid, und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit des Sperrfluids, und/oder ein Durchfluss des Sperrfluids, und/oder ein Mischverhältnis der verschiedenen in der weiteren Substanz umfassten Partikel eingestellt werden, wobei bevorzugt die jeweilige Einstellung abhängig von einer Ausstoßrate der anfallenden Partikel der Bearbeitungsvorrichtung, d.h. wieviel Partikel pro Zeiteinheit von der Bearbeitungseinrichtung freigesetzt werden, und/oder einem Ausstoßimpuls der anfallenden Partikel der Bearbeitungsvorrichtung und/oder dem Installationsort der Sperrfluidwand erfolgt.
Bevorzugt beruht gemäß dem Verfahren das jeweilige Einstellen auf simulierten und/oder empirischen Werten, wobei die simulierten und/oder empirischen Werte in einem Datenfeld abgelegt sind. Bei den in dem Datenfeld abgelegten Werten handelt es sich insbesondere um durch Simulation und/oder empirisch ermittelte Relationsbeziehungen zu mindestens einem Produktionsparameter der Bearbeitungsvorrichtung.
Ferner kann es sich bei dem mindestens einen Produktionsparameter der Bearbeitungsvorrichtung um die Vorschubgeschwindigkeit, die Schnittgeschwindigkeit, die Schnitttiefe, die Drehzahl des Werkzeugs, die Art des Werkzeugs, um die Konzentration der anfallenden Partikel, die Größe der anfallenden Partikel oder den Impuls der anfallenden Partikel und dergleichen handeln.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des vorliegende Verfahrens ist es möglich, dem Sperrfluid eine vordefinierte Partikelgröße und eine vordefinierte Menge bzw. Konzentration an Flüssigpartikeln, wie z.B. Wasser oder Öl, und/oder Dampf zuzusetzen. Dadurch kann Feinstaub, der in dem Bearbeitungsraum der Bearbeitungsvorrichtung aufgrund der Bearbeitung vorhanden ist, an die in dem Sperrfluid vorhandenen Partikel, insbesondere Flüssigpartikel, gebunden werden und somit die Luftqualität im Umfeld der Bearbeitungsvorrichtung verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform der Sperrfluidvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung,
2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Sperrfluidvorrichtung gemäß einer Ausführungsform, wobei eine Abscheidevorrichtung vorgesehen ist,
3 zeigt eine schematische Ansicht der Sperrfluidvorrichtung gemäß einer Ausführungsform, wobei eine Prallwand vor übermäßigem Abrieb durch Späne geschützt wird.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Weitere in diesem Zusammenhang genannte Varianten und Modifikationen einzelner Merkmale können jeweils miteinander kombiniert werden, um neue Ausführungsformen auszubilden.
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform der Sperrfluidvorrichtung (1) gemäß vorliegender Erfindung. Bei der vorliegenden Ausführungsform dient die Sperrfluidvorrichtung (1) zum Abdichten eines Öffnungsbereichs (4) einer Absaugeinrichtung (30) einer Trennbearbeitungsvorrichtung (2). Bei der dargestellten Trennbearbeitungsvorrichtung handelt es sich insbesondere um eine Fräsvorrichtung zur Nutbearbeitung im Gleichlauf mittels eines Fräsers (2). Es versteht sich von selbst, dass es sich bei dem Werkzeug auch um ein Sägeblatt oder dergleichen handeln kann, und dass der Fräser (2) auch im Gegenlauf betrieben werden kann. In der dargestellten Ausführungsform dreht sich wie durch den Richtungspfeil verdeutlicht der Fräser (2) gegen den Uhrzeigersinn. Ferner wird das Werkstück (3) von links nach rechts gefördert. Wie durch die Schnittdarstellung verdeutlicht, kann die Absaugeinrichtung (30) den durch die Nut (5) entstehenden Spalt nicht abdecken bzw. abdichten, wodurch ein Teil der anfallenden Späne durch diesen Spalt, bzw. Öffnungsbereich (4) der Absaugeinrichtung (30), in den Arbeitsraum entweichen kann, um dies zu verhindern, wird der Öffnungsbereich (4) mittels eines Sperrfluids (300) der Sperrfluidvorrichtung (1) abgedichtet.
Wie der 1 entnommen werden kann, weist die Sperrfluidvorrichtung (1) hierzu eine Sperrfluid-Zuführeinrichtung (10) auf, die aus einem einfachen Rohr ausgebildet ist. Das Rohr weist ein offenes Ende auf, das der Bearbeitungsvorrichtung (2), insbesondere dem Öffnungsbereich (4) der Absaugeinrichtung (30) zugewandt ist. Abhängig von der Größe des abzudichtenden Öffnungsbereichs (4) sowie der Charakteristik der anfallenden Partikel (200), wie z.B. Größe, Ausstoßimpuls usw., kann die Form des offenen Endes des Rohrs gewählt werden. Soll z.B. ein relativ großer Öffnungsbereich (4) abgedichtet werden, ist es vorteilhaft, wenn das offene Ende in Form einer Trompete ausgebildet wird. Soll hingegen ein kleiner Öffnungsbereich (4) abgedichtet werden, wobei jedoch die anfallenden Partikel (200) einen hohen Ausstoßimpuls aufweisen, ist es gewünscht, dass das offene Ende in Form einer sich verjüngenden Düse ausgebildet ist. Falls ein größerer Öffnungsbereich (4) abgedichtet werden muss, ist es auch möglich, die Sperrfluid-Zuführeinrichtung (10) mit mehreren Rohren bzw. mehreren Düsen zu versehen. Es besteht auch die Möglichkeit, die Sperrfluid-Zuführeinrichtung (10) hierzu verfahrbar oder schwenkbar auszubilden. Ebenfalls besteht die Möglichkeit, das Rohr der Sperrfluid-Zuführeinrichtung (10) größer auszubilden, und innerhalb des Rohrs schwenkbare Leitbleche vorzusehen.
Um nun dem strömenden Sperrfluid (300) einen größeren Impuls bzw. eine höhere Impulsdichte zu verleihen, wird dem Sperrfluid (300) mittels einer Zusetzeinrichtung (20) eine weitere Substanz (100) zugeführt. Bei der weiteren Substanz kann es sich um feste Partikel und/oder flüssige Partikel handeln. Es besteht auch die Möglichkeit, dem Sperrfluid (300) Dampf zuzuführen. Hierzu kann z.B. die Zusetzeinrichtung (20) einen Verdampfer zur Erzeugung von Wasserdampf aufweisen, welcher mittels eines Gebläses dem Sperrfluid (300) zugeführt bzw. zugemischt wird. Bevorzugt handelt es sich bei den festen Partikeln (100) um Späne, die bei der Trennbearbeitung anfallen.
In 1 ist die Zusetzeinrichtung (20) lediglich schematisch dargestellt, die Zusetzeinrichtung (20) kann in Form einer einfachen Öffnung ausgebildet sein, durch welche beispielhaft die Partikel (100) in das Rohr der Sperrfluid-Zuführeinrichtung (10) eingebracht werden, und somit dem Sperrfluid (300) zugemischt werden. Hierzu kann die Zusetzeinrichtung (20) ferner z.B. eine Förderschnecke aufweisen, anhand welcher die Partikel (100) mit einer gewünschten Menge zu der Öffnung gefördert werden, womit auf einfache Weise eine bestimmte Partikelkonzentration im Sperrfluid (300) eingestellt werden kann. Es besteht auch die Möglichkeit, die Partikel mittels einer Düse und einer Druckfluidquelle in das Sperrfluid (300) einzudüsen. Um die bereits vorhandene kinetische Energie des strömenden Sperrfluids (300) zu nutzen, ist es auch möglich, die Zusetzvorrichtung (20) mit einer Ansaugeinrichtung zu versehen, die nach dem Venturi-Prinzip arbeitet und die Partikel (100) dem Sperrfluid (300) zuführt.
Wie in 2 dargestellt, kann die Sperrfluidvorrichtung (1), insbesondere die Absaugeinrichtung (30), ferner mit einer Abscheidevorrichtung (40) versehen sein, mittels der zumindest ein Teil der durch die Absaugeinrichtung (30) abgesaugten Partikel (200) aus einem Absaugstrom der Absaugeinrichtung (30) abgeschieden und somit rückgewonnen werden können. Um die abgeschiedenen Partikel (200) der Zusetzeinrichtung (20) zuzuführen, kann die Sperrfluidvorrichtung (1) zusätzlich mit einer Zuführeinrichtung (50) versehen sein. Die Zuführeinrichtung (50) kann wiederum in Form einer Förderschnecke ausgebildet sein, wobei es sich bei der Förderschnecke der Zuführeinrichtung (50) auch um die Förderschnecke der Zusetzeinrichtung (20) handeln kann. Die Zuführung der Partikel (200) kann auch mittels eines Transportriemens oder eines Blasrohrs erfolgen.
Des Weiteren kann die Sperrfluidvorrichtung (1), insbesondere die Abscheidevorrichtung (40) eine Separiervorrichtung (60) aufweisen, mittels der die abgeschiedenen Partikel (200) derart separiert bzw. gefiltert werden, dass nur solche Partikel (200) der Zusetzvorrichtung (20) zugeführt werden, die für ein Zusetzen/Beimischen zu dem Sperrfluid (300) geeignet sind. Die Separiervorrichtung (60) kann in Form eines Siebes, einer Zentrifuge und dergleichen ausgebildet sein.
Wie in 2 illustriert, werden die bei der spanenden Bearbeitung anfallenden Späne (200) durch die Absaugeinrichtung (30) nach oben abgesaugt. Da jedoch aufgrund der Nut im Werkstück die Absaugkammer der Absaugeinrichtung (30) das Werkzeug der Bearbeitungsvorrichtung (2) nicht vollständig umschließen kann, kann ein Teil der Späne (200) durch den Öffnungsbereich (4) nach außen entweichen. Die nach oben abgesaugten Partikel (200) werden der Abscheidevorrichtung (40) zugeführt, wobei in der Abscheidevorrichtung (40) zumindest ein Teil der Partikel (200), die in der Absaugluft der Absaugeinrichtung (30) vorhanden sind, abgeschieden und der Separiervorrichtung (60) zugeführt wird. Die von der Separiervorrichtung (60) als geeignet bewerteten Partikel (200) werden mittels der Zuführeinrichtung (50) der Zusetzvorrichtung (20) zugeführt. Mittels der Zusetzvorrichtung (20) können nun die rückgewonnen Partikel (200) entsprechend den Produktionsparametern der Bearbeitungsvorrichtung (2) dem Sperrfluid (300) zugeführt bzw. zugemischt werden.
Wie der 2 ferner zu entnehmen ist, trifft das mit Partikeln (100) durchsetzte Sperrfluid (300), wobei es sich bei den Partikeln (100) um die rückgewonnenen Partikel (200) handelt, auf die bei der Trennbearbeitung anfallenden Partikel (200), die nicht von der Absaugeinrichtung abgesaugt werden können, und durch den Öffnungsbereich (4) nach außen gelangen. Durch den Zusammenprall können die Partikel (200) davon gehindert werden, durch den Öffnungsbereich (4) nach außen zu gelangen, womit der Öffnungsbereich (4) abgedichtet wird.
Abhängig von den Produktionsparametern und der damit zusammenhängenden Ausstoßrate der anfallenden Partikel sowie deren Ausstoßimpuls, und der eingestellten Parameter der Sperrfluidvorrichtung (1), wie z.B. Konzentration der Partikel (100) in dem Sperrfluid (300), Strömungsgeschwindigkeit des Sperrfluids (300), Durchfluss des Sperrfluids (300), Winkel unter dem die anfallenden Partikel (200) und die zugesetzten Partikel (100) des Sperrfluids (300) aufeinanderstoßen, kann eingestellt werden, ob die anfallenden Partikel (200) lediglich soweit abgelenkt werden, dass sie z.B. von der Absaugeinrichtung erfasst werden können, oder ob z.B. die anfallenden Partikel vollständig von dem Sperrfluid (300) mitgerissen und somit zurück in die Absaugkammer der Absaugeinrichtung (30) transportiert werden.
Die 3 zeigt eine Ausführungsform vorliegender Erfindung, bei der die Sperrfluid-Zuführeinrichtung (10), insbesondere das offene Ende des Rohrs innerhalb der Absaugkammer der Absaugeinrichtung (30) angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil, dass zusätzlich zu dem Öffnungsbereich (4) die Innenwand der Absaugkammer, die ansonsten stark von den anfallenden Spänen durch Abrieb abgenutzt wird, von den Partikeln (200) geschützt werden kann, wodurch die Standfestigkeit der Absaugeinrichtung positiv beeinflusst werden kann. Ferner besteht auch die Möglichkeit die Sperrfluid-Zuführeinrichtung (10) derart in einer Bearbeitungsvorrichtung (2) anzuordnen, dass ein bestimmter Bereich (4), der z.B. Sensoren, Fühler, elektrische Komponenten usw. umfasst, vor den anfallenden Partikeln (200) abgeschirmt und geschützt werden kann.

Claims

Sperrfluidvorrichtung (1) für eine Bearbeitungsvorrichtung (2), insbesondere ein Bearbeitungsaggregat zur Bearbeitung von bevorzugt plattenförmigen Werkstücken (3), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoff und/oder Kunststoff bestehen, umfassend: eine Sperrfluid-Zuführeinrichtung (10), die eingerichtet ist, strömendes Sperrfluid (300) auf einen Bereich (4) einer Bearbeitungsvorrichtung (2) zu richten, um den Bereich (4) abzudichten und/oder abzuschirmen, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Zusetzeinrichtung (20) aufweist, die eingerichtet ist, dem von der Sperrfluid-Zuführeinrichtung (10) auszugebenden Sperrfluid (300) zumindest zeitweise eine weitere Substanz (100) zuzuführen.
Sperrfluidvorrichtung (1) nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Absaugeinrichtung (30), zur Absaugung von bei einer durch die Bearbeitungsvorrichtung durchgeführten Bearbeitung anfallenden Partikeln (200), wobei insbesondere als Bereich (4) ein Öffnungsbereich (4) an oder in der Absaugeinrichtung (30) mittels der Sperrfluid-Zuführeinrichtung (10) abdichtbar ist.
Sperrfluidvorrichtung (1) nach Anspruch 2, ferner aufweisend eine Abscheidevorrichtung (40), zur Abscheidung von zumindest einem Teil der durch die Absaugeinrichtung (30) abgesaugten Partikel (200) aus einem Absaugstrom der Absaugeinrichtung (30), und eine Zuführeinrichtung (50), die dazu ausgelegt ist die abgeschiedenen Partikel (200) der Zusetzvorrichtung (20) als die weitere Substanz (100) zuzuführen.
Sperrfluidvorrichtung (1) nach Anspruch 3, bei der die Abscheidevorrichtung (40) eine Separiervorrichtung (60) aufweist, mit der die abgeschiedenen Partikel (200) derart separierbar sind, dass nur solche Partikel (200) der Zusetzvorrichtung (20) zugeführt werden, die für ein Zusetzen zu dem Sperrfluid (300) geeignet sind.
Sperrfluidvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Zusetzvorrichtung (20) mindestens eine Öffnung, insbesondere eine Düse, und/oder eine nach dem Venturi-Prinzip funktionierende Ansaugeinrichtung umfasst, um die weitere Substanz (100) dem Sperrfluid (300) zuzusetzen.
Sperrfluidvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Druckfluidanschluss oder eine Druckfluidquelle, wobei der Druckfluidanschluss oder die Druckfluidquelle dazu eingerichtet ist, die Sperrfluid-Zuführeinrichtung (10) mit Druckfluid zu versorgen.
Bearbeitungsvorrichtung (2), insbesondere Bearbeitungsaggregat zur Bearbeitung von bevorzugt plattenförmigen Werkstücken (3), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoff und/oder Kunststoff bestehen, wobei die Bearbeitungsvorrichtung (2) eine Sperrfluidvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Bearbeitungsvorrichtung (2) nach Anspruch 7, mit einem Bearbeitungsaggregat zur spanenden Bearbeitung von bevorzugt plattenförmigen Werkstücken, und einer Absaugeinrichtung (30) zum Absaugen der während der spanenden Bearbeitung anfallenden Späne (200), wobei die Sperrfluid-Zuführeinrichtung (10) so eingerichtet ist, dass mittels des mit Partikeln (100) durchsetzen Sperrfluids (300) ein Bereich (4) der Bearbeitungsvorrichtung (2) abdichtbar und/oder abschirmbar ist.
Bearbeitungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sperrfluid-Zuführeinrichtung (10) verfahrbar und/oder schwenkbar ist.
Verfahren zur Erzeugung eines Sperrfluids (300) zum Abdichten und/oder Abschirmen eines Bereiches (4) einer Bearbeitungsvorrichtung (2), insbesondere eines Bearbeitungsaggregates zur Bearbeitung von bevorzugt plattenförmigen Werkstücken (3), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoff und/oder Kunststoff bestehen, insbesondere mittels einer Sperrfluidvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verfahren umfasst: – Erzeugen eines strömenden Sperrfluids (300), – zumindest zeitweises Zusetzen einer weiteren Substanz (100) zu dem strömenden Sperrfluid (300), und – Richten des mit der weiteren Substanz (100) durchsetzten strömenden Sperrfluids (300) auf den Bereich (4) der Bearbeitungsvorrichtung (2), um den Bereich (4) gegen einen Austritt von bei einer Bearbeitung mittels der Bearbeitungsvorrichtung (2) anfallenden Partikeln (200) abzudichten und/oder die anfallenden Partikel (200) abzuschirmen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die weitere Substanz (100) feste Partikel (100) und/oder flüssige Partikel (100) und/oder Dampf (100) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die festen Partikel (100) Feststoffpartikel, insbesondere Holz- oder Metallspäne, Verschnitt, oder Splitter umfassen, wobei die flüssigen Partikel (100) Wasserpartikel und/oder Ölpartikel umfassen und wobei der Dampf (100) Wasserdampf und/oder Öldampf umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Verfahren ferner umfasst: – Absaugen der während einer Bearbeitung eines Werkstücks (3) durch die Bearbeitungsvorrichtung (2) anfallenden Partikel (200), – Entnehmen von zumindest einem Teil der abgesaugten Partikel (200), und – Zuführen der entnommenen Partikel (200) zu der Zusetzeinrichtung (20), wobei die dem Sperrfluid (300) zugesetzte weitere Substanz (100) die abgesaugten und entnommenen Partikel (200) umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 13, wobei das Verfahren ferner umfasst: – Einstellen einer vordefinierten Konzentration an zugesetzter weiterer Substanz (100) in dem Sperrfluid (300), und/oder – Einstellen einer vordefinierten Größe an zugesetzter weiterer Substanz (100) in dem Sperrfluid (300), und/oder – Einstellen einer Strömungsgeschwindigkeit des Sperrfluids (300), und/oder – Einstellen eines Durchflusses des Sperrfluids (300) und/oder – Einstellen eines Mischverhältnisses von unterschiedlichen Partikeln die in der weiteren Substanz umfasst sind.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das jeweilige Einstellen von einer Ausstoßrate der anfallenden Partikel (200) der Bearbeitungsvorrichtung (2) und/oder einem Ausstoßimpuls der anfallenden Partikel (200) der Bearbeitungsvorrichtung (2) abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, bei dem das jeweilige Einstellen auf simulierten und/oder empirischen Werten beruht, wobei die simulierten und/oder empirischen Werte in einem Datenfeld abgelegt sind, insbesondere sind in dem Datenfeld durch Simulation und/oder empirisch ermittelte Relationsbeziehungen zu mindestens einem Produktionsparameter der Bearbeitungsvorrichtung (2) abgelegt.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der mindestens eine Produktionsparameter eine Vorschubgeschwindigkeit, Schnittgeschwindigkeit, Schnitttiefe, Drehzahl eines Werkzeugs, Konzentration der anfallenden Partikel (200), Größe der anfallenden Partikel (200) oder Impuls der anfallenden Partikel (200) ist.