DE10320476A1

DE10320476A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen von Werkstücken

Info

Publication number: DE10320476A1
Application number: DE2003120476
Authority: DE
Inventors: Ulrich Müller; Tjark Müller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-05-09
Also published as: DE10320476B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Werkstücken, in welcher die Werkstücke (10) einzeln durch einen Kanal (30) bewegbar sind, in welchem Reinigungsmedium in einem Winkel zur Bewegungsrichtung versprühende Düsen (36) seitlich im Kanal (30) angeordnet sind, wobei eine erste Düse (20) vor der Eintrittsseite des Kanals (30) angeordnet ist, welche in axialer oder koaxialer Richtung des Kanals (30) ausgerichtet ist, und wobei das Werkstück (10) an der Eintrittsseite des Kanals (30) in einer festen Position vor der ersten Düse (20) arretierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der mechanischen Fertigung werden Werkstücke überwiegend als Einzelteile gefertigt. Dabei können unterschiedliche Bearbeitungsschritte wie Bohren, Drehen, Fräsen oder Schleifen der Werkstücke durchgeführt werden. Nach der Bearbeitung ist ein Reinigungsschritt nötig, da die Werkstücke mit Spänen, Abrieb oder Kühl- und Schmiermitteln verschmutzt sind. Üblicherweise werden dazu die Werkstücke in einem Werkstückträger oder einem Korb gesammelt und anschließend in einer zentralen Reinigungsanlage gereinigt. Durch den gesonderten Transport der Werkstücke zu einer Reinigungsanlage ergibt sich ein erhöhter Arbeitsaufwand. Zusätzlich besteht die Gefahr, dass die in einem Korb in mehreren Schichten liegenden Werkstücke nicht gründlich gereinigt werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die genannten Nachteile der Reinigung von Werkstücken zu beseitigen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Reinigen von Werkstücken mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Reinigen von Werkstücken mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20.

Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen von Werkstücken werden die Werkstücke einzeln durch einen Kanal bewegt, in welchem Reinigungsmedium unter einem Winkel zur Bewegungsrichtung versprühende Düsen seitlich im Kanal angeordnet sind. Eine erste Düse ist vor dem Kanal angebracht und in axialer oder koaxialer Richtung des Kanals ausgerichtet. Diese erste Düse besprüht das Werkstück vor Eintritt in den Kanal, wozu das Werkstück in einer festen Position zwischen der ersten Düse und dem Kanal arretierbar ist. Durch die vereinzelte Reinigung der Werkstücke ist eine gründliche Reinigung gewährleistet. Dabei ermöglicht insbesondere die erste Düse vor dem Kanal eine gründliche Reinigung der Stirnfläche und eventuell vorhandener axialer Bohrungen des Werkstücks während der Zeit, in der das Werkstück zwischen der ersten Düse und dem Kanal arretiert ist. Die schräg gegen die Bewegungsrichtung des Werkstücks ausgerichteten Düsen im Kanal reinigen die rückwärtigen Flächen und die Seitenflächen des Werkstücks. Optional können weitere Düsen im Kanal angebracht werden, welche in einem Winkel schräg in Bewegungsrichtung des Werkstücks ausgerichtet sind. Diese können die Funktionsweise der ersten Düse verstärken.

Die Vorrichtung eignet sich zur Reinigung unterschiedlich geformter Werkstücke, so dass sie vielseitig eingesetzt werden kann. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen der Werkstücke in eine Fertigungslinie eingegliedert werden, in der die Werkstücke nach der Bearbeitung direkt gereinigt, evt. geprüft und anschließend verpackt werden können. Dies verringert den Arbeitsaufwand bei der Fertigung von Werkstücken.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind im Werkstück vorhandene Bohrungen auf die erste Düse ausrichtbar. So mit können in der arretierten Position zunächst Bohrungen gründlich gereinigt werden, bevor das Werkstück in den Kanal bewegt wird. Alternativ oder zusätzlich ist die erste Düse parallel zur Ebene der Eintrittsöffnung des Kanals horizontal und/oder vertikal bewegbar, um mehrere im Werkstück vorhandene Bohrungen ausspritzen zu können.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine Abdeckhaube vor dem Kanal angebracht, welche auf die Eintrittsöffnung des Kanals aufsetzbar ist, so dass die erste Düse und das Werkstück umschlossen sind. Die Abdeckhaube bildet somit mit dem Kanal einen geschlossenen und Idealerweise abgedichteten Raum. So kann ein Austritt des Reinigungsmediums reduziert bzw. vermieden werden, was die Arbeitssicherheit erhöht. Zusätzlich bildet die Abdeckhaube einen Lärmschutz.

Vorzugsweise ist die Abdeckhaube parallel zur Ebene der Eintrittsöffnung des Kanals horizontal und/oder vertikal bewegbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Werkstück auf einer Zwangsführung durch den Kanal bewegbar. Die axiale oder koaxiale Lage der Zwangsführung ist speziell auf die Ausmaße des Werkstücks abstimmbar. Durch die Abstimmung der Zwangsführung und der Anordnung der im Kanal angebrachten Düsen auf die Ausmaße des Werkstücks ist eine optimale Reinigung des Werkstücks garantiert.

Vorzugsweise ist die Zwangsführung als Schlitten ausgebildet, welcher mittels einer motorisch betriebenen Einheit, vorzugsweise eines Kolbenzylinderantriebs, durch den Kanal bewegbar ist. Durch einen derartigen Antrieb kann die Reinigung des Werkstücks weiter optimiert werden, da die Geschwindigkeit des Schlittens einstellbar ist. Insbesondere kann der Schlitten in bestimmten Positionen, in denen eine besonders gründliche Reinigung vonnöten ist, bspw. der festen Position des Werkstücks vor Eintritt in den Kanal zur Reinigung der Stirnfläche, länger verweilen.

Vorzugsweise ist auf dem Schlitten zusätzlich die erste Düse angebracht. Bei dieser Ausführung ist das Werkstück auf dem Schlitten in Bezug zu der ersten Düse festgehalten, so dass die Stirnfläche des Werkstücks vor und während der Bewegung durch den Kanal mit vollem Druck reinigt werden kann, was die Reinigungsdauer insgesamt verkürzt.

In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Zwangsführung als Schiene ausgebildet, auf welcher das Werkstück mittels des Drucks der ersten Düse vorantreibbar ist. Dabei liegt das Werkstück je nach Form ggf. auf einer Auflage, welche auf der Schiene gleitet. Die Düse ist vorzugsweise nicht in axialer Richtung des Kanals bewegbar. Dadurch, dass der Druck der ersten Düse zum Bewegen des Werkstücks durch den Kanal verwendet wird, entfällt ein zusätzlicher Antrieb für das Werkstück in dem Kanal.

Vorteilhafterweise ist das Werkstück auf der Schiene in der festen Position mittels eines Stoppers gegen den Düsendruck haltbar. So ist auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung die gründliche Reinigung der Stirnflächen des Werkstücks in der festen Position vor Eintritt in den Kanal möglich.

Um die Reinigung des Werkstücks weiter zu optimieren, sind vorteilhafterweise in geeignet gewählten Positionen, welche von den Ausmaßen des Werkstücks und der Anordnung der Reinigungsmedium versprühenden Düsen im Kanal abhängig sind, weite re Stopper auf der Schiene angebracht, welche das Werkstück solange gegen den Düsendruck halten, bis das Werkstück in den jeweiligen Positionen optimal gereinigt ist.

In einer dritten vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist das Werkstück durch den Druck der ersten Düse frei durch den Kanal bewegbar. Eine Zwangsführung des Werkstücks entfällt somit vollständig.

Vorteilhafterweise wird das Werkstück mittels eines senkrecht zur Bewegungsrichtung des Werkstücks stehenden Greifers gegen den Düsendruck gehalten. In dieser Position ist wiederum zunächst die Reinigung der Stirnfläche des Werkstücks möglich. Wird der Greifer geöffnet, fliegt das Werkstück aufgrund des Düsendrucks durch den Kanal. Diese Ausführungsform der Erfindung ist konstruktiv besonders Material einfach.

Vorteilhafte Reinigungsmedien sind Lösungsmittel, Kohlenwasserstoffe oder wässrige Reinigungsmedien.

Besonders vorteilhaft ist es, CO₂-Schnee einzusetzen, da dies ein besonders effektives Reinigungsmittel bei Verschmutzungen ist, wie sie auf spanabhebend bearbeiteten Werkstücken auftreten.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Düse und die Düsen im Kanal CO₂-Kaltgasdüsen.

Vorteilhafterweise wird das Werkstück nach Durchgang durch den Kanal von einer Abfördereinrichtung aufgenommen. Eine solche Abfördereinrichtung ermöglicht den Transport des Werkstücks von der Reinigungsanlage zu einer beliebigen nächsten Station in der Fertigungslinie.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Reinigen von Werkstücken wird zunächst das Werkstück vor einen Kanal in eine feste Position bewegt, in welcher evt. vorhandene Bohrungen des Werkstücks in Richtung einer ersten Düse ausgerichtet werden, sodass die Bohrungen durch die erste Düse gereinigt werden. Anschließend wird das Werkstück freigegeben und durch den Kanal bewegt, wobei die im Kanal unter einem Winkel zur Bewegungsrichtung angebrachten Düsen das Werkstück von außen reinigen. Abschließend gelant das Werkstück auf eine Abfördereinrichtung. Ein derartiges Verfahren bewirkt eine optimale Reinigung von Werkstücken.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand dreier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
1 einen schematischen Axialschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung,
2 einen schematischen Axialschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung und
3 einen schematischen Axialschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen von Werkstücken mit einem Kanal 30, der aus einem im Wesentlichen zylindrischen Rohr besteht. Die Erfindung ist dabei jedoch keineswegs auf Kanäle mit kreisförmigem Querschnitt beschränkt. Ein zu reinigendes Werkstück 10 gelangt in den Kanal 30 durch eine Eintrittsöffnung 32, welche eine der beiden Öffnungen des rohrförmigen Kanals 30 ist, be wegt sich durch den Kanal 30 in axialer Richtung und verlässt den Kanal 30 durch eine Austrittsöffnung 34, welche die zweite der beiden Öffnungen des rohrförmigen Kanals 30 ist. An den Innenwänden des Kanals 30 sind Düsen 36 angebracht, welche im spitzen Winkel gegen die Bewegungsrichtung des Werkstücks 10 Reinigungsmedium versprühen. Um eine Reinigung des Werkstücks 10 von allen Seiten zu gewährleisten, sind die Düsen 36 dabei gleichmäßig über den Umfang und die Länge des Kanals 30 verteilt.
Das Werkstück 10 liegt auf einem Schlitten 50, wobei es mittels einer Auflage 52 in axialer Richtung des Kanals 30 ausgerichtet ist. Der Schlitten 50 kann dabei mittels eines Kolbenzylinderantriebs 55 koaxial durch den Kanal 30 bewegt werden.
Auf dem Schlitten 50 befindet sich eine erste Düse 20, welche in axialer Richtung auf den Kanal 30 ausgerichtet ist. Die erste Düse 20 kann somit gezielt die Stirnfläche des Werkstücks 10 reinigen. Ist die erste Düse 20 horizontal und vertikal in der Ebene parallel zur Ebene der Eintrittsöffnung 32 des Kanals 30 bewegbar, kann die erste Düse 20 zusätzlich gezielt Bohrungen im Werkstück 10 reinigen.
Eine Abdeckhaube 40 ist mittels eines Antriebs 45 in axialer Richtung des Kanals 30 bewegbar. Ein an der Abdeckhaube 40 angeformter Abschlussflansch 48 kann passgenau auf einen entsprechend geformten Abschlussflansch 38 aufgesetzt werden, welcher um die Eintrittsöffnung 32 des Kanals 30 liegt. Die Abdeckhaube 40 ist dabei groß genug, um den Schlitten 50 mit aufgesetztem Werkstück 10, die erste Düse 20 und den Kolbenzylinderantrieb 55 des Schlittens 50 zu umschließen.
Nachdem das zu reinigende Werkstück 10 bspw. mittels eines Greifers auf die Auflage 52 gelegt wurde, schließt die Abdeckhaube 40. Sie verringert im nun folgenden Reinigungsprozess den Geräuschpegel und den Austritt von Reinigungsmedium.
Die erste Düse 20 reinigt zunächst die Stirnfläche und Bohrungen des Werkstücks 10. Anschließend bewegt der Kolbenzylinderantrieb 55 den Schlitten 50 samt Werkstück 10 durch die Eintrittsöffnung 32 in den Kanal 30. Die Düsen 36 reinigen nun die Außenfläche des Werkstücks 10. Da die Düsen 36 im spitzen Winkel gegen die Bewegungsrichtung des Werkstücks 10 angeordnet sind, werden auch rückwärtig liegende Flächen des Werkstücks 10 gründlich gereinigt. Der Kolbenzylinderantrieb 55 bewegt den Schlitten 50 durch die Austrittsöffnung 34 aus dem Kanal 30 heraus, das Werkstück 10 kann nun mittels einer nicht weiter beschriebenen Abfördereinrichtung zu einer nächsten Station der Fertigungslinie, bspw. zum Verpacken, transportiert werden.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches sich im Wesentlichen durch den Transportmechanismus des Werkstücks 10 durch den Kanal 30 vom ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet. Die erste Düse 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht in axialer Richtung des Kanals 30, sondern nur horizontal und vertikal in der Ebene parallel zur Ebene der Eintrittsöffnung 32 des Kanals 30 bewegbar.
Das Werkstück 10 ist mittels einer Auflage 62 in axialer Richtung des Kanals 30 ausgerichtet. Die Auflage 62 liegt auf einer Schiene 60, welche das Werkstück 10 in axialer Richtung des Kanals 30 führt. Die Auflage 62 ist zunächst mittels eines Stoppers 65 in einer Position vor der Eintrittsöffnung 32 des Kanals 30 arretiert. Nach Schließen der Abdeckhaube 40 reinigt wiederum zunächst die erste Düse 20 die Stirnfläche und evt. vorhandene Bohrungen des Werkstücks 10. Anschließend lässt der Stopper 65 die Auflage 62 mit aufliegendem Werkstück 10 frei. Die Auflage 62 wird durch den Druck der ersten Düse 20 auf die Stirnfläche des Werkstücks 10 auf der Schiene 60 durch den Kanal 30 bewegt. Die Reinigung der Außenflächen des Werkstücks 10 geschieht wie im ersten Ausführungsbeispiel. Der Druck der ersten Düse 20 kann so reguliert werden, dass das Werkstück 10 nach Austritt durch die Austrittsöffnung 34 zum Stillstand kommt. Das Werkstück 10 kann jedoch nach Austritt aus dem Kanal 30 auch mittels eines geeigneten weiteren Stoppers angehalten werden. Aus dieser Position kann das Werkstück 10 wiederum zu weiteren Stationen der Fertigungslinie abtransportiert werden.
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches einen weiteren Transportmechanismus des Werkstücks 10 durch den Kanal 30 aufweist. Das Werkstück 10 wird mittels eines Greifers 70 zwischen der ersten Düse 20 und der Eintrittsöffnung 32 des Kanals 30 gehalten. Der Greifer 70 ist dabei so ausgelegt, dass das Werkstück 10 in axialer Richtung des Kanals 30 ausgerichtet ist, wobei der Greifer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Werkstücks steht. In dieser Position wird zunächst wiederum die Stirnfläche und evt. vorhandene Bohrungen des Werkstücks 10 durch die erste Düse 20 gereinigt. Anschließend gibt der Greifer 70 das Werkstück 10 frei. Durch den Druck der ersten Düse 20 fliegt das Werkstück 10 durch den Kanal 30, wobei es durch die Düsen 36 gereinigt wird, und fällt nach Austritt durch die Austrittsöffnung 34 auf eine geeignete Abfördereinrichtung. Der Druck der ersten Düse 20 und die Länge des Kanals 30 müssen dabei auf das Gewicht des Werkstücks 10 abgestimmt sein, damit das Werkstück 10 genau auf der Abfördereinrichtung zu liegen kommt. Es kann für manche Werkstücke 10 von Vorteil sein, die Achse des Kanals 30 vertikal anzuordnen, sodass der Druck der ersten Düse 20 für den Transport des Werkstücks 10 durch den Kanal 30 unerheblich ist, da sich das Werkstück 10 im freien Fall durch den Kanal 30 bewegt.

10: Werkstück
20: erste Düse
30: Kanal
32: Eintrittsöffnung
34: Austrittsöffnung
36: Düsen
38: Abschlussflansch
40: Abdeckhaube
45: Antrieb
48: Abschlussflansch
50: Schlitten
52: Auflage
55: Kolbenzylinderantrieb
60: Schiene
62: Auflage
65: Stopper
70: Greifer

Claims

Vorrichtung zum Reinigen von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (10) einzeln durch einen Kanal (30) bewegbar sind, in welchem Reinigungsmedium in einem Winkel zur Bewegungsrichtung versprühende Düsen (36) seitlich im Kanal (30) angeordnet sind, dass eine erste Düse (20) vor der Eintrittsseite des Kanal (30) angeordnet ist, welche in axialer oder koaxialer Richtung des Kanals (30) ausgerichtet ist, und dass das Werkstück (10) an der Eintrittsseite des Kanals (30) in einer festen Position vor der ersten Düse (20) arretierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Werkstück (10) vorhandene Bohrungen auf die erste Düse (20) ausrichtbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Düse (20) parallel zur Ebene der Eintrittsöffnung (32). des Kanals (30) horizontal und/oder vertikal bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdeckhaube (40) vor dem Kanal (30) angebracht ist, welche auf die Eintrittsöffnung (32) des Kanals (30) aufsetzbar ist, so dass die erste Düse (20) und das Werkstück (10) umschlossen sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab deckhaube (40) parallel zur Ebene der Eintrittsöffnung (32) horizontal und/oder vertikal bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10) auf einer Zwangsführung durch den Kanal (30) bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwangsführung als Schlitten (50) ausgebildet ist, welcher mittels einer motorisch betriebenen Einheit, vorzugsweise eines Kolbenzylinderantriebs (55), durch den Kanal (30) bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Düse (20) auf dem Schlitten (50) angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwangsführung als Schiene (60) ausgebildet ist, auf welcher das Werkstück (10) mittels des Drucks der ersten Düse (20) vorantreibbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10) auf der Schiene (60) in der festen Position mittels eines Stoppers (65) gegen den Düsendruck haltbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10) auf der Schiene (60) in geeignet gewählten Positionen mittels weiterer Stopper gegen den Düsendruck haltbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10) durch den Druck der ersten Düse (20) frei durch den Kanal (30) bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10) mittels eines senkrecht zur Bewegungsrichtung des Werkstücks (10) stehenden Greifers (70) gegen den Düsendruck haltbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Reinigungsmedium ein Lösungsmittel einsetzbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass als Reinigungsmedium Kohlenwasserstoff einsetzbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass als Reinigungsmedium ein wässriges Reinigungsmedium einsetzbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass als Reinigungsmedium CO₂-Schnee einsetzbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Düse (20) und die Düsen (36) CO₂-Kaltgasdüsen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10) nach Durchgang durch den Kanal (30) von einer Abfördereinrichtung aufnehmbar ist.
Verfahren zum Reinigen von Werkstücken, bei welchem das Werkstück (10) vor einem Kanal (30) zunächst in eine feste Position bewegt wird, in welcher Bohrungen des Werkstücks (10) in Richtung einer ersten Düse (20) ausgerichtet werden, sodass die Bohrungen durch die erste Düse (20) gereinigt werden, anschließend das Werkstück (10) freigegeben und durch den Kanal (30) bewegt wird, wobei die im Kanal (30) schräg zur Bewegungsrichtung angebrachten Düsen (36) das Werkstück (10) von außen reinigen, und abschließend das Werkstück (10) auf einer Abfördereinrichtung zu liegen kommt.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Werkstücks (10) durch den Kanal (30) mittels eines Schlittens (50) erfolgt, welcher mit einem Kolbenzylinderantrieb (55) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10) auf einer Schiene (60) durch den Düsendruck der ersten Düse (20) durch den Kanal (30) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10) mittels eines Greifers (70) gehalten wird und beim Lösen des Greifers (70) durch den Düsendruck der ersten Düse (20) frei durch den Kanal (30) bewegt wird.