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Die Erfindung betrifft eine Station mit einer Spüleinheit, die mindestens eine Gasaustrittsdüse aufweist.
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Bei der Bearbeitung von Werkstücken fallen Späne an, die oftmals auf der Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks anhaften. Die anhaftenden Späne können aus den Bearbeitungsstationen ausgetragen werden und führen dann zur Verschmutzung des nachfolgenden Arbeitsplatzes oder der Transportvorrichtung. Darüber hinaus beeinträchtigen gegebenenfalls noch anhaftende Späne die weitere Verarbeitung des Werkstückes, beispielsweise beim Einsetzen von Verbindungsmitteln wie Schrauben oder dergleichen. Um beispielsweise in spanabhebenden Bearbeitungsverfahren eine Reinigung der Oberfläche von anhaftenden Spänen durchzuführen sind feststehende Düsen bekannt, aus denen ein die Werkstückoberfläche beaufschlagender Luftstrom austritt. Nachteilig an dieser Konfiguration der Bearbeitungsstation ist, dass keine Differenzierung anhand der Werkstückgeometrie vorgenommen wird und der Luftstrom stets mit gleichem Winkel und gleicher Richtung auf das Werkstück auftrifft. Die eigentlich durch den Luftstrom abzutragenden Späne können sich daher an Absätzen oder sonstigen Kanten des Werkstückes festsetzen und werden dann nicht mehr von dem Luftstrom erfaßt, und somit nicht vollständig von dem Werkstück abgeblasen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine in ihrer Wirkung verbesserte Spüleinheit zur Verfügung zu stellen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß wird eine Station mit einer Spüleinheit vorgeschlagen, wobei die Spüleinheit mindestens eine Gasaustrittsdüse aufweist, aus welcher ein Spülgasstrom austritt. Der aus aus der Gasaustrittsdüse entweichende Spülgasstrom ist auf die Oberfläche eines in der Station befindlichen, verschmutzten und/oder mit Materialpartikel behafteten Werkstückes gerichtet. Die erfindungsgemäße Station mit einer Spüleinheit zeichnet sich dadurch aus, dass die Gasaustrittsdüse an einem um eine Drehachse drehbar gelagerten Tragarm derart angeordnet ist, dass der aus der Gasaustrittsdüse austretende Spülgasstrom eine Rotation des Tragarmes bewirkt. Durch diese Rotation des Tragarmes erfolgt eine mehrfache, kurzzeitige Beaufschlagung der jeweils durch den Spülgasstrom beaufschlagten Oberflächenbereiche des Werkstückes. Hierdurch wird somit ein quasi pulsierender Spülgasstrom erzeugt. Durch diese mehrfache und unterbrochene Beaufschlagung werden Partikel, die stärker an der Oberfläche anhaften, aber auch sonstige Verschmutzungen und Späne, die sich im Bearbeitungsprozeß ergeben, vom Werkstück beziehungsweise dessen Oberfläche und/oder aus in der Oberfläche vorhandenen Rillen, Nuten oder sonstigen Vertiefungen gelöst und letztendlich vom Werkstück abgeblasen. Mit der erfindungsgemäßen Konfiguration der Spüleinheit kann somit das Reinigungsergebnis wesentlich verbessert werden.
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Bei der mit der Spüleinheit versehenen Station kann es sich beispielsweise um eine Bearbeitungsstation für Werkstücke, wie zum Beispiel ein CNC-Bearbeitungssystem oder eine sonstige Bearbeitungsvorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken oder dergleichen handeln. Daneben besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, dass eine entsprechende Spüleinheit in einer Nachbearbeitungsstation oder in einer Vorbereitungsstation für Werkstücke angeordnet ist, um gegebenenfalls nach einer Bearbeitung noch anhaftende Verschmutzungen vom Werkstück zu entfernen oder aber, um dieses bereits vorgereinigt und frei von Verschmutzungen an die Bearbeitungsstation übergeben zu können. Neben den vorgenannten Verwendungsmöglichkeiten für die Spüleinheit kann diese auch in einer gesonderten Reinigungsstation angeordnet werden, die ausschließlich der Entfernung von Verschmutzungen des Werkstückes dient. Wird die Spüleinheit in einer Bearbeitungsstation vorgesehen, so handelt es sich dabei insbesondere um eine spanabhebende Trockenbearbeitung eines Werkstückes, wobei hierdurch durch den Spülgasstrom die Verwendung eines flüssigen Reinigungs- oder Spülmittelstroms ersetzt und gleichzeitig ein Kühleffekt erreicht wird. Die als Vor- oder Nachbearbeitungsstation ausgebildete Reinigungsstation kann einer entsprechenden Bearbeitungsstation vor- und/oder nachgelagert vorgesehen und hierbei in entsprechende Bearbeitungslinien eingegliedert werden. Hierbei ist dann die Verwendung einer zusätzlichen Handhabungs- beziehungsweise Fördervorrichtung vorgesehen, über die eine Übergabe des Werkstückes an die entsprechenden Stationen erfolgt. Eine derartige Handhabungs- oder Fördervorrichtung kann beispielsweise in Form eines mit einem entsprechenden Greifmittel ausgerüsteten Roboterarms oder aber einer sonstigen Fördervorrichtung, beispielsweise einem Band- oder Kettenförderer, ausgebildet sein. Die mehrfache, unterbrochene Beaufschlagung des Werkstückes mit einem Gasstrom ersetzt die Verwendung von Spülflüssigkeiten, die herkömmlicherweise in der spanabhebenden Bearbeitung zum Einsatz kommen. Dies hat den Vorteil, dass hier eine vollständig trockene Bearbeitung der Werkstücke möglich wird und eine Befeuchtung der Werkstücke nicht stattfindet. Die mit der erfindungsgemäßen Spüleinheit ausgerüstete Station kann somit auch bei entsprechend kritischen Werkstücken zum Einsatz kommen, da hierdurch eine Benetzung des Werkstückes mit Flüssigkeit vollständig unterbleibt. Um einen Feuchtigkeitseintrag mit dem Gasstrom ausschließen beziehungsweise weiter reduzieren zu können, empfiehlt es sich des weiteren, dass in der Spüleinheit entsprechende Abscheider, beispielsweise ein Wasser- oder Ölabscheider, vorgesehen ist, der zu einer weiteren Trocknung des Gasstromes beiträgt.
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Der aus der Gasaustrittsdüse entweichende Spülgasstrom ist auf den Bereich der Station ausgerichtet, auf der bei Bearbeitung und/oder in einem Reinigungsvorgang das Werkstück angeordnet ist. Hierbei kann der Gasstrom so ausgerichtet sein, dass dieser direkt auf das Werkstück auftrifft. Daneben besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit einer Ausrichtung des Spülgasstromes, die ein Überstreichen der Oberfläche des Werkstückes mit dem Gasstrom bewirkt und, bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Drehung des Tragarmes, somit eine pulsierende Beaufschlagung der gesamten Werkstückoberfläche ermöglicht. Der Spülgasstrom kann, je nach Konfiguration der Austrittsdüse punktuell oder bis zu einem gewissen Grad gestreut oder aufgefächert auf das Werkstück auftreffen. Entsprechende Düsenkonfigurationen erlauben eine einsatzgebietsgemäße Modellierung des Gasstromes und damit eine optimierte Behandlung der Werkstückoberfläche. So kann durch die entsprechende Düsenkonfiguration beispielsweise ein kreisförmiger Bereich auf der Werkstückoberfläche definiert werden, in dem der Spülgasstrom auftrifft. Daneben besteht auch die Möglichkeit, dass die Düse eine Konfiguration aufweist, die einen Gasvorhang zur Verfügung stellt, der in der Lage ist, die gesamte Breite des Werkstückes in einem relativ schmalen Auftreffband zu beaufschlagen.
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Um zu vermeiden, dass die abgeblasenen Partikel oder Verschmutzungen aus der Station ausgetragen werden, sieht eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Station vor, dass die Spüleinheit in einer verschließbaren Spülkammer angeordnet ist. Bei dieser Spülkammer kann es sich um eine gesonderte Einheit der Bearbeitungsstation handeln. Daneben besteht auch die Möglichkeit, dass die Bearbeitungswerkzeuge nach Abschluß des Bearbeitungsvorganges aus der Kammer entfernt, beispielsweise aus dieser zurückgezogen werden, anschließend ein Verschließen der Kammer erfolgt und danach erst die Spüleinheit zum Einsatz kommt. Daneben kann die Spülkammer neben der Spüleinheit gleichzeitig auch die Bearbeitungseinheiten und Werkzeuge umfassen, und als dichte Kammer zur Verfügung gestellt werden. Hierdurch wird dann eine Behandlung des Werkstückes und/oder des Werkzeuges während des Bearbeitungsvorganges möglich und gleichzeitig, aufgrund der abgeschlossenen Spülkammer, ein Austrag der Späne und/oder Verschmutzungen aus der Spülkammer verhindert. Auch ermöglicht eine verschließbare Spülkammer die Verwendung eines unter erhöhtem Druck stehenden Gasstromes, wodurch eine hocheffiziente Reinigung der Werkstückoberfläche realisiert werden kann.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Gasaustrittsdüse an einem um eine Drehachse drehbar gelagerten Tragarm derart angeordnet ist, dass der aus der Gasaustrittsdüse austretende Spülgasstrom eine Rotation des Tragarmes bewirkt. Der Gasstrom, der aus der Gasaustrittsdüse entweicht, beschreibt hierbei eine Mittelachse. Demgegenüber definieren die Drehachse und der drehbar gelagerte Tragarm der Gasaustrittsdüse eine Tragebene. Eine als besonders vorteilhaft ausgewiesene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Station sieht vor, dass die Mittelachse des Gasstroms mit der Tragebene einen spitzen bis rechten Neigungswinkel einschließt. Aufgrund dieser Konfiguration wird der aus der Gasaustrittsdüse entweichende Spülgasstrom unter einem entsprechenden Winkel auf das Werkstück beziehungsweise die Kammerwände der Station auftreffen und somit eine Drehung des Dreharmes bewirken. Aus dem zwischen Tragebene und Mittelachse eingeschlossenen Neigungswinkel ergibt sich dann die Höhe des für die Rotation verantwortlichen Drehmomentes. Ebenfalls über die Ausführung des Neigungswinkels beeinflußt werden kann die Intensität, mit der der Spülgasstrom auf dem Werkstück auftrifft und damit auch die Reinigungswirkung der Spüleinheit.
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Eine weitere, als vorteilhaft angesehene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Station sieht vor, dass der Tragarm zwei Austrittsdüsen trägt und die Drehachse zwischen den Austrittsdüsen angeordnet ist. Hierbei wird es als günstig angesehen, wenn die Gasaustrittsdüsen jeweils einen bezüglich der Drehachse positiven und einen negativen Neigungswinkel aufweisen. Die Anordnung der Gasaustrittsdüsen gegenüber der Drehachse mit positivem und negativem Neigungswinkel vermittelt somit den Austritt des Spülgasstromes in gegenüber der Drehachse verschiedenen Richtungen. Hierdurch kann auch ein unterschiedlicher Auftreffwinkel des Spülgasstroms, der aus den beiden gegenläufig ausgerichteten Düsen austritt, auf das Werkstück erreicht werden, wodurch sich die Spülleistung weiter verbessert. Durch die bevorzugte Anordnung der Gasaustrittsdüsen wird erreicht, dass eine der Düsen bezüglich der Tragebene nach vorne und eine weitere bezüglich der Tragebene nach hinten vorsteht.
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Während eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vorsieht, dass zwei Gasaustrittsdüsen unterschiedliche Neigungswinkel bezüglich der Drehachse beziehungsweise der Tragebene aufweisen, wird es des weiteren auch als günstig angesehen, wenn die beiden Gasaustrittsdüsen den gleichen Neigungswinkel, das heißt, beide Gasaustrittsdüsen entweder einen positiven oder negativen Neigungswinkel gegenüber der Drehachse beziehungsweise Tragebene aufweisen. Hierdurch wird die Wirkung des Gasstromes verbessert, da sich ein Synergieeffekt ergibt. Auch kann hierdurch eine gleichmäßigere Beaufschlagung der Werkstückoberfläche auf eine insgesamt größere Flächen eingestellt werden. Während ein gleicher Neigungswinkel beider Austrittsdüsen eine erhöhte Flächenleistung im Spülprozess erzielt, ergibt sich aus den gegenläufig ausgerichteten Gasaustrittsdüsen der Effekt, dass auf der Werkstückoberfläche, die abzublasen ist, der Luftstrom mit unterschiedlichen Richtungskomponenten auftrifft und mit unterschiedlichen Winkeln den Schmutz abblasen kann, was wiederum in einer effektiveren Reinigung resultiert.
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Eine größere durch den Gasstrom behandelbare Fläche läßt sich auch dadurch realisieren, dass der Abstand der Gasaustrittsdüsen zur Drehachse beziehungsweise zum Drehpunkt gleich oder unterschiedlich ist. Bei gleichem Abstand wird eine Vergrößerung der Fläche durch die höhere Auffächerung des Gasstromes aufgrund einer entsprechenden Düsenkonfiguration erreicht. Werden die beiden Austrittsdüsen mit unterschiedlichem Abstand zur Drehachse angeordnet, überstreichen diese verschiedene Bereiche des Werkstückes. Die relativ zur Drehachse weiter entfernte, da mit größerem Abstand angeordnete Gausaustrittsdüse wird dabei den Außenbereich des Werkstückes überstreichen, während die zweite, näher zur Drehachse angeordnete Gasaustrittsdüse den inneren Bereich des Werkstückes beaufschlagt und hier die Entfernung von Verschmutzungen oder anhaftenden Partikeln durchführt. Gleichzeitig oder alternativ zur oben genannten Anordnung der Gasaustrittsdüsen mit unterschiedlichem Abstand zur Drehachse können diese selbstverständlich auch einen unterschiedlichen Neigungswinkel bezüglich der Tragebene aufweisen. Diese Ausführungsform mit unterschiedlichen Neigungswinkeln beeinflußt vor allem das für die Rotation verantwortliche Drehmoment, da der Gasstrom unterschiedliche Auftreffwinkel auf das Werkstück aufweist. Neben der Veränderung des Drehmomentes beziehungsweise der Rotation wird hierdurch auch eine verbesserte Reinigungswirkung erreicht, da gegebenenfalls auch schwer erreichbare Kanten oder sonstige Ausnehmungen am Werkstück so durch den Gasstrom erreichbar werden.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Tragarm durch ein Hohlrohr gebildet ist, das abgewinkelt, bevorzugt verschränkt angeordnet ist. Dieses Hohlrohr trägt an seinem der Drehachse abgewandten Ende die Gasaustrittsdüse. Neben der Ausführungsform mit nur einem Ende kann der Tragarm auch als T-Stück ausgebildet sein, das an seinen bezüglich der Drehachse abgewandten Enden die Gasaustrittsdüsen trägt. Eine weitere, als vorteilhaft angesehene Ausführungsform sieht vor, dass der Tragarm beziehungsweise die Spüleinheit einen im wesentlichen bezüglich der Drehachse symmetrischen Aufbau aufweist. Dies bezieht sich insbesondere auf die Anordnung der Düsen an dem Ende des Tragarmes. Diese symmetrische Ausführung beziehungsweise der Aufbau des Tragarmes oder der Spüleinheit kann dabei relativ zur Drehachse punktsymmetrisch oder spiegelsymmetrisch sein. Hieraus ergibt sich dann die oben bereits beschriebene vorteilhafte Anordnung der Gasaustrittsdüsen.
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Eine Ausführungsform der Station sieht vor, dass die Spüleinheit in der Station entlang mindestens einer Raumachse beweglich angeordnet ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Werkstückoberfläche flächig überfahren werden kann, und somit insgesamt ein verbessertes Reinigungsergebnis erzielt wird. Neben der Bewegung entlang einer ersten Achse kann die Spüleinheit derart ausgebildet sein, dass die Beweglichkeit entlang einer zweiten und dritten Achse gegeben ist, so dass beispielsweise ein Verfahren der Spüleinheit in X-, Y- und Z-Richtung möglich wird. So läßt sich die durch den Spülgasstrom überstreichbare Oberfläche weiter vergrößern und es können auch größer dimensionierte Werkstücke mit einer relativ klein dimensionierten Spüleinheit gereinigt werden. Auch kann die Spüleinheit so bedarfsweise in der Bearbeitungsstation beziehungsweise Spülkammer abgesenkt werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Bearbeitungseinheit für eine Positionierung der Bearbeitungseinheit zumindest entlang einer Raumachse auf einem Schlitten angeordnet ist und dieser Schlitten auch die Spüleinheit bewegt. Aufgrund dieser Konfiguration entfällt die zusätzliche Anordnung eines Bewegungsantriebes für die Luftspüleinheit. Der Schlitten erlaubt das Zurückziehen der Bearbeitungswerkzeuge, so dass hier keine Abschattung eines Reinigungsbereiches durch die Bearbeitungsspindel stattfindet. Die Reinigung kann während der gesamten Bearbeitung stattfinden, so dass ein kontinuierliches Abblasen der Werkstückoberfläche erfolgt, zusätzlich kann nach Abschluß der Bearbeitung das Bearbeitungswerkzeug mit der gesamten Bearbeitungseinheit vom Werkstück zurückgezogen werden, während die Spüleinheit an ihrer ursprünglichen Position verbleibt und dann eine vollflächige Reinigung des Werkstückes durchführt. Durch eine entsprechende Maschinensteuerung kann auch erreicht werden, dass die Luftspüleinheit erst nach dem vollständigen Zurückziehen der Bearbeitungseinheit aktiviert wird und somit eine Reinigung des Werkstückes erst nach Abschluß der Bearbeitung erfolgt.
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Als Spülgasstrom kommt bevorzugt Luft, Druckluft, CO2, Stickstoff, getrocknete Luft oder getrocknetes, insbesondere stark abgekühltes Stickstoffgas oder ein sonstiges, geeignetes Gas beziehungsweise Gas-Luftgemisch zur Anwendung. Wird Stickstoff eingesetzt, so kann eine Bearbeitung des Werkstückes und die anschließende Reinigung unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt werden, und die Anwesenheit von Sauerstoff wird vermieden. Dies empfiehlt sich insbesondere dann, wenn kritische Werkstoffe bearbeitet werden oder die Einwirkung von Sauerstoff nicht erwünscht ist. Die als Spülgas verwendete Luft oder Druckluft kann, um eine vollständige Vermeidung des Eintrags von Feuchtigkeit zu erreichen, auch durch entsprechende Abscheider vorgereinigt, getrocknet und gegebenenfalls gekühlt werden. Die Abscheider können als Bestandteil der Luftspüleinheit vorgesehen werden oder aber bereits in die Gas- beziehungsweise Druckluftquelle, beispielsweise einen Kompressor, integriert werden.
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Ebenfalls besteht die Möglichkeit, dass als Spülgas ein Strom aus Trockeneispartikeln oder Granulaten bzw. ein mit Trockeneispartikeln oder Granulaten versetzter Luft- oder Gasstrom verwendet wird. Das als feines Granulat beziehungsweise Partikelstrom aus Düsen austretende Trockeneis hat neben einer Reinigungswirkung auch einen Kühleffekt.
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Die Partikel oder Granulatbestandteile werden dabei insbesondere mit hoher Geschwindigkeit auf die zu reinigende Werkstückoberfläche aufgeblasen. Dabei werden dort vorhandene Verschmutzungen vereist und dadurch hart und spröde, was letztendlich ein Abplatzen bewirkt. Zusätzlich werden durch den Gasstrom lose Verschmutzungen, wie beispielsweise Späne oder Stäube, vom Werkstück abgeblasen. Bei entsprechend hoher Auftreffgeschwindigkeit kann neben der Reinigung zusätzlich noch eine Oberflächenbehandlung des Werkstückes nach Art einer Strahlbehandlung vergleichbar mit einer Sandstrahlbehandlung durchgeführt werden. Vorteilhaft ist hierbei, dass das das Trockeneis bildende Kohlenstoffdioxid rückstandsfrei verdampft und somit keine Rückgewinnung des Strahlmittels notwendig ist. Neben der Funktion als Oberflächenbehandlungsmittel kann das Trockeneis in Partikel- oder Granulatform auch zum Abkühlen des Luft- oder Gasstromes verwendet werden, wenn dieser beim oder kurz vor dem Austritt aus der Düse mit entsprechenden Partikeln oder Granulaten versetzt wird.
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Günstigerweise weist der Tragarm mittig ein der Gasleitung dienendes T-Stück, das heißt beispielsweise ein T-förmig ausgebildetes Hohlrohr auf, das drehbar in einer entsprechenden Leitungsaufnahme angeordnet ist. Durch diese Ausführungsform wird ein drehbar gelagerter Tragarm auf besonders einfache Weise realisiert. Zudem ist die drehbare Anordnung ausreichend leichtgängig ausgeführt, so dass eine vorteilhafte Rotation des Tragarmes möglich ist, allerdings gleichzeitig eine ausreichende Dichtigkeit der gesamten Spüleinheit gewährleistet bleibt. Der Stiel des ”T” umgibt dabei die Drehachse der Spüleinheit und an dem Querdach des T-Stückes schließen sich dann Rohrstücke an, die zur Düse führen beziehungsweise an deren Enden die Düsen vorgesehen sind. Hieraus ergibt sich ein besonders einfacher, jedoch sehr effizienter Aufbau der gesamten Vorrichtung, die dadurch kostengünstig und vorteilhaft auch für die Nachrüstung bestehender Stationen zur Verfügung gestellt werden kann und/oder die Integration in entsprechende Bearbeitungsstationen kostengünstig erlaubt. Die an dem T-Stück angesetzten, die Düsen tragenden Rohrstücke weisen dann die entsprechenden vorgenannten Neigungswinkel auf, über die dann die bereits beschriebenen Effekte durch die Rotation beziehungsweise die Reinigungswirkung erreicht werden können.
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In der Zeichnung ist die Erfindung insbesondere in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen:
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1 eine Bearbeitungsstation, die mit einer Spüleinheit ausgerüstet ist in perspektivischer Darstellung;
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2 eine bevorzugte Ausführungsform einer Spüleinheit in perspektivischer Darstellung;
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3a eine Spüleinheit in Seitenansicht;
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3b eine Spüleinheit in der Draufsicht.
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In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben.
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1 zeigt in perspektivischer Darstellung den Ausschnitt einer Bearbeitungsstation 10, die mit einer Spüleinheit 11 ausgestattet ist. Die Bearbeitungsstation 10, bei der es sich beispielsweise um eine Station zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken handelt, weist eine Zuführöffnung 12 für Bearbeitungswerkstücke auf, die in einer Seitenwand 13 der die Bearbeitungsstation 10 umgebenden Kammer vorgesehen ist. Durch die Zuführöffnung 12 wird ein Bearbeitungswerkzeug an das auf einem Werkzeugträger 14 angeordnete Werkstück herangefahren, um dieses dann entsprechend zu bearbeiten. Der Werkzeugträger 14 ist im Ausführungsbeipsiel der 1 im unteren Bereich der Bearbeitungskammer angeordnet und ist ebenfalls über einen Schlitten in die Kammer ein- beziehungsweise aus dieser herausfahrbar. Der Aufnahmetisch 15, auf dem der Werkzeugträger 14 angeordnet ist, ist drehbar ausgeführt, so dass hier eine mehrseitige Bearbeitung des Werkstückes möglich ist. Ebenfalls veränderbar ist die Lage des Aufnahmetischs in der Kammer, so dass hier ein Heranführen des Werkstückes an das Bearbeitungswerkzeug möglich ist. Daneben ist selbstverständlich auch eine Bewegung des Werkzeuges mit drei Freiheitsgraden möglich.
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Die Spüleinheit 11 ist im oberen Abschnitt der Kammer angeordnet und umfaßt ein dreifach abgewinkeltes Hohlrohr 16, an dessen Ende eine Aufnahme 17 angeordnet ist, in der ein Tragarm 18 drehbar gelagert ist. Die Aufnahme 17 vermittelt dabei eine gasdichte Verbindung zwischen dem Tragarm 18 und dem Hohlrohr 16. Bei Betrieb der Bearbeitungsstation 10 wird ein Gasstrom durch das Hohlrohr 16 bis zum Tragarm 18 geleitet, dort auf die beiden Tragarmteile verteilt und tritt dann an den vorderen Enden 19a, b des Tragarmes 18 aus. Der austretende Gasstrom trifft dann auf das auf dem Werkzeugträger 14 angeordnete und durch das Bearbeitungswerkzeug bearbeitete Werkstück. Dadurch, dass der Tragarm 18 drehbar gelagert ist, bewirkt der austretende Gasstrom eine Drehung des Tragarmes um die durch das Hohlrohr definierte, senkrecht in der Bearbeitungsstation liegende Drehachse. Durch die Drehung des Tragarms 18, die, je nach anliegendem Druck schneller oder langsamer erfolgt, kann ein gleichmäßiges Überstreichen des Spülgasstromes über die Werkstückoberfläche erfolgen und somit eine umfassende Reinigung der Werkstückoberfläche durchgeführt werden. Die Enden 19a, b des Tragarmes 18 sind mit bezüglich der Drehachse unterschiedlichen Winkeln am Tragarm 18 angeordnet, so dass hier im Zuge der Drehung auch der Spülgasstrom mit wechselndem Winkel auf die Werkstückoberfläche auftrifft. Die Variation des Auftreffwinkels bewirkt eine optimale Reinigung der Werkstückoberfläche, da Anhaftungen beziehungsweise Materialpartikel oder Späne auch aus schwer zugänglichen Nuten oder Rillen, die gegebenenfalls im Werkstück vorgesehen sind, ausgeblasen werden können.
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Die Bearbeitungsstation 10 kann, um einen Austrag des abgeblasenen Materials zu verhindern, eine zumindest vorderseitige, das heißt in der Seitenebene verlaufende Schutzplatte oder -scheibe aufweisen. Neben der Drehung des Tragarmes 18 besteht auch die Möglichkeit, die Reinigungsleistung zu verbessern, indem der Werkzeugträger beziehungsweise der Aufnahmetisch in unterschiedliche Richtungen geschwenkt wird, so dass sich hierdurch eine weiter verbesserte Beaufschlagung der Oberfläche mit dem Spülgasstrom ergibt.
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Das in 1 nicht dargestellte Bearbeitungswerkzeug ist auf einem Schlitten angeordnet, der nach der Bearbeitung aus der Kammer zurückgezogen wird, um hier keine Abschattung des Werkstückes durch die Spindel des Bearbeitungswerkzeuges gegenüber dem Spülgasstrom zu bewirken. Als Spülgas in Frage kommt beispielsweise Luft, Druckluft oder auch Stickstoff. Die verwendete Luft kann selbstverständlich weiter aufbereitet werden, indem hier im Hohlrohr oder der vorgelagerten Kompressoreinheit Öl- und Wasserabscheider vorgesehen werden, die die Luft zusätzlich trocknen und einen Eintrag von Feuchtigkeit in die Bearbeitungsstation 10 und auf das Werkstück verhindern. Die in 1 dargestellte Bearbeitungsstation 10 eignet sich somit vor allem zur trockenen Bearbeitung von Werkstücken.
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2 zeigt eine detaillierte Darstellung der Spüleinheit. Diese umfaßt ein dreifach abgewinkeltes Hohlrohr 16, das zur Zuführung des Spülmediums zum drehbar gelagerten Tragarm 18 dient. Am Ende des abgewinkelten Hohlrohrs 16 befindet sich das Lager für den Tragarm 18 in Form einer Leitungsaufnahme. Der Tragarm 18 weist mittig ein der Gasleitung dienendes T-Stück auf, das drehbar in der Leitungsaufnahmem angeordnet ist. Seitlich am T-Stück, das heißt am Querdach des ”T” schließen sich Rohrstücke an, die der jeweiligen Leitung des Spülgasstromes in Richtung des Werkstückes dienen. Die seitlichen Rohrstücke sind über Muttern 20 mit dem T-Stück verbunden und können daher bedarfsweise ausgetauscht werden. Der nach unten abgewinkelte Teil des Hohlrohres 16 definiert gleichzeitig die Drehachse des Tragarmes 18. Die beiden am Ende des jeweiligen Rohrabschnittes des Tragarmes angeordneten Gasaustrittsdüsen sind bezüglich dieser Drehachse mit entsprechend definierbaren Neigungswinkeln ausgerichtet. Der Neigungswinkel kann bezüglich der Drehachse negativ oder positiv sein, wie in 2 dargestellt und im Zusammenhang mit den 3a und 3b genauer ausgeführt. Die gegenläufige Ausrichtung der Tragarmenden 19a, b und der daran angeordneten Gasaustrittsdüsen hat den Effekt, dass auf der Werkstückoberfläche, die mit dem Spülgasstrom abzublasen ist, der Gasstrom in unterschiedlichen Richtungen auftrifft. Somit kann hier auch unter unterschiedlichen Winkeln der Schmutz abgeblasen werden, woraus eine wesentlich effektivere Reinigung resultiert. Ebenfalls verbessert werden kann durch beispielsweise eine unterschiedliche Größe des jeweiligen Neigungswinkels eine Auffächerung des Gasstromes, so dass hier ein entsprechender Rückstoß gegeben ist, der ein die Rotation des Tragarmes 18 bewirkendes Drehmoment realisiert.
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In der Aufnahme für den Stiel des als T-Stück ausgeführten Tragarmes 18 kann ein entsprechendes Lager, beispielsweise ein Kugel- oder Wälzlager, vorgesehen werden, das eine besonders leichtgängige Drehung des Tragarmes ermöglicht, daneben können die Aufnahme und der Tragarm 18 auch entsprechend aufeinanderliegende Flansche beziehungsweise einen nach innen gerichteten Flansch an der Aufnahme und einen nach außen sich erstreckenden Flansch am Tragarm 18 aufweisen, die nach Einbau des Tragarms 18 in Kontakt stehen und Gleitflächen für die Rotation des Tragarms 18 zur Verfügung stellen
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3a zeigt die erfindungsgemäße Spüleinheit 11 in Seitenansicht. Hierbei ist die Abwinkelung der Enden 19a, b des Tragarmes 18 deutlich zu erkennen. Das Hohlrohr 16, das der Gaszuleitung dient, definiert mit seinem letzten, nach unten abgewinkelten Abschnitt 21 die Drehachse des Tragarmes 18. Bezüglich dieser Drehachse weisen die Gasaustrittsdüsen beziehungsweise die an ihren Enden 19a, b die Gasaustrittsdüsen tragenden Abschnitte des Tragarmes 18 einen Neigungswinkel auf. Im Fall des Endes 19a ist dieser Neigungswinkel gegenüber der Drehachse positiv, während im Fall des Endes 19b der Winkel negativ ist. Hierdurch wird erreicht, dass der Luftstrom in unterschiedlichen Richtungen aus den Gasaustrittsdüsen austritt und so unter unterschiedlichen Winkeln auf die Werkstückoberfläche auftrifft. Die Aufnahme 17, über die der Tragarm mit dem Hohlrohr 16 verbunden ist, kann beispielsweise als Bajonettverschluß ausgebildet sein, um somit die Anordnung verschiedener Tragarme 18 in der Spüleinheit zu ermöglichen. Eine Austauschbarkeit des Tragarmes 18 ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn unterschiedliche Werkstückgrößen in der Bearbeitungsstation 10, in der die Spüleinheit 11 angeordnet ist, bearbeitet werden.
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Auch kann hierdurch dann eine Variation des Neigungswinkels durchgeführt werden, um so unterschiedliche Werkstückkonfigurationen zu berücksichtigen.
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3b zeigt die in 3a dargestellte Spüleinheit 11 in der Draufsicht. Dabei ist deutlich erkennbar, dass der drehbar angeordnete Tragarm 18 zusammen mit der Drehachse eine Tragebene bildet, gegenüber der die Enden 19a, b mit einem spitzen Neigungswinkel ausgerichtet sind, wobei das Ende 19b relativ zum Tragarm 18 beziehungsweise der Tragebene mit einem positiven Neigungswinkel und das Ende 19a relativ zum Tragarm mit negativem Neigungswinkel ausgerichtet ist. Die Ausrichtung beziehungsweise der Neigungswinkel ist hierbei stets bezüglich einer durch den aus der Gasaustrittsdüse entweichenden Gasstrom beschriebenen Mittelachse zu verstehen, die sich im idealen Fall senkrecht zum Tragarm 18 in die Abbildungsebene der 3b hinein erstreckt. Aus der abgewinkelten Ausrichtung der Enden 19a, b bezüglich des Tragarmes 18 beziehungsweise der Tragebene ergibt sich ein Drehmoment, sofern Spülgas aus den Enden 19a, b austritt, das letztendlich die Rotation des Tragarmes 18 in der Tragebene bewirkt. Die Höhe des Drehmomentes kann durch die Variation des Druckes, der an der Spüleinheit 11 angelegt wird beziehungsweise mit dem das Spülgas beaufschlagt wird, beeinflußt werden. Ist dieser Druck entsprechend hoch, erfolgt eine schnellere Drehung als bei entsprechend niedrigerem Druck. Im Ausführungsbeispiel der 3b sind die beiden Neigungswinkel der Enden 19a, b jeweils gleich groß. Ebenfalls gleich ist der Abstand der Enden 19a, b beziehungsweise der daran angeordneten Luftaustrittsdüsen zum eigentlichen Drehpunkt, das heißt der Mitte des Tragarmes 18, die mit dem Hohlrohr 16 der Spüleinheit 11, das heißt dem Zuführohr für das Spülgas, verbunden ist. Durch diese Ausführung ergibt sich eine gleichmäßige Drehung und gleichmäßige Beaufschlagung des Werkstückes mit dem Spülgasstrom. Die beaufschlagte Fläche kann dadurch variiert werden, dass beispielsweise der Neigungswinkel der beiden Enden 19a, b gegenüber der Tragarmachse in 3b variiert wird. Hierdurch wird eine Auffächerung des Spülgasstromes erreicht. Eine weitere Variationsmöglichkeit besteht darin, dass der Abstand der Enden 19a, b zum Mittelpunkt des Tragarmes – 18, der gleichzeitig der Drehpunkt des Tragarmes beziehungsweise der Tragebene ist, variiert wird, das heißt, dass eines der Enden 19a, b näher am Drehpunkt angeordnet ist als das andere Ende 19a, b. Hierdurch wird die Fläche, die durch den Spülgasstrom überstrichen wird, vergrößert. Eine weitere Veränderung des aus der Gasaustrittsdüse austretenden Spülgasstromes kann durch die Veränderung der Konfiguration der Gasaustrittsdüse selbst erreicht werden. Hierbei kann dann, durch entsprechende Ausführungen der Düsen, ein punktueller Gasaustritt bewirkt werden. Wird beispielsweise eine Streudüse eingesetzt, wird die Streuung des Spülgasstromes bewirkt und die Oberfläche großflächiger von dem Gasstrom kontaktiert. Gegenüber einer punktuellen Beaufschlagung muß dann jedoch der Spülgasdruck erhöht werden, um eine vergleichbare Reinigungswirkung zu erzielen. Neben der drehbaren Ausführung des Tragarmes 18 besteht auch die Möglichkeit, dass die gesamte Spüleinheit 11 auf einem mindestens entlang einer Raumachse verschiebbaren Schlitten angeordnet ist. Hierdurch vergrößert sich die beaufschlagbare Werkstückoberfläche, da die Spüleinheit im Verlauf des Reinigungsvorganges über dem Werkstück verschoben werden kann und zusammen mit der Drehung des Tragarmes 18 eine umfassende Werkstückreinigung durchführt.
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Als Mittelstück des Tragarmes 18 dient ein T-Stück, das ebenfalls in Form eines Hohlrohres 16 ausgebildet ist und damit der Gasleitung dient. An den Enden des jeweiligen T-Stückabschnitts schließen sich weitere Rohrabschnitte an, an deren Enden 19a, b die entsprechenden Gasaustrittsdüsen angeordnet sind. Die Rohrabschnitte sind über Muttern 20 mit dem T-Stück verbunden. Die Ausführung des Tragarms 18 kann wesentlich vereinfacht werden, wenn auf diese Muttern 20 verzichtet wird und die Rohrenden direkt an das T-Stück angeformt oder in dieses lediglich eingesteckt sind. Durch eine entsprechende Verbindung, beispielsweise durch Kleben, Löten oder Schweißen, kann hier eine dauerhafte Verbindung zwischen T-Stück und Rohrabschnitten gebildet werden. Hierdurch entfällt dann jedoch die Möglichkeit, die Rohrabschnitte zur Änderung der Konfiguration der Spüleinheit 11 einerseits und zum Austausch bei Defekt andererseits auszuwechseln. Stattdessen muss hierfür dann der Tragarm 18 ersetzt bzw. ausgetauscht werden. Bezüglich der Lagerung des Tragarmes 18 in der Aufnahme 17, die die Gasleitung bewirkt bzw. die Leitung des Gases in den eigentlichen Tragarm 18 ermöglicht, kann in vielfältiger Art und Weise erfolgen. Voraussetzung ist stets, dass hier eine leichtgängige Drehverbindung zwischen dem feststehenden Teil der Spüleinheit 11 und dem Tragarm 18 geschaffen wird, die gasdicht ist.
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Die erfindungsgemäße und in den Abbildungen gezeigte Spüleinheit weist einen effizienten und dabei doch sehr einfachen Aufbau auf und lässt sich kostengünstig in entsprechenden Bearbeitungsstationen 10 realisieren. Auch besteht beim Vorhandensein bzw. dem Einbau entsprechender Anbindungspunkte die Möglichkeit, eine entsprechende Spüleinheit 11 in bestehende Bearbeitungsstationen 10 nachträglich einzubauen. Gegenüber feststehenden Spüleinheiten 11 bietet die dargestellte Spüleinheit 11 den Vorteil eines verbesserten Reinigungsergebnisses, da eine größere Fläche des Werkstücks variabel mit dem Spülgasstrom beaufschlagt werden kann. Das die Spüleinheit 11 bildende Hohlrohr 16 kann aus einer Vielzahl von Materialien gebildet sein. Eine besonders leichte und dabei doch dauerhafte Lösung sieht vor, dass das Hohlrohr 16 aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist. Eine stabilere Ausführungsform sieht die Verwendung eines Metallrohrs vor, die dann jedoch zu Lasten des Gewichts und damit der Rotationsgeschwindigkeit geht, das heißt um die gleiche Rotationsgeschwindigkeit wie bei einer aus Kunststoff bestehenden Spüleinheit 11 zu erzielen, muss ein höherer Druck des ausströmenden Gases aufgewendet werden.
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Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
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Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, daß das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist.
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Es ist weiter zu beachten, daß die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart.
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Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
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Merkmale, die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.
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Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden, oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den ersten Anspruch übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.
