DE8425475U1 - Reinigungsvorrichtung insbesondere für unregelmäßig geformte Gegenstände - Google Patents

Description

WOMA-APPARATEBAU Duisburg, 21.08.84

Akte TQP 104 DE

Reinigungsvorrichtung für unregelmäßig geformte Gegenstände

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckreinigungsvorrichtung insbesondere zur Lackentfernung von Karosserieträgern einer Farbspritzanlage.

Bekannt ist z. B. eine Hochdruckreinigungsvorrichtung, mit einem als Wagen ausgebildeten Traggestell, an dem ein Düsenträgerbalken drehbar gehalten ist. Der Wagen ist auf einer vorzugsweise als Balken ausgebildeten Querführung verfahrbar. Mit dieser mechanisierten Hochdruckreinigungsvorrichtung kann bei kombinierter Dreh- und Liniarbewegung des Düsenträgerbalkens nur eine Fläche eines Gegenstandes einseitig überstrichen werden. Die bekannte Vorrichtung ist daher für die Reinigung von in ihren Konturen unregelmäßig geformten Gegenständen, insbesondere mit Vertikalseitenflächen, wie sie z. B. ü-förmige Karosserieträger aufweisen, ungeeignet.

Bekannt ist weiterhin, in einem Tunnel zur Reinigung von Karosserieträgern beidseitig der Träger an den Tunnelseitenwänden schwenkbare Düsenarme vorzusehen, die einander beim Sprühen überdecken. Mit dieser Anordnung können jeweils nur die

parallel zu den Tunnelwänden liegenden Außenflächen der Träger, nicht aber deren Quer- und Innenflächen gereinigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei Anwendung von relativ niedrigem Druck in der Hochdruckmittelleitung mit einer bzw. wenigen verfahrbaren Sprüheinrichtungen je nach Bedarf die äußeren, inneren und oberen und ggfs. auch die unteren Flächen des zu reinigenden Gegenstands aus wenigen Grundstellungen der Sprüheinrichtung heraus und somit mit kurzen Verfahrwegen und auch geringen Nachführanforderungen hinsichtlich der Steuerung zu erfassen und eine einfache Bauweise mit geringer Steifigkeit der die Sprüheinrichtung tragenden und führenden Teile zu erreichen. Insbesondere soll eine sonst bei Robotern für das Nachführen erforderliche, empfindliche servo-hydraulische Steuerung sich erübrigen. Es genügen z. B. Proportionalventile und dergl. Diese Mittel zur Steuerung sollen entfernt vom Sprühbereich, also geschützt vor Wasser, Dampf und Kondensation und ggfs. in einem Schaltschrank untergebracht sein können.

Die zur Lösung der gestellten Aufgabe notwendigen wesentlichen Merkmale der Erfindung sind im Patentanspruch 1 genannt. Die ünteransprüche nennen Ausführungsarten der Erfindung.

Durch die Verwendung der rotierenden Weitstrahldüsen mit Düsendurchmessern zwischen 0,5 und 2,5 mm bei 500 bis 700 bar Druck in der Hochdruckmittelleitung wird eine hohe Flächendeckung am zu reinigenden Gegenstand sowie eine Reinigung sowohl seiner Außenfläche als auch der ihr gegenüber mit z. B. bis zu 1,5 m Abstand liegenden Innenflächen von einer einzigen Position der Sprüheinrichtung aus erreicht. Durch die kleinen Anstellwinkel der

Düsen werden auch die Ouerflächen aus der gleichen Position der

Sprüheinrichtung mit erfaßt. Es genügt also in vielen Fällen, die Sprüheinrichtung nur an den Längsseiten des zu reinigenden Gegenstandes zu verfahren. Eine einzige Sprüheinrichtung an einer Seite genügt für die Ringsumreinigung des Gegenstands, wenn man diesen auf einer Aufnahmevorrichtung um eine Achse drehbar anordnet.

Sofern Schmutzreste an den Innenflächen, insbesondere in den Ecken des Gegenstandes, haften bleiben, besteht auch die Möglichkeit, die Sprüheinrichtung in das Innere des Gegenstandes zu verfahren, so daß jeder Bereich der Oberfläche von Reinigungsstrahlen sicher erfaßbar ist. Durch die Rotation der Sprüheinrichtung wird eine hohe Flächendeckung am zu reinigenden Gegenstand erreicht. Im Gegensatz zu Robotern an Werkzeugmaschinen ergeben sich somit hier nur geringe Anforderungen an die Nachführgenauigkeit der Sprüheinrichtung. Es können also übliche bekannte Steuermittel, z. B. elektromechanisch, elektropneumatisch oder elektrohydraulisch betätigte Proportionalventile für die Bewegung bzw. Drehung der Bauteile des Sprühkopfes statt komplizierter servohydraulischer Steuerungen eingesetzt werden. Dabei kann die Betätigung über Schlauchleitungen ausgelöst werden, da die Kompressibilität des Öles oder dergl. in ihnen und deren sonst zu Störungen führende Elastizität ausgeglichen werden kann. Ferner ist wegen der geringen Nachführanforderungen der Tragteile des Sprühkopfes für diese eine wesentlich geringere Steifigkeit erforderlich, die sonst wegen der Anwendung des Hochdruckmittels sehr hoch sein müßte.

Die Bündelung und damit die Weitstrahlwirkung des Strahles wird z. B. durch einander rechtwinklig kreuzende Bleche vor der Düsenöffnung als Strahlgleichrichter erreicht. Das hat die Folge, daß die Strahlausbreitung bis zu einem Abstand im Bereich von 1,5m vom Düsenmund weitgehend unterbleibt, so daß der Strahl auch in dieser Entfernung noch eine gute Reinigungswirkung hat.

Infolge der außermittigen Anordnung der Düsen mit Abstand von der Drehachse des Sprühkopfes und auch deren Anstellwinkel wird erreicht, daß jeder Punkt des zu reinigenden Gegenstandes von verschiedenen Seiten, z. B. nach jeder Halbdrehung von entgegengesetzter Seite vom Reinigungsstrahl getroffen wird. Dadurch wird das Aufreißen des oft sehr fest auf den untergrund haftenden Belages, der Risse in unterschiedlichen Richtungen aufweisen kann, mit Sicherheit erreicht.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Tragkörper der Sprüheinrichtung in Längs- und Querrichtung sowie lotrecht dazu so weit verfahrbar ist, daß die Sprüheinrichtung auf jede Seite des Gegenstandes bringbar und ihm mehr oder weniger angenähert werden kann.

Für das Reinigen van Karosserieträgern, auf denen sich Farbansätze nur von oben her ansetzen, genügt eine Schwenkmöglichkeit des Tragkörpers um 180°. Sollen Gegenstände mit ansteigenden Seitenflächen gereinigt werden, so können diese auch schräg von unten vom Reinigungsstrahl beaufschlagt werden, wenn bei einer Ausführungsform mit Portalträger eine über 180° reichende Schwenkmöglichkeit des Tragkörpers vorgesehen wird. Bei einer Ausführungsform mit einer einzigen einseitigen lotrechten Tragstütze ist diese Möglichkeit infolge der Drehmöglichkeit um eine horizontale Achse ohnehin gegeben.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsformen der neuen Reinigungsvorrichtung, und zwar in

Fig. 1 eine Queransicht, teilweise im Schnitt, in Fig. 1 a eine Draufsicht auf ein Einzelteil, in Fig. 2 eine Längsansicht, teilweise im Schnitt, in Fig. 3 eine Ansicht des Sprühkopfes von unten, in Fig. 4 eine Seitenansicht des Sprühkopfes, in

Fig. 5 und 6 lotrechte Schnitte durch den Sprühkopf nach den Linien A-B, C-D der Fig. 4.

Fig. 1 zeigt die in Bodenschienen 13 mit Rädern 33 in Längsrichtung geführten Tragstützen 4, die mit der von einem Gitterträger gehaltenen Querführung 18 einen Portalträger bilden. Auf der rohrförmigen Querführung 18 fährt der Wagen 3 mit seinen Rollen 12 durch eine endlose Rollenkette 19, die über Umlenkrollen 20 läuft und deren Verstellweg über ein Flanschlager 21 einstellbar ist. Auf der Grundplatte 14 des Wagens 3 ist die Drehscheibe 15 mittels einer Kragenbuchse 23 drehbar befestigt. Durch die öffnung dieser Kragenbuchse ist die Hubspindel 9 geführt, die von einer Spindelhubanlage 22 und einem an dem Motorhalter 29 nicht dargestellten Antrieb zu betätigen ist. Seitlich von der Hubspindel 9 sind Führungsstangen 10 mittels Flanschen 11 und zwischengelegten Kunststoffbüchsen 27 an der Drehscheibe 15 axial gleitbar gehalten. Sie ragen durch viertelkreisförmige öffnungen (Fig. 1a) der Grundplatte 14 des Wagens 3 hindurch. Mit ihrem unteren Ende sind die Führungsstangen 10 und die Hubspindel 13 mittels Flansch 31 am Halteteil 6 befestigt. Im Bereich der freien Enden der Schenkel dieses Halteteils 6 ist die nur angedeutete Sprüheinrichtung 1 in dem Tragkörper 2 um die horizontale Achse 13 schwenkbar gehalten. Andern Tragkörper 2 ist ein an sich bekannter Druckmittelanschluß mit Drehdurchführung 24 nur angedeutet. Durch den Drehantrieb 17 kann der Tragkörper 2 über ein Zahnrad 7 und ein Zahnsegment 8 verschwenkt werden.

Unterhalb der Sprüheinrichtung 1 sind die größtmöglichen Erstreckungen des zu behandelnden Gegenstandes 5 lediglich U-förmig angedeutet. Rechts davon ist eine mögliche Lage der Sprüheinrichtung 1 angedeutet.

Mit X ist die horizontale Fahrrichtung der Tragstützen 4 mit Querführung 18 senkrecht zur Bildebene angedeutet. Der Doppelpfeil Y bezeichnet die Fahrtrichtung des Wagens 3 und der Doppelpfeil Z die lotrechte Bewegungsrichtung des Halteteils 6 mit Sprüheinrichtung 1. Die Schwenkachse der Drehscheibe 15 mit

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Halteteil 6 ist mit D, die horizontale Schwenkachse des Tragkörpers 2 mit Sprüheinrichtung 1 mit B und die Zentralachse für die Rotation der Sprüheinrichtung 1 mit D bezeichnet.

Fig. 2 zeigt eine um 90° verschwenkte Teilansicht entsprechend Fig. 1, wobei die Drehscheibe 15 um 90° in die gleiche Lage wie in Fig. 1 geschwenkt ist. Zusätzlich zu Fig. 1 ist hier noch die Achse 32 für den Wagen 3 erkennbar sowie Kettenhalter 28 für die Rollenkette 19. An dem Motorhalter 29 ist noch die Kupplung 30 für den Antrieb angedeutet. Der Tragkörper 2 ist durch die Buchse 26 am Halteteil 6 schwenkbar gehalten.

Bei einer anderen, nicht dargestellten, Ausführungsform kann statt eintr Traverse ein einseitig an einer lotrechten in der LÄngsrichtung X verfahrbaren Tragstütze gehaltener Roboter verwendet werden. An dieser Tragstütze ist eine Querführung in der horizontalen Richtung Y und der lotrechten Richtung Z verfahrbar. Am freien Ende der Querführung ist ein Halteteil für einen Tragkörper des Sprühkopfes um eine Achse quer zur Längsachse der Querführung schwenkbar gehalten. Die Querführung selbst ist um ihre eigene Längsachse, der Sprühkopf um seine eigene Achse drehbar. Der zu reinigende Gegenstand ist zusätzlich um eine horizontale Achse schwenkbar. Oberhalb der höchsten Lage der Querführung ist eine zusätzliche Sprüheinrichtung vorhanden.

Der Sprühkopf nach Fig. 3 weist am Umfang verteilt 6 Ausnehmungen für Einsatzdüsen 1a auf. Diese Ausnehmungen sind über Leitungen im Sprühkopf mit der zentrischen Druckmittelzuführung im Bereich der Drehachse D verbunden.

Fig. 4 zeigt nach Linie A-B eine Düse ohne Anstellwinkel, nach Linie C-D eine Düse mit einem Anstellwinkel in Drehrichtung. Fig. 5 zeigt die mit einer Mutter und einer Dichtung im Sprühkopf gelagerte Düse 1a sowie ihr vorgelagert zur Strahlbündelung und -gleichrichtung einander kreuzende Platten 1b. Fig. 6 zeigt Düsen 1a mit nach innen gerichtetem Anstellwinkel.

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Als erfindungswesentlich wird angesehen, daß durch die besondere Ausbildung des rotierenden Sprühkopfes eine gute Flächendeckung zweidimensional vorn und in dritter Dimension an den Seiten des zu reinigenden Gegenstandes erreicht ist. Dadurch bedingt ergeben sich geringere Anforderungen an die konstruktive Ausbildung der Vorrichtung und infolge der zulässigen üngenauigkeit der Bahnführung des Sprühkopfes auch an die Nachführgenauigkeit. Die die Vorrichtung tragenden Gestelle können weniger starr sein. Zwischen Stelleinheit (Motor) und Stellglied (Ventil) können längere Verbindungswege in Kauf genommen werden. Dei Genauigkeit der Signalübertragung kann herabgesetzt sein, es können sonst schädliche übertragungsvoluminar von öl oder dgl. in Kauf genommen werden, ebenso die höhere Elastizität der Schlauchleitungen als übertragungsleitungen.

Es können somit erstmalig für mit einem Hochdruckmittel arbeitende rotierende Sprühköpfe als Arbeitswerkzeug Bahnsteuerungen, Punkt zu Punkt Steuerungen oder Manipulatorsteuerungen zum Einsatz kommen und zwar in wesentlich vereinfachter Form. Statt eines Verfahrens des Sprühkopfes kann auch ein Verfahren des zu reinigenden Gegenstandes erfolgen oder es können die Bewegungen auf Sprühkopf und zu reinigenden Gegenstand aufgeteilt sein.

Der Sprühkopf ,der als Balken oder kreisförmiger Rotationskörper ausgeführt sein kann, hat vorzugsweise eine Länge bzw. einen Durchmesser bis 60 cm. Bei größeren Dimensionen würden die mechanischen Anforderungen an die Kosntrutkion und der steuertechnische Aufwand so groß, daß zu umfangreiche Steuer- und Führungsmittel erforderlich wären.

Eine innen abgesetzte Hülse zur Aufnahme des Gleichrichters und der Düse ermöglicht die einfache Montage dieser Teile. Eine zusätzliche Sprüheinrichtung z. B. als Düsen.¹,ängrsohr zum nachträglichen Reinigen des Gegenstandes oder der Aufnahmevorrichtung mit Niederdruckflüssigkeit trägt zur Aufwandsenkung beiru Betrieb der Vorrichtung bei. Statt elektrischer Steuermittel können auch hydraulische Steuermittel eingesetzt sein.

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WOMA-APPARATEBAU Akte 104 DE Duisburg, 21.08.84 nsprüche

1. Reinigungsvorrichtung insbesondere für unregelmäßig geformte Gegenstände großer Abmessungen, und zur Lackentfernung von Karosserieträgern einer Farbspritzanlage, mit einer an eine Hochdruckmittelquelle angeschlossenen, längs des zu reinigenden Gegenstandes verfahrbaren, rotierenden Sprüheinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung ein rotierender Sprühkopf (1) ist, der strahlaustrittsseitig mit geringem radialen Abstand von seiner Drehachse (D), z. B. bis 30 cm, eine

oder mehrere Düsen aufweist, z. B. zwei Düsen einander axiti'i gegenüberliegend oder mehrere Düsen (ggfs. mit unterschiedlichem Abstand von der Drehachse) auf einen Kreisbogen verfeilt, und daß jeder Düse im Sprühkopf Mittel zur Strahlgleichrichtung, z. B. in Form zweier einander rechtwinklig kreuzender, parallel zur Düsenachse liegender Platten, vorgelagert sind, und daß bei einem Druck in der Hochdruckmittelleitung von 400 bis 700 bar Düsen mit Durchmessern im Bereich von 0,5 bis 2,5 mm eingesetzt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus jeder Düse austretende Strahl einen Anstellwinkel in Drehrichtung des Düsenkopfes und/oder einen bereits nach innen gerichteten Anstellwinkel von höchstens 30°, vorzugsweise von 0 - 5% aufweist, wobei vorzugsweise die Austrittsfläche des Düsenkopfes entsprechende Einschnitte derart aufweist, daß die vorderen Enden der Düsen nicht über diese Fläche vorstehen.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

\ daß die Steuermittel der motorischen Antriebe für die

I verfahrbaren oder schwenkbaren Bauteile der Sprühein-

I richtung, ζ. B. einer Bahn- oder Punkt zu Punkt, ein-

I fache Schaltventile und dergl. sind, die außerhalb des

§ Sprühbereichs, z. B. in einem Schaltschrank, angeordnet

I sind und über mit öl oder dergl. gefüllte Schlauchleitungen

S die Bewegungen der Bauteile auslösen.

§

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge-

I kennzeichnet, daß eine Aufnahmevorrichtung (5) für den zu

I behandelnden Gegenstand um eine horizontale oder lotrechte

I Achse drehbar ist und daß vorzugsweise zentrisch über der

I Aufnahmevorrichtung (5) oberhalb der höchsten Lage

§ des rotierenden Sprühkopfes (1) eine weitere Sprüheinrichtung vorhanden ist, mit der der gesamte horizontale Querschnitt des zu behandelnden Gegenstands bzw. der Aufnahmevorrichtung (5) bestreichbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung (1) in drei zueinander senkrechten Richtungen (X, Y, Z) verfahrbar, um die lotrechte Achse (C) um 90° und um eine horizontale Achse (B) vorzugsweise in beiden Schwenkrichtungen um mindestens 180° schwenkbar ist, und in jeder Schwenklage der Sprüheinrichtung die Rotierbarkeit des Sprühkopfes um die eigene Zentralachse (D) erhalten bleibt.

6.. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung an einem Wagen (3) gehalten ist, der auf einer von seitlxcben lotrechten Tragstützen (4) gehaltenen Querführung (18) oberhalb des zu behandelnden Gegenstandes (5) horizontal verfahrbar ist und daß die Tragstützen (4) in der Längsrichtung (X) senk-

recht zur Querrichtung (Y) verfahrbar sind, und daß sich an den Wagen (3) ein lotrecht verschiebbarer und um 90° um die lotrechte Achse (C) schwenkbares Halteteil (6), z. B. als Bügel, befindet, an dem ein Tragkörper (2) für die Sprüheinrichtung (1) mindestens um 180° um eine horizontale Achse (B) schwenkbar gehalten ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (3) mittels Rollen (12) auf der aus Rohren gebildeten, ggfs. von einem Gitterträger (25) gehaltenen, Querführung (18) mittels einer endlosen Rollenkette (19) verfahrbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (6) mittels einer Hubspindcl (9) an einer auf einer Grundplatte (14) des Wagens (3) aufliegenden Drehscheibe (15) gehalten ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (6) seitliche, z. B. mit Flanschen (31), an ihm befestigte Führungsstangen (10) aufweist, die mittels Flanschen (11) an der Drehscheibe (15) lotrecht verschiebbar gehalten sind und durch viertelkreisförmige öffnungen

(16) in der Grundplatte (14) des Wagens (3) hindurchragen .

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (2) im äußeren Bereich von Schenkeln des Halteteils (6) schwenkbar gehalten ist und über ein Zahnsegment (8) und ein Zahnrad (7) mit dem z. B. als Hydromotor ausgebildeten Drehantrieb (7) in Verbindung steht.