CN103201577A - 用于控制物体的温度的设备及设施 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在清洁处理之后控制物体、具体地是工件(16)的温度的设备(10)，所述设备具有被形成为冷却区和/或加热区的温控区(14)，气态流体能够在该温控区中绕所述物体循环。根据本发明，所述温控区(14)被形成在腔室(12)中，所述腔室(12)能够经受引入到所述腔室(12)中的流体流(58)。

Description

用于控制物体的温度的设备及设施
技术领域
本发明涉及用于在清洁操作之后控制物体、尤其是工件的温度的设备和设施，其中工件在清洁操作后经受气态流体的入射流（incidentflow）。
背景技术
为保证工业生产的产品的质量和可靠性，重要的是，在相应的生产过程中的工件是清洁的。因此，在工业中使用了采用液体浴的清洁设施。工件在这些液体浴中被冲洗，以便使它们不带切屑、润滑剂、灰尘和化学制品。在这种情况下，具体地是当采用热清洁液时，能够实现良好的清洁效果。工件在这种清洁液中被加热。然后，对于在清洁之后的生产过程中的步骤，通常必要的是，对工件或其它子组件进行冷却。然而，在改进的过程中，同样能够提供逆向操作，其中在冷却操作后跟着与过程相关的(再)加热操作。
在工业生产设施中，为了控制工件的温度(冷却和/或加热)，已知这样的装置，其中，借助于运送系统，工件被连续地或以定时方式移动通过一个通道。在通道中，工件经受温度被控制的空气流。然而，这里存在清洗过的工件再次被污染的风险，这是因为由于各种处理操作，污垢颗粒经常被带入温度被控制的空气流并且被供给到通道。如果在这样的通道中流动的空气需要被冷却单元冷却或者被加热器加热，这样的设备的操作另外地还会导致高能耗。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种设备和一种设施，用于在工业生产设施中使用的控制物体、具体地是工件的温度，这使得能够在没有相当大的污染的情况下有效地控制物体和工件的温度。
该目的是通过在序言中提到的类型的设备而实现的，所述设备具有温控区，所述温控区被形成为冷却区和/或加热区，并且所述温控区被形成在腔室中，所述腔室能够经受流动到所述腔室中的流体流。
本发明基于的构思是，物体、具体地是工件还能够被在绝对无尘室单元中循环的空气流冷却。本发明采用的事实是，如果供给到所述绝对无尘室单元的空气被过滤而保持单元中的粒度和粒子浓度低于预定的阈值，则不存在工件被所述绝对无尘室中的空气流污染的风险。
本发明的一个构思具体地在于，通过在腔室中循环被纯净化的气态流体，如果工件在腔室中经受缓慢流动的流体例如空气的入射流持续相当长的时间(例如半小时、几小时或甚至几天)，则能够以节能方式将工件冷却。本发明的构思还在于，在间隔开的生产站之间移动工件，以利用被循环的空气流在绝对无尘室单元中有效地冷却工业生产装置。
在本发明的另一个构造中，温控区被设计成冷却和/或加热区，其中，所述温控区被布置在与环境热绝缘的腔室中，并且其中，流体流通过优选被形成为精细过滤器、具体地是HEPA过滤器的过滤器而流动到腔室中。根据欧洲标准EN1822-1：1998的过滤器等级为H10或更高的HEPA过滤器优选被选择作为根据本发明的设备中的过滤器。在HEPA过滤器中，能够过滤掉尺寸小到0.3μm的范围中的极小颗粒。因此，HEPA过滤器使得室内空气具体地能够不带细小灰尘、烟草的烟、烟尘、室内灰尘、花粉、气孔和气味。采用HEPA过滤器，能够实现对于细小灰尘和悬浮物的99.9%的总分离度，即在10000个灰尘颗粒中，在相应的HEPA过滤器中仅有三个未被分离。HEPA过滤器能够由纤维素、合成纤维或玻璃纤维构成的细网织物制成。根据本发明，在过滤器中，所述织物彼此堆叠达到1000层。这提供了非常大的过滤器面积。通过将HEPA过滤器和活性碳过滤器组合使用，能够实现特别良好的过滤器作用。这种活性碳过滤器有利地被设置在HEPA过滤器的上游。通过供给已过滤的气态流体，能够在腔室中产生比环境压力高的压力(过压)。这就保证了无灰尘颗粒、污垢颗粒和液滴能够从环境从外面渗透到腔室中。
为了在腔室中形成适于加热和/或冷却的流体流，如果通过过滤器流动到腔室中的流体流被引导到连接至腔室中的管线系统的至少一个吸入开口，则是有利的。流体流优选经由腔室的盖子流入。流体流有利地流经温控区达到抽吸开口，所述抽吸开口在腔室的底部区域中形成在腔室的侧向部上。具体地，如果流体流的流动在温控区中具有弧形形式，则是有利的。
在本发明的另一个构造中，腔室被连接到管线系统，所述管线系统用于将气态流体供给到腔室，并且用于将气态流体运出腔室，并且还用于使气态流体在由所述管线系统形成的回路中循环。具体地，本发明的构思在于，在具有回路的很大程度上封闭的管线系统中循环用于冷却或加热工件的气态流体。用于将热量传导到流体中或从流体传导出的热交换器优选设置在该很大程度上封闭的回路中，优选地超过90%的流体在该回路中循环。被供给到回路中的流体优选地在与环境相比升高的压力下被泵送通过过滤器并且被引入到该回路中。
泵装置被布置在用于循环流体的管线系统中。所述泵装置能够被形成为例如文丘里喷管，所述文丘里喷管被连接到工业生产装置的压缩空气系统。然而，适当的泵装置还可以是被电动马达驱动的风扇或压缩机。采用这样的泵装置，气态流体通过一个或多个吸入开口被吸入到腔室中，并且然后被供给到过滤器。如果将泵装置连接到用于将气态流体供给到管线系统中的另一个供给管道，则是有利的。然后，具体地，能够在腔室中产生过压。这样的效果是没有灰尘颗粒、污垢颗粒和液滴能够从环境从外面渗透到腔室中。
如果腔室容纳有用于在容器形式的运送柜中循环流体的管线系统，则是特别有利的。为使设备能够在工业生产设施中以简单的方式被移动，有利的是，向该运送柜或容器提供滚轮形式的运送元件，使得该运送柜或容器能够容易地在生产设施的厅中移动。被设计为容器的运送柜优选包括用于接合叉车的抓爪的一个装置或多个装置形式的运送元件。采用这种措施，不仅能够在工件在不同的生产站之间移动时控制工件的温度，而且还避免了当工件被运送到工业生产设施的生产站时产生的不希望的工件污染。这里，为了即使在未连接到供电系统的情况下也能使流体循环，有利的是在运送柜中集成储电器例如蓄电池，用于操作风扇。
腔室包含保持装置，所述保持装置具有多个工件保持件，用于接纳在温度方面待被控制、具体地是待被冷却的工件。该保持装置用于将工件保持在温控区。如果腔室形成有柱形外壳，则该保持装置能够具有例如带有圆形储存基部的工件保持件，在所述圆形储存基部上能够放置相应的工件。为了在腔室中移动所述圆形储存底部，用于冷却的设备能够具有驱动器。如果工件保持件被形成为用于将彼此相互偏移的工件层叠布置在流体流中，则是有利的。这样的效果是利用流体流从一个工件移除的污垢颗粒不会被带到另一个工件并且不会在温控区污染它。
为了运走经由另外的供给管道流动到腔室中的大量流体，在腔室中存在一个或多个开口，用于将气态流体排放到环境中。这保证污垢颗粒被从腔室的冷却区冲洗到外面。
有利的是在腔室中布置至少一个冲洗喷嘴，所述至少一个冲洗喷嘴用于利用冲洗液冲洗腔室。这使得能够容易地并系统地清洗腔室的污垢颗粒。如果腔室具有用于收集已经被供给到腔室中的冲洗液的装置，则是有利的。该用于收集已经被供给到腔室中的冲洗液的装置能够被连接到用于处理冲洗液的设施。
用于冷却物体和工件的该设备能够被用作例如绝对无尘室单元，或者在最终组件中用作卸载锁。然而，用于冷却的设备还适于用作在生产设施中用于工件的缓冲贮存，以设定一致的工件供给。为了将物体、具体地是工件装载到设备中并且从中卸载，所述设备能够具体地与操纵机器人结合，以形成设施。有利的是，经由锁将用于冷却的物体或工件供给到设备，使得没有污垢颗粒被引入到腔室的冷却区中。
利用用于温度控制的设备或设施，能够在工业生产设施中在两个生产步骤之间控制工件的温度。为此，例如，在第一生产站中的生产步骤之后并且在与第一生产站空间隔开的第二生产站中的另一个生产步骤之前，将多个工件布置在具有温控区的腔室中。被布置在腔室中的工件在那里经受被精细过滤器过滤后的气态流体的入射流，使得被气态流体从一个工件移除的污垢颗粒不被该气态流体带到另一个工件。在这个方面，具体地能够在温度被控制的情况下将腔室中的工件从第一生产站移动到第二生产站。
附图说明
下面将参照附图中示意性地示出的示例性实施例更加详细地阐明本发明，其中：
图1示出了用于冷却工件的设备的第一视图；
图2示出了用于冷却工件的设备，其带有另外的操纵设备；
图3示出了用于冷却工件的设备的另一视图；并且
图4示出了沿图1所示的线IV-IV截取的设备的截面图。
具体实施方式
如图1所示的根据本发明的用于控制工件16的温度的设备10具有腔室12。腔室12位于被形成为运送柜的容器28中。腔室12包围冷却区形式的温控区14，在该温控区14中，工件16能够从与周围条件相比升高的温度冷却下来。设备10包含用于工件16的保持装置，所述保持装置具有多个工件保持件18、20、22。在腔室12中，工件16能够以在空间上偏移的层叠式的方式布置在冷却区14中的工件保持件18、20、22上。运送柜28具有滑动门24。滑动门24能够关闭腔室12，以避免污垢颗粒渗透到冷却区14中。在与滑动门24相对的那一侧上，设备10的腔室12具有封闭壁34。腔室12被容纳在容器28中。容器28具有操纵元件30、32。容器28能够在操纵元件30、32处被叉车的抓爪保持。这使得能够在工业生产设施中移动容器28。然而，为使得容器能够在生产装配过程中移动，还可以将容器28装配到滚轮上。
图2示出了在滑动门被打开的情况下的设备和操纵机器人26。操纵机器人26能够被用于通过被打开的滑动门向腔室12装备需要被冷却的工件16。相应地，能够将被冷却的工件16从腔室12移除。将工件16通过气塞59供给到腔室12中能够最小化污垢颗粒引入到腔室12中。
图3示出了沿图1所示的线III-III截取的设备10的截面图。与壁34邻接的腔室12的侧壁36、38也是封闭的。腔室12形成有底部部分40。底部部分40是漏斗形的。漏斗形的底部部分40接入到管道42中。漏斗形的底部部分40用作收集被供给到腔室12中的冲洗液75的装置。
腔室12具有盖子44。在盖子44中存在通风道46形式的开口。HEPA过滤器48(高效能微粒空气过滤器)被布置在盖子44上。该HEPA过滤器48是细网眼的超细过滤器。根据欧洲标准EN1822-1：1998，该HEPA过滤器48是过滤器等级H10的过滤器。
设备10包含风扇52。风扇52被布置在管路系统54中，所述管路系统54用于在腔室12中循环空气形式的气态流体。气态流体能够具体地以通过管路系统54的回路的方式被循环。在其压力侧连接部处，风扇52通过漏斗形的管路部分50而连接到HEPA过滤器48。为散逸气态流体已经在冷却区14中吸收的热量，管路系统54中存在热交换器57。借助于热交换器57，该热量能够被带走到达设备10周围的区域。
通过漏斗元件50，HEPA过滤器48能够经受借助于风扇52吹来的空气。管路系统54被连接到用于环境空气的供给管道55。可控阀64被布置在供给管道55内。通过设置阀64，环境空气能够以受控的方式被加入到在管路系统54中被引导的循环空气中。这使得能够借助于风扇52在腔室12中设定过压。这具有的效果是无灰尘颗粒、液滴和污垢颗粒能够从外面渗透到腔室12中。腔室12中存在用于气态流体的抽吸开口56。该抽吸开口56被连接到管路系统54。当操作风扇52时，在腔室12中形成带有过滤后的空气的空气流58。HEPA过滤器48从通过管路系统54进入到腔室12中的空气中过滤出灰尘、液体或污垢颗粒。经由盖子44中的管道46流入的空气以弧形流的方式移动通过腔室12。
空气采用弧形流的方式流动到抽吸开口56并且流动到滑动门24中的开口62。通过HEPA过滤器48连续供给空气而在腔室12中设定过压。该过压保证无被液滴和污垢颗粒污染的空气能够从外面渗透到腔室12中。
流动通过腔室12的空气的弧形流使得能够冷却被布置在保持设备18、20和22上的工件16。将工件16以层叠的方式布置在腔室12中保证了腔室12中的工件16不会遮住用于另一个工件16空气流，并且因此，布置在腔室12中的每个工件均能够经受用于冷却的空气的入射流。
采用设备10，还能够利用与流58一致地流动的空气改进腔室12中的工件16的污染程度。不像用于冷却工件的常规设备那样，当采用气态流体冷却工件时，污染程度因此被降低，即，决不会被削弱。
为了从腔室12中移除通过工件16引入到腔室12中的污垢颗粒，存在利用冲洗液75冲洗腔室的装置60。装置60包括管路系统66。管路系统66将布置在腔室12中的冲洗喷嘴68连接到用于冲洗液75的储液器70。储液器70通过关闭阀71在漏斗形的底部部分40处利用管道42而连接到腔室12。
装置60包含用于处理冲洗液75的组件65，该组件65具有冲洗泵72和过滤器74。为了利用冲洗液75彻底冲洗腔室12，冲洗泵72被致动。然后，已沉积到封闭壁34、36、38上的污垢颗粒被从冲洗喷嘴68流出的冲洗液75冲走，并且通过漏斗形的底部40被运到储液器70中。当冲洗液75循环时，在此借助于过滤器74将污垢颗粒从冲洗液75中移除。
在工业生产设施中，设备10能够具体地被用于在两个或多个不同的生产站之间运送工件16，并且/或者在一个生产站处作为用于工件16的缓冲贮存。
总之，本发明的以下优选特征将被记录，具体地：一种设备10，用于在清洁操作之后控制物体、具体地是工件16的温度，其具有被形成为冷却和/或加热区的温控区14，物体16能够在该温控区14中经受气态流体的入射流。所述温控区14被形成在腔室12中，其能够经受流动到腔室12中的流体流58。

Claims (15)

1.一种用于控制物体(16)、具体地是工件(16)的温度的设备(10)，所述物体在清洁操作之后经受气态流体的入射流，其特征在于所述设备具有温控区（14），所述温控区（14）被形成为冷却区和/或加热区，并且所述温控区（14）被形成在腔室(12)中，所述腔室（12）能够经受流动到所述腔室(12)中的流体流(58)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述流体流(58)能够通过精细过滤器(48)经由所述腔室(12)的盖子(44)流动到所述腔室(12)中，所述精细过滤器（48）优选被形成为HEPA过滤器，并且在所述腔室(12)中形成有多个工件保持件(18，20，22)，用于将所述工件(16)关于彼此偏移地层叠布置在所述流体流(58)中。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，能够经由所述盖子（44）流入的所述流体流(58)以弧形流的方式穿过所述温控区(14)达到抽吸开口(56)，所述抽吸开口(56)在所述腔室（12）的底部（40）的区域中形成在所述腔室(12)的侧向部上。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的设备，其特征在于，在所述腔室(12)中布置有用于利用冲洗液(75)来冲洗所述腔室(12)的装置(60)。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述腔室(12)具有用于收集已经被供给到所述腔室(12)中的冲洗液(75)的装置(40)，所述装置被连接到用于处理冲洗液(75)的组件(65)，为了处理冲洗液(75)，所述组件（65）包含用于过滤出所述冲洗液(75)中的污垢颗粒的过滤器(74)。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述腔室(12)与用于处理冲洗液的所述组件(65)布置在可移动的运送柜(28)中，所述运送柜优选被形成为容器，并且所述运送柜具有用于移动所述运送柜的至少一个运送元件(30，32)、具体地是滚轮形式和/或用于接合叉车的抓爪的接合构件形式的运送元件。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的设备，其特征在于，所述腔室(12)被连接到管线系统(54)，所述管线系统用于将气态流体供给到所述腔室(12)，并且用于将气态流体从所述腔室(12)运走，并且还用于使所述气态流体在由所述管线系统(54)形成的回路中循环。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，在所述管线系统(54)中布置有泵装置，所述泵装置被具体地形成为风扇(52)或形成为文丘里喷管，并且所述泵装置通过所述至少一个吸入开口(56)将所述气态流体吸入到所述腔室(12)中并且将所述气态流体供给到所述过滤器(48)。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述泵装置(52)被连接到供给管道(55)，所述供给管道(55)用于将气态流体供给到所述管线系统(54)中，以在所述腔室(12)中产生过压。
10.根据权利要求6-9中的任一项所述的设备，其特征在于，所述腔室(12)布置有所述管线系统(54)，用于使流体在运送柜(28)中循环。
11.根据权利要求6-10中的任一项所述的设备，其特征在于，所述管线系统(54)具有热交换器(57)，用于供给/带走与所述温控区(14)中的所述气态流体交换的热量。
12.根据权利要求1-11中的任一项所述的设备，其特征在于，所述腔室(12)具有用于将气态流体释放到环境的一个或多个开口(62)。
13.根据权利要求1-12中的任一项所述的设备的用途，用于在生产装配过程中在两个或多个不同的生产站之间运送工件(16)和/或用作工件(16)的缓冲贮存。
14.一种设施，所述设施具有根据权利要求1-13中的任一项所述的设备，所述设备用于在清洁操作之后控制物体、具体地是工件的温度，所述设施具有操纵设备(26)、具体地是被形成为工业机器人的操纵设备，所述操纵设备(26)用于将物体装载到所述腔室(12)中以及从所述腔室（12）卸载所述物体，并且/或者所述设施具有锁(59)，所述锁(59)被连接到所述腔室(12)，用于将物体供给到所述腔室(12)中。
15.一种用于在工业生产设施中在第一生产站中的生产步骤之后并且在第二生产站中的另一个生产步骤之前控制工件(16)的温度的方法，所述第二生产站与所述第一生产站在空间上分隔开，在所述方法中，多个工件(16)被布置在腔室(12)中，所述腔室（12）具有温控区(14)，并且被布置在所述腔室(12)中的所述工件(16)在所述温控区（14）中经受由精细过滤器（48）过滤过的气态流体的入射流，使得利用所述气态流体从一个工件移除的污垢颗粒不被所述气态流体带到另一个工件(16)，所述多个工件(16)在温度受到控制的情况下从所述第一生产站移动到所述第二生产站。
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