DE10029220C2 - Device for drying metallic workpieces - Google Patents
Device for drying metallic workpiecesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trocknen von Teilen, insbesondere von metallischen Werkstücken, welche bei einem vorangehenden Bearbeitungsprozess mit Wasser oder Wasserhaltigen Lösungen in Kontakt kamen.The invention relates to a device for drying parts, in particular of metallic workpieces, which are used in a previous Processing process in contact with water or water-containing solutions came.
Bei der Bearbeitung von Metallen durch Werkzeugmaschinen kommt das zu bearbeitende Teil, meist ein herzustellendes Werkzeug, häufig in direkten Kontakt von Wasser oder wasserhaltigen Lösungen, etwa in Form von Kühlflüssigkeit oder eines Arbeitsmediums. Neben dem Wasserstrahl schneiden ist dies besonders beim elektroerosiven Drahtscheiden der Fall, da hierbei das zu bearbeitende Teil in einem Wasserbad oder Wasserstrahl mittels einer Drahtelektrode geschnitten wird. Nach der Bearbeitung ist das metallische Werkstück mit Wasser benetzt. Wird das Wasser nach der Bearbeitung nicht umgehend von der Oberfläche des bearbeiteten Teiles entfernt kann dies zu Korrosion des Teiles und somit zu einer Beschädigung führen. Diese Gefahr ist besonders bei Hartmetallen sehr gross. This happens when metal is processed by machine tools machining part, usually a tool to be manufactured, often in direct Contact of water or water-containing solutions, for example in the form of Coolant or a working medium. Next to the water jet cutting is particularly the case with electroerosive wire cutting, because the part to be machined in a water bath or water jet is cut by means of a wire electrode. After editing it is metallic workpiece wetted with water. Will the water after the Machining not immediately from the surface of the machined part removed this can cause corrosion of the part and thus damage to lead. This danger is particularly great with hard metals.
Üblicherweise wird ein bearbeitetes Metallteil von dem Maschinenbediener manuell getrocknet, etwa mit Hilfe von Druckluft, oder es wird von einem Bediener in einen Ofen zum Trocknen gestellt und nach einer gewissen Zeit wieder herausgenommen Neben dem erforderlichen Arbeitsaufwand ist diese Art des Trocknens nicht reproduzierbar und fehlerbehaftet, da Temperaturen und Trockenzeiten vom Bediener abhängen. Oft berührt dieser (vor oder nach dem Trocknen) das Teil mit der blossen Hand, wodurch Schweiss an der Oberfläche des Teiles aufgebracht wird. Dieser kann insbesondere bei Hartmetallen ebenfalls zu Korrosionsschäden führen und wird nicht durch Druckluft oder Trocken beseitigt.A machined metal part is usually machined by the machine operator manually dried, for example with the help of compressed air, or it is done by one Operator placed in an oven to dry and after a period of time removed again in addition to the required workload this is Type of drying not reproducible and error-prone because of temperatures and drying times depend on the operator. Often this touches (before or after drying) the part with your bare hand, causing sweat on the Surface of the part is applied. This can be particularly the case with Hard metals also lead to corrosion damage and will not Compressed air or dry removed.
Zunehmend findet auch eine Automatisierung der Metallbearbeitung statt, wodurch die Bearbeitung Tag und Nacht sowie am Wochenende weitgehend ohne Bediener erfolgt. Die zu bearbeiteten Teile werden auf Paletten auf gespannt, und diese werden mittels eines Roboters/Werkzeugwechslers der Werkzeugmaschine zugefügt um nach der Bearbeitung von dem Roboter in Magazinen abgelegt zu werden. Ein Trocknen der bearbeiteten Teile erfolgt dabei nicht, da der Bediener meistens nicht anwesend ist (nachts, Wochen ende) oder ein Eingriff in den Bereich Magazin - Maschine aus Sicherheits gründen aufgrund der mögliche Bewegungen des Roboters nicht immer möglich ist.Automation of metalworking is also increasingly taking place, which means editing day and night as well as on weekends largely done without operator. The parts to be processed are placed on pallets clamped, and these are by means of a robot / tool changer Machine tool added to after machining by the robot in Magazines to be filed. The machined parts are dried not because the operator is usually not present (at night, weeks end) or an intervention in the area of magazine - machine from safety are not always based on the possible movements of the robot is possible.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Trockner für Metallteile zu schaffen, welcher nach einer erfolgten Bearbeitung durch eine Werkzeug maschine, etwa einer Drahterosionsmaschine, das an der Oberfläche der Metallteile befindliche Wasser durch kontrollierte Wärme und Lufteinwirkung entfernt. Dieser Trockner sollte mit einer Kontroll- und Steuereinheit ausgestattet sein, welche die Anwesenheit eines Teils im Trockner feststellt und Temperatur, Umluft und Behandlungszeiten reguliert. Aufgrund der in der Praxis vorkommenden Vielfalt an verschiedenen Palettensystemen und unter schiedlichen Ausführungen von Robotern bzw. Wechslern und Magazinen wie etwa Karussellwechsler oder Universalroboter mit darum angeordneten Regal magazinen sollte der Trockner möglichst flexibel einsetzbar sein und weit gehend unabhängig von der Steuerung einer Bearbeitungsmaschine oder derjenigen des Roboter sein.The invention is therefore based on the object of a dryer for metal parts to create which after processing by a tool machine, such as a wire erosion machine, on the surface of the Water contained in metal parts through controlled heat and exposure to air away. This dryer should be equipped with a control unit which detects the presence of a part in the dryer and Temperature, circulating air and treatment times regulated. Due to the in the Practically occurring variety of different pallet systems and under different versions of robots or changers and magazines such as such as carousel changers or universal robots with shelves arranged around them magazines, the dryer should be as flexible as possible and wide independent of the control of a processing machine or that of the robot.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Anspruches 1 gelöst. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird ein Ausführungs beispiel näher erläutert; diese zeigen schematisch inThis object is achieved by the teaching of claim 1. Additional advantages, Features and details of the invention result from the dependent Claims. Based on the accompanying drawings, an execution example explained in more detail; these show schematically in
Fig. 1 Karussell-Wechsler Fig. 1 carousel changer
Fig. 2a, b Anordnung diverser Paletten auf Karussell Fig. 2a, b arrangement of various pallets on a carousel
Fig. 3 Roboter mit Maschine und Regalmagazinen Fig. 3 robot with machine and shelf magazines
Fig. 4 diverse Anordnungen von Paletten in Regalmagazinen Fig. 4 various arrangements of pallets in shelf magazines
Fig. 5 Trockner in Karussel Fig. 5 dryer in carousel
Fig. 6 perspektivisch Bild des Trockner Fig. 6 perspective image of the dryer
Fig. 7 Querschnitt durch den Trockner Fig. 7 cross section through the dryer
Fig. 8 Schematische Darstellung von Druckluftzufuhr und Elektroventilen Fig. 8 Schematic representation of compressed air supply and solenoid valves
Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist, gibt es verschiedenste Aus führungsformen von Robotern bzw. Teilewechslern und daran verknüpfte Lagervorrichtungen. Fig. 1 zeigt einen Karussellwechsler mit Drehtellern 1, welche in Fig. 2 detailiert dargestellt werden. Auf dem Drehteller 1 werden die zu bearbeitenden Teile 5 auf Paletten 2 aufgespannt, welche wiederum auf dem Drehteller 1 an dafür vorgesehenen Positionierungs- und Fixierungs einheiten 7 abgelegt sind und von dort mittlels eines Greiferarms 3 aufge nommen werden, um diese einer Bearbeitungsmaschine 4 zuzuführen oder umgekehrt eine Palette 2 aus der Maschine auf eine Position eines Drehtellers 1 abzulegen. Für einen einfachen Zugriff des Greifarms 3 besitzen die Paletten je einen Halter 6 welcher in Längsrichtung einer Palette angeordnet ist. Je nach Anzahl, Form, Grösse und Gewicht der aufzuspannenden Teile 5 finden unterschiedliche Palettensysteme Verwendung, etwa Spannrahmen oder Balkenspannsysteme sowie entsprechend unterschiedliche Konfigurationen der Drehteller, wie in Fig. 2 dargestellt.As can be seen from FIGS . 1 to 3, there are various implementations of robots or parts changers and associated storage devices. Fig. 1 shows a carousel changer with turntables 1 , which are shown in detail in Fig. 2. On the turntable 1 , the parts 5 to be machined are clamped on pallets 2 , which in turn are stored on the turntable 1 at the positioning and fixing units 7 provided for them and are taken up from there by means of a gripper arm 3 to feed them to a processing machine 4 or vice versa to place a pallet 2 from the machine on a position of a turntable 1 . For easy access to the gripping arm 3 , the pallets each have a holder 6 which is arranged in the longitudinal direction of a pallet. Depending on the number, shape, size and weight of the parts 5 to be clamped, different pallet systems are used, for example clamping frames or beam clamping systems and correspondingly different configurations of the turntables, as shown in FIG. 2.
Auch bei den in Fig. 3 gezeigten Wechslersystem mit freistehendem Roboter 10 und im dessen Schwenkbereich angeordneter Maschine und Regalen 11 können verschiedenen Palettensysteme Verwendung finden. Dies ist in Fig. 4 dargestellt. Auch hierbei sind die Halter in Längsrichtung der Palette angeordnet, hier nach aussen gerichtet. Sowohl Karussellwechsler als auch freistehender Roboter können in verschiedensten Varianten ausgestaltet sein, insbesondere variiert die Anzahl der Drehteller bzw. Regalebenen. Auch die Möglichkeiten der Steuerung des Wechsler bzw. Roboters können sehr unterschiedlich sein. Einfache Steuerungen, etwa für einen Palettenwechsel drehen den Drehteller 1 stets in einer Drehrichtung um einen festen Winkel betrag weiter, während komplexere Steuerungen Drehwinkel und Richtung frei definierbar lassen.Various pallet systems can also be used in the changer system shown in FIG. 3 with the free-standing robot 10 and the machine and shelves 11 arranged in its swivel range. This is shown in FIG. 4. Here, too, the holders are arranged in the longitudinal direction of the pallet, here directed outwards. Both carousel changers and free-standing robots can be designed in a wide variety of variants, in particular the number of turntables or shelf levels varies. The options for controlling the changer or robot can also be very different. Simple controls, for example for a pallet change, always rotate the turntable 1 in a direction of rotation by a fixed angle, while more complex controls allow the angle of rotation and direction to be freely defined.
Fig. 5 zeigt einen Karussellwechsler mit einem eingebauten erfindungs gemässen Trockner 20. Der Trockner ist radial und gegenüber der Verfahrweg richtung des Greifers um den Winkelbereich entsprechend dem Abstand zur nächsten Positionierungs- und Fixierungseinheit 7, versetzt angeordnet. Er ist an einem Gestell 21 aufgehängt, dessen Füsse 22 ausserhalb des Drehtellers 2, aber innerhalb des Wechslergehäuses ruhen. Da der Trockner also nicht auf dem Drehteller 2 ruht wird er bei einer Drehung des Drehtellers nicht bewegt, sondern verbleibt ortsfest. Weiterhin wird dadurch verhindert, dass sich Strom versorgungs- und Steuerungskabel im Karusselwechsler aufwickeln. Fig. 5 shows a carousel changer with a built-in fiction, according to the dryer 20. The dryer is arranged radially and offset relative to the direction of travel of the gripper by the angular range corresponding to the distance to the next positioning and fixing unit 7 . It is suspended from a frame 21 , the feet 22 of which rest outside the turntable 2 , but inside the changer housing. Since the dryer is not resting on the turntable 2 , it is not moved when the turntable is rotated, but remains stationary. This also prevents power supply and control cables from winding up in the carousel changer.
Fig. 6 zeigt das systematisch das Trocknergehäuse. Das haubenförmige Gehäuse 13 hat zwei identische laterale Aussparungen 23, durch welche eine auf dem Drehteller befestigte Palette 2 durch Drehung des Drehtellers 1 in den Trockner hin- bzw. herausgebracht wird. An einer Frontseite ist ein Abluft schlauch 25 angebracht, wodurch erwärmte Luft mittels eines Gebläses 26 aus dem Wechsler heraus abgesaugt werden kann. Um eine nicht gewünschte Erwärmung des Innenraums des Wechslers zu gering zu halten, können die lateralen Aussparungen mit Kettengeweben oder wärmeresistenten Vorhängen 27 (nicht abgebildet) versehen werden. Diese reduzieren einen lateralen Austritt der Wärme, ermöglichen jedoch weiterhin das Hinein- bzw. Heraus drehen von Paletten in den Trockner. Fig. 6 systematically shows the dryer housing. The hood-shaped housing 13 has two identical lateral recesses 23 , through which a pallet 2 fastened on the turntable is brought into and out of the dryer by rotating the turntable 1 . An exhaust air hose 25 is attached to a front side, whereby heated air can be sucked out of the changer by means of a blower 26 . In order to keep undesired heating of the interior of the changer too low, the lateral cutouts can be provided with warp fabrics or heat-resistant curtains 27 (not shown). These reduce the lateral exit of the heat, but still allow pallets to be turned in and out into the dryer.
An der Aussenwand ist ein Elektroventil 34 mit Druckluftanschluss 35 angebracht. Mittels eines am Trockner angebrachten Sensors 36, etwa eines mechanischen Bewegungsschalters oder Ultraschalldetektors, wird feststellt, ob eine Halter oder eine Palette in den Trockner hinein bewegt wird. Falls eine Palette im Trockner detektiert wird, wird ein entsprechendes Startsignal an eine Steuereinheit weitergeleitet. Mittels eines Temperatursensors 37 wird die Temperatur im Innenraum des Trockners gemessen und ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit weitergeleitet. An electrovalve 34 with a compressed air connection 35 is attached to the outer wall. A sensor 36 attached to the dryer, such as a mechanical movement switch or ultrasonic detector, is used to determine whether a holder or a pallet is being moved into the dryer. If a pallet is detected in the dryer, a corresponding start signal is forwarded to a control unit. The temperature in the interior of the dryer is measured by means of a temperature sensor 37 and a corresponding signal is forwarded to the control unit.
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch den Trockner. Zwischen dem Heiz element 24 und dem äusseren Deckelblech 28 ist ein Radiatorblech 29 an geordnet, welches durch seine spiegelnde Oberfläche die vom Heizelement erzeugte Wärmestrahlung (Infrarot) in Richtung Innenraum reflektiert. Das Radiatorblech kann zur Steigerung der Reflexion leicht gewölbt oder am Rand nach unten gebogen sein. Distanzscheiben 30 halten das Radiatorblech in einem Abstand vom Deckelblech. Zwischen dem oberen Rand des Deckel bleches und der Kante des Radiatorbleches befindet sich ein Spalt 31. Der von Radioatorblech und Deckelblech gebildete Zwischenraum 32 kann mittels des mit dem Abluftschlauch 25 verbundenen Gebläses 26 abgesaugt werden. Dadurch wird durch den Spalt 31 Luft angesaugt und somit ein Ausströmen von warmer Luft aus dem Trockner verringert. An einer Innenwand des Trockner ist eine Druckluftdüse 33 angebracht, deren Ausrichtung verstellbar sein kann. Fig. 7 shows a cross section through the dryer. Between the heating element 24 and the outer cover plate 28 , a radiator plate 29 is arranged, which reflects the heat radiation generated by the heating element (infrared) towards the interior through its reflecting surface. To increase the reflection, the radiator plate can be slightly curved or bent downwards at the edge. Spacers 30 keep the radiator plate at a distance from the cover plate. There is a gap 31 between the upper edge of the cover plate and the edge of the radiator plate. The space 32 formed by the radio plate and the cover plate can be sucked off by means of the blower 26 connected to the exhaust hose 25 . As a result, air is sucked in through the gap 31 and thus an outflow of warm air from the dryer is reduced. A compressed air nozzle 33 is attached to an inner wall of the dryer, the orientation of which can be adjustable.
Nach dem Eingang des Startsignals setzt die Steuereinheit einen Zeitzähler auf Null und öffnet für eine vorgegebene Zeit t0 das Elektroventil 34 für die Druckluft und schaltet das Gebläse ein. Die Zeit t0 beträgt normalerweise ca 0.1 bis 2 min. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit t1 schaltet die Steuer einheit das Heizelement ein und regelt die Temperatur im Trockner auf eine vorgegebene Temperatur, wobei die gemessene Temperatur des Temperatur sensors 37 als Regelgrösse verwendet wird. Die Temperatursteuerung kann dabei sowohl durch einfaches Ein- und Ausschalten des Heizelementes mittels eines Relais erfolgen oder auch mittels eines Leistungsschalters. Auch der Steueralgorithmus kann sowohl auf einfache Unter- oder Überschreiten der Soll von der Ist-Temperatur basieren oder auch auf kommerziell gebräuchliche PID-Reglern basieren. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit t2 wird das Heizelement 24 abgeschaltet und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit t3, welche grösser ist als die Zeit t2, wird auch das Gebläse abgeschaltet. After the start signal has been received, the control unit sets a time counter to zero and opens the solenoid valve 34 for the compressed air for a predetermined time t0 and switches the blower on. The time t0 is normally about 0.1 to 2 minutes. After a predetermined time t1, the control unit turns on the heating element and regulates the temperature in the dryer to a predetermined temperature, the measured temperature of the temperature sensor 37 being used as a control variable. The temperature can be controlled either by simply switching the heating element on and off by means of a relay or by means of a circuit breaker. The control algorithm can also be based on simply falling below or exceeding the setpoint of the actual temperature or on commercially available PID controllers. After a predetermined time t2, the heating element 24 is switched off and after a predetermined time t3, which is greater than the time t2, the fan is also switched off.
Sollte nach dem Startsignal, aber vor Ablauf einer vorgegebenen Zeit t0, t1, t2 oder t3 ein weiteres Startsignal erfolgen, also die nächste Palette 2 in den Trocken eingebracht, so wird der Zeitzähler hierbei auf Null gesetzt. Bevorzugte Werte sind etwa für die Temperatur ca 100°C, für die Zeit t1 bei welcher das Gebläse 26, jedoch nicht die Heizung 24 läuft ca 5 bis 10 min, für die Heizdauer (t2-t1) ca 50 bis 60 min und für die Nachlaufzeit des Gebläses 26 zur Wärmeabfuhr etwa 10 min.If, after the start signal, but before a predetermined time t0, t1, t2 or t3 has elapsed, a further start signal occurs, that is, the next pallet 2 is brought into the dryer, the time counter is set to zero. Preferred values are about 100 ° C. for the temperature, for the time t1 at which the blower 26 , but not the heater 24, runs for about 5 to 10 minutes, for the heating time (t2-t1) for about 50 to 60 minutes, and for the Run-on time of the fan 26 for heat dissipation about 10 minutes.
Wie in der schematische Darstellung in Fig. 8 dargestellt, ist in einer Aus führungsform zusätzlich zu der einer Innenwand des Trockner angebrachten Druckluftdüse 33 eine weitere Düse 38 angebracht, welche eingangsseitig mit einem Elektroventil 39 mit Druckluftanschluss 40 verbunden ist. Jedoch ist zwischen dem Ausgang des Elektroventils und der Druckluftdüse 38 ein Vorratsbehälter 41 angebracht. Der Vorratsbehälter 41 dient der Aufnahme von Korrosionsschutzmittel. Das Elektroventil 39 und der Vorratsbehälter 41 können auch parallel zum ersten Elektroventil 34 angebracht sein, wobei nur ein Druckluftanschluss 35 und eine Druckluftdüse 33 verwendet wird. Nach Ablauf der Zeit t4 welche grösser ist als die Heizdauer t2 wird durch Öffnen des Elektroventils 39 durch die Steuerung ein Druckluftstrom durch den Vorrats behälter 41 geleitet und somit Korrosionsschutzmittel durch die Druckluftdüse 33 bzw. 38 auf das Teil 5 aufgesprüht.As shown in the schematic illustration in FIG. 8, in one embodiment, in addition to the compressed air nozzle 33 attached to an inner wall of the dryer, a further nozzle 38 is attached, which is connected on the input side to an electrovalve 39 with compressed air connection 40 . However, a reservoir 41 is attached between the outlet of the solenoid valve and the compressed air nozzle 38 . The reservoir 41 is used to hold anti-corrosion agents. The solenoid valve 39 and the reservoir 41 can also be attached parallel to the first solenoid valve 34 , only one compressed air connection 35 and one compressed air nozzle 33 being used. After the time t4, which is greater than the heating time t2, a compressed air stream is passed through the storage container 41 by opening the solenoid valve 39 by the control and thus corrosion protection agent is sprayed through the compressed air nozzle 33 or 38 onto the part 5 .
Eine weitere Ausführungsform des Trockners kann auch in ein Regalmagazin eingebaut werden. Anstelle der lateralen Aussparungen besitzt der Trockner nur eine frontale Öffnung für die Entnahme einer Palette in den Trockner. Abluftschlauch mit daran angebracht Gebläse befinden sich nun rechts- bzw. links bezüglich der Hauptbewegungsrichtung des Roboters oder an der Rück wand des Trockners. Another embodiment of the dryer can also be placed in a shelf magazine to be built in. Instead of the lateral recesses, the dryer has only one front opening for the removal of a pallet in the dryer. Exhaust air hose with blower attached is now on the right or left with respect to the main direction of movement of the robot or on the back wall of the dryer.
11
Drehteller
turntable
22
Palette Konische Führung
Conical guide palette
33
Greiferarm
gripper
44
Bearbeitungsmaschine
processing machine
55
Teil
part
66
Halter
holder
77
Fixierungseinheit
fixing unit
1010
Freistehender Roboter
Freestanding robot
1111
Regale
shelves
1313
Haubenförmiges Gehäuse
Dome-shaped housing
2020
Trockner
dryer
2121
Gestell
frame
2222
Füsse
feet
2323
Laterale Aussparung
Lateral recess
2424
Heizelement
heating element
2525
Abluftschlauch
exhaust hose
2626
Gebläse
fan
2727
Wärmeresistenter Vorhang
Heat resistant curtain
2828
Äusseres Deckelblech
Outer cover plate
2929
Radiatorblech
radiator sheet
3030
Distanzscheiben
spacers
3131
Spalt
gap
3232
Zwischenraum
gap
3333
Druckluftdüse
compressed air nozzle
3434
Elektroventil
solenoid valve
3535
Druckluftanschluss
Compressed air connection
3636
Sensor (Anwesenheitsschalter)
Sensor (presence switch)
3737
Temperatursensor
temperature sensor
3838
Düse für Korrosionsschutz
Corrosion protection nozzle
3939
Elektroventil solenoid valve
22
4040
Druckluftanschluss Compressed air connection
22
4141
Vorratsbehälter
reservoir
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