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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Reinigungsanlage zum Reinigen
von Werkstücken,
welche mindestens eine Reinigungsstation umfaßt, in welcher die Werkstücke einem
Reinigungsvorgang unterzogen werden.
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Solche
Reinigungsanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Insbesondere
sind Mehr-Kammer- oder Mehr-Stationen-Reinigungsanlagen bekannt,
bei denen der interne Werkstücktransport
von Station zu Station mit Fördervorrichtungen
wie beispielsweise Hubbalkenförderern, Überhebeeinrichtungen
oder Rollenbahnen durchgeführt
wird.
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Bei
den bislang für
den anlageninternen Werkstücktransport
eingesetzten Fördervorrichtungen
ist das Werkstück
in seiner Orientierung unveränderlich.
Allenfalls wird das Werkstück
innerhalb einer Reinigungsstation um eine horizontale oder vertikale
Drehachse gedreht. Im Falle der Verwendung von Hubbalkenförderern
ist auch die Verweilzeit des Werkstücks in einer Reinigungsstation
unveränderlich
und in allen Reinigungsstationen gleich lang. Bei jeder Änderung
des zu reinigenden Werkstücks
und bei jeder Änderung
des Reinigungsprozesses muß die
Reinigungsanlage umgebaut werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsanlage
der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine flexible Gestaltung
des Reinigungsprozesses und eine leichte Anpassung an Werkstücksänderungen
erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Reinigungsanlage nach Anspruch 1 gelöst, welche mindestens eine
Handhabungsvorrichtung umfaßt, welche
ein Werkstück
vor einer Behandlung in einem Behandlungsbereich der Reinigungsstation übernimmt,
das Werkstück
der Behandlung in dem Behandlungsbereich der Reinigungsstation zuführt und
das Werkstück
nach der Behandlung in dem Behandlungsbereich der Reinigungsstation übergibt.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es,
allein durch Änderung
des Bewegungsablaufs der Handhabungsvorrichtung den Behandlungsvorgang
in dem Behandlungsbereich der Reinigungsstation zu verändern und
insbesondere bei einer Änderung
des Werkstücks
an die geänderte
Werkstückgeometrie
anzupassen, ohne daß hierfür ein Umbau
der Reinigungsanlage erforderlich ist.
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Außerdem ermöglicht es
die Verwendung einer Handhabungsvorrichtung zum Bewegen des Werkstücks, einzelne
Bohrungen und andere kritische Stellen des Werkstücks durch
geeignete Steuerung der Handhabungsvorrichtung der Behandlung durch
eine einfach aufgebaute Behandlungsvorrichtung mit stationär angeordneten
Behandlungsmitteln zu unterwerfen, ohne daß in der Behandlungsvorrichtung
bewegliche Teile, wie beispielsweise bewegliche Spritzlanzen, verwendet
werden müssen.
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Die
erfindungsgemäße Reinigungsanlage
ist daher in ihrer mechanischen Konstruktion, unabhängig vom
Typ der zu reinigenden Werkstücke,
weitgehend standardisierbar.
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Vorzugsweise
ist die Handhabungsvorrichtung mit einer programmierbaren Steuerung
versehen, so daß eine
Veränderung
des Bewegungsablaufs der Handhabungsvorrichtung allein durch Softwareänderungen
realisierbar ist. Dadurch kann die Reinigungsanlage allein durch
Softwareänderungen an
Werkstücke
mit veränderter
Geometrie angepaßt werden;
allenfalls eine Anpassung einer Greifvorrichtung der Handhabungsvorrichtung
an die veränderte Geometrie
eines Werkstücks
kann weiterhin erforderlich sein.
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Die
Handhabungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Reinigungsanlage kann das
Werkstück
vor der Behandlung von einem Werkstückeingang der Reinigungsanlage
oder aber von einer stromaufwärts
von der Handhabungsvorrichtung angeordneten anderen Handhabungsvorrichtung
oder von einer zwei aufeinanderfolgenden Handhabungsvorrichtungen
zwischengeschalteten Werkstückablage
oder Werkstückbewegungsvorrichtung übernehmen.
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Ferner
kann die Handhabungsvorrichtung das Werkstück nach der Behandlung an einen
Werkstückausgang
der Reinigungsanlage, an eine stromabwärts von der Handhabungsvorrichtung
angeordnete weitere Handhabungsvorrichtung oder an eine zwei aufeinanderfolgenden
Handhabungsvorrichtungen zwischengeschaltete Werkstückablage
oder Werkstückbewegungsvorrichtung übergeben.
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Unter
einem "Reinigungsvorgang" ist in dieser Beschreibung
und in den beigefügten
Ansprüchen
außer
einem Vorgang, welcher der Befreiung des Werkstücks von Fremdkörpern und/oder
anhaftenden Flüssigkeiten
dient, auch ein solcher Vorgang zu verstehen, welcher üblicherweise
im Zuge einer Werkstückreinigungsbehandlung
durchgeführt
wird, insbesondere ein Trocknungsvorgang oder ein Werkstück-Entgratungsvorgang.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reinigungsanlage
ist vorgesehen, daß der
Bewegungsablauf der Handhabungsvorrichtung in Abhängigkeit
von dem Typ des jeweils gehandhabten Werkstücks werkstücktypspezifisch steuerbar ist.
Dies erlaubt es nicht nur, die Reinigungsanlage in einfacher Weise
von einem Werkstücktyp
auf einen anderen Werkstücktyp umzustellen,
sondern ermöglicht
es auch, in gemischter Abfolge aufeinanderfolgende Werkstücke unterschiedlicher
Werkstücktypen
in derselben Reinigungsanlage zu behandeln.
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Um
das Werkstück
mittels der Handhabungsvorrichtung in dem Behandlungsbereich möglichst
frei relativ zu der jeweiligen Behandlungsvorrichtung bewegen zu
können,
und zwar sowohl durch Translationsbewegungen als auch durch Drehbewegungen,
ist es günstig,
wenn die Handhabungsvorrichtung mindestens drei, vorzugsweise mindestens vier,
Bewegungsfreiheitsgrade aufweist.
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Unter
einer "Drehbewegung" ist dabei in dieser
Beschreibung und in den beigefügten
Ansprüchen
jede Bewegung um eine ortsfeste oder auch bewegliche Drehachse zu
verstehen, welche um beliebige Winkel und mit oder ohne Wechsel
der Drehrichtung ausgeführt
werden kann.
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Die
Handhabungsvorrichtung umfaßt
vorzugsweise eine Greifvorrichtung zum Ergreifen des Werkstücks.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reinigungsanlage
ist vorgesehen, daß die
Handhabungsvorrichtung als ein Roboter ausgebildet ist.
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Die
erfindungsgemäße Reinigungsanlage kann
mehrere Reinigungsstationen umfassen, wobei jede Reinigungsstation
jeweils mindestens einer Handhabungsvorrichtung zugeordnet ist,
welche ein Werkstück
vor der Behandlung in dem Behandlungsbereich der Reinigungsstation übernimmt,
das Werkstück
der Behandlung in dem Behandlungsbereich der Reinigungsstation zuführt und das
Werkstück nach
der Behandlung in dem Behandlungsbereich der Reinigungsstation übergibt.
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Die
mindestens eine Handhabungsvorrichtung der Reinigungsanlage kann
an einer Reinigungsstation der Reinigungsanlage stationär angeordnet
sein.
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Alternativ
hierzu ist es auch möglich,
daß die Reinigungsanlage
eine Handhabungsvorrichtung umfaßt, welche innerhalb der Reinigungsanlage
zwischen verschiedenen Reinigungsstationen beweglich ist.
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Beispielsweise
könnte
vorgesehen sein, daß ein
oder mehrere Roboter an einer Bodenschiene oder an einer Deckenschiene
in einer Längsrichtung der
Reinigungsanlage verfahrbar angeordnet sind.
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Die
erfindungsgemäße Reinigungsanlage kann
insbesondere mindestens eine Waschstation umfassen, welche einen
Waschbehälter
umfaßt,
in welchem sich das Werkstück
während
eines Waschvorgangs befindet, wobei der Waschbehälter eine Zugangsöffnung aufweist,
durch welche sich die Handhabungsvorrichtung während des Waschvorgangs in
den Waschbehälter
hinein erstreckt.
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Diese
Zugangsöffnung
kann insbesondere an der Oberseite des Waschbehälters angeordnet sein.
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Ferner
kann vorgesehen sein, daß die
Reinigungsanlage mindestens eine Vakuumstation umfaßt, welche
einen Vakuumbehälter
umfaßt,
in welchem sich das Werkstück
während
eines Arbeitsvorgangs unter Vakuum befindet, wobei der Vakuumbehälter eine
Eintrittsöffnung
aufweist, welche während des Arbeitsvorgangs
mittel eines an der Handhabungsvorrichtung angeordneten Deckels
verschlossen wird.
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Ferner
kann vorgesehen sein, daß die
Reinigungsanlage eine Entgratungsstation umfaßt, welche mindestens eine
Spritzlanze umfaßt.
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In
diesem Fall kann insbesondere vorgesehen sein, daß das Werkstück mittels
der Handhabungsvorrichtung im Behandlungsbereich der Entgratungsstation
so bewegt wird, daß eine
Spritzöffnung
der Spritzlanze während
des Spritzvorgangs in einen Hohlraum des Werkstücks eintritt.
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Ferner
kann vorgesehen sein, daß mindestens
eine Reinigungsstation der Reinigungsanlage in einer Kammer mit
einer Kammerwand angeordnet ist und daß die Reinigungsanlage eine
Werkstückbewegungsvorrichtung,
insbesondere ein Drehschott, umfaßt, mittels welcher das Werkstück von der
einen Seite der Kammerwand zu der anderen Seite der Kammerwand durch
eine Durchgangsöffnung
in der Kammerwand hindurch bewegbar ist.
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Die
Werkstückbewegungsvorrichtung
kann insbesondere einen Drehteller umfassen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden
Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Draufsicht von oben auf eine Reinigungsanlage mit vier
aufeinanderfolgenden Reinigungsstationen (Vorreinigen, Hochdruck-Entgraten,
Injektionsflutwaschen und Vakuumtrocknen), denen jeweils eine Handhabungsvorrichtung
in Form eines Roboters zugeordnet ist;
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2 einen
schematischen Längsschnitt durch
die Reinigungsanlage aus 1, längs der Linie 2-2 in 1;
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3 einen
schematischen Querschnitt durch die Reinigungsanlage aus 1,
längs der
Linie 3-3 in 1;
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4 eine
schematische perspektivische Darstellung der Reinigungsanlage mit
entfernter Deckenwand, von der Rückseite
her gesehen;
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5 eine
schematische perspektivische Darstellung der Reinigungsanlage mit
entfernter Rückwand,
von der Rückseite
her gesehen;
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6 eine
schematische perspektivische Darstellung der Reinigungsanlage mit
entfernten Seitenwänden
und entfernter Deckenwand, von der Ausgangsseite der Reinigungsanlage
aus gesehen;
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7 eine
schematische perspektivische Darstellung der Reinigungsanlage mit
entfernten Seitenwänden
und entfernter Deckenwand, von der Vorderseite der Reinigungsanlage
aus gesehen;
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8 eine
schematische perspektivische Darstellung der Reinigungsanlage mit
entfernten Seitenwänden
und entfernter Deckenwand, von der Eingangsseite der Reinigungsanlage
aus gesehen;
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9 eine
schematische perspektivische Darstellung einer Vorreinigungsstation
der Reinigungsanlage mit einem Vorreinigungsbehälter, einem Roboter und einem
vorzureinigenden Werkstück;
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10 eine
der 9 entsprechende Darstellung der Vorreinigungsstation,
wobei sich eine Greifvorrichtung des Roboters auf das Werkstück zu bewegt;
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11 eine
schematische perspektivische Darstellung des Werkstücks und
der Greifvorrichtung des Roboters, vor dem Ergreifen des Werkstücks durch
die Greifvorrichtung;
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12 eine
der 11 entsprechende schematische perspektivische
Darstellung, nach dem Ergreifen des Werkstücks durch die Greifvorrichtung
des Roboters und nach dem Abheben des Werkstücks von einer Werkstückhalterung;
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13 eine
schematische perspektivische Darstellung des Vorreinigungsbehälters der
Vorreinigungsstation mit an der Innenwand des Vorreinigungsbehälters angeordneten
Spritzdüsen;
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14 eine
schematische perspektivische Darstellung der Vorreinigungsstation,
wobei das von der Greifvorrichtung gehaltene Werkstück gerade von
oben in den Vorreinigungsbehälter
eingeführt wird;
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15 eine
schematische perspektivische Darstellung der Vorreinigungsstation
während
eines Vorreinigungsvorgangs, wobei das Werkstück durch die Spritzdüsen mit
Strahlen einer Vorreinigungsflüssigkeit
beaufschlagt wird und dabei von dem Roboter relativ zu den Spritzdüsen bewegt
wird;
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16 eine
schematische perspektivische Darstellung einer Trennwand zwischen
zwei Reinigungsstationen der Reinigungsanlage mit einem Drehschott
und einer am Drehschott angeordneten leeren Werkstückhalterung;
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17 eine
schematische perspektivische Darstellung des Drehschotts aus 16,
wobei gerade ein Werkstück
mittels eines Roboters auf die Werkstückhalterung aufgesetzt wird;
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18 eine
schematische perspektivische Darstellung des Drehschotts mit einem
auf die Werkstückhalterung
aufgesetzten Werkstück;
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19 eine
schematische perspektivische Darstellung des Drehschotts, während das
Drehschott um eine vertikale Achse gedreht wird;
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20 eine
schematische perspektivische Darstellung einer Entgratungsvorrichtung
der Reinigungsanlage mit einer in radialer Richtung sprühenden Sprühlanze und
einem Roboterarm, welcher ein zu entgratendes Werkstück hält;
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21 eine
der 20 entsprechende schematische perspektivische
Darstellung, nachdem das Werkstück
mittels des Roboters so relativ zu der Sprühlanze bewegt worden ist, daß sich die
Austrittsöffnungen
der Sprühlanze
innerhalb eines Hohlraums des Werkstücks befinden;
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22 eine
der 20 entsprechende schematische perspektivische
Darstellung, welche zeigt, wie das Werkstück mittels einer weiteren,
in axialer Richtung sprühenden
Sprühlanze
entgratet wird;
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23 eine
schematische perspektivische Darstellung einer Injektionsflutwaschstation
und einer Vakuumtrocknungsstation der Reinigungsanlage, mit entfernten
Seitenwänden;
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24 eine
schematische perspektivische Darstellung eines Injektionsflutwaschbehälters der Injektionsflutwaschstation;
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25 eine
schematische perspektivische Darstellung des Injektionsflutwaschbehälters, wobei ein
zu waschendes Werkstück
gerade mittels eines Roboters von oben in den Injektionsflutwaschbehälter eingebracht
wird;
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26 eine
schematische perspektivische Darstellung des Injektionsflutwaschbehälters während eines
Injektionsflutwaschvorgangs, bei welchem das Werkstück mit Reinigungsflüssigkeitsstrahlen
beaufschlagt und dabei mittels des Roboters relativ zu den Flutwaschdüsen bewegt
wird;
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27 eine
schematische perspektivische Darstellung eines Vakuumbehälters der
Vakuumtrocknungsstation der Reinigungsanlage;
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28 eine
schematische perspektivische Darstellung des Vakuumbehälters und
eines Roboterarms mit einem Deckel für den Vakuumbehälter, wobei
ein vakuumzutrocknendes Werkstück
gerade mittels des Roboters von oben in den Vakuumbehälter eingebracht
wird; und
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29 eine
der 28 entsprechende schematische perspektivische
Darstellung, nachdem das Werkstück
in den Vakuumbehälter
eingebracht und der Vakuumbehälter
mittels des an dem Roboterarm angeordneten Deckels verschlossen
worden ist.
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Gleiche
oder funktional äquivalente
Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Eine
in den 1 bis 29 dargestellte, als Ganzes
mit 100 bezeichnete Reinigungsanlage umfaßt ein im
wesentlichen quaderförmiges
Gehäuse 102 mit
einer Bodenwand 104, einer vorderen Seitenwand 106,
einer mit Fenstern 107 versehenen hinteren Seitenwand 108,
einer linken, eingangsseitigen Seitenwand 110 mit einer
Beschickungsöffnung 112 zum
Einbringen eines zu reinigenden Werkstücks 114 in die Reinigungsanlage 100,
einer rechten, ausgangsseitigen Seitenwand 116 mit einer
Entnahmeöffnung 118 zum
Abgeben eines in der Reinigungsanlage 100 gereinigten Werkstücks und
mit einer Deckenwand 120.
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Die
Reinigungsanlage 100 umfaßt mehrere, im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
vier, Reinigungsstationen 122, welche in der Längsrichtung 124 der
Reinigungsanlage 100 zwischen deren eingangsseitiger Seitenwand 110 und
deren ausgangsseitiger Seitenwand 116 aufeinanderfolgen.
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Die
konkret dargestellte Ausführungsform
einer Reinigungsanlage 100 umfaßt, vom Eingang zum Ausgang
der Reinigungsanlage 100 aufeinanderfolgend, eine Vorreinigungsstation 126,
eine Hochdruck-Entgratungsstation 128, eine Injektionsflutwaschstation 130 und
eine Vakuumtrocknungsstation 132.
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Jede
der Reinigungsstationen 122 ist durch jeweils eine parallel
zur Längsrichtung 124 der
Reinigungsanlage 100 verlaufende vertikale Trennwand 134 in
einen zwischen der Trennwand 134 und der hinteren Seitenwand 108 des
Gehäuses 102 liegenden
Wartungsbereich 136 und einen zwischen der Trennwand 134 und
der vorderen Seitenwand 106 des Gehäuses 102 liegenden
Arbeitsbereich 138 unterteilt.
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In
dem Wartungsbereich 136 jeder Reinigungsstation 122 sind
die für
die Durchführung
der Behandlung der Werkstücke 114 im
Arbeitsbereich 138 erforderlichen Versorgungs- und Aufbereitungseinrichtungen
angeordnet, wie beispielsweise Reinigungsmitteltanks, Pumpen, Filtriergeräte, Reinigungsmittelaufbereitungsanlagen,
Vakuumpumpen oder ähnliches.
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Die
Wartungsbereiche 136 aller Reinigungsstationen 122 bilden
zusammen einen durchgehend begehbaren Wartungsraum 140,
welcher sich parallel zu den Trennwänden 134 in der Längsrichtung 124 der
Reinigungsanlage 100 erstreckt und über eine (nicht dargestellte)
Zugangstür
vom Außenraum der
Reinigungsanlage 100 aus für eine Wartungsperson zugänglich ist,
so daß die
erforderlichen Wartungsarbeiten im Wartungsraum 140 durchgeführt werden können, ohne
daß hierfür die Behandlung
der Werkstücke 114 in
den Arbeitsbereichen 138 der Reinigungsanlage 100 unterbrochen
werden muß.
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Ferner
ist an einem Ende des Wartungsraums 140 ein Schaltschrank 141,
welcher Steuergeräte
und/oder Energieversorgungsgeräte
für die
in den Wartungsbereichen 136 angeordneten Versorgungs-
und Aufbereitungseinrichtungen enthält, so in die Seitenwand 116 des
Gehäuses 102 eingepaßt, daß Türen 143 des
Schaltschranks 141 vom Außenraum der Reinigungsanlage 100 aus
geöffnet
werden können,
um Zugang zum Innenraum des Schaltschranks 141 zu erhalten.
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Der
Arbeitsbereich 138 jeder Reinigungsstation 122 umfaßt einen
unmittelbar an die Trennwand 134 angrenzenden Behandlungsbereich 142 und
einen sich zwischen dem Behandlungsbereich 142 und der
vorderen Seitenwand 106 erstreckenden Roboter-Standbereich 144.
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Im
Behandlungsbereich 142 jeder Reinigungsstation 122 welcher
die für
die jeweilige Reinigungsstation 122 spezifischen Behandlungsschritte an
den Werkstücken 114 ausgeführt. Der
Aufbau der Behandlungsbereiche 142 der Renigungsstation 122 wird
im folgenden, im Rahmen der Beschreibung der Funktionsweise der
Reinigungsanlage 100, noch näher erläutert werden.
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In
jeder Trennwand 134 ist ein schwenkbares Zugangsfenster 145 vorgesehen,
durch welches der jeweilige Behandlungsbereich 142 vom
jeweils zugeordneten Wartungsbereich 136 aus zugänglich ist,
um Wartungs-, Reinigungs- und/oder
Reparaturarbeiten im Behandlungsbereich 142 vom Wartungsbereich 136 aus
durchführen
zu können.
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Die
Behandlungsbereiche 142 von in der Längsrichtung 124 aufeinanderfolgenden
Reinigungsstationen 122 sind durch jeweils eine senkrecht
zur Längsrichtung 124 verlaufende,
vertikale seitliche Trennwand 146 voneinander getrennt.
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Der
Roboter-Standbereich 144 jeder Reinigungsstation 122 weist
einen durch einen Gitterrost 148 gebildeten Boden auf (siehe 9),
welcher jeweils einen Sockel 150 eines als Handhabungsvorrichtung
dienenden Roboters 152 trägt.
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Die
Roboter-Standbereiche 144 aller Reinigungsstationen 122 sind
nicht durch Trennwände voneinander
getrennt, sondern bilden zusammen einen durchgehend begehbaren Roboter-Standraum 154 der
Reinigungsanlage 100.
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Der
Roboter-Standraum 154 ist über eine (nicht dargestellte)
Zugangstür
vom Außenraum
der Reinigungsanlage 100 aus für eine Wartungsperson zugänglich.
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Neben
dem Sockel 150 jeden Roboters 152 ist ein Roboterschaltschrank 156 angeordnet,
welcher so in die vordere Seitenwand 106 des Gehäuses 102 der
Reinigungsanlage 100 eingesetzt ist, daß eine Vordertür 158 des
Roboterschaltschranks 156 vom Außenraum der Reinigungsanlage 100 aus
geöffnet
werden kann, um Zugang zu dem Roboterschaltschrank 156 zu
erhalten und an demselben erforderlich werdende Programmierungs-,
Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten durchzuführen.
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Wie
beispielsweise aus 3 zu ersehen ist, weist jeder
der Roboter 152 jeweils mindestens sechs Drehachsen auf,
um welche Teile des Roboters 152 mittels geeigneter Dreh-
oder Schwenkantriebe relativ zueinander, von einer (nicht dargestellten)
Steuerung des Roboters 152 gesteuert, beweglich sind.
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So
ist ein Basisteil 160 jeden Roboters um eine vertikale
erste Drehachse 162 relativ zu dem Sockel 150 verdrehbar
an dem Sockel 150 angeordnet (siehe 3).
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Ein
Hauptarm 164 des Roboters 152 ist um eine horizontale
zweite Drehachse 166 relativ zu dem Basisteil 160 verschwenkbar
an demselben gehalten.
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Ein
winkelförmiges
Halteteil 168 ist um eine horizontale dritte Drehachse 170 relativ
zu dem Hauptarm 164 schwenkbar an demselben angeordnet.
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Das
Halteteil 168 bildet ein Lager für einen Dreharm 172,
der um seine Längsachse,
die vierte Drehachse 174, relativ zu dem Halteteil 168 drehbar angeordnet
ist (siehe 10).
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Das
dem Halteteil 168 abgewandte freie Ende des Dreharms 172 trägt ein im
wesentlichen U-förmiges
Bügelteil 176,
das um eine im wesentlichen senkrecht zur vierten Drehachse 174 verlaufende
fünfte
Drehachse 178 relativ zu dem Dreharm 172 schwenkbar
angeordnet ist.
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Der
die beiden zueinander parallelen Schenkel 180 des U-förmigen Bügelteils 176 miteinander verbindende
Steg 182 trägt
an seiner der fünften Drehachse 178 abgewandten
Außenseite
einen Roboterkopf 184, der um eine radial zur fünften Drehachse 178 verlaufende
sechste Drehachse 186 relativ zu dem Bügelteil 176 drehbar
an demselben angeordnet ist.
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An
einer Seitenfläche 188 des
im wesentlichen quaderförmigen
Roboterkopfes 184 ist eine Greifvorrichtung 188 angeordnet,
welche einen relativ zu dem Roboterkopf 184 ortsfesten
Greifer 190 (siehe 11) und
zwei relativ zu dem Roboterkopf 184 mittels jeweils einer
Verschiebungseinrichtung 192 verschiebbare bewegliche Greifer 194 umfaßt.
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Die
Verschiebungseinrichtungen 192 können beispielsweise als (hydraulische
oder pneumatische) Zwei-Wege-Zylinder oder auch als elektrisch betätigbare
Spindelmutter-Spindel-Einrichtungen ausgebildet sein.
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Der
ortsfeste Greifer 190 und die beweglichen Greifer 194 der
Greifvorrichtung 188 sind derart mit Ausnehmungen und/oder
mit Vorsprüngen
versehen, daß das
Werkstück 114 bei
geschlossener Greifvorrichtung 188 formschlüssig zwischen
den Greifern 190, 192 gehalten ist.
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Das
mit der vorstehend beschriebenen Reinigungsanlage 100 durchgeführte Reinigungsverfahren
wird im folgenden unter Bezugnahme auf die 9 bis 29 im
einzelnen erläutert,
wobei gleichzeitig auch die einzelnen Bestandteile der Behandlungsbereiche 142 der
vier Reinigungsstationen 122 der Reinigungsanlage 100 beschrieben
werden:
Nachdem das zu behandelnde Werkstück 114 durch die Beschickungsöffnung 112 in
die Vorreinigungsstation 126 der Reinigungsanlage 100 eingebracht worden
ist, befindet sich das Werkstück 114 zunächst auf
einer Werkstückhalteplatte 196,
von deren Oberseite sich vier Positionierstifte 198 nach
oben erstrecken (siehe 12), welche in korrespondierende Ausnehmungen
des Werkstücks 114 eintauchen,
so daß das
Werkstück 114 an
der Werkstückhalteplatte 196 gegen
eine Verschiebung in horizontaler Richtung gesichert ist.
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Zur
Aufnahme des Werkstücks 114 durch den
ersten Roboter 152a werden die Dreh- und Schwenkantriebe
des Roboters 152a von der automatischen Steuerung des Roboters
so betätigt,
daß die
Greifvorrichtung 188 des Roboters 152a von der in 9 dargestellten
Stellung über
die in 10 dargestellte Stellung in
die in 11 dargestellte Stellung bewegt
wird, in welcher die Greifer 190, 194 der Greifvorrichtung 188 im
wesentlichen vertikal ausgerichtet sind und das aufzunehmende Werkstück 114 von
drei Seiten umgeben.
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In
der in 11 gezeigten Stellung wird das Werkstück 114 von
der Haltevorrichtung 188 des Roboters 152a übernommen,
indem der bezüglich
des Roboterkopfes 184 ortsfeste Greifer 190 durch
eine im wesentlichen horizontale Bewegung des Roboterkopfes 184 in
radialer Richtung auf das Werkstück 114 zu
bewegt wird, so daß ein
Vorsprung 200 des Werkstücks 114 in eine Aufnahmeöffnung 202 an dem
ortsfesten Greifer 190 eingreift, und indem die beiden
beweglichen Greifer 194 durch die Verschiebungseinrichtung 192 längs der
Verschiebungsrichtung 193 auf das Werkstück 114 zu
bewegt werden, so daß sich
am unteren Ende der beweglichen Greifer 194 befindliche
Vorsprünge 204 unter
eine Grundplatte 206 des Werkstücks 114 gelangen.
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Durch
die Verschiebung der beweglichen Greifer 194 wird die Greifvorrichtung 188 von
der in 11 dargestellten Offenstellung
in die in 12 dargestellte Schließstellung überführt, in
welcher das Werkstück 114 formschlüssig an
der Greifvorrichtung 188 gehalten ist.
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Nach
dem Schließen
der Greifvorrichtung 188 wird das Werkstück 114 nach
oben von der Werkstückhalteplatte 196 abgehoben
und durch geeignete Steuerung der Dreh- und Schwenkantriebe des
Roboters 152a von oben durch eine Zugangsöffnung 209 in
einen nach oben offenen, im wesentlichen topfförmigen Vorreinigungsbehälter 208 der Vorreinigungsstation 126 eingebracht
(siehe 12 bis 14).
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Der
Vorreinigungsbehälter 208 umfaßt eine sich
nach oben hin konisch erweiternde Seitenwand 210, an deren
Innenseite mehrere Spritzdüsen 212 vorgesehen
sind, welche in mehreren, beispielsweise drei, Spritzdüsengruppen 214 zusammengefaßt sind.
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Die
Spritzdüsengruppe 214 umfaßt mehrere, beispielsweise
jeweils vier, Spritzdüsen 212,
welche längs
einer Mantellinie der Seitenwand 210 in vertikalem Abstand übereinander
angeordnet sind.
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Die
Spritzdüsengruppen 214 selbst
sind längs
des Umfangs der Seitenwand 210 im wesentlichen äquidistant verteilt, also beispielsweise
in einem Winkelabstand von jeweils 120°.
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Wie
am besten aus 14 zu ersehen ist, sind die
Spritzdüsen 212 jeder
Spritzdüsengruppe 214 über Zweigleitungen 216 mit
jeweils einer Düsengruppenzuleitung 218 verbunden,
welche ihrerseits an eine Ringleitung 220 angeschlossen
ist.
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Der
Ringleitung 220 wird über
eine (nicht dargestellte) Zuleitung ein flüssiges Vorreinigungsmittel
unter Druck von einem im Wartungsbereich 136 der Vorreinigungsstation 126 angeordneten
Tank mittels einer ebenfalls im Wartungsbereich 136 der Vorreinigungsstation 126 angeordneten
Verdrängerpumpe
zugeführt,
sobald ein (nicht dargestelltes) Sperrventil in der Zuleitung zu
der Ringleitung 220 geöffnet
wird.
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Die Öffnung dieses
Sperrventils erfolgt, sobald das Werkstück 114 in den Innenraum 222 des Vorreinigungsbehälters 208 eingebracht
worden ist, so daß jede
Spritzdüse 212 einen
Vorreinigungsmittelstrahl 224 erzeugt, welcher zu der vertikalen
Mittelachse des Vorreinigungsbehälters 208 hin
gerichtet ist.
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Diese
Flüssigkeitsstrahlen
treffen auf das Werkstück 114 auf
und lösen
dort anhaftende Verunreinigungen.
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Um
eine gute Vorreinigungswirkung zu erzielen, wird das Werkstück 114 durch
geeignete Betätigung
der Dreh- und Schwenkantriebe des Roboters 152a im Wirkungsbereich
der Vorreinigungsmittelstrahlen 224 so relativ zu den Vorreinigungsmittelstrahlen 224 bewegt,
daß alle
von außen
zugänglichen
Oberflächen
des Werkstücks,
auch die Oberflächen
von Hohlräumen
des Werkstücks 114,
den Vorreinigungsmittelstrahlen 224 direkt ausgesetzt werden.
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Das
von dem Werkstück 114 ablaufende
Vorreinigungsmittel sammelt sich am Boden des Vorreinigungsbehälters 208,
von wo es durch einen (nicht dargestellten) Ablauf einer Filtrierung
und Wiederverwendung zugeführt
wird.
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Nach
Ende der vorgegebenen Vorreinigungszeit wird das Sperrventil in
der Zuleitung zu der Ringleitung 220 geschlossen, so daß die Vorreinigungsmittelstrahlen 224 versiegen.
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Nach
einer gegebenenfalls sich anschließenden Abtropfphase wird das
Werkstück 114 von dem
Roboter 152a an die nächste
Reinigungsstation 122, in diesem Fall die Hochdruck-Entgratungsstation 128, übergeben.
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Dieser Übergabe
dient das in den 16 bis 19 dargestellte,
an der seitlichen Trennwand 146 zwischen der Vorreinigungsstation 126 und
der Hochdruck-Entgratungsstation 128 angeordnete Drehschott 226.
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Dieses
Drehschott 226 umfaßt
einen im wesentlichen kreisscheibenförmigen Drehteller 228,
der an seiner Oberseite eine vertikale Mittelwand 230 trägt, die
sich in radialer Richtung des Drehtellers 228 über dessen
ganzen Durchmesser hinweg erstreckt, so daß die Mittelwand 230 die
Oberseite des Drehtellers 228 in zwei Werkstückaufnahmebereiche 232 trennt,
von denen in den 16 bis 19 nur
einer dargestellt ist.
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In
jedem Werkstückaufnahmebereich 232 des
Drehtellers 228 ist jeweils eine Werkstückhalteplatte 196 der
vorstehend bereits beschriebenen Art angeordnet.
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In
der in 16 dargestellten Ruhestellung der
Werkstückschleuse 226 ist
der in die Vorreinigungsstation 126 hineinragende Werkstückaufnahmebereich 232 leer,
das heißt
nicht mit einem Werkstück 114 belegt,
und verschließt
die Mittelwand 230 eine dem Drehschott 226 zugeordnete,
im wesentlichen rechteckige Durchgangsöffnung in der seitlichen Trennwand 146.
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Nach
Abschluß der
Behandlung in der Vorreinigungsstation 126 wird das Werkstück 114 durch geeignete
Betätigung
der Dreh- und Schwenkantriebe des Roboters 152a auf der
Werkstückhalteplatte 196 abgesetzt
und durch Öffnen
der Greifvorrichtung 188 freigegeben, wie in den 17 und 18 dargestellt.
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Nach
Fortbewegen der Greifvorrichtung 188 aus dem Werkstückaufnahmebereich 132 wird
der Drehteller 228 mittels einer (nicht dargestellten) Drehantriebsvorrichtung
um seine vertikale Mittelachse gedreht, so daß die Mittelwand 230 die
Durchgangsöffnung 234 in
der seitlichen Trennwand 146 freigibt und der Werkstückaufnahmebereich 132 mit dem
Werkstück 114 durch
die Durchgangsöffnung 234 in
die nächstfolgende
Reinigungsstation 122, hier die Hochdruck-Entgratungsstation 128,
gelangt.
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Zugleich
gelangt durch die Drehung des Drehtellers 128 um einen
Winkel von 180° der
(nicht dargestellte) zweite Werkstückaufnahmebereich 232 des
Drehtellers 228, welcher zu diesem Zeitpunkt leer ist,
aus der Hochdruck-Entgratungsstation 128 in die Vorreinigungsstation 126,
so daß das
nächste
zu -behandelnde Werkstück 114 in
diesem zweiten Werkstückaufnahmebereich 232 abgesetzt
werden kann.
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In
der Hochdruck-Entgratungsstation 128 wird das Werkstück 114 von
einem zweiten Roboter 152b in der vorstehend bereits beschriebenen
Weise mittels der Greifvorrichtung 188 von der Werkstückhalteplatte 196 abgenommen
und einer Hochdruck-Entgratungsbehandlung zugeführt.
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Zur
Durchführung
dieser Behandlung umfaßt die
Hochdruck-Entgratungsstation 128 eine in ihrem Behandlungsbereich 142 angeordnete
Hochdruck-Entgratungseinheit 236 (siehe
die 20 bis 22), welche
eine erste Entgratungsspritzlanze 238 und eine zweite Entgratungsspritzlanze 240 aufweist.
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Die
erste Entgratungsspritzlanze 238 umfaßt ein Spritzlanzenrohr 242,
an dessen freiem Ende eine Vielzahl von in radialer Richtung weisenden Spritzöffnungen
angeordnet sind, durch welche ein flüssiges Entgratungsmittel, beispielsweise
Wasser, unter einem sehr hohen Druck von beispielsweise ungefähr 1000
bar, in einer Vielzahl radial zu dem Spritzlanzenrohr 242 gerichteter
Entgratungsstrahlen 242 austritt.
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Diese
erste Entgratungsspritzlanze 238 dient dazu, die Oberflächen von
Hohlräumen
des Werkstücks 114 zu
entgraten. Hierzu wird das Werkstück 114, durch geeignete
Betätigung
der Dreh- und Schwenkantriebe des Roboters 152b, so vor
der Hochdruck-Entgratungseinheit 236 positioniert, daß es mit
der Eintrittsöffnung
eines Hohlraums zu der ersten Entgratungsspritzlanze 238 weist
(siehe 20).
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Anschließend wird
die Haltevorrichtung 188 mit dem Werkstück 114 durch geeignete
Betätigung der
Dreh- und Schwenkantriebe des Roboters 152b so im wesentlichen
in axialer Richtung der ersten Entgratungsspritzlanze 138 bewegt,
daß das
freie Ende des Spritzlanzenrohrs 242 in den betreffenden Hohlraum
des Werkstücks 114 hineingelangt,
so daß die
Oberflächen
des betreffenden Hohlraums des Werkstücks 114 von den radialen
Entgratungsstrahlen 244 beaufschlagt und entgratet werden.
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Wenn
das Werkstück 114 mehrere
zu entgratende Hohlräume
aufweist, so kann diese Entgratungsbehandlung mittels der ersten
Entgratungsspritzlanze 238 wiederholt werden, indem ein
anderer Hohlraum des Werkstücks 114 angefahren
wird.
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Die
zweite Entgratungsspritzlanze 240 der Hochdruck-Entgratungseinheit 236 erzeugt
einen einzigen, in axialer Richtung der zweiten Entgratungsspritzlanze 240 senkrecht
von einer Seitenwand der Hochdruck-Entgratungseinheit 236 weg gerichteten
Entgratungsstrahl 246, welcher zur Entgratung von Außenflächen des
Werkstücks 114 dient.
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Um
alle zu entgratenden Außenflächen des Werkstücks 114 mit
dem Entgratungsstrahl 246 beaufschlagen zu können, wird
das Werkstück 114 durch geeignete
Betätigung
der Dreh- und Schwenkantriebe des Roboters 152b im Wirkungsbereich
des Entgratungsstrahl 246 so relativ zu dem Entgratungsstrahl 246 bewegt,
daß alle
zu entgratenden Außenflächen des
Werkstücks 114 mit
dem Entgratungsstrahl 246 beaufschlagt werden.
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Die
Entgratungsspritzlanzen 238, 240 der Hochdruck-Entgratungseinheit 236 sind über eine (nicht
dargestellte) Entgratungsmittelzuleitung, die mit einem steuerbaren
Sperrventil versehen ist, und eine Hochdruck-Pumpe mit einem Entgratungsmitteltank
verbunden, welcher im Wartungsbereich 136 der Hochdruck-Entgratungsstation 128 angeordnet ist.
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Nach
Abschluß der
Hochdruck-Entgratungsbehandlung wird das Werkstück 114 vom Roboter 152b in
der vorstehend bereits beschriebenen Weise an ein Drehschott 226 übergeben,
welches das Werkstück 114 von
der Hochdruck-Entgratungsstation 128 in
die sich daran anschließende
Injektionsflutwaschstation 130 überführt.
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Die
in den 23 bis 26 dargestellte
Injektionsflutwaschstation 130 umfaßt einen Injektionsflutwaschbehälter 248,
der ähnlich
wie der Vorreinigungsbehälter 208 aufgebaut
ist und insbesondere an der Innenseite seiner Seitenwand 210 mit
Spritzdüsen 212 zum
Erzeugen von Flüssigkeitsstrahlen, in
diesem Falle Injektionsflutwaschstrahlen 250, versehen
ist.
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Das
Werkstück 114 wird
in der vorstehend bereits beschriebenen Weise von dem dritten Roboter 152c,
welcher der Injektionsflutwaschstation 130 zugeordnet ist,
von dem Drehschott 226 übernommen
und von oben durch die Zugangsöffnung 209 in den
nach oben offenen Injektionsflutwaschbehälter 248 eingebracht
(siehe die 25 und 26).
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Im
Unterschied zur Vorreinigungsstation 126 ist der Injektionsflutwaschbehälter 248 der
Injektionsflutwaschstation 130 jedoch bis zu einem oberhalb der
Spritzdüsen 212 liegenden
Pegel mit einem flüssigen
Reinigungsmittel gefüllt,
so daß das
Werkstück 114 vollständig in
dieses Reinigungsmittelbad eingetaucht und innerhalb des Reinigungsmittelbades
von den Injektionsflutwaschstrahlen 250 beaufschlagt wird.
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Aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
ist das den Injektionsflutwaschbehälter 248 füllende Reinigungsmittelbad
in den 24 bis 26 nicht
dargestellt.
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Wie
im Falle der Vorreinigungsstation 126 wird das Werkstück 114 durch
geeignete Betätigung der
Dreh- und Schwenkantriebe des Roboters 152c im Wirkungsbereich
der Injektionsflutwaschstrahlen 250 relativ zu den Injektionsflutwaschstrahlen
so bewegt, daß alle
von außen
erreichbaren Oberflächen des
Werkstücks 114 mit
den Injektionsflutwaschstrahlen 250 beaufschlagt werden.
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Die
Spritzdüsen 212 des
Injektionsflutwaschbehälters 248 sind über Düsengruppenzuleitungen 218 und
eine Ringleitung 220 sowie eine (nicht dargestellte) Zuleitung
mit einem steuerbaren Sperrventil an eine im Wartungsbereich 136 der
Injektionsflutwaschstation 130 angeordnete Verdrängerpumpe und
einen Reinigungsmitteltank angeschlossen.
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Aus
dem Injektionsflutwaschbehälter 248 durch
einen (nicht dargestellten) Abfluß ablaufendes Reinigungsmittel
wird einer Filtrierung und Wiederverwendung zugeführt.
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Nach
Abschluß der
Injektionsflutwaschbehandlung in der Injektionsflutwaschstation 130 wird das
Werkstück 114 vom
Roboter 152c in der vorstehend bereits beschriebenen Weise
an ein Drehschott 226 übergeben,
welches das Werkstück 114 von
der Injektionsflutwaschstation 130 in die darauf folgende Vakuumtrocknungsstation 132 befördert.
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Die
in den 27 bis 29 dargestellte Vakuumtrocknungsstation 132 umfaßt einen
Vakuumtrocknungsbehälter 252,
welcher im wesentlichen topfförmig
und nach oben offen ausgebildet ist.
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Das
Werkstück 114 wird
von dem der Vakuumtrocknungsstation 132 zugeordneten vierten
Roboter 152d aus der Werkstückschleuse 226 übernommen
und von oben durch die Eintrittsöffnung 258 in
den Innenraum 254 des Vakuumtrocknungsbehälters 252 eingebracht.
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Der
der Vakuumtrocknungsstation 132 zugeordnete Roboter 152d unterscheidet
sich von den den übrigen
Reinigungsstationen 122 zugeordneten Robotern dadurch,
daß er
zusätzlich
mit einem Verschlußdeckel 256 für die Eintrittsöffnung 258 des
Vakuumtrocknungsbehälters 252 versehen
ist.
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Dieser
Verschlußdeckel 256 ist
an der der Greifvorrichtung 188 abgewandten Seite des Roboterkopfes 184 angeordnet
und längs
seines unteren Randes mit einer umlaufenden Dichtung 260 versehen.
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Der
Durchmesser des Innenraums 254 des Vakuumtrocknungsbehälters 252 ist
so bemessen, daß der
Roboterkopf 184 mit der Greifvorrichtung 188 und
dem daran angeordneten Werkstück 114 vollständig in
den Innenraum 254 des Vakuumtrocknungsbehälters 252 eingeführt werden
kann, bis der Verschlußdeckel 156 in
der in 29 dargestellten Stellung an
der Oberseite des Vakuumtrocknungsbehälters 252 anliegt
und die Eintrittsöffnung 258 des Vakuumtrocknungsbehälters 252 im
wesentlich gasdicht verschließt.
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Nun
wird der Innenraum 254 des Vakuumtrocknungsbehälters 252 über eine
(nicht dargestellte) Vakuumleitung, die zu einer im Wartungsbereich 136 der
Vakuumtrocknungsstation 132 angeordneten Vakuumpumpe führt, evakuiert,
um das Werkstück 114 einer
Vakuumtrocknungsbehandlung zu unterziehen.
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Nach
Abschluß der
vorgegebenen Vakuumtrocknungsdauer wird der Innenraum 254 des
Vakuumtrocknungsbehälters 252 wieder
belüftet,
und das Werkstück 114 wird
in der vorstehend bereits beschriebenen Weise vom Roboter 152d auf
einer Werkstückhalteplatte 196 abgesetzt,
von wo das Werkstück 114 durch
die Entnahmeöffnung 118 aus der
Reinigungsanlage 100 entnommen werden kann.
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Damit
ist die Reinigung (einschließlich
des abschließenden
Trocknungsvorgangs) des Werkstücks 114 in
der Reinigungsanlage 100 ab geschlossen.