DE102007027568B4

DE102007027568B4 - Verfahren zur automatisierten Reinigung von Bauteilen mit komplexer Gestalt der zu reinigenden Bereiche und zugehörige Vorrichtung

Info

Publication number: DE102007027568B4
Application number: DE102007027568A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2027-06-16
Also published as: DE102007027568A1

Abstract

Verfahren zur automatisierten Reinigung von Bauteilen mit komplexer Gestalt der zu reinigenden Bereiche (26-1, 26-2, 26-3; 126-1, 126-2) in einer Reinigungskammer (20; 20A, 20B; 120A, 120B; 220A bis 220D) mittels zumindest eines Bearbeitungs- oder Reinigungswerkzeugs, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Einbringen des Bauteils (22; 122) in die Reinigungskammer (20; 20A, 20B; 120A, 120B; 220A bis 220D); b) Vorpositionieren des Bauteils (22; 122) über zumindest zwei im Axialabstand zueinander stehende Bauteiloberflächen (34, 36; 129) mit zumindest bereichsweise zueinander konzentrischer Kreiszylinderform, wobei jeder dieser Bauteiloberflächen (34, 36; 129) Abstützpunkte, -linien oder -flächen zugeordnet sind; c) Verschieben des Bauteils (22; 122) in Richtung der Kreiszylinderachse (28; 128) in eine Anschlagposition; d) Ermittlung der Drehlage des Bauteils (22; 122) durch Erfassung einer Indexmarkierung (30; 130; 230) auf dem Bauteil (22; 122); und e) Steuerung der Relativbewegung zwischen dem zumindest einen Reinigungswerkzeug (58) und dem Bauteil (22; 122) auf der...

Description

Ein Verfahren zur automatisierten Reinigung von Bauteilen mit komplexer Gestalt der zu reinigenden Bereiche, wie z. B. von komplexen dreidimensionalen Bauteilen mit hochwertigen Oberflächen, z. B. von Nockenwellen oder Kurbelwellen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Verfahren zur automatischen Reinigung werden mit zunehmender Automatisierung der Fertigung hochkomplexer Bauteile immer häufiger im Produktionsprozess eingesetzt, und zwar derart, dass das Reinigungsverfahren in den automatisierten Fertigungs- und Montagebetrieb integriert wird. Das Reinigungsverfahren muss sich nach den Taktzeiten des Produktionsprozesses des zu fertigenden und dementsprechend auch zu reinigenden Bauteils halten, was letztlich zur Konsequenz hat, dass das Reinigungsverfahren in bislang nicht gekannter Weise äußerst flexibel auf den Fertigungsprozess reagieren muss.
Nicht nur die Taktzeiten, sondern auch die Art und Weise der Reinigung müssen bei modernen Verfahren zur Reinigung komplexer Bauteile schnell an die jeweiligen Produktionsparameter angepasst werden. Gleiches gilt für die Art und Weise, wie die zu reinigenden Oberflächen einer Reinigungsbearbeitung unterzogen werden. Dabei werden die an die Reinigungsvorrichtung gestellten Anforderungen hinsichtlich des eigentlichen Reinigungsvorgangs ebenfalls immer höher. Es ist dabei nicht nur erforderlich, die Oberfläche mit einem genügend großen Reinheitsgrad zu bearbeiten bzw. zu reinigen, sondern auch in der Weise, dass die Oberflächenstruktur nach dem Reinigungsvorgang vorbestimmte und eng tolerierte Qualitätsmerkmale aufweist.
Diesen an moderne Reinigungsverfahren und -vorrichtungen gestellten Anforderungen können herkömmliche Verfahren und Vorrichtungen nicht ohne weiteres genügen. Wenn beispielsweise Nockenwellen in der Fertigungsstraße einem Reinigungsprozess unterworfen werden sollen, muss sichergestellt werden, dass die die zu reinigenden Bereiche bearbeitenden Reinigungswerkzeuge schnell, weil im Takt des Produktionsprozess, und prozesssicher so exakt wie möglich positioniert werden, damit die an die Reinigung gestellten Anforderungen auch bei variablem Takt der Anlage reproduzierbar erfüllt werden können. Die ”Sauberkeit” eines einem Reinigungsverfahren unterzogenen Bauteils bestimmt sich nicht nur danach, wie viel restliche Verunreinigungspartikel an der Oberfläche des Bauteils haften, sondern auch danach, wie sich die Funktionsoberfläche des zu reinigenden Bauteils nach dem Reinigungsvorgang darstellt. Dies erfordert es, Reinigungsverfahren und dazugehörige Vorrichtungen so zu konzipieren, dass die zu reinigenden Bereiche eines Bauteils selbst dann, wenn sie von sehr komplexen, räumlichen Oberflächen bzw. Kanten gebildet sind, in jedem Zeitpunkt des Reinigungsbetriebs einer der zu reinigenden Oberfläche optimal angepassten Reinigungswirkung ausgesetzt sind. Denn nur so lässt sich vermeiden, dass unterschiedliche Abschnitte der zu reinigenden Bereiche mit unterschiedlicher Oberflächenqualität den Reinigungsprozess verlassen.
Aus den Dokumenten US 4 893 642 A und US 4 365 383 A ist jeweils eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, mit der bzw. mit dem Bauteile automatisiert in einer Reinigungskammer gereinigt werden können. Im Falle der US 4 893 642 A werden die Teile dabei über ihre zylindrischen Endabschnitte über vertikal verstellbare Prismen-Lager durch die Reinigungskammer bewegt. Über axial bewegliche Zentrierpinolen, von denen eine drehantreibbar ist, können die Bauteile erfasst und für den Reinigungsvorgang in einer von den Prismen-Lagern abgehobenen Position in Drehbewegung versetzt werden.
Gemäß US 4 365 383 A ist es bekannt, das zu reinigende Bauteil auf einem Drehtisch zu positionieren, der in verschiedenen Drehlagen indexierbar ist, um eine Reinigung des Bauteils von verschiedenen Seiten zu ermöglichen.
Im bekannten Fall ist allerdings keine Maßnahme vorgeschlagen, wie es gelingen kann, die zu reinigenden Bereiche eines automatisiert zu behandelnden Bauteils in jedem Zeitpunkt des Reinigungsbetriebs einer der zu reinigenden Oberfläche optimal angepassten Reinigungswirkung auszusetzen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatisierten Reinigung von Bauteilen mit komplexer Gestalt der zu reinigenden Bereiche gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung zur automatisierten Reinigung von derartigen Bauteilen zu schaffen, mit dem bzw. mit der es gelingt, Bauteile mit komplex gestalteten zu reinigenden Oberflächen mit hoher Taktzahl in der Weise zu reinigen, dass nicht nur die Sauberkeit der Oberfläche, sondern auch deren Struktur nach dem Reinigungsvorgang höchsten Qualitätsansprüchen genügt.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch Verfahrensschritte des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst.
Erfindungsgemäß wird das zu reinigende Bauteil mit einem Minimum an erforderlicher Kinematik in einer Reinigungskammer in kurzer Zeit derart positioniert, dass die Lage und der Verlauf der zu reinigenden Bereiche des Bauteils räumlich exakt festliegen. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, dass das Bauteil, wie z. B. eine Nockenwelle oder eine Kurbelwelle, von einer Seite in die Reinigungskammer automatisiert eingebracht wird, und zwar derart, dass eine axiale Ausrichtung bzw. eine Vorpositionierung des Bauteils in der Weise erfolgt, dass zwei im Axialabstand zueinander stehende Bauteiloberflächen mit zumindest bereichsweise zueinander konzentrischer Kreiszylinderform konzentrisch zueinander ausgerichtet werden. Diese Vorpositionierung lässt sich in kürzester Zeit selbst dann erreichen, wenn das zu reinigende Bauteil, wie z. B. die Nockenwelle oder die Kurbelwelle, rein translatorisch von einem Roboter beispielsweise über eine oberseitige Öffnung in die Reinigungskammer abgesenkt wird. In dieser vorpositionierten Lage des zu reinigenden Bauteils ist dieses bereits so ausgerichtet, dass eine einfache translatorische Verschiebebewegung des Bauteils genügt, um es in eine axiale Anschlag- und Einspannposition zu bringen. Die Einbringung des Bauteils in die Reinigungskammer kann selbstverständlich auch mittels einer anderen Handlingseinheit oder einer sonstigen Manipulatoranordnung erfolgen, wodurch sich der Aufbau der für die Vorpositionierung des Bauteils erforderlichen Komponenten noch weiter vereinfachen lässt.
Zur schnellen Vorpositionierung des Bauteils ist die Reinigungsvorrichtung vor dem Beschicken mit dem zu reinigenden Bauteil mit entsprechenden Geometriedaten des zu reinigenden Bauteils, im einzelnen u. A. mit den Geometriedaten der im Axialabstand zueinander stehenden Bauteiloberflächen mit zumindest bereichsweise zu einander konzentrischer Kreiszylinderform gespeist. Indem diese Geometriedaten herangezogen werden, können die Abstützpunkte, -linien- oder -flächen so eingestellt werden, dass beim Aufliegen der zueinander konzentrischen Kreiszylinderoberflächen diese zueinander vollständig konzentrisch ausgerichtet sind und eine gemeinsame Achse haben, die mit der Verschieberichtung des Bauteils in die axiale Anschlagposition zusammenfällt. In diesem Moment liegt die axiale Position des zu reinigenden Bauteils in der Reinigungsvorrichtung exakt fest. Es genügt demnach, lediglich noch eine Indexmarkierung am Bauteil zu erfassen, um die räumliche Lage der zu reinigenden Oberflächenbereiche des Bauteils in allen Einzelheiten zu kennen.
Zu diesem Zweck werden in einer Steuereinheit vorzugsweise die auf die Indexmarkierung bezogenen Geometriedaten des Bauteils abgelegt. Wenn demnach also die Indexmarkierung bei vorgegebener axialer Anschlagposition des Bauteils bestimmt ist, können die auf die Indexmarkierung bezogenen Geometriedaten der zu reinigenden Oberflächenbereiche des Bauteils zur Steuerung der Relativbewegung zwischen zumindest einem Reinigungswerkzeug bzw. Bearbeitungswerkzeug und dem Bauteil herangezogen werden, und zwar derart, dass das jeweils im Einsatz befindliche Reinigungswerkzeug bezüglich der zu reinigenden Oberflächenbereiche bzw. -linien und/oder -kanten hierzu optimal positioniert ist.
Auf diese Weise lassen sich automatisch bzw. automatisiert Reinigungsvorgänge mit bislang nicht erzielbarer Qualität durchführen. Es hat sich gezeigt, dass es sogar gelingt, den an geschliffenen Außenoberflächen entstehenden Flittergrat mit einer solchen Präzision zu entfernen, dass die geschliffene Oberfläche so weitgehend wie möglich und über ihre gesamte Erstreckung gleichbleibend geschont wird.
Weil erfindungsgemäß das Reinigungswerkzeug auch dann, wenn die erforderliche Relativbewegung zwischen Reinigungswerkzeug und Bauteil sehr komplex ist, immer mit einer optimalen Werkzeugpositionierung in Funktion tritt, lassen sich auch neue Reinigungstechniken mit bislang nicht erzielbarer Reinigungswirkung einsetzen, so z. B. spezielle Reinigungsbürsten und/oder andere Reinigungswerkzeuge mit spezieller Tiefenreinigungswirkung, ohne Gefahr zu laufen, die Funktion des Bauteils auch nur bereichsweise zu beeinträchtigen.
Die Steuerung der Relativbewegung zwischen dem Reinigungswerkzeug und der zu reinigenden Oberfläche kann bei Anwendung herkömmlicher CNC-Steuerungstechnik derart genau erfolgen, dass die auf das Werkstück einwirkende Energie genauestens dosiert werden kann. Aufgrund der einfachen Kinematik lässt sich das Verfahren in einem weiten Spektrum von Taktzeiten ausführen, so dass es sich in besonderem Maße für die Integration in eine Fertigungslinie für das Bauteil eignet.
Mit der Vorrichtung nach Anspruch 7 lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit verhältnismäßig wenig Komponenten und einem leicht beherrschbaren steuerungstechnischen Aufwand derart durchführen, dass es flexibel in Fertigungsstraßen von Bauteilen mit komplexen, zu reinigenden Oberflächen eingegliedert werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Wenn das zu reinigende Bauteil auf einer Seite mit einer exzentrischen Indexbohrung versehen ist, genügt eine einfache Relativbewegung zwischen dem Bauteil und einem Taststift, um die Drehlage des Bauteils und damit eine exakte räumliche Position der zu reinigenden bzw. zu bearbeitenden Abschnitte des Bauteils zu ermitteln. Eine derartige rotatorische Relativbewegung lässt sich in der axialen Fixierung des Bauteils sehr schnell ausführen, wodurch sich die Taktzeiten der Bauteilreinigung verringern lassen.
Weil das zu reinigende Bauteil erfindungsgemäß mit einer ganz bestimmten axialen Ausrichtung in der Reinigungskammer positioniert ist, bietet sich für den eigentlichen Reinigungsvorgang mittels der optimal gesteuerten Reinigungswerkzeuge bzw. Bearbeitungswerkzeuge ein rotatorischer Antrieb des Bauteils an. In diesem Fall kann in vorteilhafter Weise der Taststift, der zur Bestimmung der Drehlage des Bauteils herangezogen wird, gleichzeitig dazu genutzt werden, das Bauteil beim eigentlichen Reinigungsvorgang mit einer gleichmäßigen Drehbewegung zu beaufschlagen. Aufgrund dieser formschlüssigen Mitnahme des Bauteils über den Taststift lässt sich jeglicher Antriebsschlupf vermeiden, wodurch sich eine eindeutige Zuordnung zwischen der Winkeldrehlage des Bauteils und der axialen bzw. radialen Position der für die Reinigung heranzuziehenden Werkzeuge sicherstellen lässt. Auf diese Weise lässt sich auf der Basis der auf die Indexmarkierung, die Kreiszylinderachse und die Anschlagposition bezogene Steuerung der Reinigungswerkzeuge prozesssicher derart durchführen, dass jeder Bereich des Bauteils, der einer bestimmten Reinigung unterzogen werden soll, mit einer optimalen Reinigungsenergie beaufschlagt wird.
Diese Reinigungsenergie kann – auch in Kombination – über verschiedenste physikalische Effekte auf die zu reinigenden Bereiche eingebracht werden, beispielsweise mechanisch, chemisch, pneumatisch, hydraulisch oder auch elektromagnetisch.
Eine besonders einfache Steuerung der Reinigungsbewegung zwischen dem Reinigungswerkzeug und dem Bauteil ist Gegenstand des Anspruchs 4. Wenn beispielsweise mit einer Reinigungsbürste gearbeitet wird, lässt sich auf diese Weise die von den Reinigungsbürsten auf die zu reinigende Fläche oder Kante einwirkende Druckkraft derart konstant halten, dass der von den Reinigungsbürsten erzeugte Abrieb über die gesamte Reinigungsstrecke gleich bleibt. Es lässt sich auf diese Weise beispielsweise Flittergrat, der nach dem Schleifvorgang an den Rändern der Nockenoberflächen entsteht, derart genau und dosiert abtragen, dass die geschliffene Funktionsoberfläche des Bauteils über ihre gesamte Erstreckung gleichbleibende Qualität behält und bezüglich ihrer verbleibenden Restgröße maximal bleibt. Dieses Verfahren eignet sich deshalb in besonderer Weise für die Reinigung von Nockenflächen, die bei modernen Nockenwellenkonstruktionen aus Gründen der Gewichtsersparnis lediglich noch von aufgeschrumpften Exzenterscheiben gebildet sind, die über ihre gesamte Breite mit einer geschliffenen Funktionsoberfläche ausgestattet werden.
Es soll jedoch bereits an dieser Stelle hervorgehoben werden, dass die Steuerung eines konstanten Abstands zwischen dem Reinigungs- bzw. Bearbeitungswerkzeug und dem zu reinigenden Bereich des Bauteils nur eine von vielen Möglichkeiten darstellt, um den Reinigungsvorgang so präzise und hochwertig wie möglich durchzuführen. Es ist gleichermaßen denkbar, die Steuerung des in Einsatz kommenden Reinigungswerkzeugs derart vorzunehmen, dass sie für die Reinigung benötigte Energie anderweitig optimal und gleichbleibend auf jeden Punkt der zu reinigenden Bereiche des Bauteils einwirkt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass beim Reinigungsvorgang gleichzeitig eine optische Erfassung des zu reinigenden Bereichs der Bauteiloberfläche vorgenommen wird und dass die auf die Oberfläche einwirkende Reinigungsenergie in Abhängigkeit vom jeweiligen punktuellen Zustand des zu reinigenden Bereichs so gesteuert wird, dass sich eine gleichmäßig Reinigungswirkung über die gesamten zu reinigenden Bereiche des Bauteils einstellt.
Wie vorstehend bereits erwähnt, können die Reinigungswerkzeuge bzw. -geräte auf der Basis unterschiedlichster physikalischer Effekte arbeiten. Für die Entfernung von Flittergrat von Kanten von mit hoher Präzision geschliffenen Oberflächen können dann, wenn das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird, Reinigungsbürsten und/oder -sprühdüsen zur Anwendung kommen. Es ist auch denkbar, mehrere Reinigungswerkzeuge gleichzeitig einzusetzen, so dass sich deren individuelle Wirkung am betreffenden Einsatzort in geeigneter Weise überlagert.
In den Ansprüchen 8 bis 17 ist die Kinematik der Reinigungsvorrichtung in vorteilhafter Weise weitergebildet.
Wenn beispielsweise gemäß Anspruch 9 die Zentnerauflagen separat einstellbar sind, können unterschiedlichste Bauteile in ein und derselben Reinigungskammer dem Reinigungsprozess unterworfen werden. Vorzugsweise erfolgt die axiale und höhenmäßige Einstellung der Zentrierauflagen prozessgesteuert derart, dass die entsprechenden Daten an die Reinigungsvorrichtung übergeben sind, bevor das zu reinigende Bauteil – beispielsweise durch einen Roboter – in die Reinigungsvorrichtung eingebracht wird. Dies ermöglicht es, hintereinander Bauteile unterschiedlicher Geometrie ohne größere Umrüstzeiten bei vorgegebenem Takt der Bauteilfertigung zu reinigen.
Eine besonders einfache und platzsparende Zentrierauflage ist Gegenstand des Anspruchs 12. Mit einer derartigen Zentrierauflage lassen sich auch schwerste Bauteile, wie z. B. Nocken- oder Kurbelwellen größerer Motoren, nach erfolgter Vorpositionierung mit geringen Kräften in die axiale Anschlagposition bringen. Dabei ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass die mit der Zentrierauflage in Eingriff kommenden Bauteiloberflächen in Form von zumindest bereichsweise konzentrischen Zylinderoberflächen bei der axialen Verschiebebewegung keinerlei Beschädigungsgefahr ausgesetzt sind. Bei Nockenwellen oder Kurbelwellen sind diese konzentrischen Zylinderoberflächen am zu reinigenden Bauteil in der Regel von mit hoher Präzision gedrehten und/oder geschliffenen Oberflächen gebildet, die im Einsatz der Nocken- bzw. Kurbelwelle als Lageflächen dienen. Diese Flächen bleiben mit der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung weitestgehend geschont.
Mit der Weiterbildung des Anspruchs 13 lässt sich der weitere, zusätzliche Vorteil erzielen, dass der Freiheitsgrad der Reinigungsvorrichtung, welcher für die Bestimmung der Drehlage des Bauteils herangezogen wird, gleichzeitig für den Antrieb des Bauteils beim eigentlichen Reinigungsvorgang genutzt werden kann. Bei Verwendung einer Drehscheibe mit Taststift ergibt sich darüber hinaus der weitere Vorteil, dass durch einfaches Auswechseln der Drehscheibe ein Umrüsten der Reinigungsvorrichtung auf ein Bauteil mit veränderter Lage und/oder Geometrie der Indexbohrung erfolgen kann.
Die Weiterbildung nach Anspruch 14 hat den besonders vorteilhaften Effekt, dass die Bewegung des in die Indexbohrung einrastenden Taststifts dazu genutzt werden kann, ein Triggersignal zum Abrufen der Geometriedaten der zu reinigenden Oberflächenbereiche des Bauteils abzugeben, wobei diese Geometriedaten dann auf die Position der Indexmarkierung, der Kreiszylinderachse und der bereits vorher eingenommenen Anschlagposition des Bauteils bezogen sind. Auf der Basis dieser Daten erfolgt dann die Steuerung der Relativbewegung zwischen dem Bauteil und dem zumindest einen Reinigungs- bzw. Bearbeitungswerkzeug.
Mit der Ausgestaltung der Reinigungskammer nach Anspruch 21 ergibt sich eine leichte Zugänglichkeit, was der automatisierten Beschickung der Reinigungsvorrichtung mit den zu reinigenden Bauteilen, beispielsweise durch Roboter oder dergleichen, zugute kommt.
Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere für die Reinigung von Bauteilen mit verhältnismäßig komplex gestalteten zu reinigenden Oberflächenbereichen eine einzige Behandlung durch Reinigungswerkzeuge nicht genügt, um die extrem strengen Qualitätsanforderungen zu erfüllen, die an die gereinigten Oberflächen gestellt werden. In diesem Fall ist es von Vorteil, zumindest eine weitere Reinigungskammer in den Arbeitsprozess einzugliedern, wobei es dann wiederum vorteilhaft ist, den Arbeitskammern einen mehr oder weniger identischen Aufbau zu geben.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische, schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung zur Erläuterung der wesentlichen Kinematik und des Arbeitsablaufs der Reinigungsvorrichtung;
1A in etwas vergrößertem Maßstab eine Ansicht einer modifizierten Ausführungsform des zu reinigenden Bauteils bei einer Blickrichtung längs der Achse des Bauteils;
2 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung bei einer Blickrichtung schräg von oben und vorne;
3 eine perspektivische Ansicht der Reinigungsvorrichtung gemäß 2 schräg von oben und hinten betrachtet;
4 eine perspektivische Seitenansicht der ersten Reinigungskammer der Reinigungsvorrichtung nach den 2 und 3;
5 eine perspektivische Ansicht der Reinigungskammer gemäß 4 von der anderen Seite her betrachtet;
6 in vergrößertem Maßstab eine fotografische Ansicht einer Nockenwelle, die in der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung behandelt werden soll;
7 in vergrößertem Maßstab eine perspektivische Ansicht einer Stelleinheit der Reinigungsvorrichtung, mit der das Bauteil in eine vorgegebene Axialposition verschiebbar und dort fixierbar ist;
8 eine Schnittansicht einer Drehlagen-Ermittlungsvorrichtung und Antriebsvorrichtung für das axial positionierte Bauteil in der Reinigungsvorrichtung nach den 2 bis 7;
9 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht der Einheit gemäß 8;
10 in vergrößertem Maßstab eine perspektivische Ansicht einer Auflageeinheit und einer Stelleinheit für das Bauteil, mit der die Achse der Kreiszylinderflächen der Bauteils in Fluchtung mit einer axialen Spannvorrichtung bringbar ist;
11 in vergrößertem Maßstab eine Teil-Schnittansicht eines Spannkopfs der Stelleinheit gemäß 7;
12 eine Schnittdarstellung der gesamten Stelleinheit nach 7 und 11; und
13 eine schematische perspektivische Ansicht einer modifizierten Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung.
1 zeigt schematisch den grundsätzlichen Aufbau einer Vorrichtung zur automatisierten Reinigung von Bauteilen mit komplexer Gestalt der zu reinigenden Bereiche. Sie weist eine mit 20 bezeichnete Reinigungskammer auf, in der das zu reinigende Bauteil 22 für den Reinigungsvorgang positioniert wird. Die Reinigungskammer 20 hat im Wesentlichen vier geschlossene Seiten bzw. Wände 20-1 bis 20-4.
Die mit 20-5 bezeichnete Deckwand ist abnehmbar bzw. verschiebbar, um die Reinigungskammer zur Beschickung der Reinigungsvorrichtung mit dem Bauteil 22 öffnen zu können. Die Bewegungsrichtung ist mit dem Doppelpfeil S angedeutet. In einer mit dem Bezugszeichen 20-6 bezeichneten Rückwand der Reinigungskammer 20 ist ein Durchbruch 24 vorgesehen, um nach einem Verschließen der Reinigungskammer 20 durch die Deckwand 20-5 Zutritt für zumindest ein Reinigungswerkzeug bzw. Bearbeitungswerkzeug zu ermöglichen.
Die Reinigungsvorrichtung ist speziell für die Reinigung von Bauteilen zugeschnitten, die eine besonders komplexe Gestaltung der zu reinigenden Bereiche aufweisen, wobei diese Bereiche, die in 1 mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnet sind, räumlich exakt bezüglich einer Achse 28 und einer Indexmarkierung 30 an einem Radialflansch 32 beschreibbar sind. Mit anderen Worten, die räumlichen Koordinaten der zu reinigenden Bereiche, d. h. der Kanten 26-1, 26-2 und 26-3 sind bezogen auf die Bauteilachse 28, den Radialflansch 32 und die Indexmarkierung 30 festgelegt und bekannt. Diese Koordinaten sind darüber hinaus in einem Speicher einer nicht gezeigten Maschinensteuerung abgelegt.
Neben der Indexmarkierung 30 am Radialflansch 32 besitzt das zu reinigende Bauteil 22 eine weitere Charakteristik, nämlich zwei im Axialabstand zueinander stehende kreiszylindrische Bauteiloberflächen 34 und 36. Diese Bauteiloberflächen 34, 36 sind konzentrisch zueinander und bezüglich der Bauteilachse 28. Bei der Ausführungsform gemäß 1 sind die Bauteiloberflächen 34, 36 von Kreiszylindermantelflächen gebildet.
Es soll jedoch bereits an dieser Stelle hervorgehoben werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Bearbeitung von Bauteilen mit dieser Gestaltung der zylinderförmigen Bauteiloberflächen 34, 36 beschränkt ist. Es ist gleichermaßen denkbar, dass – wie in der 1A angedeutet – diese Bauteiloberflächen lediglich eine bereichsweise zueinander konzentrische Kreiszylinderform haben. Man erkennt aus der 1A, dass sich die mit 36' bezeichnete kreiszylindermantelförmige Bauteiloberfläche nur über einen Zentriwinkel von etwas über 180° erstreckt, was gleichermaßen für die Kreiszylindermantelfläche 34' zutrifft. Daraus ergibt sich, dass die Zylindermantelflächen 36', 34' nur über einen Zentriwinkel von etwas kleiner als 180° konzentrisch zueinander verlaufen. Dieser Zentriwinkel, in dem Konzentrizität der beiden Flächen 36' und 34' vorliegt, ist in 1A mit WZ bezeichnet. Im Bereich dieses Zentriwinkel liegt auch die mit 30' bezeichnete Indexmarkierung.
Zur Aufnahme des Bauteils 22 und zu dessen Positionierung für den Reinigungsvorgang ist die Reinigungsvorrichtung mit den weiteren, nachstehend beschriebenen Merkmalen ausgestattet:
Zur Vorpositionierung des in die Reinigungskammer 20 eingebrachten Bauteils 22 sind zwei im Axialabstand zueinander stehende Zentrierauflagen 38, 40 in Form von Zentrierprismen vorgesehen, die entlang einer Achse 42, sowie quer dazu einstellbar ist, was durch Doppelpfeile angedeutet ist. Eine besonders einfache Kinematik ergibt sich dann, wenn die axiale Verstellung der Zentrierauflagen 38, 40 (durch den Doppelpfeil VS angedeutet) parallel zur Bodenwand 20-4 und die vertikale Verstellung (Doppelpfeil VH) senkrecht dazu erfolgt. Die Verschiebeachse 42 der Zentrierauflagen 38, 40 verläuft parallel zu einer mit 44 bezeichneten Aufspannachse, wobei die Verstellrichtung VH der Zentrierauflagen 38, 40 vorzugsweise senkrecht auf der Aufspannachse 44 steht. Mit Hilfe der parallel, vorzugsweise unterhalb der Aufspannachse 44 und parallel dazu ausgerichteten Zentrierauflagen 38, 40 lässt sich das Bauteil 22 in der Reinigungskammer 20 derart ablegen, dass die Bauteilachse 28 mit der Aufspannachse 44 zusammenfällt.
Die Aufspannachse 44 läuft durch zwei Zentrierspitzen 46, 48, für die im Bauteil 22 jeweils eine Bohrung 50 vorgesehen ist.
Es ist grundsätzlich möglich, das Bauteil 22 auf die noch nicht eingestellten bzw. lediglich grob eingestellten Zentrierauflagen 38, 40 aufzulegen und anschließend die Zentrierauflagen derart einzustellen, dass die Bauteilachse 22 mit der Aufspannachse 44 fluchtet. Vorteilhafterweise erfolgt jedoch in der Reinigungsvorrichtung bereits vor dem Einlegen des Bauteils 22 eine Voreinstellung in axialer Richtung (Stellrichtung VS) und auch in Höhenrichtung (Stellachse VH) in der Weise, dass die Zentrierauflagen 38, 40 im Bereich der kreiszylindermantelförmigen Bauteiloberflächen 34, 36 zu liegen kommen, wenn das zu reinigende Bauteil 22 auf Anschlag abgesenkt wird. Vorzugsweise werden die Zentrierauflagen 38, 40 so eingestellt, dass das vorpositionierte Bauteil 22 nach dem Auflegen auf die Zentrierauflagen 38, 40 einen kleinen axialen Abstand von der Zentrierspitze 46 hat.
Die andere Zentrierspitze 48 ist – wie in 1 angedeutet – auf einem Schlitten 52, der in Richtung des Doppelpfeils SP antreibbar ist. Die Verstellrichtung SP ist parallel zur Achse 42, entlang der die Zentrierauflagen 38, 40 einstellbar sind. Wenn somit der Schlitten 52 mit der Zentrierspitze 48 gemäß 1 nach links bewegt wird, taucht die Zentrierspitze 48 in die zentrale Bohrung 50 des Bauteils 22 ein, wodurch das Bauteil parallel zu sich selbst entlang der Achse 28 auf die Zentrierspitze 46 zu verschoben wird. Dabei gleiten die Bauteiloberflächen 34, 36 auf den Zentrierauflagen 38, 40, bis die andere Zentrierspitze 46 in eine nicht näher dargestellte Bohrung auf der anderen Seite des Bauteils 22 eingreift. Das Bauteil 22 hat dann eine vorgegebene axiale Anschlagposition erreicht, in der die Achse 28 des Bauteils nach wie vor mit der Aufspannachse 44 zusammenfällt und in der eine ganz bestimmte axiale Position des Bauteils 22 festgelegt ist.
Vorzugsweise erfolgt die axiale Verschiebung des Bauteils 22 in die axiale Anschlagposition derart, dass nach dem Anschlag an der Zentrierspitze 46 eine bestimmte Axialkraft nicht überschritten wird. Auf diese Weise können Stauchkraftbedingte Verformungen des zu reinigenden Bauteils vermieden werden, die beispielsweise dann auftreten könnten, wenn ein besonders langgestrecktes, im Durchmesser sehr klein gehaltenes Bauteil, wie z. B. eine lange Nockenwelle, einem Reinigungsvorgang unterzogen werden soll.
Die Reinigungsvorrichtung ist ferner mit einer Einrichtung ausgestattet, mit der schließlich noch die Drehlage des axial aufgespannten Bauteils 22 bestimmt werden kann. Zu diesem Zweck ist vorrichtungsfest eine Tast- und Mitnehmerscheibe 54 drehbar gelagert, wobei die Drehlage der Scheibe 54 über entsprechende Sensoren, wie z. B. über einen Drehwinkelgeber, abgreifbar und damit bestimmbar ist. Die Tast- und Mitnehmerscheibe trägt einen axial federnd abgestützten Taststift 56, der in der eingespannten Position des Bauteils 22 unter seiner federnden Vorspannung gegen die gemäß 1 linke Oberfläche des Radialflanschs 32 drückt. Der Taststift 56 ist also in Richtung des mit RT bezeichneten Doppelpfeils beweglich.
Wenn in der Folge vorzugsweise bei stillstehendem Bauteil 22 die Tast- und Mitnehmerscheibe 54 in Richtung des Pfeils DIE gedreht wird, gleitet der Taststift 56 auf der stirnseitigen Oberfläche des Radialflanschs 32 so lange, bis der Taststift 56 in Fluchtung mit der Indexmarkierung 30 in Form einer Indexbohrung gelangt. Zu diesem Zweck sitzt der Taststift 56 an der Tast- und Mitnehmerscheibe 54 bezüglich der Spannachse 44 in einem Radialabstand RA, der exakt dem Radialabstand RA' der Indexbohrung 30 von der Bauteilachse 28 entspricht. Sobald der Taststift 56 in die Indexbohrung 30 einrastet, beendet die Tast- und Mitnehmerscheibe 54 die Drehbewegung (DLE). Über die der Tast- und Mitnehmerscheibe 54 zugeordneten Drehwinkelgeber liegt somit nicht nur die Lage des Taststifts 56, sondern die Drehlage des gesamten Bauteils 22 fest. Da die Geometriedaten des Bauteils 22, insbesondere die räumlichen Geometriedaten der zu reinigenden Bereiche 26-1, 26-2 und 26-3 bezogen auf die Achse 28, die Indexmarkierung 30 und den Radialflansch 32 bekannt sind, liegen ab diesem Moment die geometrischen Daten sämtlicher Bauteiloberflächen, insbesondere der zu reinigenden Bereiche 26-1 bis 26-3 des Bauteils 22 bezüglich der Reinigungsvorrichtung, nämlich bezüglich der Spannachse 44, der Zentrierspitze 46 und des Taststifts 56 vor. Mit anderen Worten, die Steuerung der Reinigungsvorrichtung kennt ab diesem Moment die Lage und Ausrichtung der zu reinigenden Bereiche 26-1 bis 26-3 bezüglich eines jeden Punktes der Reinigungsvorrichtung, so auch bezüglich eines Reinigungswerkzeugs bzw. Bearbeitungswerkzeugs 58, welches beispielsweise von einer Reinigungsbürste gebildet sein kann.
Die Reinigungsbürste 58 kann demnach von einer nicht näher dargestellten Werkzeugsteuerung vorzugsweise achsengesteuert so bewegt werden, dass die zu reinigenden Bereiche 26-1 bis 26-3 einer optimalen Reinigungsbearbeitung unterzogen werden können. Das Reinigungswerkzeug lässt sich somit bezüglich der gesamten zu reinigenden Bereiche 26-1 bis 26-3 optimal positionieren, wodurch sich Reinigungsvorgänge mit bislang nicht erzielbarer Präzision und Taktzeit durchführen lassen.
Es ist grundsätzlich möglich, das Bauteil 22 beim Reinigungsvorgang stationär in der Reinigungskammer 20 zu lassen. In diesem Fall führt dann das Reinigungswerkzeug 58 allein die erforderlichen, von den Geometriedaten des Bauteils 22 gesteuerten Bewegungen entlang der zu reinigenden Bereiche 26-1 bis 26-3 aus, was beispielsweise durch eine geeignete Robotersteuerung geschehen kann.
Um die Kinematik der Bewegung der Reinigungswerkzeuge beim Reinigungsvorgang möglichst einfach zu halten, ist es allerdings vorzuziehen, das Bauteil 22 während des Reinigungsvorgangs in eine Drehbewegung zu versetzen. Dies geschieht vorzugsweise über den an der Tast- und Mitnehmerscheibe sitzenden Taststift 56, der zu diesem Zweck mit Passung in der Indexbohrung 30 sitzt. Über die der Tast- und Mitnehmerscheibe zugeordneten Drehwinkelgeber liegt die räumliche Drehlage des Bauteils 22 in der Reinigungskammer 20 ständig fest, so dass jedem Drehwinkel der Tast- und Mitnehmerscheibe eine ganz bestimmte räumliche Position des Reinigungswerkzeugs 58 bzw. der Reinigungsbürste zugeordnet werden kann, um die vorgegebene Reinigungswirkung an den zu reinigenden Bereichen 26-1 bis 26-3 auszuführen.
Vorteilhafterweise ist dementsprechend das Reinigungswerkzeug 58, das bei der gezeigten Ausführungsform nach 1 von einer Reinigungsbürste gebildet ist, an einem Ständer höhenverstellbar festgelegt, was durch den Doppelpfeil EH angedeutet ist. Der Ständer 60 ist seinerseits auf einem Werkzeugträgerschlitten 62 quer zur Aufspannachse 44 verschiebbar. Dieser Freiheitsgrad ist mit dem Doppelpfeil BS bezeichnet. Der Werkzeugträgerschlitten 62 schließlich ist parallel zur Aufspannachse 44 verfahrbar, was durch den Doppelpfeil LA angedeutet ist. Zumindest die Achsen LA und BS stellen gesteuerte Antriebsachsen dar und die Verstellung in vertikaler Richtung (Verstellachse EH) kann bei einfachen Geometrien der zu reinigenden Bereiche 26-1 bis 26-3 auch manuell einstellbar sein. Vorzugsweise ist aber auch die Achse EH von einer gesteuerten Antriebsachse gebildet, so dass das Bearbeitungswerkzeug bzw. Reinigungswerkzeug 58 beim Reinigungsvorgang einer von der Drehbewegung des Taststifts 56 abhängigen Mehrachsensteuerung unterliegt.
Diese Mehrachsensteuerung erfolgt bei Verwendung einer Reinigungsbürste beispielsweise derart, dass der Abstand einer Drehachse 64 des Reinigungswerkzeugs 58 zu dem zu reinigenden Bereich 26-1, 26-2, 26-3 stets einen im Wesentlichen gleichbleibenden Abstand behält. Auf diese Weise kann bei Verwendung einer Reinigungsbürste als Reinigungswerkzeug mit einfachen steuerungstechnischen Maßnahmen dafür gesorgt werden, dass der Anpressdruck des Reinigungswerkzeugs an den zu reinigenden Bereichen im Wesentlichen konstant bleibt.
Zusätzlich kann die Steuerung des Reinigungswerkzeugs natürlich mit weiteren Sensoren und Regelkreisen ausgestattet werden, die es ermöglichen, den im Reinigungseingriff befindlichen Bereich des Reinigungswerkzeugs beim Überstreichen der gesamten zu reinigenden Bereiche jeweils so zu positionieren, dass der Reinigungseffekt für die gesamten zu reinigenden Bereiche gleiche Qualität hat. Es gelingt auf diese Weise, beispielsweise die mit 26-1 und 26-2 bezeichneten räumlich gekrümmten Kanten effektiv, aber auch so schonend wie möglich zu reinigen, beispielsweise von Flittergrat zu befreien, dass die zwischen den Kanten 26-1 und 26-2 liegenden, beispielsweise auf Hochpräzision geschliffenen Bauteiloberflächen möglichst wenig beeinträchtigt werden.
Vorstehend wurde anhand der 1 und 1A der grundsätzliche Aufbau einer Vorrichtung zur automatisierten Reinigung von Bauteilen mit relativ komplexer Gestalt der zu reinigenden Bereiche erläutert. Im Folgenden wird anhand der 2 bis 12 der konkrete Aufbau einer derartigen Reinigungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, wobei das zu reinigende Bauteil beispielhaft von einer Nockenwelle gebildet ist, wie sie schematisch in 6 gezeigt ist.
Die mit 122 bezeichnete Nockenwelle hat eine Achse 128. Die Nockenwelle ist von einem langgestreckten kreiszylindrischen Körper gebildet, auf dem in vorbestimmten Axialabständen zueinander Nockenkörper 126 sitzen. Auf der gemäß 6 linken Seite trägt der kreiszylindrische Körper ein Antriebszahnrad 132, das einem Bauteil gleich kommt, welches dem Radialflansch 32 der Ausführungsform gemäß 1 entspricht. Das Antriebszahnrad 132 hat – entsprechend der Ausgestaltung des Radialflanschs 32 der 1 – ebenfalls eine Indexbohrung 130.
Auf der gemäß 6 rechten Seite trägt die Nockenwelle einen weiteren zylindrischen Körper 127 mit einem im Vergleich zu den Nockenkörpern 126 vergrößerten Außendurchmesser. Mit dem Bezugszeichen 129 sind geschliffene Lagerflächen bezeichnet.
Moderne Nockenwellen dieser Bauart haben aus Gründen der Gewichtsersparnis Nockenkörper 126, die über ihre gesamte Breite B eine Funktionsoberfläche ausbilden sollen, die mit dem zugehörigen Stößel in Funktionseingriff gelangt. Dies bedeutet, dass die Nockenkörper 126 auf ihrer gesamten Oberfläche geschliffen sind, wobei die Kanten 126-1 und 126-2 keine Fase mehr besitzen.
Da beim Schleifen moderner Nockenwellen bedingt durch die häufiger zur Anwendung kommende CBN-Technologie mit einem erhöhten Schleifdruck gearbeitet wird, wird an den Nockenkanten 126-1, 126-2 ein sogenannter ”Flittergrat” erzeugt, der gezielt und wirksam beseitigt werden muss, damit er sich im Einsatzbetrieb der Nockenwelle nicht lösen und zu Lagerschäden im Motor führen kann. Gleichermaßen muss die Nockenwelle 122 vor der Montage von allen sonstigen Verunreinigungen rein gewaschen werden, wobei die Anforderungen an die Reinigungsqualität immer höher geschraubt werden. Es müssen beispielsweise bei einer modernen Nockenwelle Restschmutzwerte mit einer maximalen Partikelgröße von 500 μm bei einem Restschmutzmengenwert von 5 mg eingehalten werden. Es kommt also darauf an, den Wasch- bzw. Reinigungsvorgang einerseits mit hoher Qualität und andererseits so durchzuführen, dass verschiedenste Expositionen der Nockenwellenoberfläche derart dosiert behandelt werden, dass gewünschte Oberflächenqualitäten sicher eingehalten werden.
So muss der vorstehend erwähnte ”Flittergrat” nicht nur entfernt werden, sondern darüber hinaus in der Weise, dass die geschliffene Nockenoberfläche möglichst wenig beeinträchtigt wird. Dabei muss der Wasch- bzw. Reinigungsvorgang so durchgeführt werden, dass er in den Produktions- und Montagebetrieb der Nockenwelle flexibel integriert werden kann, d. h. hinsichtlich der Taktzeit und Nockenwellentyp.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, macht sich die Erfindung die besonderen geometrischen Randbedingungen des Nockenwellenaufbaus gemäß 6 zunutze. Im Einzelnen wird davon Gebrauch gemacht, dass die Nockenwelle eine Vielzahl von kreiszylindrischen, konzentrischen Oberflächen 129 hat und auf zumindest einer Seite mit einem axial fest positionierten Radialflansch am Bauteil 132 bzw. 127 ausgestattet ist. Denn durch diese geometrischen Vorgaben kann eine Handhabung der Nockenwelle 122 entsprechend dem anhand der 1, 1A gezeigten Bearbeitungskonzept in der Reinigungsvorrichtung prozesssicher erfolgen, um nach Durchlaufen der Reinigungsvorrichtung eine Nockenwelle bereitzustellen, die problemlos in den weiteren Montageprozess eingespeist werden kann. Die grundsätzliche Arbeitsweise der Reinigungsvorrichtung entspricht dabei derjenigen, die unter Bezug auf die 1 und 1A bereits beschrieben wurde. Im Folgenden werden deshalb für vergleichbare Komponenten der Vorrichtung auch identische Bezugszeichen verwendet.
Die allgemein mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnete Reinigungsvorrichtung weist – wie am besten aus den 2 und 3 ersichtlich ist – mehrere Module auf. In Prozesslaufrichtung P hintereinander geschaltet sind zwei Reinigungsmodule 102 und 104 angeordnet, die im Wesentlichen einen identischen Aufbau haben. Mit dem Bezugszeichen 106 ist ein Steuerungsmodul bezeichnet, der für die Bewegungskinematik der einzelnen Komponenten in der Reinigungsvorrichtung und für die Steuerung der für die Reinigung zu verwendenden Medien, wie Werkzeuge, Flüssigkeiten, Umgebungen, wie z. B. Vakuum oder dergleichen, zuständig ist. Das Bezugszeichen 108 bezeichnet einen Auffangbehälter für dasjenige Material, das beim Reinigungsvorgang von dem zu reinigenden Bauteil abgetragen wird.
Die Module 102 und 104 haben jeweils ein Gestell, das aus Metallprofilen zusammengesetzt ist. In einem vorderen Bereich (Frontseite gemäß 2), an dem auch eine zentrale Bedienkonsole 110 angeordnet ist, befinden sich jeweils die Reinigungskammern 20A und 20B, die im Wesentlichen einen identischen Aufbau haben. Dieser Aufbau wird werter unten anhand der 4 und 5 näher erläutert werden.
Jeweils hinter den Reinigungskammern 20A und 20B befinden sich bodenseitig Tanks für die bei dem Reinigungsvorgang zu verwendenden Fluide bzw. Flüssigkeiten, sowie die dazugehörigen Steuerungs- und Pumpenaggregate. Diese Elemente sind weitgehend an sich bekannt, so dass auf eine nähere Beschreibung dieser Bauteile hier verzichtet werden kann. Die Bezugszeichen 112 und 114 bezeichnen jeweils Gebläse, mit welchen in den einzelnen Reinigungskammern 20A und 20B bei Bedarf ein Unterdruck erzeugt werden kann.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Reinigungs- bzw. Waschbehandlung der Nockenwelle also in zwei hintereinander geschalteten Stufen. In der ersten Reinigungskammer 20A wird die Nockenwelle 122 einer Bürst- und Sprühstrahfreinigung unterzogen. Bei diesem Reinigungsvorgang wird die Oberfläche der Nockenwelle also mechanisch und hydraulisch nicht nur von Verunreinigungspartikeln, sondern auch von störendem Flittergrat befreit, wobei die unter Bezug auf die 1, 1A beschriebene Steuerung für das Werkstück, d. h. die Nockenwelle, und das Reinigungswerkzeug zur Anwendung kommt.
In der zweiten, nachgeschalteten Reinigungskammer 20B erfolgt eine Endreinigung der Nockenwelle, vorzugsweise mittels einer reinen Sprühstrahlreinigung und einem anschließenden Vakuumtrocknungs- bzw. Trockenblasvorgang. Weil somit in der zweiten Reinigungskammer 20B vorzugsweise in einer Vakuumumgebung gearbeitet wird, ist die zweite Reinigungskammer 20B in der Regel etwas stabiler, d. h. verformungssteifer ausgebildet als die erste Reinigungskammer 20A. Eine besonders wirtschaftliche Herstellung der Reinigungskammern 20A, 20B ergibt sich dann, wenn lediglich zwei Wandteile unterschiedlich gestaltet werden. Zum einen hat die zweite Reinigungskammer 20B ein verstärktes Deckelteil 20B-5 und eine etwas veränderte Rückwand 20B-6 mit einem Anschluss 118 für eine Luftabsaugleitung 119. Ansonsten sind die Reinigungskammern gleich aufgebaut. Lediglich die Ausstattung im Inneren ist unterschiedlich und an die jeweiligen Reinigungsvorgänge angepasst.
Im Folgenden wird anhand der 4 und 5 der Aufbau der ersten Reinigungskammer 20A näher beschrieben.
Die 4 und 5 zeigen die erste Reinigungskammer 20A in einem Zustand, in dem die zu reinigende Nockenwelle 122 für den Reinigungsvorgang positioniert ist, eine Deckwand 20A-5 jedoch noch geöffnet ist. Mit dem Bezugszeichen 166 ist ein beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch betätigter Antriebsmechanismus bezeichnet, über den die Deckwand 20A-5 geöffnet und geschlossen werden kann. Das Bezugszeichen 168 bezeichnet eine umlaufende, elastische Dichtleiste, die bei geschlossener Deckwand pneumatisch oder hydraulisch gesteuert gegen eine unterseitige Dichtfläche der Deckwand 20A-5 drückbar ist, um den Innenraum der Reinigungskammer 20A hermetisch abzudichten. Eine ähnliche Dichtungsanordnung befindet sich auch in der Reinigungskammer 20B.
Die 4 und 5 zeigen die Reinigungskammer 20A bei angenommener Frontwand 20A-4, so dass die Komponenten im Inneren der Reinigungskammer deutlicher erkennbar sind. Die Frontwand 20A-4 kann ebenfalls wie die übrigen Wände von einer Stahlplatte gebildet sein.
Bei geöffneter Deckwand 20A-5 ist also das Innere der Reinigungskammer 20A von oben zugänglich. Über ein nicht gezeigtes Portal einer Fertigungsstraße, in die die anmeldungsgemäße Reinigungsvorrichtung integrierbar ist, wird das zu reinigende Bauteil, d. h. im gezeigten Ausführungsbeispiel die Nockenwelle 122, in die Reinigungskammer 20A eingelegt. Im Einzelnen wird die Nockenwelle 122 auf eine Auflageeinheit 170 aufgelegt, die unter Bezugnahme auf die 4, 5 und 10 nachfolgend näher beschrieben werden sollen.
Die Auflageeinheit 170 hat zwei Zentrierauflagen 138, 140, die jeweils auf einer vertikal geführten Trägerplatte 172 sitzen. Zur vertikalen Führung sind zwei nicht näher bezeichnete Säulen vorgesehen, die über eine Buchse in einer Winkelplatte 174 geführt sind, um eine Höheneinstellung in Richtung des Doppelpfeils VH der Zentrierauflagen 138, 140 zu ermöglichen. Als Antrieb für die vertikale Verstellung entlang des Pfeils VH dient jeweils ein pneumatisch oder hydraulisch betriebener und angesteuerter Zylinder 176, der – ebenso wie die Winkelplatte 174 – auf einem horizontal verfahrbaren Schlitten 178 abgestützt ist. Die Schlitten 178 sind jeweils über einen Spindelantrieb bzw. einen Spindel-/Mutterantrieb 180 in Richtung des mit VS bezeichneten Doppelpfeils antreibbar. Die Antriebsmotoren sind mit den Bezugszeichen 182, 184 bezeichnet.
Jedem Antriebsmotor 182, 184 ist ein Drehwinkelsensor bzw. -geber zugeordnet, so dass die Position der jeweiligen Schlitten 178 und damit der Zentrierauflagen 138, 140 in Richtung der Achse VS exakt bestimmbar ist. Auch den Zylindern 176 zur Höhenverstellung der Zentrierauflagen 138, 140 sind Weggeber und Wegsensoren zugeordnet, so dass auch die vertikale Position der Zentrierauflagen 138, 140 über die Ansteuerung der Hubzylinder 176 eindeutig bestimmbar ist.
Die Zentrierauflagen 138, 140 sind jeweils von einem Paar von Kreiszylinderstiften 139 gebildet, die symmetrisch zu einer vertikalen Ebene ausgerichtet sind, die durch die Achse 128 der zu reinigenden Nockenwelle 122 verläuft. Diese zentrale Symmetrieebene ist beiden Zentrierauflagen 138, 140 gemeinsam. Die Kreiszylinderstifte 139 sind vorzugsweise drehbar in den Zentrierauflagen 138, 140 gelagert.
Wenn eine aus der Produktionslinie kommende Nockenwelle 122 in der Reinigungsvorrichtung 100 gereinigt bzw. gewaschen werden soll, wird dem Steuerungsmodul 106 zunächst mitgeteilt, um welchen Typ der Nockenwelle es sich handelt. Der Steuerungsmodul 106 greift dann auf einen vorab gespeicherten Datensatz für die Steuerung der Reinigungsvorrichtung zurück. Dieser Datensatz beinhaltet unter anderem die kompletten geometrischen Daten der jeweiligen Nockenwelle 122 in der Weise, dass durch diese Daten die gesamte Oberfläche der Nockenwelle 122 räumlich beschrieben werden kann. Mit anderen Worten, über die Mitteilung des Nockenwellentyps verfügt die Steuerung der Reinigungsvorrichtung, d. h. der Steuerungsmodul 106 bereits über die gesamte Datenmenge, die zur exakten räumlichen Beschreibung der gesamten Oberfläche der Nockenwelle 122 und damit der gesamten zu reinigenden Bereiche erforderlich sind.
Vorzugsweise sind diese Daten auf die Achse 128 der Nockenwelle 122, auf einen axialen Bezugspunkt, vorzugsweise auf dem Radialflansch des Antriebszahnrads 132 und eine dann ausgebildete Indexbohrung 130 bezogen. Der Steuerungsmodul 106 kennt damit nicht nur die räumliche Lage der Nockenkörper 126, sondern auch die Position und die Abmessungen der Lagerflächen 129. Wenn also die Nockenwelle 122 über das nicht näher gezeigte Portal der Fertigungsstraße mit einer Ausrichtung gemäß 6 in die oberseitige Öffnung der Reinigungskammer 20A eingefahren wird, werden die Steuermotoren 182, 184 und die Antriebszylinder 176 für die Zentrierauflagen 138, 140 derart angesteuert, dass die Achse 128 der Nockenwelle 122 dann, wenn sie auf den Zentrerauflagen 138, 140 mit zwei ihrer kreiszylinderförmigen Lagerflächen 129 zu liegen kommt, exakt mit einer Aufspannachse 44 fluchtet, die durch zwei Zentrierspitzen 46, 48 der Reinigungsvorrichtung verläuft.
Die Zentrierspitzen 46, 48, die beispielsweise den 7 und 8 am besten entnehmbar sind, sind Bestandteil einer Stell- und Antriebseinheit, die zu beiden Seiten der Nockenwelle 122 vorgesehen ist. Diese Stell- und Antriebseinheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die 7 bis 9, 11 und 12 näher beschrieben.
Wie aus 10 ersichtlich, sind die die Zentrierauflagen 138, 140 tragenden Schlitten 178 getrennt antreibbar, so dass die axiale Position der Zentrierauflagen 138, 140 unabhängig voneinander eingestellt werden kann. Je nach Nockenwellentyp kann somit die Axialposition der Zentrerauflagen 138, 140 – deren Anzahl auch größer als zwei sein kann – im Hinblick auf eine optimale Gewichtsverteilung gewählt werden. Durch die erfindungsgemäße schmale Gestaltung der Zentrierauflagen 138, 140 verbleibt bei einer Abstützung der Nockenwelle 122 im Bereich der kreiszylinderförmigen Außenoberflächen 129 seitlich zu den angrenzenden Nockenkörpern 126 genügend Spiel, um den Spannvorang mit der anhand der 1, 1A beschriebenen Kinematik schnell durchzuführen: Die in die Reinigungskammer 20A eingelegte Nockenwelle 122 ist also zunächst über die Zentrierauflagen 138, 140, d. h. über die Kreiszylinderstifte 139 derart vorpositioniert, dass das gemäß 6 linke Ende in vorzugsweise geringem seitlichen Abstand zur Zentnerspitze 46 zu liegen kommt. Die zweite Zentnerspitze 48 ist Bestandteil einer ersten Spann- und Antriebseinheit 190, deren Aufbau unter Bezug auf die 7, 11 und 12 nachfolgend beschrieben wird.
Die Zentrerspitze 48 sitzt auf einer Achse, die drehbar in einem Gehäuse der Spann- und Antriebseinheit 190 aufgenommen ist. Das Gehäuse ist mit dem Bezugszeichen 192 versehen und sitzt auf einem Spannschlitten 194, welcher über einen Antriebsmotor 196 und einen nicht näher bezeichneten Spindel-/Mutterantrieb in Richtung des Doppelpfeils SP antreibbar ist. Die Antriebsrichtung SP ist parallel zur Spannachse 44, d. h. zu den Zentrumsachsen der Zentrierspitzen 46, 48 ausgerichtet.
Wenn also nach erfolgter Vorpositionierung der Nockenwelle 122 der Antriebsmotor 196 betätigt wird, um die Spann- und Antriebseinheit 190 und damit auch die Zentnerspitze 48 gemäß 7 nach links vorne bzw. gemäß 12 nach links zu bewegen, greift die Zentrerspitze 48 in eine endseitige, zentrische Ausnehmung 123 (siehe 11) ein und nimmt, nachdem sie vollständig in die Ausnehmung 123 eingetaucht ist, die gesamte Nockenwelle 122 mit ihrer Bewegung mit. Die Nockenwelle 122 wird somit ebenfalls parallel zu ihrer Achse 128 in Richtung auf die weitere Zentrerspitze 46 hin verschoben, bis die weitere Zentrerspitze 46 an der anderen Stirnseite der Nockenwelle 122 anschlägt. Diese Position ist in 8 dargestellt. Die Zentrerspitze 46 taucht auch hier in die Innenausnehmung 123 ein, so dass die Nockenwelle 122 in diesem Moment zwischen den Spitzen 46, 48 aufgespannt ist.
In dieser axial aufgespannten Position der Nockenwelle 122 liegt die axiale Position der Nockenwelle 122 und damit all ihrer Nockenkörper 126 fest. Da das Innenmaß der zentrischen Ausnehmung 123 (siehe 8) der Nockenwelle 122 bekannt ist, ebenso wie die Geometrie der Zentrerspitze 46, kennt die Steuervorrichtung der Reinigungsvorrichtung in diesem Moment die genaue axiale Positionen der Nockenkörper 126. Es ist auch möglich, die axiale Position dadurch zu bestimmen, dass durch geeignete Sensoren der Axialabstand des Zahnrads 132 von einer vorrichtungsfesten Stirnflansch einer Zentrierspitzenaufnahme bestimmt wird.
Die Zentrierspitze 46 ist – ebenso wie die Zentrierspitze 48 – in eine drehbar gelagerte Achse der in 8 gezeigten Spann- und Antriebseinheit 200 eingesetzt bzw. eingeschraubt. Die Achse 198 ist ebenso wie die zugehörige Achse der weiteren Zentrierspitze 48 vorzugsweise hohl, um Wasch- bzw. Reinigungsmedium oder -mittel auch in das Innere der Nockenwelle 122 einleiten zu können.
Vorzugsweise wird der Spannschlitten 194 der Spann- und Antriebseinheit 190 derart gesteuert, dass die axiale Andruckkraft einen gewissen, voreinstellbaren Grenzwert nicht überschreitet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Nockenwelle beim Aufspannvorgang keinen spürbaren und Knickkraftbedingten Verformungen unterliegt.
Wie vorstehend beschrieben, sind die Zentrierauflagen 138, 140 von im Winkel zueinander angestellten Kreiszylinderstiften 139 gebildet. Wenn also die Nockenwelle 122 durch Betätigung des Spannschlittens 194 in die in 8 gezeigte Anschlagposition verschoben wird, wälzen die Kreiszylinderstifte 139 auf der zugeordneten kreiszylinderförmigen Lagerfläche 129 ab, so dass die Nockenwelle 122 selbst dann, wenn sie – wie z. B. bei großen Dieselmotoren – ein beträchtliches Gewicht hat, der Verschiebebewegung keinen großen Widerstand entgegensetzt. Selbstverständlich ist dafür zu sorgen, dass die mit der Zentrierauflage 138, 140 in Eingriff stehende Lagerfläche 129 eine genügend große axiale Erstreckung zur gemäß 6 rechten Seite der Nockenwelle 122 hat, damit die erforderliche axiale Verschiebebewegung der Nockenwelle 122 in die Anschlagposition gemäß 8 ermöglicht ist.
In der in 8 gezeigten Anschlagposition ist die Nockenwelle 122 drehbar in axialer Richtung genau positioniert, ihre Drehlage bezüglich des Maschinengestells bzw. der Reinigungskammer ist jedoch noch nicht bestimmt. Um die Drehlagenbestimmung vorzunehmen, wird die mit 130 bezeichnete Indexbohrung im Antriebszahnrad 132 der Nockenwelle 122 wie folgt herangezogen: Wie bereits unter Bezug auf die 1 beschrieben, befindet sich die Indexbohrung 130 in einem Abstand RA' zur Achse 128 der Nockenwelle 122. Die Indexbohrung 130 hat darüber hinaus einen vorzugsweise auf Passung gebohrten Innendurchmesser D130. Die Spann- und Antriebseinheit 200 (siehe 8) trägt auf der der angelegten Nockenwelle 122 zugewandten Seite einen mittels einer Druckfeder 155 vorgespannten und parallel zur Spannachse 44, d. h. zur Nockenwelleachse 128, bewegbaren Taststift 156. Der Taststift 156 hat eine abgestufte zylindrische Form und im vordersten Abschnitt geht er über eine Schulter 153 in einen zylindrischen Passungsabschnitt 156* über, dessen Außendurchmesser derart dimensioniert ist, dass er mit Spielpassung in die Indexbohrung 130 des Antriebszahnrads 132 eingreifen kann.
Wie im Einzelnen aus der 8 ersichtlich, ist der Taststift 156 axial geführt in einem Taststiftgehäuse 157 aufgenommen, welches drehfest an einem Antriebswellenflansch 151 sitzt. Der Antriebswellenflansch 151 ist über eine Antriebsscheibe 149, einen Antriebsriemen 147, vorzugsweise einen Zahnriemen, und einen Getriebemotor 145 antreibbar, wobei die Drehbewegung mittels nicht näher dargestellter Drehwinkelsensoren und Drehwinkelgeber laufend überwacht wird. Mit anderen Worten, die Drehposition des Taststifts 156 ist zu jedem Zeitpunkt der Bewegung des Antriebswellenflanschs 151 bekannt.
Wenn also die zu reinigende Nockenwelle 122 in die in 8 dargestellte axiale Anschlagposition verfahren ist und der Antriebsmotor 196 für den Schlitten 194 abgeschaltet worden ist, hat das Antriebszahnrad 132 mit seiner gemäß 8 linken Stirnseite des Radialflanschs den Passungsabschnitt 156* gegen die Kraft der Druckfeder 155 gemäß 8 nach links verschoben. Die Stirnseite des Taststifts 156 liegt also mit Federvorspannung an der Radialflanschfläche des Antriebszahnrads 132 an. Wenn in diesem Moment der Getriebemotor 145 betätigt wird, gleitet der Taststift 156, dessen Achse im gleichen Radialabstand RA zur Spannachse 44 steht wie das Zentrum der Indexbohrung 130, auf einer Kreisbahn mit dem Radius RA um die Spannachse 44. Je nach dem mit welcher Ausrichtung der Indexbohrung 130 die Nockenwelle 122 in die Reinigungskammer eingelegt worden ist, muss der Taststift 156 einen mehr oder weniger großen Zentriwinkel durchlaufen, bis er mit Passung in die Indexbohrung 130 hineingleiten kann. In diesem Moment drückt die Druckfeder 155 den Passungsabschnitt 156* in die Indexbohrung 130, bis die Schulter 153 an einer Stabilisierungsscheibe 159 anschlägt, die über Stehbolzen 161 ebenfalls am Antriebswellenflansch 151 befestigt ist. Diese Position ist in 8 dargestellt.
Die Drehlagenbestimmung des Bauteils kann auch durch kinematische Umkehr der Relativ-Drehbewegung zwischen Bauteil und Taststift erfolgen, indem das Bauteil angetrieben und der Taststift festgehalten wird.
In dieser Drehstellung des Taststifts 156 wird der Getriebemotor 145 abgeschaltet. Über die Drehwinkelgeber und -sensoren der Spann- und Antriebseinheit 200 ist der Steuerungsmodul 106 in der Lage, über die Position des Taststifts 156, die mit der Position der Indexbohrung 130 der Nockenwelle 122 zusammenfällt, die gesamten räumlichen Koordinaten der Nockenwellenoberfläche und damit insbesondere die räumlichen Koordinaten der zu reinigenden Bereiche der Nockenwelle 122 zu bestimmen. Diese räumlichen Koordinaten können dann zur gezielten Steuerung der Reinigungswerkzeuge beim eigentlichen Reinigungsvorgang herangezogen werden, um das jeweilige im Eingriff befindliche Reinigungswerkzeug bezüglich der zu reinigenden Bereiche optimal zu positionieren.
Wenn beispielsweise in der ersten Reinigungskammer 20A mittels einer Reinigungsbürste 58, bei der die Borsten beispielsweise radial ausgerichtet sind und auf einer Scheibe sitzen, wie sie in 1 schematisch angedeutet ist, wird die Bewegung der Reinigungsbürste 58 mit den Bewegungsachsen LA, BS und gegebenenfalls EH derart mit der Drehbewegung der Nockenwelle 122 korreliert, dass die Reinigungsbürste 158 der Kontur der Nockenkörper exakt folgen kann. Dabei kann die Nockenwelle 122 sogar mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit von beispielsweise 100 U/min bewegt werden, so dass die zur Reinigung erforderliche Taktzeit verhältnismäßig klein gehalten werden kann.
Es ist auch möglich, mit mehreren Reinigungswerkzeugen 58 gleichzeitig an einer oder an mehreren axial oder in Umfangsrichtung gestaffelten Stellen zu arbeiten.
Durch die optimale Positionierung der Reinigungswerkzeuge 58 bezüglich der zu reinigenden Bereiche gelingt es, das Bauteil nicht nur besonders schonend zu reinigen, sondern in der Weise, dass die von den Reinigungswerkzeugen behandelte Oberfläche nach dem Reinigungsvorgang selbst extremen Qualitätsvorgaben genügt. Dies ist beispielsweise bei der Entfernung von Flittergrat von den Nockenkörpern 126 der Fall. Es kommt darauf an, derartigen Flittergrat so zu entfernen, dass die eigentliche Nockenoberfläche durch den Reinigungsvorgang möglichst wenig beeinträchtigt wird.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird klar, dass der Taststift 156 nicht nur die Funktion hat, die Drehposition der Nockenwelle 122 zu bestimmen, sondern auch die Aufgabe, die Drehbewegung des Antriebswellenflanschs 151 auf die Nockenwelle 122 zu übertragen. Dies erlaubt es, die axiale Spannkraft zwischen den Zentrerspitzen 46, 48 weiter herabzusetzen.
Mit anderen Worten, die von den Zentnerspitzen 46, 48 auf die Nockenwelle 122 aufgebrachte Druckkraft ist verhältnismäßig gering, allerdings ausreichend, um die Drehlagenbestimmung zu beschleunigen:
Um nämlich bei der Bestimmung der Drehlage der Nockenwelle 122 sicherzustellen, dass sich die Nockenwelle 122 nicht unter dem Einfluss der Reibkraft zwischen der Spitze des Taststifts 156 und der Stirnfläche des Radialflanschs des Antriebszahnrads 132 mitbewegt, trägt die ebenfalls drehbar in der Spann- und Antriebseinheit 200 gelagerte Achse der Zentrierspitze 46 eine Bremsscheibe 143 (8, 9), die mit einem nicht näher dargestellten Bremsbackenpaar zusammenwirkt. Über die Bremsscheibe 143 lässt sich somit in dem Zustand, in dem der Taststift 156 seinen Drehlagen-Suchlauf ausführt, die Nockenwelle 122 gegen Mitverdrehung sichern.
Beim eigentlichen Reinigungsvorgang, bei dem das zumindest eine Reinigungs- bzw. Bearbeitungswerkzeug 58 entweder durch einen Durchbruch 24 in der Rückwand der Reinigungskammer eingreift oder aber bereits in der Reinigungskammer selbst positioniert und dort gesteuert verfahrbar ist, ist die Bremsscheibe 143 freigegeben, so dass sich die Zentrierspitze 46 mit der Drehbewegung der Nockenwelle 122 mitbewegen kann. Im vorderen Bereich ist die Drehachse der Zentrierspitze 46 über ein nicht näher bezeichnetes Gleitlager, im hinteren Bereich über ein Wälzlager 141 in einer an der Spann- und Antriebseinheit 200 verschiebbar geführten Stützwand 137 gelagert. Die Stützwand 137 nimmt in der Spannsituation der Nockenwelle 122 die in 8 gezeigte Position ein. In dieser Position drückt die Stützwand 137 einen daran befestigten Stellkolben 135 einer hydraulischen oder pneumatischen Antriebseinheit in die gemäß 8 linke Endposition.
Es versteht sich von selbst, dass während des Reinigungsvorgangs die Deckwand 20A-5 geschlossen wird. In der Deckwand 20A-5 kann eine transparente Scheibe eingesetzt sein, so dass der Reinigungsprozess von außen verfolgt werden kann.
Wenn der Reinigungsvorgang abgeschlossen ist, fährt das zumindest eine Reinigungswerkzeug bzw. Bearbeitungswerkzeug in die Ausgangsposition zurück. Die Zentrierauflagen 138, 140, die nach Beendigung des axialen Aufspannvorgangs und zur Durchführung des Reinigungsprozesses bei Bedarf nach unten von den kreiszylindrischen Mantelflächen der Nockenwelle wegbewegt werden können, werden gegebenenfalls wieder in die oben beschriebene Ausgangsposition verfahren, so dass sie die Nockenwelle 122 an zwei Stellen zentriert abstützen. In diesem Moment kann der Antriebsmotor 196 wieder angesteuert werden, so dass der Schlitten 194 und damit die Zentrierspitze 48 gemäß 11 nach rechts verfahren und außer Eingriff mit der zentrischen Ausnehmung 123 der Nockenwelle 122 gebracht werden kann. Vorzugsweise wird der Spannschlitten 194 so weit gemäß 11 nach rechts verfahren, dass der Abstand der Zentrierspitze 48 von der rechten Stirnseite der Nockenwelle 122 größer ist als das Maß, um das die andere Zentrierspitze 46 bzw. der Taststift 156 in die Nockenwelle 122 im aufgespannten Zustand eintaucht.
In diesem Moment kann der Stellkolben 135 durch pneumatische oder hydraulische Ansteuerung des zugehörigen Zylinders gemäß 8 nach rechts verschoben werden. Er nimmt die Stützwand 137 und damit auch die Achse der Zentrierspitze 46 mit, wodurch die Zentrierspitze 46 und gleichzeitig die Nockenwelle 122 gemäß 8 nach rechts so weit verschoben werden, bis die Stützwand 137 einen nicht näher bezeichneten Anschlag erreicht. In diesem Moment erfolgt eine Umsteuerung des Stellkolbens 135, der dann wieder die in 8 gezeigte Ausgangsposition erreicht. Er nimmt bei der Umsteuerung die Stützwand 137 mit, wodurch auch die Zentrierspitze 46 gemäß 8 nach links aus der zentrischen Ausnehmung 123 der zuvor nach rechts verschobenen Nockenwelle 122 herausbewegt ist. Die Nockenwelle 122 liegt dann frei auf den beiden Zentrierauflagen 138, 140 auf und kann durch einen geeigneten Greifmechanismus vom Portal der Fertigungsstraße aus der Reinigungskammer 20A genommen werden.
Vorstehend wurde beschrieben, dass die positionsgenaue Ausrichtung der Nockenwelle in der Reinigungskammer eine exakte Steuerung des zumindest einen Reinigungswerkzeugs in der Weise ermöglicht, dass an jedem Punkt der zu reinigenden Bereiche ein optimaler Werkzeugeingriff sichergestellt ist. Dies kann beispielsweise durch eine Regelung des Abstands der Reinigungswerkzeuge von den betreffenden zu reinigenden Bereichen erfolgen. Ergänzend können allerdings auch zusätzliche Sensoren wie z. B. optische oder auch Kraftsensoren eingesetzt werden, mit denen beispielsweise der Anlagedruck der zur Reinigung herangezogenen Bürsten einstellbar und auf einen bestimmten Wert von beispielsweise 10 N geregelt werden kann. Es können auch Reinigungswerkzeuge eingesetzt werden, die mit unterschiedlichen physikalischen Effekten gleichzeitig arbeiten. So kann beispielsweise eine Reinigungsbürste verwendet werden, die zusätzlich durch einen Sprühstrahl unterstützt wird. Auch der Sprühstrahl wird dann zusammen mit der Bewegung der Reinigungsbürste in optimaler Position zu der zu reinigenden Oberfläche bewegt, wodurch der Reinigungseffekt über die gesamte Oberfläche des zu reinigenden Bauteils auf gleichbleibend hohem Niveau gehalten werden kann.
Die in der Reinigungskammer 20A behandelte Nockenwelle 122 wird anschließend mit dem Portal der Fertigungsstraße in die benachbarte Reinigungskammer 20B bewegt. Das Ablegen der Nockenwelle und das Aufspannen erfolgt dort in der gleichen Weise wie dies für die Kammer 20A beschrieben worden ist. Allerdings ist in der Kammer 20B eine andere Behandlung der Nockenwelle 122 vorgesehen. Als Reinigungswerkzeuge werden in dieser Kammer Sprühdüsen eingesetzt, die, nachdem die Nockenwelle 122 auch in dieser Kammer axial positioniert worden ist, entsprechend der erfassten Drehlage im Raum derart bewegt werden, dass die zu reinigenden Bereiche optimal erfasst werden. Die Sprühdüsen können zu diesem Zweck axial, radial, aber auch in Höhenrichtung antreibbar sein. Die Reinigung kann dabei bei stillstehender Nockenwelle, aber auch – ähnlich wie bei der Behandlung in der Reinigungskammer 20A – bei drehender Nockenwelle 122 erfolgen.
Nachdem die Sprühdüsen zum Einsatz gekommen sind, wird in der Kammer 20B ein Vakuumtrocknungsvorgang ausgeführt. Über die Leitung 119 wird Luft aus dem Inneren der Reinigungskammer 20B abgepumpt. Nachdem ein gewisses Unterdruckniveau erreicht ist, wird die gesamte Außenoberfläche der Nockenwelle 122 durch geeignete Düsen, die wiederum lagegenau der Außenoberfläche folgen können, trocken geblasen.
Anschließend kann der Innendruck der Reinigungskammer 20B wieder auf atmosphärisches Druckniveau gebracht werden. Die Deckwand 208-5 kann geöffnet werden. Die Nockenwelle 122 wird mit denselben Verfahrensschritten, die vorstehend unter Bezug auf die Reinigungskammer 20A beschrieben worden sind, freigegeben, so dass sie von oben aus der Reinigungskammer 20B automatisiert entnommen werden kann.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird klar, dass die Drehlagenbestimmung der Nockenwelle 122 durch den Taststift 156 nur dann möglich ist, wenn die radiale Lage des Taststifts 156 auf die radiale Lage der Indexbohrung 130 exakt abgestimmt ist. Wenn also Nockenwellen 122 mit unterschiedlichen Indexmarkierungen behandelt werden sollen, sind vorzugsweise unterschiedliche Taststifte mit jeweils angepasster Positionierung am Antriebswellenflansch 151 zu verwenden. Dies kann beispielsweise durch einen Austausch des Taststifts 156 und/oder des zugehörigen Passungsabschnitts 156* und/oder durch Austausch des Taststiftgehäuses 157 und/oder durch eine andere radiale Positionierung des Taststiftgehäuses 157 erfolgen. Im Folgenden wird beschrieben, wie in der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung ohne größere Umbaumaßnahmen ein anderer Nockenwellentyp im Anschluss an den soeben beschriebenen Nockenwellentyp behandelt werden kann:
Zu diesem Zweck führt nicht die der Zentnerspitze 46 zugeordnete Spann- und Antriebseinheit 200, sondern die Spann- und Antriebseinheit 190 den vorstehend beschriebenen sogenannten ”Indexbolzen-Suchlauf” aus. Die Spann- und Antriebseinheit 190 weist ebenfalls einen Getriebemotor 245 auf, der über einen Antriebsriemen 247 eine Drehkraft auf einen Antriebswellenflansch 251 übertragen kann. Auch die Antriebskette des Getriebemotors 245 ist mit geeigneten Drehwinkelsensoren und -gebern ausgestattet, so dass der Steuerungsmodul 106 zu jedem Zeitpunkt die Drehposition des Antriebswellenflanschs 251 kennt.
Im Antriebswellenflansch 251 sitzt ebenfalls ein Taststiftgehäuse 257, welches einen gegen die Kraft einer Druckfeder 255 axial verschiebbaren Taststift 256 geführt aufnimmt. Der Taststift liegt in der gemäß 11 ausgefahrenen Position mit einer Schulter 253 an einer Stabilisierungsscheibe 259 an, die über Stehbolzen 261 am Antriebswellenflansch 251 festgelegt ist. Die mit dem Bezugszeichen 263 bezeichnete Achse des Taststifts 256 hat von der Achse des Zentrierstifts 48, d. h. von der Aufspannachse 44, einen Radialabstand RA, der dem Radialabstand RA' einer Indexbohrung 230 eines auf der Nockenwelle 122 sitzenden Randkörpers 221 entspricht.
Da – wie ersichtlich – die Zentrierspitze 48 drehbar in der Spann- und Antriebseinheit 190 gelagert ist, kann auch die Zentrierspitze 48 mittels einer gemäß 12 erkennbaren Bremsscheibe 243 festgehalten werden, wenn der Taststift 256 beim indexbolzen-Suchlauf über die gemäß 11 rechte Stirnseite des Randkörpers 211 gleitet. Ansonsten arbeitet die Drehlagen-Ermittlungsvorrichtung gemäß den 11 und 12 in der gleichen Weise wie diejenige, die im Zusammenhang mit der 8 beschrieben worden ist, so dass eine nähere Beschreibung nicht mehr erforderlich ist.
Sobald der Taststift 256 in die Indexbohrung 230 eingreift, wird die Drehlage an den Steuerungsmodul 106 gemeldet, der damit die räumliche Lage sämtlicher Oberflächen der Nockenwelle 122 in der Reinigungsvorrichtung kennt, woraufhin der Reinigungsvorgang unter exakter Steuerung der Reinigungswerkzeuge bzw. Bearbeitungswerkzeuge anlaufen kann. Der Antrieb des zu reinigenden Bauteils, d. h. der Nockenwelle 122 kann dann entweder von der Spann- und Antriebseinheit 190 oder von der Spann- und Antriebseinheit 200 durchgeführt werden. In beiden Fällen wird die Bremsscheibe 243 freigegeben.
12 zeigt die Position des Taststifts 256 in dem Zustand, in dem die Nockenwelle 122 axial aufgespannt und hinsichtlich ihrer Drehlage erfasst ist.
Vorstehend wurde beschrieben, wie die Reinigungsvorrichtung aufgebaut ist, um Nockenwellen verschiedener Bauart mit kurzen Taktzeiten in einer Fertigungsstraße für Nockenwellen zu reinigen. Die in den 2 bis 12 gezeigte Ausführungsform ist dabei in der Lage, Nockenwellen zweier Bauarten mit einer Länge bis zu 1200 mm und einem Gewicht bis zu 400 N und einem Nockenkörper-Hüllkreis von bis zu 150 mm zu bearbeiten bzw. zu reinigen. Die beschriebene erste Ausführungsform hat dazu zwei hintereinander geschaltete Reinigungskammern, in denen unterschiedliche Bearbeitungen durch Reinigungswerkzeuge bzw. Bearbeitungswerkzeuge erfolgen. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, das erfindungsgemäße Konzept mit einer anderen Anordnung der Reinigungskammern zu kombinieren, was nachfolgend näher beschrieben werden soll:
In 13 ist der Aufbau einer modifizierten Reinigungsvorrichtung beschrieben, die im sogenannten Rundtaktverfahren arbeitet. Hierbei sitzen mehrere, beispielsweise vier, vorzugsweise identisch ausgebildete Reinigungskammern 220A, 220B, 220C und 220D auf einem Drehtisch 217, der getaktet antreibbar ist. Dies ist durch den Pfeil TA angedeutet.
In den einzelnen Arbeitskammern, d. h. in den einzelnen Arbeitsstationen, werden die zu reinigenden Bauteile unterschiedlichen Bearbeitungen, d. h. Reinigungs- oder Bearbeitungsvorgängen unterzogen. Die einzelnen Reinigungskammern 220A bis 220D sind dabei mit Positionier- und Stelleinrichtungen für das zu reinigende Bauteil und für die zum Einsatz kommenden Werkzeuge ausgestattet, welche zuvor unter Bezug auf die 1 bis 12 näher beschrieben worden sind. Eine eingehende Beschreibung der zugehörigen Komponenten kann deshalb hier entfallen.
Abweichend von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann es bei dieser Ausgestaltung der Reinigungsvorrichtung vorteilhaft sein, anstelle einer Rückwand der Reinigungskammern die jeweilige Bodenwand 220 mit einem Durchbruch 224 zu versehen, durch den die jeweils zum Einsatz kommenden Bearbeitungs- bzw. Reinigungswerkzeuge Zugriff auf das in der Reinigungskammer befindliche Bauteil haben. Bei dieser Ausführungsform sind demgemäß die für die Reinigung in den einzelnen Stationen 220A bis 220D erforderlichen Aggregate und/oder Werkzeuge und/oder Steuerungen unterhalb des Drehtischs 217 und damit unterhalb der jeweiligen Reinigungsstationen 220A bis 220D angeordnet.
Das zu reinigende Bauteil kann dabei nach wie vor von oben über eine abnehmbare bzw. aufschiebbare Deckwand 220A-5 bis 220D-5 über einen Roboter bzw. über ein Portal einer Fertigungsstraße eingelegt werden, wie dies im Zusammenhang mit den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen bereits beschrieben wurde. Wenn allerdings ein Zugriff der Werkzeuge von unten erfolgt, ist es vorzuziehen, die Auflageeinheit für die Vorpositionierung der zu reinigenden Bauteile, beispielsweise der zu reinigenden Nockenwellen, an der Front- oder Rückwand der Reinigungskammern 220A bis 220D abzustützen. Ansonsten kann die vorstehend beschriebene Kinematik, die zur Vorpositionierung, zur axialen Positionierung und zur Drehlagenbestimmung des zu reinigenden Bauteils erforderlich ist, unverändert beibehalten bleiben.
Aus der Anordnung gemäß 13 wird klar, dass mit dieser Modifikation die Möglichkeit geschaffen ist, die Bauteilreinigung mit hohen Taktzeiten den jeweiligen Bedingungen der Bauteilfertigung noch genauer anzupassen. Beispielsweise kann durch Variation der auf dem Drehtisch 217 aufgespannten Reinigungskammern 220A bis 220D einschließlich der Variation der Anzahl der Reinigungskammern, eine Anpassung der für die weitere Verarbeitung der Bauteile erforderlichen Reinigungs- und/oder Bearbeitungsvorgänge vorgenommen werden. Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung kann somit noch flexibler in den bereits vorgegebenen Fertigungsprozess des zu reinigenden Bauteils einbezogen werden.
Ein besonderer Vorteil der Ausgestaltung der Reinigungsvorrichtung gemäß 13, insbesondere das Vorsehen einer bodenseitigen Zugriffsöffnung in der betreffenden Reinigungskammer 220A bis 220D ist darin zu sehen, dass über diese Öffnung auch die Steuerung der Innenatmosphäre in der betreffenden Reinigungskammer durchgeführt werden kann. Über die bodenseitige Öffnung 224 kann an ausgewählten Drehpositionen ein Anschluss an ein Vakuum erfolgen, wobei die gesamte Steuerungstechnik unterhalb des Drehtischs 217 bzw. radial innerhalb der Bewegungsbahn der Reinigungskammern und damit sehr Platz sparend angeordnet werden kann.
Selbstverständlich sind Abweichungen von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen:
So ist beispielsweise das mit der Reinigungsvorrichtung behandelbare Bauteil nicht auf eine Nockenwelle beschränkt. Es können auch andere mit einer hochkomplexen Außenoberfläche ausgestattete Bauteile, wie z. B. Kurbelwellen oder dergleichen, gleichermaßen behandelt werden. Entscheidend ist lediglich, dass das zu reinigende Bauteil in der vorstehend beschriebenen Art und Weise vorpositioniert werden kann, und dass darüber hinaus die räumliche Lage des Bauteils in der betreffenden Reinigungskammer unter Heranziehung einer Indexmarkierung am Bauteil exakt bestimmbar ist. Hierzu ist es lediglich erforderlich, dass das Bauteil zwei im Axialabstand zueinander stehende Bauteiloberflächen mit zumindest bereichsweise zueinander konzentrischer Kreiszylinderform hat, wobei – wie am besten aus der 1A ersichtlich – die am Bauteil vorgesehene Indexmarkierung innerhalb desjenigen Zentriwinkels WZ liegt, in dem die Konzentrizität der kreiszylinderförmigen Bauteiloberflächen gegeben ist.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele arbeiten mit einer festen radialen Positionierung eines Taststifts 156 bzw. 56, wobei diese Positionierung vom Typ des zu reinigenden Bauteils abhängt.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind dabei in der Lage, unmittelbar hintereinander zwei verschiedene Bauteiltypen zu behandeln, indem die unterschiedliche radiale Positionierung des Taststifts 56 bzw. 156 bzw. 256 zur Spannachse 44 auf den verschiedenen Seiten der Spannachse genutzt wird. Wenn noch mehr unterschiedliche Bauteile in ein und derselben Reinigungsvorrichtung behandelt werden sollen, kann auch mit auswechselbaren Stirnscheiben am Antriebswellenflansch 151 und/oder mit auswechselbaren Taststiften gearbeitet werden, die jeweils unterschiedliche Passungsabschnitte 156* haben. Ebenso wäre es möglich, die jeweiligen Gehäuse für die Taststifte 56, 156 bzw. 256 radial einstellbar am Antriebswellenflansch zu befestigen.
Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung der Reinigungsvorrichtung arbeitet in der Regel derart, dass der Steuerungsmodul 106 der Reinigungsvorrichtung vor dem Einlegen des zu reinigenden Bauteils von der vorgelagerten Maschine der Fertigungsstraße den betreffenden Typ des zu reinigenden Bauteils mitgeteilt bekommt. Daraufhin können die geometrischen Daten des ankommenden Bauteils aus einem Speicher ausgelesen und der eigentlichen Steuerung für die Vorpositionierung, die axiale Positionierung und die Werkzeugsteuerung bei der Reinigung übergeben werden. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, das ankommende Bauteil beim Einlegen in die betreffende Reinigungskammer optisch bzw. auf sonstigem Wege abzutasten und entsprechend genau zu identifizieren, so dass der Positionier- und Reinigungsvorgang anlaufen kann.
Selbstverständlich können auch die bei der Reinigung eingesetzten Werkzeuge, insbesondere Bearbeitungs- oder Reinigungswerkzeuge, in weiten Grenzen variiert werden. Da die erfindungsgemäße Gestaltung der Reinigungsvorrichtung eine optimale Positionierung des Reinigungswerkzeugs über die gesamte Oberfläche des zu reinigenden Bauteils zulässt, können auch Bearbeitungs- und Reinigungswerkzeuge verwendet werden, die mit verhältnismäßig großen Energiemengen auf den jeweils zu reinigenden Bereich einwirken. Über die exakte Lagesteuerung der Werkzeuge kann diese Energie positionsgenau zur damit dosiert zur Reinigung genutzt werden, ohne das Bauteil zu beschädigen.
Die Reinigung der Bauteile kann auch durch eine geeignete Steuerung des Waschmitteldrucks flankiert werden, unter dem das zur Reinigung eingesetzte Waschmittel zugeführt wird und/oder des Umgebungsdrucks, der in der Reinigungskammer vorherrscht. Das Waschmittel kann unter Hochdruck oder Niederdruck entweder allein oder in Kombination mit anderen Reinigungswerkzeugen, wie z. B. einer Reinigungsbürstanordnung verwendet werden. Diese Reinigung kann dabei in verschiedenen Atmosphären stattfinden, beispielsweise in einer Heißluft- oder Umluftumgebung, aber auch in einer Unterdruckumgebung, was beispielsweise bei einem Vakuumtrocknungsvorgang erforderlich ist. Die zur Reinigung erforderlichen Behandlungen können von Bauteil zu Bauteil verschieden sein. Sie können in einer einzigen Kammer vorgenommen werden, jedoch auch auf mehrere Kammern aufgeteilt werden, wenn die Leistung der Reinigungsvorrichtung erhöht werden muß. Die einzelnen Kammern können dann in verschiedener Lagezuordnung zueinander angeordnet werden, beispielsweise nebeneinander, einander gegenüberliegend oder auf einem Rundtakttisch, je nach Vorgabe der Schnittstelle zum vorhergehenden Behandlungsprozess der zu reinigenden Bauteile. Der Arbeitstakt der Reinigungsvorrichtung kann manuell oder auch automatisiert gesteuert werden, beispielsweise durch eine pneumatische Rundtaktsteuerung.
Weiterhin abweichend von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen kann das zu reinigende Bauteil beim eigentlichen Reinigungsvorgang auch stationär bleiben, wobei dann das Reinigungswerkzeug dementsprechend mehr gesteuerte Freiheitsgrade erhält.
Das zu reinigende Bauteil kann dann, wenn es beim eigentlichen Reinigungsvorgang, beispielsweise beim Bürst- und Waschvorgang eine Drehbewegung ausführt, durch zusätzliche Abstützeinrichtungen stabilisiert werden. Diese zusätzlichen Abstützeinrichtungen sind dann vorteilhafterweise ebenfalls programmgesteuert, und zwar derart, dass sie optimal auf den Bautyp des zu reinigenden Bauteils abgestimmt sind.
Die Steuerung der Reinigungs- bzw. Bearbeitungswerkzeuge kann gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform rein wegegesteuert erfolgen, d. h. in der Weise, dass ein bestimmter Abstand zwischen dem Reinigungswerkzeug und der jeweils zu reinigenden Bauteilbereiche eingehalten wird. Alternativ oder ergänzend dazu ist es jedoch auch möglich, die betreffenden Reinigungswerkzeuge unter Heranziehung weiterer physikalischer Effekte hinsichtlich ihrer Position bezüglich der zu reinigenden Oberfläche zu optimieren. So kann beispielsweise dann, wenn eine Reinigungsbürste verwendet wird, ein Kraft- bzw. Drucksensor am Werkzeugträger verwendet werden, mit dem es gelingt, den von den Reinigungsborsten aufgebrachten Bürstdruck in einem bestimmten Bereich von beispielsweise 8 bis 10 N zu regeln.
Es hat sich gezeigt, dass mit der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Vorrichtung zur automatisierten Reinigung von Bauteilen selbst sehr große Nockenwellen mit einer Taktzeit von 300 Sekunden und der Losgröße 1 prozesssicher derart behandelt werden konnten, dass selbst höchste qualitative Anforderungen an die gereinigten Oberflächenbereiche, d. h. hinsichtlich Materialabtrag und Restpartikel, erfüllt werden konnten.
Die Erfindung schafft somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Reinigung von Bauteilen mit komplexer Gestalt der zu reinigenden Bereiche in einer Reinigungskammer, wobei dabei zumindest ein Bearbeitungs- oder Reinigungswerkzeug verwendet wird. Die Vorrichtung hat mindestens eine Öffnung in einer Wand zum Einbringen des Bauteils und/oder des zumindest einen Reinigungswerkzeugs sowie eine Auflageeinheit mit zumindest zwei im Axialabstand zueinander stehenden Zentrierauflagen. Die Zentrierauflagen sind in der Lage, zugeordnete Bauteiloberflächen mit zumindest bereichsweise zueinander konzentrischer Kreiszylinderform abzustützen. Mit einer ersten Stelleinheit lässt sich die Achse der Kreiszylinderflächen in Fluchtung mit einer axialen Spannvorrichtung bringen. Eine zweite Stelleinheit ist in der Lage, das vorpositionierte Bauteil in eine vorgegebene Axialposition zu verschieben und dort zu fixieren. Mittels einer Drehlagen-Ermittlungsvorrichtung wird die Drehlage einer Indexmarkierung auf dem Bauteil bezüglich der Spannachse erfasst, wodurch die räumliche Lage und Ausrichtung des gesamten Bauteils und aller Bauteiloberflächen bezüglich der Reinigungskammer bestimmbar sind. Auf der Basis eines Datensatzes, der auf die Kreiszylinderachse, die vorgegebene Axialposition und die Indexmarkierung bezogen ist, können jetzt mittels einer Antriebsvorrichtung die zu reinigenden Bereiche des Bauteils abgefahren werden, indem eine geeignete Antriebsvorrichtung verwendet wird, mit der eine Relativbewegung zwischen dem zumindest einen Reinigungswerkzeug und dem Bauteil erzeugt wird.

Claims

Verfahren zur automatisierten Reinigung von Bauteilen mit komplexer Gestalt der zu reinigenden Bereiche (26-1, 26-2, 26-3; 126-1, 126-2) in einer Reinigungskammer (20; 20A, 20B; 120A, 120B; 220A bis 220D) mittels zumindest eines Bearbeitungs- oder Reinigungswerkzeugs, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Einbringen des Bauteils (22; 122) in die Reinigungskammer (20; 20A, 20B; 120A, 120B; 220A bis 220D); b) Vorpositionieren des Bauteils (22; 122) über zumindest zwei im Axialabstand zueinander stehende Bauteiloberflächen (34, 36; 129) mit zumindest bereichsweise zueinander konzentrischer Kreiszylinderform, wobei jeder dieser Bauteiloberflächen (34, 36; 129) Abstützpunkte, -linien oder -flächen zugeordnet sind; c) Verschieben des Bauteils (22; 122) in Richtung der Kreiszylinderachse (28; 128) in eine Anschlagposition; d) Ermittlung der Drehlage des Bauteils (22; 122) durch Erfassung einer Indexmarkierung (30; 130; 230) auf dem Bauteil (22; 122); und e) Steuerung der Relativbewegung zwischen dem zumindest einen Reinigungswerkzeug (58) und dem Bauteil (22; 122) auf der Basis der auf die Kreiszylinderachse (28; 128), die Anschlagposition und die Indexmarkierung (30; 130; 230) bezogenen Daten derart, dass das zumindest eine Reinigungswerkzeug (58) bezüglich der zu reinigenden Bereiche (26-1, 26-2, 26-3; 126-1, 126-2) optimal positionierbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bauteil auf einer Seite mit einer exzentrischen Indexbohrung (30; 130; 230) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Drehlage dadurch erfolgt, dass eine rotatorische Relativbewegung zwischen dem Bauteil und einem Taststift (56; 156; 256) ausgeführt wird, bis der Taststift mit der Indexbohrung (30; 130; 230) in Fluchtung gelangt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Taststift (30; 130; 230) als Mitnehmer für das Bauteil bei dessen Drehbewegung dient.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsbewegung zwischen dem Reinigungswerkzeug (58) und dem Bauteil (22; 122) derart erfolgt, dass der Abstand zu den zu reinigenden Bereichen (26-1, 26-2, 26-3; 126-1, 126-2) während des Reinigungsvorgangs im Wesentlichen konstant bleibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungswerkzeug von einer Bürste (58) und/oder einer Sprühdüse gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungswerkzeug von einer Bürste mit integrierter Sprühdüse gebildet ist.
Vorrichtung zur automatisierten Reinigung von Bauteilen mit komplexer Gestalt der zu reinigenden Bereiche in einer Reinigungskammer mittels zumindest eines Reinigungswerkzeugs, mit einer Reinigungskammer (20; 20A, 20B; 120A, 120B; 220A bis 220D) zur Aufnahme des Bauteils, mindestens einer Öffnung (24; 224) in einer Wand (20-6; 220-4) der Reinigungskammer (20; 20A, 20B; 120A, 120B; 220A bis 220D) zum Einbringen des Bauteils (22; 122) und/oder des zumindest einen Reinigungswerkzeugs (58), einer Auflageeinheit (38, 40; 138, 140) mit zumindest zwei in Axialabstand zueinander stehenden Zentrierauflagen zur Positionierung von zugeordneten Bauteiloberflächen (34, 36; 129) mit zumindest bereichsweise zueinander konzentrischer Kreiszylinderform, einer ersten Stelleinheit (VH), mit der die Achse (28; 128) der Kreiszylinderflächen (34, 36) in Fluchtung mit einer axialen Spannvorrichtung (44, 46, 48) bringbar ist, einer zweiten Stelleinheit (52), mit der das Bauteil (22; 122) in eine vorgegebene Axialposition verschiebbar und dort fixierbar ist, einer Drehlagen-Ermittlungsvorrichtung zur Erfassung der Drehlage einer Indexmarkierung (30; 130; 230) auf dem Bauteil (22; 122) bezüglich der Spannachse (44), und einer Antriebsvorrichtung (60, 62, LA, BS, EH) zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem zumindest einen Reinigungswerkzeug (58) und dem Bauteil (22; 122), um die zu reinigenden Bereiche (26-1, 26-2, 26-3; 126-1, 126-2) auf der Basis eines Datensatzes abzufahren, der auf die Kreiszylinderachse (28; 128), die vorgegebene Axialposition und die Indexmarkierung (30; 130; 230) bezogen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stelleinheit einen quer, vorzugsweise senkrecht zur Spannachse (44) verfahrbaren Auflagetisch (38, 40, VH) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierauflagen (38, 40) separat einstellbar sind, vorzugweise in Richtung der Kreiszylinderachse (VS) und/oder quer, vorzugsweise senkrecht dazu (VH).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stelleinheit zwei koaxiale kegelförmige Zentrierspitzen (46, 48) aufweist, die mit zugeordneten koaxialen Vertiefungen (50) an den Stirnseiten des Bauteils (22; 122) in Eingriff bringbar sind, wobei zumindest eine Zentrierspitze (48) in Richtung der Spannachse (44) antreibbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Zentrierspitze (48) auf einem in Richtung der Spannachse (44) verfahrbaren Schlitten (52; 194) sitzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierauflage (38, 40) ein im Winkel zueinander angestelltes und in einer Ebene senkrecht zur Spannachse (44) angeordnetes Rollenpaar (139) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Indexmarkierung von einer Indexbohrung (30; 130; 230) gebildet ist, und die Drehlage-Ermittlungsvorrichtung eine um die Spannachse (44) drehbare Scheibe (151; 251) mit Taststift (56; 156; 256) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Taststift (56) federnd und exzentrisch in der Scheibe (151; 251) gelagert ist und die Ermittlung der Drehlage dadurch erfolgt, dass eine rotatorische Relativbewegung zwischen dem Bauteil (22; 122) und dem Taststift (56; 156; 256) ausgeführt wird, bis der Taststift mit der Indexbohrung in Fluchtung gelangt und darin einrastet.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung bei drehfixiertem Bauteil (22; 122) und bei gleichzeitiger Drehung der Scheibe (151; 251) mit Taststift (56; 156; 256) erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung bei drehfixierter Scheibe mit Taststift und bei gleichzeitiger Drehung des Bauteils erzeugt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem zumindest einen Reinigungswerkzeug vom Drehantrieb (DLE, 145, 147, 149) der Scheibe (151) mit Taststift (156) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 dergestalt, dass das Reinigungswerkzeug von einer Bürste (58) und/oder Sprühdüse gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 dergestalt, dass das Reinigungswerkzeug von einer Bürste mit integrierter Sprühdüse gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Reinigungswerkzeug (58) auf einem Trägerschlitten (64) angeordnet ist, der vorzugsweise zumindest zwei gesteuerte Antriebsachsen (EH, BS, LA) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungskammer (20; 20A, 20B; 120A, 120B; 220A bis 220D) zwei verschließbare Öffnungen hat, von denen eine im oberen Bereich der Reinigungskammer zum Einbringen des Bauteils (22; 122) und die andere (24; 224) m seitlichen oder unteren Bereich für den Zutritt des zumindest einen Reinigungswerkzeugs dient.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 21, gekennzeichnet durch zumindest zwei benachbarte Reinigungskammern (20A, 20B) in denen das Bauteil unterschedlichen Reinigungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 unterzogen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil in einer ersten Reinigungskammer (20A) mittels einer Bürstanordnung (58) gereinigt und in einer weiteren Reinigungskammer (20B) einer Sprühreinigung mit anschließender Vakuumtrocknung unterzogen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungskammern (20; 20A, 20B; 120A, 120B; 220A bis 220D) im Wesentlichen einen identischen Aufbau haben.
Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch zumindest zwei auf einem Takttisch (217) angeordnete, im Wesentlichen identisch ausgebildete Reinigungskammern (220A bis 220D), die mit aufgespannten Bauteilen getaktet in Arbeitspositionen bewegbar sind, in denen unterschiedliche Reinigungswerkzeuge mit dem Bauteil in Funktionseingriff bringbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen in der Reinigungskammer (20; 20A, 20B; 120A, 120B; 220A bis 220D) abgedichtet verschließbar sind.