DE102008042328B4

DE102008042328B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von Werkzeugaufnahmen

Info

Publication number: DE102008042328B4
Application number: DE200810042328
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Miksch Alexander
Original assignee: MIKSCH GmbH
Current assignee: MIKSCH GmbH
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2013-05-23
Anticipated expiration: 2028-09-25
Also published as: DE102008042328A1

Abstract

Vorrichtung zur Reinigung einer Werkzeugaufnahme (1) mit einer Reinigungskammer (4), in die ein Abschnitt der Werkzeugaufnahme (1), der eine zu reinigende Fläche aufweist einbringbar ist, gekennzeichnet durch eine Trockenschnee- oder Trockeneisanlage (8, 9, 10), die mittels eines Steuergeräts (8) Trockenschnee oder Trockeneis zumindest einer Strahldüse (7) zuführt, mittels der der Trockenschnee oder das Trockeneis auf die zu reinigende Fläche (2, 3) aufgestrahlt wird, wobei die zu reinigende Fläche (2, 3) der Werkzeugaufnahme (1) eine konusartige Gestalt aufweist, und eine Innenfläche (5) der Reinigungskammer (4) der konusartigen Gestalt der Werkzeugaufnahme (1) entspricht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung von Werkzeugaufnahmen insbesondere zur Reinigung des Konus, einer einen Konus aufweisenden Werkzeugaufnahme.
Werkzeugaufnahmen von Bearbeitungsmaschinen verfügen üblicherweise über einen Konus mit dem die Werkzeugaufnahme in die Bearbeitungsmaschine eingesetzt wird. Dieser Konus muss zur Gewährleistung des fehlerfreien Bearbeitungsprozesses sauber sein und darf keinerlei Verunreinigung aufweisen. Während der Handhabung der Werkzeugaufnahmen lässt es sich nicht vermeiden dass Kühlmittelreste, Schmutz, Verkrustung oder Späne an dem Konus der Werkzeugaufnahme haften, die vor der weiteren Benutzung der Werkzeugaufnahme entfernt werden müssen. Die bekannten Reinigungssysteme verwenden hierfür Druckluft, Bürsten oder Kühlschmierstoffe, die über Düsen auf den Konus aufgebracht werden um unerwünschte Verunreinigung zu entfernen. Bei Verwendung von Druckluft wird versucht, mittels Druckluftbestrahlung Verunreinigung zu entfernen. Selbstverständlich kann auch über mechanisches Bürsten der Konus einer Werkzeugaufnahme gereinigt werden.
Diese bekannten Systeme weisen dabei im Wesentlichen die Nachteile auf, dass der Reinigungseffekt stark vom Zustand der verwendeten Bürsten bzw. der Sauberkeit des verwendeten Kühlschmierstoffes abhängt oder bei Trockenreinigung mittels Druckluft nur schwer ein hinreichender Reinigungseffekt zu erzielen ist. Bei Verwendung von Kühlschmierstoff kommt weiterhin hinzu, dass der Konus gegebenenfalls durch ein Abblasen mit Druckluft getrocknet werden muss bevor eine weitere Verwendung erfolgen kann. Bei den meisten bekannten Systemen wird abschließend der Konus mit Druckluft bestrahlt um sicher zu stellen, dass alle, gegebenenfalls durch Bürsten oder Kühlschmierstoff gelösten Verunreinigungen, vom Konus entfernt werden.
US 5 486 132 A offenbart eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von Werkzeugenoberflächen mit einem Aerosol. In einer Prozesskammer der Vorrichtung wird ein zusätzliches Trägergas zum Entfernen von Feuchtigkeit verwendet, wobei das Trägergas nicht aus der Aerosoldüse strömt.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Reinigung von Werkzeugaufnahmen, insbesondere Werkzeugaufnahmen, die einen Konus aufweisen, zu schaffen, die auf effektive Weise eine zuverlässige Reinigung der Werkzeugaufnahme gewährleistet. Weiterhin soll analog ein entsprechendes Reinigungsverfahren geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. Anspruch 15 gelöst. Der Kern der Erfindung gemäß den genannten Ansprüchen ist darin zu sehen, dass eine Reinigungskammer zur Aufnahme der zu reinigenden Fläche der Werkzeugaufnahme vorgesehen ist, die über zumindest eine Strahldüse verfügt, mittels der Trockenschnee oder Trockeneis auf die zu reinigende Fläche aufgestrahlt wird, das von einer Trockenschnee- oder Trockeneisanlage bereitgestellt wird und mittels eines Steuergeräts gesteuert der Strahldüse zugeführt wird.
Der verwendete Trockenschnee bzw. das verwendete Trockeneis verdampft nach dem Strahlvorgang rückstandsfrei, so dass ein Abblasen oder Trocknen der zu reinigenden Flächen der Werkzeugaufnahme nicht weiter erforderlich ist. Die durch das Trockenschnee- oder Trockeneisbestrahlen gelösten Verschmutzungen fallen bei der Entnahme der Werkzeugaufnahme von den zu reinigenden Flächen ab und zeigen keine Neigung, weiter an diesen Flächen zu haften. Aus diesem Grund erweist sich des beschriebene Verfahren als ausgesprochen effektiv und wirkungsvoll.
Vorteilhaft sind mehrere Strahldüsen in der Reinigungskammer angeordnet. Üblicherweise weisen die zu reinigenden Flächen der Werkzeugaufnahme eine konusartige Gestalt auf, wobei sich eine Gestaltung der Reinigungskammern bewährt hat, bei der die Innenfläche der Reinigungskammer der Konusfläche der Werkzeugaufnahme entspricht. Die Strahldüsen sind um ein gleichmäßiges Reinigungsergebnis zu erzielen vorteilhaft in gleichen Abständen in der Reinigungskammer angeordnet. Dabei haben sich Anordnungen in zwei oder mehr Reihen an der umlaufenden Innenfläche der Reinigungskammer bewährt.
Entweder wird die Reinigungskammer mittels eines Manipulators in dem diese einachsig oder auch mehrachsig verfahren wird auf die Werkzeugaufnahme aufgesetzt, die bspw. in einem Werkzeugmagazin zur Reinigung bereit steht oder die Werkzeugaufnahme wird in die Reinigungskammer eingebracht. Dies kann über einen herkömmlichen Greifer erfolgen. Ist die Werkzeugaufnahme mit der zu reinigenden Fläche in der Reinigungskammer positioniert, so wird über die Trockenschnee- bzw. Trockeneisanlage gesteuert durch das Steuergerät Trockenschnee oder Trockeneis über die Strahldüsen auf die zu reinigende Fläche aufgestrahlt. Hierzu kann Druckluft Verwendung finden, die über eine geeignete Druckluftquelle der Trockenschnee oder Trockeneisanlage zugeführt wird. Trockenschnee wird zweckmäßig mittels flüssige CO₂ erzeugt, das in an sich bekannter Weise bereit gestellt wird. Beim Trockenschneestrahlen handelt es sich um einen kontinuierlichen Vorgang, der sich sehr gut zur Automatisierung eignet. Weiterhin ist das Strahlmittel sehr gleichförmig was eine gleichmäßige gute Reinigungswirkung gewährleistet. Wird zum Bestrahlen der zu reinigenden Flächen Trockeneis verwendet so wird dieses als geeignetes Strahlmittel mit der favorisierten Korngröße zur Verfügung gestellt oder vor Ort durch eine Zerkleinerungsanlage, die zur Verfügung gestelltes Trockeneis in der gewünschten Weise zerkleinert, bereit gestellt. Aufgrund der höheren Partikelmasse beim Trockeneisstrahlen wird eine höhere abrasive Leistung erreicht. Das Verfahren lässt sich jedoch nicht so einfach automatisieren und die Bereitstellung des Strahlmittels erfolgt nicht vergleichbar kontinuierlich wie beim Trockenschneestrahlen, bei dem das Strahlmittel aus flüssigem CO₂ erzeugt werden kann.
Beim Aufstrahlen des Trockenschnees bzw. des Trockeneis kann eine zufriedenstellende Reinigung der Fläche der Werkzeugaufnahme dadurch erzielt werden, dass eine Relativbewegung zwischen Werkzeugaufnahme und Reinigungskammer realisiert wird, indem bspw. die Werkzeugaufnahme in der Reinigungskammer rotiert wird, wobei selbstverständlich auch die Reinigungskammer gegenüber der feststehenden Werkzeugaufnahme rotiert werden kann oder durch das Vorsehen einer hinreichenden Anzahl an Strahldüsen, die gewährleisten dass die gesamte zu reinigende Fläche hinreichend mit Trockenschnee oder Trockeneis bestrahlt wird.
Bei den gebräuchlichen Werkzeugaufnahmen muss die Konusfläche der Werkzeugaufnahme hinreichend gereinigt werden. Weiterhin sollte die sich daran anschließende Fläche ebenfalls gereinigt werden, was durch geeignete Anordnung der Strahldüsen nicht nur an der umlaufenden Innenfläche der Reinigungskammer sondern auch an einer Frontfläche der Reinigungskammer gewährleistet werden kann.
Die Reinigungskammer kann einachsig verfahrbar als Reinigungsstation in einem Werkzeugmagazin zur Verfügung gestellt werden oder auch als integrierter Bestandteil einer Werkzeugwechsel- oder Handhabungseinrichtung mehrachsig verfahrbar in die gewünschte Position gebracht werden. Ebenso kann bei einer Werkzeugwechsel- oder Handhabungseinrichtung die Reinigungskammer ortsfest vorgesehen werden und z. B. von dem zum Werkzeugwechsel vorgesehenen Greifer beschickt werden. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Reinigungskammer bzw. Reinigungsstation unabhängig von einer Werkzeugmaschine oder einem Werkzeugwechselsystem für eine vorzugsweise manuelle Beschickung als sogenannte Stand-alone-Lösung zur Verfügung gestellt werden.
Folgend wird die Erfindung detailliert anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit unterschiedlichen Varianten erläutert.
1 zeigt eine Prinzipskizze des bevorzugten Ausführungsbeispiels.
2 zeigt eine Variante bei der die Reinigungskammer einachsig verfahrbar ist.
3 zeigt eine Variante bei der die Reinigungskammer mehrachsig verfahrbar ist.
4 zeigt eine Variante mit feststehender Reinigungskammer bei der die Werkzeugaufnahme über einen Greifer eingebracht wird.
Wie gut aus 1 zu ersehen ist, weist die Werkzeugaufnahme 1 bei diesem Ausführungsbeispiel einen umlaufenden Konus 2 auf, an den sich eine ringförmige Fläche 3 (Plananlage) anschließt. Um eine fehlerfreie Funktion zu gewährleisten muss sowohl die Konusfläche 2 als auch die ringartige Fläche 3 der Werkzeugaufnahme hinreichend gereinigt werden. Hierzu ist eine Reinigungskammer 4 vorgesehen, die eine der Konusfläche 2 entsprechende umlaufende Innenfläche 5 aufweist und eine Frontfläche 6, die der zu reinigenden Ringfläche 3 gegenüber liegt, wenn die Werkzeugaufnahme 1 in die Reinigungskammer 4 eingebracht ist.
Zur Reinigung der zu reinigenden Flächen der Werkzeugaufnahme 1 sind an der umlaufenden Innenfläche 5 der Reinigungskammer 4 zwei Reihen von Reinigungsdüsen 7 vorgesehen, die in gleichbleibendem Abstand angeordnet sind. Weiterhin sind an der Frontfläche 6 auf einem der Ringfläche 3 zugeordnetem Radius mit gleichbleibendem Abstand weitere Strahldüsen 7 vorgesehen.
Der zur Reinigung vorgesehene Trockenschnee wird über flüssiges CO₂ erzeugt, das in einem herkömmlichen Flüssig-CO₂-Behälter 9 zur Verfügung gestellt wird. Das Flüssig-CO₂ wird einem Steuergerät 8 zugeführt und dort in geeigneter Weise mit Druckluft, die aus einer Druckluftquelle 10 zur Verfügung gestellt wird, gemischt und als Trockenschnee über die Strahldüsen 7 auf die zu reinigenden Flächen der Werkzeugaufnahme 1 aufgestrahlt.
Nach einer hinreichenden Bestrahlungsdauer wird die Werkzeugaufnahme 1 aus der Reinigungskammer entnommen. Der verwendete Trockenschnee verdampft nach dem Strahlvorgang rückstandsfrei, so dass ein Abblasen oder Trocknen der zu reinigenden Flächen der Werkzeugaufnahme 1 nicht weiter erforderlich ist. Die durch das Trockenschneebestrahlen gelösten Verschmutzungen fallen bei der Entnahme der Werkzeugaufnahme 1 von den zu reinigenden Flächen ab und zeigen keine Neigung, weiter an diesen Flächen zu haften. Aus diesem Grund erweist sich das beschriebene Verfahren als ausgesprochen effektiv und wirkungsvoll.
Die 2 bis 4 zeigen Varianten des beschriebenen Ausführungsbeispiels, die sich lediglich hinsichtlich der Handhabung der Reinigungskammer bzw. der Werkzeugaufnahme unterscheiden. Gemäß der in 2 gezeigten Variante wird die Reinigungskammer einfach mittels einer translatorischen Bewegung auf die zu reinigende Werkzeugaufnahme aufgesetzt, die bspw. in einem Werkzeugmagazin bereit gehalten wird.
Bei der Variante gemäß der 3 erfolgt wie durch die Pfeile dargestellt, eine mehrachsige Bewegung um die Reinigungskammer in der gewünschten Weise auf die Werkzeugaufnahme aufzusetzen.
Bei der in 4 gezeigten Variante wird die Reinigungskammer feststehend zur Verfügung gestellt und die Werkzeugaufnahme durch einen üblichen Greifer (11) in die Reinigungskammer eingebracht.

Claims

Vorrichtung zur Reinigung einer Werkzeugaufnahme (1) mit einer Reinigungskammer (4), in die ein Abschnitt der Werkzeugaufnahme (1), der eine zu reinigende Fläche aufweist einbringbar ist, gekennzeichnet durch eine Trockenschnee- oder Trockeneisanlage (8, 9, 10), die mittels eines Steuergeräts (8) Trockenschnee oder Trockeneis zumindest einer Strahldüse (7) zuführt, mittels der der Trockenschnee oder das Trockeneis auf die zu reinigende Fläche (2, 3) aufgestrahlt wird, wobei die zu reinigende Fläche (2, 3) der Werkzeugaufnahme (1) eine konusartige Gestalt aufweist, und eine Innenfläche (5) der Reinigungskammer (4) der konusartigen Gestalt der Werkzeugaufnahme (1) entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenschnee oder Trockeneisanlage (8, 9, 10) über eine Druckluftzuführung (10) verfügt, mittels der Druckluft zuführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strahldüsen (7) in der Reinigungskammer (4) und/oder einer Frontfläche der Reinigungskammer (4) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strahldüsen (7) in gleichen Abständen in oder an der Reinigungskammer (4) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungskammer (4) eine umlaufende Innenfläche (5) aufweist, an der mindestens zwei Reihen von Strahldüsen (7) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungskammer (4) und/oder die Werkzeugaufnahme (1) beweglich gelagert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch kennzeichnet, dass die Reinigungskammer (4) und/oder die Werkzeugaufnahme (1) drehbar gelagert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungskammer (4) und/oder die Werkzeugaufnahme (1) verschieblich gelagert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungskammer mehrachsig verfahrbar gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme (1) mittels eines Greifers in der Reinigungskammer (4) platzierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine zu reinigende Fläche der Werkzeugaufnahme (1) eine Konusfläche ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine zu reinigende Fläche der Werkzeugaufnahme (1) eine Ringfläche (3) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungskammer (4) eine der Konusfläche (2) entsprechende Innenfläche (5) und/oder eine der Ringfläche (3) entsprechende Frontfläche (6) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahldüsen (7) an der Innenfläche (5) und/oder der Frontfläche (6) vorgesehen sind.
Verfahren zur Reinigung einer Werkzeugaufnahme mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die zu reinigende Fläche über zumindest eine Strahldüse (7) mit Trockenschnee oder Trockeneis bestrahlt wird, wobei die zu reinigende Fläche (2, 3) der Werkzeugaufnahme (1) eine konusartige Gestalt aufweist, und eine Innenfläche (5) der Reinigungskammer (4) der konusartigen Gestalt der Werkzeugaufnahme (1) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Trockenschnee- oder Trockeneisstrahls Druckluft zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reinigung der Werkzeugaufnahme eine Relativbewegung zwischen Werkzeugaufnahme (1) und Reinigungskammer (4) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung eine Relativdrehung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme (1) in der Reinigungskammer (4) gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungskammer (4) gegenüber der fest stehenden Werkzeugaufnahme (1) gedreht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungskammer (4) mittels einer Handlingseinrichtung einachsig, zweiachsig oder mehrachsig bewegbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme (1) mittels einer Handlingseinrichtung in der Reinigungskammer (4) platzierbar ist.