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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reinigung von Bauteilen, insbesondere von spanend bearbeiteten Maschinenbauteilen, umfassend eine erste Transporteinrichtung, einen ersten Reinigungsraum und einen Umsetzbereich. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen von Bauteilen, insbesondere von spanend bearbeiteten Maschinenbauteilen, unter Verwendung einer solchen Einrichtung.
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Eine derartige Einrichtung geht aus der
DE 10 2008 009 311 A1 hervor, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Gussteilen von Rückständen des Gießereiprozesses betrifft. Diese Einrichtung umfasst einen Strahltisch, auf dem ein Werkstück mittels einer Zuführeinrichtung abgelegt und aufgenommen wird. Der Strahltisch fährt dann in eine Strahlkammer ein, in der zunächst ein erster Reinigungsvorgang durchgeführt wird. Nachfolgend wird das Werkstück auf dem Strahltisch umgesetzt und in der Strahlkammer wird ein zweiter Reinigungsvorgang durchgeführt. Mit dieser Einrichtung kann nur eine begrenzte Anzahl von Werkstücken pro Zeit gereinigt werden, außerdem ist die Strahlkammer nur zur Durchführung eines vorbestimmten Reinigungsvorgangs geeignet.
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Im Stand der Technik sind zudem Reinigungsanlagen zur Reinigung von spanend bearbeiteten Maschinenbauteilen bekannt, die linear, rundgetaktet, als Kammer- oder Durchlaufanlagen ausgeführt sind und bei denen üblicherweise mit Eintritt der zu reinigenden Bauteile in die jeweilige Anlage gleich ein Beaufschlagen derselben mit vortemperiertem Reinigungsmedium stattfindet, beispielsweise Spritz- oder Flutvorgänge. Nach dem Reinigungsvorgang ist das das Reinigungsmedium mit Spänen und Prozessflüssigkeit belastet und wird filtriert, um es für die Reinigung nachfolgender Bauteile wieder einsetzen zu können. Das Reinigungsmedium reichert sich dennoch über die Zeit mit eingeschleppter Prozessflüssigkeit sowie mit feinsten Spänen an. Im weiteren Ablauf werden die Teile nochmals mit nachfiltriertem Medium beaufschlagt, um auch noch restliche Schmutzpartikel zu entfernen. Abhängig von Teilegeometrie und Anforderung an das Trockenergebnis werden die Bauteile ggf. noch gedreht, insbesondere um schöpfende Bereiche zu entleeren, und dann mittels Heißluftgebläse oder unter Nutzung von Vakuumtechnologie getrocknet.
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Derartige Reinigungsanlagen erfordern eine umfassende Anlagentechnik, um das gewünschte Reinigungsergebnis zu erreichen. insbesondere sind eine aufwendige Filtertechnik bei der Grob- und Feinreinigung, ein Vorhalten großer Mengen an umlaufendem Reinigungsmedium, leistungsfähige Schwadenkondensatoren ggf. mit Nachfiltration, bei Ableitung in Hallenluft, ein Vorhalten hoher Pumpleistungen für den Kreislauf des Reinigungsmediums bei kurzen Reinigungszeiten, ein hoher Energieeinsatz für Pumpleistungen zur Kompensation von Wärmeverlusten, ein hoher Kapitaleinsatz für Rohrleitungen, Behälter und Tanks aus Edelstahl, ein entsprechender Platzbedarf für die gesamte Anlagentechnik sowie ein erheblicher Wartungsaufwand für Instandsetzung und Ersatzteile erforderlich, sodass sich insgesamt ein vergleichsweise hohes Betriebskostenniveau ergibt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Einrichtung bereit zu stellen, mit der eine höhere Anzahl von Werkstücken pro Zeit gereinigt werden kann und bei der zwei Reinigungsvorgänge durchgeführt werden können, die jeweils spezifisch angepasst sind. Außerdem sollen die zur Erreichung eines vorbestimmten Reinigungsergebnisses erforderlichen Aufwendungen reduziert werden. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Reinigen von Bauteilen, insbesondere von spanend bearbeiteten Maschinenbauteilen, unter Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung bereit zu stellen, mit dem sehr effizient ein besonders gutes Reinigungsergebnis erzielt wird.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Einrichtung zur Reinigung von Bauteilen mit den Merkmalen des Anspruchs 1, indem eine zweite Transporteinrichtung und ein zweiter Reinigungsraum vorgesehen sind. Damit können beispielsweise eine Vorreinigung und eine Hauptreinigung in einem jeweils dafür optimierten Reinigungsraum durchgeführt werden. Während im ersten Reinigungsraum ein erstes Bauteil vorgereinigt wird, kann zeitgleich im zweiten Reinigungsraum ein zweites Bauteil hauptgereinigt werden.
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Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst mit einem Verfahren zum Reinigen von Bauteilen, insbesondere von spanend bearbeiteten Maschinenbauteilen, unter Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung, indem ein Bauteil zunächst mittels der ersten Transporteinrichtung gegriffen wird, nachfolgend in dem ersten Reinigungsraum vorgereinigt wird, nachfolgend in dem Umsetzbereich an die zweite Transporteinrichtung übergeben wird und nachfolgend in dem zweiten Reinigungsraum hauptgereinigt wird.
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Besonders zu bevorzugende Ausführungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Einrichtung einen Beladebereich und einen Trocknungsbereich. Dies ermöglicht eine logistische Optimierung, sodass ein reibungsloser und effizienter Reinigungsablauf gewährleistet ist und eine hohe Betriebssicherheit gegeben ist.
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Als sehr vorteilhaft wird es angesehen, wenn die erste Transporteinrichtung und/oder die zweite Transporteinrichtung Greifbacken mit Spüleinrichtung umfassen. Damit kann bei einem Greifen der Bauteile bereits die Kontaktfläche des Bauteils zumindest soweit gereinigt werden, dass ein sicherer Halt der Greifbacken gewährleistet ist und keine geklemmten Späne durch die einzelnen Prozessschritte mitgeführt werden. Die Kontaktflächen bleiben baim Durchtakten spänefrei.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung umfassen die erste Transporteinrichtung und/oder die zweite Transporteinrichtung eine Rotationseinrichtung, eine Oszillationseinrichtung und/oder eine Pendeleinrichtung. Diese zusätzlichen Einrichtungen ermöglichen durch entsprechende Bewegung des Bauteils eine besonders effiziente Reinigung.
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Sehr zweckmäßig ist es, wenn der erste Reinigungsraum umfangsseitig eine Spritzeinrichtung und/oder eine Schwalleinrichtung umfasst. Der zweite Reinigungsraum umfasst zweckmäßigerweise umfangsseitig eine Spritzeinrichtung und/oder eine Hochdruckspüleinrichtung und/oder eine Wasserspüleinrichtung und/oder eine Drucklufteinrichtung. Damit kann im ersten Reinigungsraum eine effiziente Vorreinigung erfolgen, bei der im Wesentlichen grobe Verunreinigungen entfernt werden, im zweiten Reinigungsraum kann eine effiziente Hauptreinigung erfolgen, bei der das vorbestimmte Reinigungsergebnis erzielt wird. Jeweils erfolgt auch ein optimierter Einsatz der erforderlichen Reinigungsmittel und -einrichtungen, wobei auch eine Wiederaufbereitung optimiert ist.
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Ein besonders bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Bauteil abschließend in dem Trocknungsbereich getrocknet wird. Die Bauteile können danach unmittelbar endgeprüft und dann der Montage zugeführt werden.
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Vorzugsweise wird das Bauteil in dem ersten Reinigungsraum zur Vorreinigung mittels der ersten Transporteinrichtung rotierend und oszillierend bewegt, mittels der Spritzeinrichtung abgespritzt und/oder mittels der Schwalleinrichtung abgespült.
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Als sehr zweckmäßig wird es angesehen, wenn das Bauteil in dem zweiten Reinigungsraum zur Hauptreinigung mittels der zweiten Transporteinrichtung rotierend und oszillierend bewegt wird, mittels der Spritzeinrichtung abgespritzt wird, mittels der Hochdruckspüleinrichtung abgespült wird, mittels der Wasserspüleinrichtung abgespült wird und/oder mittels der Drucklufteinrichtung abgeblasen wird.
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Nachfolgend ist ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die einzige Figur, die schematisch und beispielhaft eine Prinzipskizze einer Einrichtung mit zwei Reinigungsräumen zur Reinigung von Bauteilen zeigt, näher erläutert.
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Die dargestellte Einrichtung ist insbesondere zur Reinigung von spanend bearbeiteten Zylinderköpfen einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine, beispielsweise mit zwei Zylindern in Boxerbauweise für Krafträder, bestimmt und geeignet. Diese Zylinderköpfe sind vergleichsweise klein und weisen spezifisch ausgestaltete und angeordnete Kavitäten auf, aufgrund derer die erfindungsgemäße Einrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren besonders bevorzugt zur Reinigung eben dieser Bauteile sind. Die Einrichtung kann jedoch auch zur Reinigung anderer Bauteile oder zur Reinigung von Zylinderköpfen anderer Brennkraftmaschinen, beispielsweise mit zwei Zylindern in V-, Twin- oder Paralleltwinbauweise, mit drei Zylindern in Reihenbauweise oder mit vier Zylindern in Reihenbauweise, verwendet werden, gegebenenfalls in angepasster Ausführung.
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Eine Bedienperson positioniert späne- und emulsionsbehaftete Zylinderköpfe einzeln oder satzweise in definierter Lage, vorzugsweise mit der Brennraumseite nach oben auf einer Vorrichtung 1. Mittels eines Zuführbands 15 erfolgt dann ein Transport von 1 nach 2. In Höhe der Systemgrenze 16 wird der Arbeitsraum gegen Zugriff verriegelt.
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Ein Greifer 13 des eines Tandemgreifersystems fährt aus einer oberen Grundstellung 3 das Werkstück in Position 2 auf einer Ablage 17. Dabei spült zur spänefreien Klemmung Emulsion über eine Spüleinrichtung 41 aus den Greiferbacken gegen die Kontaktfläche des Werkstücks. Die Greiferbacken schließen, der Zufluss von Emulsion an den Greiferbacken wird abgeschaltet.
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Nachfolgend fährt der Greifer 13 von Position 2 über Position 3 auf Position 4. Beim anschließenden Eintauchen in einen Vorreinigungsbehälter 20 und dem Ansteuern auf Position 5 schaltet der Greifer 13 sofort auf hohe Spindeldrehzahl 40 und mittleren Oszillationshub 39, um so bereits möglichst schon viele der anhaftenden Späne abzuschleudern. Der Greifer 13 reduziert dann die Spindeldrehzahl 38 und bewegt sich mit dem rotierenden und gleichzeitig oszillierenden Zylinderkopf pendelnd um Position 5 herum. Die gesamte Verweilzeit in der Vorreinigungsstufe beträgt vorliegend beispielsweise 90 s, wobei von einer zusätzlichen Nebenzeit von 30 s ausgegangen wird.
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Der Vorreinigungsbehälter 20 ist im Umfang mit einem Spritzdüsensystem 19 und dazugehörigem Emulsionsanschluss 43 ausgestattet. Emulsion kommt beispielsweise auf ca. 50 μ bis 75 μ vorfiltriert und mit 22°C über eine Vordruckpumpe 22 aus einer Zentralanlage 21 und beaufschlagt über die Verweilzeit jetzt permanent das zu reinigende Bauteil. Der Behälter 20 ist unten konisch und offen, Späne- und Emulsionsablauf aus der Vorreinigung erfolgen direkt in einen Rücklaufkanal für den Kühlschmierstoff und über Rückpumpstationen weiter zur Aufbereitung in die Zentralanlage 21.
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Über Stutzen 18 wird nachfolgend ein Emulsionsschwall 42 zugeschaltet, wobei eine Einspeisung gegenläufig zur Teiledrehung verwirbelungs- und turbulenzbedingt eine Steigerung der Abreinigungsintensität bewirkt. Außerdem wird die Oszillationsfrequenz erhöht und es wird eine Vollflutung zur Vorreinigung von Hohlräumen des Werkstücks durchgeführt.
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Anschließend wird die Emulsionszufuhr über 42 und 43 vollständig abgeschaltet. Oszillationsfrequenz 37 und Spindeldrehzahl 40 werden nun gesteigert, um Hohlräume durch Pumpeffekt und/oder Absprengen von Restflüssigkeit zu reinigen. Nach Ablauf der Schleuderzeit werden Spindel- und Oszillationsantrieb 37 und 40 abgeschaltet.
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Der Greifer 13 fährt mit dem Zylinderkopf von Position 5 über Position 4 und Position 6 auf Position 7 und legt diesen auf einer Zwischenablage 23 mittels Spindelstillsetzeinrichtung lageorientiert ab. Die Greiferbacken öffnen und der Greifer 13 fährt leer von Position 7 über Position 6 und Position 4 wieder zu seinem Ausgangspunkt 3 zurück.
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Der Greifer 14 des Tandemgreifersystems fährt aus einer oberen Grundstellung 6 in Position 7 auf der Ablage 23 das nun bereits vorgespülte Werkstück an. Reinigungsmedium 49 spült aus den Greiferbacken zur emulsions- und spänefreien Klemmung gegen Kontaktflächen des Werkstücks. Die Greiferbacken schließen, der Zufluss von Reinigungsmedium an den Greiferbacken wird abgeschaltet.
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Nachfolgend fährt der Greifer 14 von Position 7 über Position 6 auf Position 8. Beim anschließenden Eintauchen in den bereits vollgefluteten Reinigungsbehälter 24 und dem Ansteuern auf Position 9 schaltet der Greifer 14 auf niedrige Spindeldrehzahl 46 und geringen Oszillationshub 47. Der Greifer 14 bewegt sich mit dem drehenden und gleichzeitig oszillierenden Zylinderkopf pendelt um Position 9 herum. Die gesamte Verweilzeit in der Hauptreinigungsstufe beträgt vorliegend beispielsweise 90 s, wobei von einer zusätzlichen Nebenzeit von 30 s ausgegangen wird.
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Der Behälter 24 ist im Umfang mit einem Spritzdüsensystem 26 und einem dazugehörigen Anschluss 25 für das Reinigungsmedium ausgestattet und unten ebenfalls konisch ausgeführt. Das Reinigungsmedium 54 ist im eigenen Kreislauf über Rückspül- oder Beutelfilter 28, 31 auf 25 μm vorfiltriert, hat eine Temperatur zwischen 50°C und 55°C und wird über die Vordruckpumpe 33 im Kreislauf geführt. Durch die hier vorgesehene Vollflutung kann der Zylinderkopf innerhalb kürzester Zeit die zum nachfolgenden Schritt notwendige Arbeitstemperatur zum Vakuumtrocknen 11 annehmen. Parallel können noch feine Schmutzpartikel von der Bauteiloberfläche oder aus anderen Räumen, wie Bohrungen, Sacklöchern, Gewinden, Ölkanälen etc., mittels der Intensivreinigung aus Vollbad, Spindeldrehung u. Oszillation des Bauteils abgelöst und durch permanenten Zu- und Ablauf des Reinigungsmediums auch gleich aus dem Behälterbad entfernt werden. Abschließend wird die Einspeisung des Reinigungsmediums 25, 26 komplett abgeschaltet, der Behälter 24 läuft leer.
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Optional können zum Durchspülen eines Ölkanals radial zusätzlich Hochdruckdüsen 45 angesteuert werden, wobei der Hochdruckstrahl auf den jeweiligen Teilkreis der Bohrungen positioniert ist und bei jeder Umdrehung des Zylinderkopfes die Öffnungbohrungen des Ölkanals trifft. Die Spindeldrehzahl 48 und die Oszillationsfrequenz 44 werden gesteigert, um Hohlräume durch Pumpeffekt und Absprengen von Restflüssigkeit zu leeren. Die Schleuderzeit läuft.
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Ebenfalls optional kann in der Endphase der Schleuderzeit das Bauteil zusätzlich mittels eines kurzen Impulses aus einer Mischung reinen demineralisierten Wassers 50 und Druckluft 51 abgesprüht werden. Der auf das Bauteil auftreffende und sich auch über die Zentrifugalkraft gleich wieder ablösende Sprühnebel kann somit in einem letzten Finishprozess noch Restpartikel zumindest von der Oberfläche ablösen, um so letztlich zu einem noch besseren Reinigungsergebnis zu kommen. Über diesen Schritt des Sprühnebels ist es einerseits möglich, die Zuführung von demineralisiertem Wasser in das Reinigungsbad mengenmäßig zu begrenzen, andererseits hat man darüber aber auch die Möglichkeit, durch diesen Verdünnungsprozess am gesamten Reinigungsmedium gleitend einer stetigen Aufkonzentration des Reinigungsbades entgegenzuwirken. Der Prozess ist hinsichtlich der Konzentration des Reinigungsmediums damit steuerbar.
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Nach dem Abschalten des Spindel- und Oszillationsantriebs 48, 44 fährt der Greifer 14 mit dem Zylinderkopf von Position 9 über Position 8 und Position 10 auf Position 11 in eine Vakuumkammer 34 und legt diesen mittels einer Spindelstillsetzeinrichtung dort lageorientiert ab. Die Greiferbacken öffnen und der Greifer 14 fährt leer von Position 11 über Position 10 und Position 8 wieder zu seinem Ausgangspunkt 6 zurück.
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Nach dem der Zylinderkopf in der Vakuumkammer 34 abgelegt ist, schließt die Vakuumkammer 34 und der Trocknungsprozess läuft für beispielsweise 90 s, wobei von einer zusätzlichen Nebenzeit von 30 s ausgegangen wird. Danach öffnet die Vakuumkammer 34.
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Der bisher abgesicherte Zugriff für Bedienpersonen in den Arbeitsraum über die Systemgrenze 35 wird freigeschaltet. Eine Bedienperson kann das nun gereinigte und trockene Bauteil aus der Vakuumkammer entnehmen oder das Bauteil kann über ein Abführband 36 auf Position 12 positioniert oder automatisch ausgeschleust werden.
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Es wird im beschriebenen zeilenförmigen Anlagenfluss zunächst davon ausgegangen, dass letztlich in einer Taktzeit von beispielsweise 120 s jeweils ein gereinigter Zylinderkopf für eine Zweizylinder-Brennkraftmaschine in Boxerbauweise zur Verfügung steht, wobei immer abwechselnd ein linker und rechte Zylinderkopf zur Verfügung steht. Sollten Haupt- und Nebenzeit zum Erreichen der am Bauteil letztlich verlangten Restschmutzgüte dies in Summe zeitlich nicht zulassen, müsste die gesamte Reinigungsanlage doppelzeilig und damit unter anderem auch mit zwei Tandemgreifersystemen ausgestattet werden. In diesem Falle würde man zweckmäßiger Weise jeweils für das linke und rechte Bauteil eine eigene parallelgeführte Reinigungszeile vorsehen. Statt der beiden stets synchronlaufenden Tandemgreifer 13, 14 können alternativ auch zwei Roboter in den Reinigungsprozess integriert werden, die sowohl die Möglichkeit des Oszillierens als auch des Rotierens des Bauteils bei entsprechenden Drehzahlen bieten.
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Der Beladebereich ist mit 60 bezeichnet, im Bereich 62 erfolgt die Vorreinigung, im Bereich 64 das Umsetzen vom Greifer 13 zum Greifer 14, im Bereich 66 erfolgt die Hauptreinigung und im Bereich 68 das Vakuumtrocknen.
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In der Figur sind Reintanks mit 29. 30 bezeichnet, die Heizelemente 27, 32 aufweisen. Die beiden Filterkreisläufe 28, 31 sind jeweils gesondert nutzbar, sodass ein Kreislauf gereinigt werden kann, während der andere Kreislauf für einen Filterbetrieb zur Verfügung steht. Damit ist die Anlagenverfügbarkeit gesteigert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008009311 A1 [0002]
