DE102014014417A1 - Cleaning device and spinning station - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine in eine Werkzeugmaschine integrierte Reinigungsstation zum Entfernen einer auf einem Werkstück nach einer Bearbeitung verbleibenden Bearbeitungsflüssigkeit. Insbesondere betrifft die Erfindung dabei das Entfernen einer Bearbeitungsflüssigkeit von verzahnten Werkstücken. Besonderes Kennzeichen der Erfindung ist ein mindestens zweistufiger Reinigungsprozess mit einer Vorreinigung der Werkstücke und einer Schleuderstation, in der vorzugsweise die am Außenumfang anhaftende Bearbeitungsflüssigkeit abgeschleudert wird.The invention relates to a cleaning station integrated in a machine tool for removing a machining fluid remaining on a workpiece after a machining operation. In particular, the invention relates to the removal of a machining fluid from toothed workpieces. A particular feature of the invention is an at least two-stage cleaning process with a pre-cleaning of the workpieces and a spinning station, in which preferably the adhering to the outer circumference of the processing liquid is thrown off.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine in eine Werkzeugmaschine integrierte Reinigungsvorrichtung zum Entfernen einer auf einem Werkstück nach der Bearbeitung verbleibenden Bearbeitungsflüssigkeit. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung dabei das Entfernen einer Bearbeitungsflüssigkeit von verzahnten Werkstücken.The present invention relates to a cleaning device integrated in a machine tool for removing a machining liquid remaining on a workpiece after machining. In particular, the present invention relates to the removal of a machining fluid from toothed workpieces.
Besonderes Kennzeichen der Erfindung ist dabei ein mindestens zweistufiger Reinigungsprozess mit einer Vorreinigung, vorzugweise der Innenkontur der Werkstücke, und einer Schleuderstation in der vorzugsweise die am Außenumfang anhaftende Bearbeitungsflüssigkeit abgeschleudert wird.A particular feature of the invention is an at least two-stage cleaning process with a pre-cleaning, preferably the inner contour of the workpieces, and a spinning station in which preferably the adhering to the outer circumference machining fluid is thrown off.
Beim spanenden Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere bei der Bearbeitung von verzahnten Werkstücken, wird eine Bearbeitungsflüssigkeit zum Kühlen des Werkstücks und des Werkzeuges sowie zur Abfuhr von Bearbeitungsspänen eingesetzt. Je nach Bearbeitungsverfahren kommen dabei unterschiedliche Kühlschmiermittel zum Einsatz. Bei der Verzahnungsbearbeitung wird überwiegend Kühlöl, in seltenen Fällen aber auch eine Emulsion, eingesetzt. Die Kühlschmiermittel unterscheiden sich je nach Bearbeitungsverfahren hinsichtlich ihrer Viskosität. Gerade bei höherer Viskosität ist es aber schwierig, die Werkstücke vom Kühlschmiermittel zu befreien.When machining workpieces, in particular when machining toothed workpieces, a machining fluid is used for cooling the workpiece and the tool as well as for removing machining chips. Depending on the machining process, different cooling lubricants are used. When machining gear teeth, mainly cooling oil is used, but in rare cases also an emulsion. The cooling lubricants differ depending on the processing method in terms of their viscosity. Especially with higher viscosity, it is difficult to free the workpieces from the coolant.
Der Trend in der Fertigung geht inzwischen immer mehr in Richtung Trockenbearbeitung von Werkstücken, um das gesamte Kühlmittelhandling zu vermeiden. Gerade auch aus Umweltschutzgründen wird versucht, auf Kühlschmiermittel zu verzichten. Bei Prozessen, bei denen derzeit nicht auf Kühlschmiermittel verzichtet werden kann, wird versucht, die Kühlschmiermittelverschleppung aus der Maschine zu minimieren. Bei manchen Folgeprozessen soll verhindert werden, dass das dort verwendete Kühlmittel mit dem Kühlmittel aus dem vorhergehenden Prozess vermischt und dadurch verändert wird. Insgesamt stört das Kühlmittel im Folgeprozess. Außerdem sollen die zwischen den Maschinen angeordneten Automationseinrichtungen und Transportstrecken nicht durch herabfallende Späne oder herabtropfendes Kühlmittel verschmutzt werden.The trend in manufacturing is now increasingly in the direction of dry machining of workpieces in order to avoid the entire coolant handling. Especially for environmental reasons, attempts are made to dispense with cooling lubricant. In processes where cooling lubricants can not be dispensed with at present, an attempt is made to minimize the removal of coolant lubricant from the machine. In some follow-up processes to prevent that the coolant used there is mixed with the coolant from the previous process and thereby changed. Overall, the coolant interferes with the follow-up process. In addition, the arranged between the machines automation equipment and transport routes should not be contaminated by falling chips or dripping coolant.
Aus diesem Grund legen heute viele Anwender Wert auf möglichst kühlmittel- und spänefreie Werkstücke, wenn diese aus der Maschine heraustransportiert werden. Durch Zeitvorgaben, wie lange ein Werkstück tropffrei bleiben muss, versuchen manchen Kunden eine Messgröße für den Reinheitsgrad der Werkstücke zu definieren.For this reason, many users today value products that are as free of coolant and chip as possible when they are transported out of the machine. By specifying how long a workpiece must remain drip-free, some customers try to define a measure of the purity of the workpieces.
Eine Möglichkeit, das Kühlmittel von den Werkstücken zu entfernen besteht beispielsweise in einer Schleuderstation. Eine solche Schleuderstation weist dabei eine Werkstückaufnahme auf, welche durch einen Antrieb in Rotation versetzt werden kann, um ein in der Werkstückaufnahme aufnehmbares Werkstück von anhaftender Bearbeitungsflüssigkeit zu befreien. Die Entfernung der Bearbeitungsflüssigkeit erfolgt damit durch die durch Rotation erzeugte Fliehkraft. Eine solche Schleuderstation ist beispielsweise aus der
Auch die
Weiterhin ist es bekannt, Schleudereinrichtungen auf externen Bändern zu montieren, welche die Maschine mit Werkstücken versorgen und diese von der Maschine weiterbefördern. Dieser Montageort hat aber den Nachteil, dass Späne und Kühlschmiermittel mit den Werkstücken erst aus dem Arbeitsraum der Maschine herausbefördert werden, um dann außerhalb des Arbeitsraums vom Werkstück entfernt zu werden. Das Kühlschmiermittel kann relativ einfach wieder zurückgepumpt werden. Bei anhaftenden Spänen stellt dies aber schon ein größeres Problem dar, was dazu führt, dass sich die Späne an der Schleuderstation ansammeln und nicht so einfach wieder zurückgespült werden können.Furthermore, it is known to mount centrifugal devices on external belts which supply the machine with workpieces and convey them away from the machine. However, this installation site has the disadvantage that chips and coolant with the workpieces are first conveyed out of the working space of the machine, to then be removed from the workpiece outside the working space. The cooling lubricant can be pumped back relatively easily. However, this is already a major problem with adhering shavings, which means that the shavings accumulate on the spinning station and can not easily be washed back again.
Die oben beschriebenen Schleuderstationen entfernen dabei außen am Werkstück anhaftende Bearbeitungsflüssigkeit relativ gut. Werkstücke mit innen liegenden Bereichen lassen sich durch eine Schleuderstation jedoch nur schwer von der Bearbeitungsflüssigkeit befreien. Weiterhin ist auch die Entfernung auf der Außenseite noch nicht optimal. Vor allem in den Zahnlücken und in Bohrungen, Rillen etc. verbleibt häufig noch Bearbeitungsflüssigkeit die sich mit der Zeit ansammelt und dann vom Werkstück heruntertropft. Weiterhin verbleibt an den Greifern und Werkstückauflagen Kühlschmiermittel, wenn diese während der Bearbeitung im Arbeitsraum verblieben sind. Wenn nun mit diesen flüssigkeitsbehafteten Greifern das Werkstück nach dem Schleudervorgang wieder gegriffen wird, bzw. wenn das Werkstück auf die Werkstückauflagen zurückgelegt wird, kommt es wieder zu einer Rückübertragung des Kühlschmiermittels auf das Werkstück.The above-described spinning stations remove relatively well outside of the workpiece adhering machining fluid. However, workpieces with internal areas are difficult to remove from the machining fluid by a spinning station. Furthermore, the distance on the outside is not optimal. Especially in the tooth gaps and in holes, grooves etc. often remains machining fluid which accumulates over time and then drips down from the workpiece. Furthermore remains on the grippers and workpiece supports cooling lubricant when they are left during processing in the work area. Now, if the workpiece is gripped again after the spinning process with these liquid grippers, or if the workpiece is returned to the workpiece supports, there is again a return of the cooling lubricant to the workpiece.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die Entfernung von Bearbeitungsflüssigkeit von Werkstücken, insbesondere von verzahnten Werkstücken, zu verbessern. The object of the present invention is now to improve the removal of machining fluid from workpieces, in particular from toothed workpieces.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Reinigungsanordnung zum Entfernen von Bearbeitungsflüssigkeit an Werkstücken gemäß der Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 erfüllt.This object is achieved by a cleaning arrangement for removing machining fluid to workpieces according to the combination of the features of claim 1.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Kombination aus Schleuderstation zum Entfernen von außen am Werkstück anhaftender Bearbeitungsflüssigkeit und einer Reinigungseinrichtung, bei der vorzugsweise innenliegende Bereiche der Werkstücke und/oder bedarfsweise Werkstücke auch am Außenumfang vor- oder nachgereinigt werden. Dies hilft, das Reinigungsergebnis vor allem in den Zahnlücken und/oder Bohrungen zu verbessern. Die Reinigungsstation ist dabei vorzugsweise vor der Schleuderstation angeordnet, sodass die Werkstücke bereits vorgereinigt sind, bevor sie dann zur abschließenden Reinigung auf die Schleuderstation kommen. Durch die Aufteilung des Reinigungsprozesses in wenigstens zwei Stufen wird eine deutlich verbesserte Entfernung der Bearbeitungsflüssigkeit von den Werkstücken erzielt.The present invention provides a combination of a spinning station for removing machining fluid adhering to the outside of the workpiece and a cleaning device, in which preferably internal areas of the workpieces and / or, if required, workpieces are also pre-cleaned or subsequently cleaned on the outer circumference. This helps to improve the cleaning result, especially in the tooth gaps and / or holes. The cleaning station is preferably arranged in front of the spinning station, so that the workpieces are pre-cleaned before they then come to the spin-drying station for final cleaning. By dividing the cleaning process in at least two stages, a significantly improved removal of the machining fluid is achieved by the workpieces.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Reinigungsstation ist in einem ersten Ausführungsbeispiel als Druckluftlanze ausgebildet. Insbesondere kann die Druckluftlanze dabei zum Reinigen einer Bohrung des Werkstücks eingesetzt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann zusätzlich über einen Außenumfangsreiniger, beispielsweise in Form einer Ringdüse, das Werkstück zusätzlich schon an seinem Außenumfang gereinigt werden.The cleaning station according to the invention is designed as a compressed air lance in a first embodiment. In particular, the compressed air lance can be used to clean a bore of the workpiece. In a further embodiment, the workpiece can be additionally already cleaned on its outer periphery via an outer peripheral cleaner, for example in the form of an annular nozzle.
Durch das erfindungsgemäße Anblasen mit Druckluft wird eine deutlich verbesserte Entfernung von Bearbeitungsflüssigkeit erreicht. Die erfindungsgemäße Druckluftreinigungsanordnung ermöglicht damit insbesondere die Entfernung von Bearbeitungsflüssigkeit auch aus solchen Bereichen des Werkstücks, aus welchen sie durch das Schleudern auf der Schleuderstation nicht entfernt werden kann.By blowing with compressed air according to the invention a significantly improved removal of machining fluid is achieved. The compressed air cleaning arrangement according to the invention thus makes it possible, in particular, to remove machining fluid even from those areas of the workpiece from which it can not be removed by spinning on the spinning station.
Die Druckluftreinigungsanordnung kann dabei insbesondere Bearbeitungsflüssigkeit, die an einem innenliegenden und/oder die an einem außenliegenden Bereich des Werkstücks anhaftet, durch Anblasen mit Druckluft entfernen. Bei der Anordnung zur Reinigung innenliegender Werkstückflächen wird eine Stange (Druckluftlanze), in deren Kopfbereich ein Druckluftauslass angeordnet ist, in Längsrichtung der Werkstückbohrung, bei vertikaler Werkstückanordnung, vorzugweise nach unten bewegt. Dabei wird die Bearbeitungsflüssigkeit durch den Druckluftstrahl aus der Werkstückbohrung in Richtung der Schwerkraft befördert. Unterstützt werden kann der Reinigungsprozess an dieser Stelle noch dadurch, dass das Werkstück langsam um seine Mittelachse gedreht wird.In this case, the compressed air cleaning arrangement can in particular remove machining liquid which adheres to an inner and / or the one which adheres to an outer region of the workpiece by blowing with compressed air. In the arrangement for cleaning internal workpiece surfaces, a rod (compressed air lance), in the head region of which a compressed air outlet is arranged, is moved downwards in the longitudinal direction of the workpiece bore, with a vertical workpiece arrangement. In this case, the machining fluid is conveyed by the compressed air jet from the workpiece bore in the direction of gravity. At this point, the cleaning process can be further supported by slowly turning the workpiece around its central axis.
Zusätzlich kann mit einem zweiten Außenumfangsreiniger das Werkstück auch noch auf seinen Außenflächen von der Bearbeitungsflüssigkeit befreit werden. Dabei wird eine ringförmige Düse entlang der Außenfläche des Werkstücks parallel zur Richtung der Werkstückmittelchachse bewegt.In addition, the workpiece can also be freed from the machining fluid on its outer surfaces with a second outer peripheral cleaner. In this case, an annular nozzle along the outer surface of the workpiece is moved parallel to the direction of the Werkstückmittelchachse.
Die Verfahrgeschwindigkeit der Druckluftreinigungsdüsen kann individuell an die Werkstückkontur angepasst werden. So kann der Innen- und bedarfsweise auch der Außenreiniger individuell in seiner Bewegungsgeschwindigkeit gesteuert werden. Falls erforderlich kann auch der Druck bzw. die Druckluftmenge abhängig von der Werkstückkontur oder der Lage des/der Reiniger relativ zur Werkstückkontur, mit unterschiedlichen Drücken betrieben werden, um so den gesamten Druckluftverbrauch auf das notwendige Maß zu beschränken.The traversing speed of the compressed air cleaning nozzles can be adapted individually to the workpiece contour. Thus, the interior and, if necessary, the exterior cleaner can be controlled individually in its speed of movement. If necessary, the pressure or the amount of compressed air depending on the workpiece contour or the position of the / cleaners relative to the workpiece contour can be operated with different pressures, so as to limit the total compressed air consumption to the necessary extent.
Die Anpassung der Druckluftreinigungsanlage an die Werkstücke kann weiterhin durch speziell an den Durchmesser angepasste Druckluftlanzen und Außenumfangsreingier erfolgen. Diese werden dann beim Umrüsten der Werkzeugmaschine von einem Werkstücktyp auf den nächsten mit gewechselt. Damit lässt sich die Reinigungsleistung verbessern, außerdem kann der Druckluftverbrauch gesenkt werden, wenn die Druckluftreiniger nur einen geringen Luftspalt gegenüber dem Innen- bzw. Außendurchmesser des Werkstücks aufweisen. Nachdem es sich bei den Druckluftreinigern um einfach aufgebaute und damit preiswerte Bauteile handelt, lohnt sich in jedem Fall die zusätzliche Investition für jedes Werkstück. Dies ist eine einmalige Anschaffung wohingegen der Druckluftverbrauch laufende Betriebskosten darstellt.The adjustment of the compressed air cleaning system to the workpieces can continue to be done by specially adapted to the diameter compressed air lances and Außenumfangsreingier. These are then changed during the conversion of the machine tool from one workpiece type to the next one. This can improve the cleaning performance, also the compressed air consumption can be reduced if the compressed air cleaner have only a small air gap relative to the inner or outer diameter of the workpiece. Since compressed air cleaners are simply constructed and therefore inexpensive components, the additional investment for each workpiece is always worthwhile. This is a one-time purchase whereas compressed air consumption represents ongoing operating costs.
Dieses vorgereinigte Werkstück wird mit dem maschineninternen Ladesystem nach dem Vorreinigungsprozess mit dem Werkstückgreifer an seinem Umfang aufgenommen. Dabei wird in Kauf genommen, dass der vom Bearbeitungsprozess noch verschmutze Greifer das mehr oder weniger gereinigte Werkstück an seinem Außenumfang aufnimmt.This pre-cleaned workpiece is received by the machine-internal loading system after the pre-cleaning process with the workpiece gripper at its periphery. It is accepted that the still dirty by the processing process gripper picks up the more or less cleaned workpiece on its outer circumference.
Das Werkstück wird anschließend zur Übergabeeinrichtung/Schleuderstation weitergetaktet und dort von der Absenkeinrichtung auf die Werkstückaufnahme der Schleuderstation aufgesetzt.The workpiece is then further clocked to the transfer device / spin station and placed there by the Absenkeinrichtung on the workpiece holder of the spinning station.
Die Werkstückaufnahmen sind dabei so ausgebildet, dass sie nur ein Minimum an Kontaktfläche mit dem Werkstück aufweisen, um möglichst wenig Flächen auszuweisen, an denen sich ein Restölfilm zwischen Werkstück und Werkstückauflage halten kann. Die minimale Größe der Kontaktfläche wird dabei von dem für das Schleudern notwendige Mitnahmemoment bestimmt.The workpiece holders are designed so that they only a minimum Have contact surface with the workpiece in order to identify as few surfaces where a residual oil film can hold between the workpiece and workpiece support. The minimum size of the contact surface is determined by the spin torque necessary for spin.
Nachdem das Werkstück aufgesetzt wurde, wird in diesem Ausführungsbeispiel das Werkstück in der Schleuderstation gespannt, indem die Schleuderstation mit der oberen Werkstückaufnahme auf das Werkstück abgesenkt wird und so das Werkstück eingespannt wird.After the workpiece has been placed, in this embodiment, the workpiece is clamped in the spinning station by the spinning station is lowered with the upper workpiece holder on the workpiece and so the workpiece is clamped.
Anschließend wird der Greifer geöffnet und die Greifereinsätze werden aus dem Arbeitsbereich herausgeschwenkt. Alternativ werden die Greifer geringfügig geöffnet, um kollisionsfrei nach unten unter die Unterkante der Werkstückkontur abgesenkt zu werden. Damit wird verhindert, dass Bearbeitungsflüssigkeit nach dem Schleuderprozess von den Greifern auf das Werkstück tropfen kann.Subsequently, the gripper is opened and the gripper inserts are swung out of the work area. Alternatively, the grippers are opened slightly to collapse down below the lower edge of the workpiece contour without collision. This prevents machining fluid from dripping from the grippers onto the workpiece after the spin process.
Die Vorgehensweise unterscheidet sich dabei auch durch die Ausgestaltung der Greifer oder der Werkstücke. So kann es sich um kraft- oder formschlüssige Greifer und um scheiben- oder wellenförmige Werkstücke handeln.The procedure also differs by the design of the gripper or workpieces. So it may be non-positive or positive gripper and disc or wavy workpieces.
Nach dem Schleudervorgang wird die externe Ladetür geöffnet und das gereinigte Werkstück kann von der Aufspannung vom Maschinenbediener oder einer externen Automation mit einem Greifer entnommen und/oder gegen ein unbearbeitetes Werkstück ausgetauscht werden. Durch diese Vorgehensweise wird verhindert, dass der externe Greifer in Kontakt mit verschmutzen Maschinenkomponenten kommt.After the spinning process, the external loading door is opened and the cleaned workpiece can be removed from the clamping by the machine operator or an external automation with a gripper and / or exchanged for an unprocessed workpiece. This procedure prevents the external gripper from coming into contact with dirty machine components.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:Further features, details and advantages of the invention will become apparent from exemplary embodiments illustrated in the drawing. Showing:
Nach beendetem Bearbeitungsprozess werden die Werkstück mit einem Greifer
Im dem in
Die Druckluftlanze
Die Druckluftlanze
Die zu reinigenden Werkstücke
Die Schleuderstation in der
Ein Werkstück kann in der Werkstückspindel dadurch aufgenommen werden, dass das Werkstück mit den Greifern
Vorteilhafterweise wird das Werkstück
Die Greifereinsätze
Beim anschließenden Be- und Entladevorgang ist es ebenfalls vorteilhaft, die Greifereinsätze nicht im Bereich des Wegstücks stehen zu lassen, so dass ein Herabtropfen von Kühlschmierstoff von den Greifereinsätzen auf das gereinigte Werkstück verhindert werden kann.During the subsequent loading and unloading process, it is also advantageous not to allow the gripper inserts to stand in the region of the path piece, so that dripping of cooling lubricant from the gripper inserts onto the cleaned workpiece can be prevented.
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