DE102015106777A1

DE102015106777A1 - Verfahren sowie Inspektionssystem zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen

Info

Publication number: DE102015106777A1
Application number: DE102015106777.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-11-03
Anticipated expiration: 2035-05-01
Also published as: EP3289338A1; DE102015106777B4; WO2016173739A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Inspektionssystem zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen. Der erfindungswesentliche Aspekt ist darin zu sehen, dass der zumindest eine Oberflächenabschnitt mittels einer Inspektionseinrichtung in der Reinigungskammer optisch erfasst wird und ausgehend davon der Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Inspektionssystem zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 10.
Verfahren und/oder Reinigungsanlagen für die industrielle Reinigung von Werkstücken, Maschinenbauteilen und dergl. Gegenständen sind hinlänglich bekannt. Derartige industrielle Reinigungsverfahren und/oder -anlagen weisen üblicherweise eine Reinigungskammer auf, die einen Reinigungsraum einschließt. Im Reinigungsraum ist ein Werkstückträger angeordnet, der zur Aufnahme der zu reinigenden Werkstücke, Maschinenbauteile und dergl. Gegenstände vorgesehen ist. Der Werkstückträger weist beispielsweise drei jeweils um 360° verschwenkbare Achsen auf, die stufenlos dreh- oder schwenkbar ausgebildet und/oder auf einer entsprechenden Dreh-/Schwenkanordnung montiert sein können.
Ferner umfasst eine maschinelle bzw. industrielle Reinigungsanlage eine oder mehrere Lanzenvorrichtungen, die für unterschiedlichste Reinigungszwecke zumindest eine Reinigungsströmung erzeugen und beispielsweise um drei Achsen angetrieben beweglich angeordnet sein können. Alternativ oder zusätzlich verfügt ein derartiges Reinigungsverfahren bzw. eine derartige Reinigungsvorrichtung über diverse Spül- und/oder Filtriervorrichtungen sowie Zu- und Abführleitungen für das zumindest teilweise in den Reinigungsraum einzubringende Reinigungs- und Spülmedium.
Zur Reinigung der Werkstücke oder Maschinenbauteile werden diese in die Reinigungskammer eingebracht und vorzugsweise vom Werkstückträger aufgenommen, d.h. zu den Reinigungszwecken in einer vorgegebenen Lage fixiert. Über die Lanzenvorrichtung und/oder die Zuführleitungen kann die Reinigungs- oder Prozesskammer zumindest teilweise mit dem Reinigungs- und Spülmedium gefüllt bzw. geflutet werden, und zwar vorzugsweise derart, dass eine erste Grobreinigung der Werkstücke oder Maschinenbauteile zum Ausspülen der losen Späne und Spannester in Bohrungen und/oder an Hinterschneidungen erfolgt.
Die Anforderungen an die Reinigungsgüte, insbesondere an den Oberflächenreinheitsgrad derartiger industrieller Reinigungsanlagen nehmen jedoch erheblich zu. Beispielsweise ist es oftmals erforderlich, die Werkstücke oder Maschinenbauteile oder dergleichen Gegenstände von Schmutzpartikeln mit einer sehr geringen Partikelgröße von insbesondere einer Länge weniger als 200μm und einer Breite ebenfalls weniger als 200 μm zu befreien, welche diesen beispielsweise aufgrund von spanender Herstellungsverfahren noch anhaften können. Um diese in industriellen Fertigungsprozessen geforderte Reinigungsgüte sicherzustellen, müssen die gereinigten Werkstücke und/oder Maschinenbauteile einer nachgelagerten Überprüfung hinsichtlich einer hinreichenden technischen Sauberkeit unterzogen werden, die dann beispielsweise den Anforderungen von technischen Normen, insbesondere der VDA 19 bzw. ISO 16232 genügt. Die VDA 19 bzw. ISO 16232 definiert dabei die vorgeschriebenen Extraktionsverfahren, Analyseverfahren sowie Dokumentation der Prüfungsergebnisse.
Die Ermittlung und Überprüfung der Reinigungsgüte, insbesondere des Oberflächenreinheitsgrades der industriell gereinigten Werkstücke oder Maschinenbauteile erfolgt dabei im Stand der Technik stichprobenartig in einem Prüflabor unter Reinraumbedingungen, also insbesondere in einem von dem industriellen Reinigungsverfahren häufig örtlich getrennt durchgeführten und zeitlich dem Reinigungsprozess nachgelagerten Prozess. Problematisch hierbei ist, dass eine unzureichende Reinigungsgüte erst zu einem Zeitpunkt erkannt wird, an dem mittels des industriellen Reinigungsverfahrens bereits eine Vielzahl von Bauteilen „unzureichend“ gereinigt wurden und diese entweder einer nochmaligen Reinigung unterzogen werden müssen oder als Ausschussteile keiner weiteren Verwendung mehr zugeführt werden können.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Inspektionssystem zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen anzugeben, das bzw. die eine im Vergleich zum Stand der Technik effektivere und effizientere, insbesondere maschinelle Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen entsprechend den Merkmalen des Patentanspruches 1 ausgebildet. Ein entsprechend ausgebildetes Inspektionssystem ist Gegenstand des Patentanspruches 10. Die jeweiligen Unteransprüche betreffen dabei besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen, das sich dadurch auszeichnet, dass der zumindest eine Oberflächenabschnitt mittels einer Inspektionseinrichtung in der Reinigungskammer optisch erfasst wird und ausgehend davon der Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft wird. Vorteilhafterweise findet damit die Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades nicht mehr, wie im Stand der Technik, örtlich getrennt zum vorgelagerten Reinigungsverfahren in einem Prüflabor statt, sondern mittels einer Inspektionseinrichtung unmittelbar in der Reinigungskammer. Das erfindungsgemäße Verfahren ist damit insbesondere als In-Line-Verfahren in den gesamten Fertigungsprozess integrierbar und damit besonders zeit- und kosteneffizient. Weiterhin vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Anlage auch als Retrofit- Lösung in bereits bestehende Reinigungsverfahren und/oder Reinigungsanlagen nachgerüstet, also nachträglich integriert werden.
Vorteilhaft wird zur optischen Erfassung des zumindest einen Oberflächenabschnittes die Inspektionseinrichtung mittels einer Führungs- und Bewegungseinrichtung gesteuert an oder entlang des zumindest einem Oberflächenabschnitt geführt.
Weiterhin vorteilhaft werden mittels der Inspektionseinrichtung zumindest eine Bildaufnahme bzw. Bilderfassungsdaten des zumindest einen Oberflächenabschnittes erzeugt und die zumindest eine Bildaufnahme bzw. Bilderfassungsdaten wird zur Ermittlung des Oberflächenreinheitsgrades mittels einer Bildverarbeitungseinheit ausgewertet.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante wird das Werkstück oder Maschinenbauteil an dem wenigstens einen Oberflächenabschnitt abhängig von dem ermittelten Oberflächenreinheitsgrad unmittelbar in der Reinigungskammer nachgereinigt.
Der Oberflächenreinheitsgrad wird in Abhängigkeit der Prüfvorschriften für die Restschmutzanalyse ermittelt und überprüft, und zwar wird vorzugsweise der Oberflächenreinheitsgrad basierend an Hand der Anzahl und/oder Größe und/oder geometrischen Lage der Restschmutzpartikeln des mindestens einen Oberflächenabschnittes ermittelt und überprüft.
In einer Weiterbildung der Erfindung werden mittels der Inspektionseinrichtung dreidimensionale Bildaufnahmen bzw. Bilderfassungsdaten mit einer Auflösung von bis zu 5μm erzeugt.
Die Inspektionseinrichtung ist besonders vorteilhaft auch zur Erzeugung mehrerer Bildaufnahmen von dem zumindest einen Oberflächenabschnitt eingerichtet, wobei die einzelnen Bildaufnahmen mittels der Bildverarbeitungseinheit zu einem Gesamtbild zusammengesetzt und/oder dem jeweiligen Oberflächenabschnitt zugeordnet und/oder der jeweilige Oberflächenabschnitt ausgewertet wird.
Weiterhin vorteilhaft können mittels der Inspektionseinrichtung Flächenaufnahmen eines eben ausgebildeten Oberflächenabschnittes und/oder Tiefenaufnahmen eines geometrischen Konturabschnitts erzeugt werden.
Ebenfalls ist Gegenstand der Erfindung ein Inspektionssystem zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen umfassend wenigstens eine Inspektionseinrichtung und eine Steuereinheit. Vorteilhaft wird zumindest ein Oberflächenabschnitt des industriell gereinigten Werkstückes oder Maschinenbauteils mittels der Inspektionseinrichtung optisch erfasst und ausgehend davon der Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft.
Vorzugsweise ist zur optischen Erfassung des zumindest einen Oberflächenabschnittes die Inspektionseinrichtung mittels einer Führungs- und Bewegungseinrichtung gesteuert an oder entlang des zumindest einem Oberflächenabschnitt verfahrbar.
Weiterhin vorteilhaft ist die Inspektionseinrichtung zur Erzeugung zumindest einer Bildaufnahme bzw. Bilderfassungsdaten des zumindest einen Oberflächenabschnittes eingerichtet, wobei die zumindest eine Bildaufnahme bzw. Bilderfassungsdaten zur Ermittlung des Oberflächenreinheitsgrades mittels einer Bildverarbeitungseinheit ausgewertet wird. Dabei sind vorteilhaft mittels der Inspektionseinrichtung insbesondere dreidimensionale Bildaufnahmen bzw. Bilderfassungsdaten mit einer Auflösung von bis zu 5μm erzeugbar. Es kann auch bevorzugt vorgesehen sein, dass die Inspektionseinrichtung mehrere Bildaufnahmen von dem zumindest einen Oberflächenabschnitt erzeugt und die einzelnen Bildaufnahmen mittels der Bildverarbeitungseinheit zu einem Gesamtbild zusammengesetzt und/oder dem jeweiligen Oberflächenabschnitt zugeordnet und/oder der jeweilige Oberflächenabschnitt ausgewertet wird. Besonders vorteilhaft sind mittels der Inspektionseinrichtung Flächenaufnahmen eines eben ausgebildeten Oberflächenabschnittes und/oder Tiefenaufnahmen eines geometrischen Konturabschnitts erzeugbar.
Hierzu ist die Steuereinheit zur Ausführung einer Auswerteroutine eingerichtet. Die Steuereinheit weist ferner zumindest eine Prozesseinheit auf, die zur Ausführung der Auswerteroutine eingerichtet ist, wobei mittels der Auswerteroutine die Führungs- und Bewegungseinrichtung abhängig von Steuerungsdaten gesteuert geführt und/oder der Oberflächenreinheitsgrad abhängig von Auswertedaten bzw. Überprüfungsdaten ermittelt und überprüft wird.
In einer Ausführungsvariante ist die Bildverarbeitungseinheit zur softwarebasiertern Ermittlung der Auswertedaten wie insbesondere die Anzahl und/oder Größe und/oder geometrische Lage von Fremdschmutzpartikel in dem zumindest einen Oberflächenabschnitt eingerichtet, und zwar die Bildverarbeitungseinheit zur Ermittlung der Auswertedaten auf Basis der erzeugten Bilderfassungsdaten mittels einer Grauwertbestimmung.
Vorzugsweise werden abhängig von vorgegebenen Prüfvorschriften für die Restschmutzanalyse dem mindestens einen Oberflächenabschnitt Sollwerte für die zulässigen Restschmutzpartikel in Form von ein oder mehrere Überprüfungsdaten zugeordnet, die mittels der in der Steuereinheit ausgeführte Auswerteroutine ausgewertet werden, und zwar vorzugsweise durch Vergleich mit den optisch erfassten Auswertedaten.
In einer mit der wenigstens einen Prozesseinheit zusammenwirkenden Speichereinheit sind vorzugsweise vorgegebene Überprüfungsmodule für die Auswerteroutine hinterlegt.
Ausdrücke, wie „im Wesentlichen“ bzw. „etwa“, bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere eine Verfahren zur Reinigung von Werkstücken oder Maschinenbauteilen in einer einen Reinigungsraum aufweisenden Reinigungs- bzw. Prozesskammer, sind Gegenstand der weiteren Ansprüche. Zudem ergeben sich Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
1 beispielhaft einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen;
2 eine stark schematisierte Draufsicht auf ein zu reinigendes Werkstück oder Maschinenbauteil mit mehreren Oberflächenabschnitten,
3 ein Ablaufdiagramm der einzelnen Verfahrensschritte einer Ausführungsvariante eines Verfahrens zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen
4 ein schematisches Blockschaltbild einer Steuereinheit zur Steuerung der Steuerroutine des erfindungsmäßen Verfahrens
5 beispielhaft eine schematische Draufsicht einer Ausführungsvariante einer Anlage mit drei Reinigungskammern, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
In 1 wird mit 1 beispielhaft eine Anlage bezeichnet und in einem schematischen Längsschnitt dargestellt, die zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen 11 und damit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
Weiterhin werden beispielhaft an dieser Anlage 1 die wesentlichen Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen 11 nähergehend erläutert.
Das in 1 nur schematisch dargestellte zu reinigende Werkstück oder Maschinenbauteil 11 kann dabei insbesondere eine nahezu beliebige Außenkontur mit beispielsweise mehrere Bohrungen, Hinterschneidungen, Ausnehmungen und/oder Durchbrechungen aufweisen. Derartige Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 sind vorzugsweise aus Metall durch ein spanendes Herstellungsverfahren hergestellt.
Es versteht sich, dass zusätzliche Komponenten wie beispielsweise diverse weitere Reinigungs-, Spül- und/oder Filtriervorrichtungen vorgesehen sein können, die in den vorliegenden Figuren nicht explizit dargestellt sind. Beispielsweise kann die Filtration als 3-stufige Filtration in einem Filtergehäuse mit einer gegenüber dem Stand der Technik vergrößerten nutzbaren Filteroberfläche ausgebildet sein.
Die Anlage 1 weist dabei wenigstens eine Reinigungskammer 2 auf, in der die Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 auf einem Werkstückträger 3 und/oder einer Drehanordnung 4 in die Reinigungskammer 2 eingebracht und an zumindest einem Oberflächenabschnitt 28 gereinigt werden.
Dabei kann die Reinigungskammer 2 teilweise offen ausgebildet sein und einen vorzugsweise nach oben hin offenen Anlagenraum 12 bilden, bzw. zumindest teilweise einschließen, in dem zumindest ein Werkstückträger 3 angeordnet sein kann. Die Reinigungskammer 2 kann hierzu näherungsweise in ihrer Querschnittsform, als auch in Draufsicht, rechteckig ausgebildet sein, so dass sich eine quaderförmige Gesamtgeometrie der Reinigungskammer 2 einstellt, wobei der Quader keine geschlossene Oberseite aufweist, also nach oben hin offen ausgebildet ist. Alternativ kann die Reinigungskammer 2 jedoch eine beliebige Querschnittsform aufweisen, beispielsweise kann der Querschnitt näherungsweise kreisförmig, oval, viereckig, trapezförmig oder polygonartig ausgebildet sein und jeweils einen nach oben hin offenen Abschnittsbereich aufweisen.
Ferner kann die Reinigungskammer 2 zumindest eine Öffnung 2.1, 2.2 an einer der beiden Stirnseiten 2’, 2’’ aufweisen, welche beispielsweise über einen an der jeweiligen Stirnseite 2’, 2’’ vorgesehen, nicht näher dargestellten, Verschlussdeckel verschließbar ist, so dass eine nach oben hin offene, wannenartige Reinigungskammer 2 zur Aufnahme eines Reinigungs- und/oder Spülmediums gebildet wird. Vorzugsweise kann an jeder Stirnseite 2’, 2’’ jeweils eine Öffnung 2.1, 2.2 vorgesehen sein und dabei die Reinigungskammer 2 beidseitig mit einem die jeweilige Öffnung 2.1, 2.2 dicht verschließenden Verschlussdeckel ausgestattet sein. Der jeweilige Verschlussdeckel kann beispielweise mittels einer Pneumatikeinrichtung gegen die entsprechende Öffnung 2.1, 2.2 dichtend, insbesondere flüssigkeitsdichtend, klappbar ausgebildet sein.
Darüber hinaus können zur Zu- und Abführung des Reinigungs- und/oder Spülmediums in die Reinigungskammer 2 zumindest eine Zuführöffnung 2.3 und/oder eine Abführöffnung 2.4 vorgesehen sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Zuführungsöffnung 2.3 im Bereich der Stirnseite 2’’ und eine Abführungsöffnung 2.4 im Bodenbereich der Reinigungskammer 2 vorgesehen.
Das Aufnahmevolumen der Reinigungskammer 2 ist an die jeweilige Reinigungsaufgabe, d.h. an die Dimensionen und/oder Anzahl der zu reinigenden Werkstücke und/oder Maschinenbauteile 11 angepasst und kann somit variieren. Die Wandstärke der Reinigungskammer 2 kann mithin nach dem Gesamtgewicht der Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 sowie deren Aufnahmevolumen ausgerichtet sein.
Der in der Reinigungskammer 2 vorgesehene Werkstückträger 3 ist zur Aufnahme zumindest eines zu reinigenden Werkstückes oder Maschinenbauteils 11 oder dergl. Gegenstände ausgebildet. Dieser kann beispielsweise durch eine Anordnung aus mehreren Trägerelementen/Aufnahmen oder einen Aufnahmekorb und/oder Aufnahmebehälter, vorzugsweise eine Gitterbox gebildet sein, wobei der Aufnahmekorb und/oder die Aufnahmebehälter zur Aufnahme von in Form von Schüttgut vorliegenden Werkstücken oder Maschinenteilen vorgesehen ist.
Der Werkstückträger 3 kann auch mittels einer Drehanordnung 4 vorzugsweise dreh- und/oder schwenkbar in der Reinigungskammer 2 vorgesehen sein. Die Drehanordnung 4 kann beispielsweise durch zwei miteinander verbundene kreisbogenförmige Führungselemente 4’, 4’’ gebildet sein, die jeweils um vorzugsweise 360° Grad beweglich zueinander befestigt sind und somit ein dreidimensionales Drehen/Schwenken des aufgenommen Werkstückträgers 3 ermöglichen. Die Drehbeweglichkeit der Führungselemente 4’, 4’’ ist in 1 mit entsprechenden Pfeilen angedeutet. Beispielsweise können die Führungselemente 4’, 4’’ der Drehanordnung 4 für die ihre jeweilige Drehbeweglichkeit unabhängig voneinander mittels stufenlos impulsgesteuerten Servoventilen angesteuert werden. Insbesondere ist die Drehanordnung 4 mit 4 Umdrehungen pro Minute betreibbar.
Ferner können über die stirnseitige Öffnung 2.1 die Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 in die Reinigungskammer 2 eingebracht werden. Hierfür kann der Werkstückträger 3 vorzugsweise manuell oder automatisch mit den Werkstücken oder Maschinenbauteilen 11 oder dergl. Gegenstände bestückt werden. Die Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 werden vorzugsweise mittels entsprechenden, nicht weiter dargestellten, Halterungen am Werkstückträger 3 fixiert. Zur automatischen Bestückung können beispielsweise Handlingseinheiten, Linearschlitteneinheiten oder Robotereinheiten vorgesehen sein.
Alternativ ist es auch möglich, die Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 nicht auf dem Werkstückträger 3 in die Reinigungskammer 2 einzubringen, sondern unmittelbar an der Drehanordnung 4 mittels entsprechenden Halterungen oder Fixierstiften zu befestigen und mit der Drehanordnung 4 in die Reinigungskammer 2 einzubringen.
Zum Einbringen der Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 in die Reinigungskammer 2 kann eine Anlagenfördereinrichtung 5 vorgesehen sein, die beispielweise als Band- und/oder Kettenfördereinrichtung ausgebildet sein kann und die dazu eingerichtet ist, die Werkstückträger 3 zumindest in der wenigstens einen Reinigungskammer 2 in und/oder entgegen einer Transportrichtung A in einer getakteten und/oder definiert gleichbleibenden Transportgeschwindigkeit zu fördern, also zu bewegen.
Wie beispielhaft in der 5 gezeigt, kann ein angrenzendes Fördersystem bzw. eine angrenzende Fördereinrichtung 20 vorgesehen sein, auf der die verschmutzten Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 insbesondere zu einem Einlauf 24 der Anlage 1, die in der in 5 gezeigten Ausführungsvariante drei Reinigungskammern 21, 22, 23 aufweist, automatisiert getaktet und/oder mit einer definiert gleichbleibenden Transportgeschwindigkeit gefördert werden und von einem Auslauf 24 der Anlage 1 kommend, wieder übernommen werden. Dabei ist zumindest eine Reinigungskammer 21, 22, 23, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 5 die Reinigungskammer 23, gemäß der erfindungsgemäßen Anlage 1 bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen 11 ausgebildet, indem zumindest ein Oberflächenabschnitt 28 mittels der Inspektionseinrichtung 29 zumindest in der Reinigungskammer 23 optisch erfasst wird und ausgehend davon der Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft wird.
Weiterhin kann die angrenzende Fördereinrichtung 20 mehrere Förderabschnitte, in der gezeigten Ausführungsform der 5 einen ersten bis vierten Förderabschnitt 20.1...20.4, aufweisen. Dabei kann der erste Förderabschnitt 20.1 insbesondere dazu eingerichtet sein, die Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 in Transportrichtung A an den Einlauf 24 der Anlage 1 zu fördern, wohingegen der dritte Förderabschnitt 20.3 dazu ausgebildet ist, die Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 von dem Auslauf 25 zu übernehmen und in Transportrichtung A weiter zu fördern. Zwischen dem ersten und dritten Förderabschnitt 20.1, 20.3 kann ein zweiter Förderabschnitt 20.2 vorgesehen sein, der dazu eingerichtet ist, die Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 zwischen dem ersten und dritten Förderabschnitt 20.1, 20.3 zu befördern bzw. an den ersten und/oder dritten Förderabschnitt 20.1, 20.3 zu übergeben. Hierfür ist der zweite Förderabschnitt 20.2 insbesondere dazu eingerichtet, die Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 in und/oder entgegen der Transportrichtung A zu fördern. Zudem kann ein vierter Förderabschnitt 20.4 vorgesehen sein, der die Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 an der Anlage 1 vorbei, in Transportrichtung A, befördert. Zwischen den einzelnen Förderabschnitten 20.1...20.4 können zum Übergeben bzw. Überführen der Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 weichenartige Abzweigungen vorgesehen sein. Die ersten bis vierten Förderabschnitte 20.1...20.4 können beispielweise als Band- oder Kettenfördereinrichtung oder wahlweise einer Kombination beider Fördereinrichtungstypen gebildet sein.
Der angrenzenden Fördereinrichtung 20 sind dabei insbesondere indizierte, also einen Index aufweisende, Werkstückträger 3 zugeordnet, die insbesondere über den ersten Förderabschnitt 20.1 an den Einlauf 24 der Anlage 1 und damit an die der Anlage 1 zugeordneten Anlagenfördereinrichtung 5 übergeben werden. Beispielweise können zum Überführen bzw. Übergeben der indizierten Werkstückträger 3 von der angrenzenden Fördereinrichtung 20 zur Anlagenfördereinrichtung 5 weichenartige Abzweigungen für die indizierten Werkstückträger 3 vorgesehen sein. Das Bestücken der wenigstens der Anlagenfördereinrichtung 5 zugeordneten Drehanordnungen 4 mit den indizierten Werkstückträgern 3 der angrenzenden Fördereinrichtung 20 kann insbesondere automatisiert, beispielsweise mittels Handlingseinheiten oder Robotereinheiten, erfolgen.
Alternativ können der Anlagenfördereinrichtung 5 eigene indizierte Werkstückträger 3 zugeordnet sein, so dass in diesem Fall zwischen den beiden Fördereinrichtungen, also der angrenzende Fördereinrichtung 20 und der Anlagenfördereinrichtung 5, keine weichenartigen Abzweigungen vorgesehen sein müssen, sondern beispielsweise auch ein vorzugsweise automatisiertes Umstücken bzw. Umpacken der verschmutzten Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 von den Werkstückträgern 3 der angrenzenden Fördereinrichtung 20 auf die Werkstückträger 3 und/oder Drehanordnung 4 der Anlagenfördereinrichtung 5 erfolgen kann. In diesem Fall sind jeder der Fördereinrichtungen 5 bzw. 20 eigene Werkstückträger 3 zugeordnet, die nur auf der entsprechenden Fördereinrichtung 5 bzw. 20 verwendet werden.
Alternativ ist es auch möglich, die Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 mittels einer nicht näher dargestellten Führungs- und Bewegungseinrichtung, die beispielweise als Roboterarm ausgebildet sein kann, in die Reinigungskammer 2 einzubringen. Hierzu können die indizierten Werkstückträger 3 der angrenzenden Fördereinrichtung 20 aufgenommen bzw. übernommen und in die Reinigungskammer 2 mittels der Führungs- und Bewegungseinrichtung eingebracht werden.
Die Anlage 1 weist ein Inspektionssystem 100 auf, welches insbesondere über eine Inspektionseinrichtung 29 verfügt, welche mittels der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 vorzugsweise gesteuert verfahrbar ist. Mittels der Inspektionseinrichtung 29 wird der zumindest eine Oberflächenabschnitt 28 des gereinigten Werkstückes oder Maschinenbauteils 11 optisch erfasst und ausgehend davon der Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft. Ferner ist dem Inspektionssystem 100 eine Steuereinheit 10 zugeordnet.
Zur optischen Erfassung des zumindest einen Oberflächenabschnittes 28 wird die Inspektionseinrichtung 29 vorzugsweise mittels der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 gesteuert an oder entlang des zumindest einem Oberflächenabschnitt 28 geführt. Für die gesteuerte Führung der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 und/oder die optische Erfassung des zumindest einen Oberflächenabschnittes 28 ist die Inspektionseinrichtung 29 und/oder die Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 mit der Steuereinheit 10 des Inspektionssystems 100 verbunden, in der eine Auswerteroutine ATR ausgeführt wird. Die Auswertroutine ATR ist neben der Steuererung des Inspektionseinrichtung 29 und/oder der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 vorzugsweise auch zur Ermittlung und/oder Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades eingerichtet.
Beispielsweise kann die Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 als eine mehrere Dreh- und/oder Bewegungsachsen aufweisende Roboterkinematik ausgebildet sein, die mehrere Roboterarme 7.1 aufweist, welche jeweils dreh- oder schwenkbar um eine Drehachse 7.2 miteinander verbunden sind. Mittels einer derartig ausgebildeten Roboterkinematik ist die Inspektionseinrichtung 29 vorzugsweise in einem dreidimensionalen Inspektionsraum verfahrbar, der beispielsweise hierzu zumindest durch einen Teil des Innenraums bzw. Anlagenraums 12 der Anlage 1 bzw. der Reinigungskammer 2 gebildet ist.
Die Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 kann dabei insbesondere im Bereich einer der Stirnseiten 2’, 2’’, beispielsweise an deren freien Oberkanten, angeordnet sein und von oben in die nach oben hin offene Reinigungskammer 2 gesteuert geführt eingreifen. Alternativ kann auch eine Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 für mehrere Reinigungskammern, beispielweise die in 5 gezeigten Reinigungskammern 22, 23, vorgesehen sein, indem die Führungs- und Bewegungsvorrichtung 7 vorzugsweise neben den jeweiligen Reinigungskammern 22, 23 angeordnet ist, mit denen sie zusammenwirkt. Auch hier erfolgt die Anordnung derart, dass von oben in den jeweiligen Anlagenraum 12 mittels der Führungs- und Bewegungsvorrichtung 7 eingegriffen werden kann. Insbesondere kann die Führungs- und Bewegungsreinrichtung 7 mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,8 bis 1,2m pro Sekunde, besonders bevorzugt mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 1,0 m pro Sekunde, betrieben werden.
Weiterhin kann die Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 eine nur schematisch angedeutete Wechselvorrichtung 8, die beispielsweise als Schnellkupplung ausgebildet sein kann, umfassen, mittels der eine lösbar mechanische Verbindung zwischen der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 sowie der Inspektionseinrichtungen 29 herstellbar ist.
Ferner kann mittels der Wechselvorrichtung 8 auch eine in 5 nur schematisch angedeutete Lanzenvorrichtung 6 zur Erzeugung einer Reinigungsströmung 6.1 zur Reinigung des wenigstens einen Oberflächenabschnittes 28 des Werkstückes oder Maschinenbauteils 11 an der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 angeordnet werden. Insbesondere kann dabei die Lanzenvorrichtung 6 dazu eingerichtet sein, eine kontinuierliche oder pulsierende oder turbulente Reinigungsströmung 6.1 zur erzeugen, die als Saugstrahlströmung oder Sandstrahlströmung oder Shot-Peeling-Strömung oder Wasserstrahlentgratungsströmung ausgebildet sein kann.
Besonders vorteilhaft kann an der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 sowohl die Inspektionseinrichtung 29 als auch eine Lanzenvorrichtung 6 angeordnet sein, derart, dass nach und/oder vor der Überprüfung des jeweiligen Oberflächenabschnittes 28 eine Reinigung dieses Oberflächenabschnittes 28 mittels der mitgeführten Lanzenvorrichtung 6 erfolgt und zwischen den Funktionalitäten der Inspektionseinrichtung 29 und/oder der Lanzenvorrichtung 6 umgeschaltet werden kann. Das Umschalten an der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 kann beispielweise durch Drehen oder Verschieben der an der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 angeordneten Inspektionseinrichtung 29 und Lanzeneinrichtung 7 erfolgen. Hierfür kann mittels der Lanzenvorrichtung 6 insbesondere eine CO2 Trockeneis-Strahlung als Reinigungsströmung 6.1 erzeugt und die CO2-Strahlpartikel der Reinigungsströmung 6.1 gleichzeitig während der Reinigung abgesaugt werden. Vorteilhafter Weise sieht die Lanzenvorrichtung 6 hierzu eine die Reinigungsströmung 6.1 zumindest radial umschließende, äußere Ummantelung, die als Saugrohr mit einer für die Reinigungsströmung 6.1 vorgesehenen Mündungsöffnung ausgebildet sein kann, vor. Damit kann mittels der Lanzenvorrichtung 6 eine Reinigung des Oberflächenabschnittes 28 mittels der als CO2 Trockeneis Strahlung ausgebildeten Reinigungsströmung 6.1 und eine gleichzeitige Absaugung sowohl der Restschmutz- als auch der CO2-Strahlpartikel über das Saugrohr erfolgen, ohne dass es hierbei zu einer Verschmutzung insbesondere der Optik der Inspektionsreinrichtung 29 kommt.
Die Inspektionseinrichtung 29 ist insbesondere dazu eingerichtet, zumindest eine Bildaufnahme des zumindest einen Oberflächenabschnittes 28 zu erzeugen, die dann insbesondere mittels einer Bildverarbeitungseinheit ausgewertet werden kann. Vorteilhaft kann die Inspektionseinrichtung 29 dabei als 3D-Kamerasystem mit einer Auflösung von bis zu 5μm ausgebildet sein, die zur Erzeugung einer dreidimensionalen Bildaufnahme des wenigstens einen Oberflächenabschnittes 28 eingerichtet ist. Sich in der dreidimensionalen Bildaufnahme des Oberflächenabschnittes 28 von der Außenkontur der Bauteiloberfläche des Werkstückes oder Maschinenbauteils 11 abweichende, bzw. abzeichnende Erhöhungen, die nicht der Außenkontur des Werkstückes oder Maschinenbauteils 11 zuzuordnen sind, können damit optisch als Restschmutzpartikel identifiziert werden.
Es können dabei auch mehrere Bildaufnahmen von dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 28 mittels der Inspektionseinrichtung 29 erzeugt werden. Besonders vorteilhaft werden dabei Bildaufnahmen erzeugt, die einen 5 × 5mm großen Teiloberflächenabschnitt des jeweiligen Oberflächenabschnittes 28 darstellen bzw. abbilden. Weiterhin vorteilhaft kann die als 3D-Kamerasystem ausgebildete Inspektionseinrichtung 29 zum Differenzbildvergleich und/oder zur Partikelgrößenbestimmung ausgebildet sein. Dabei können die einzelnen Bildaufnahmen der Teiloberflächenabschnitte mittels der Bildverarbeitungseinheit BVE zu einem Gesamtbild des jeweiligen Oberflächenabschnittes 28 zugsammengesetzt und/oder dem jeweiligen Oberflächenabschnitt 28 zugeordnet und/oder der jeweilige Oberflächenabschnitt 28 auswertet werden.
Weiterhin vorteilhaft kann die Inspektionseinrichtung 29 eine Endoskopeinrichtung bzw. Boroskopeinrichtung umfassen, die beispielweise mit dem 3D-Kamerasystem über ein Glasfaserkabel in Wirkverbindung steht und dazu ausgebildet ist, Bildaufnahmen von insbesondere von einer eben ausgebildeten Bauteiloberfläche abweichenden, geometrischen Konturabschnitten 27.1, wie beispielsweise Bohrungen und/oder Hinterschneidungen und/oder Ausnehmungen und/oder Durchbrechungen etc. mit unterschiedlichen Durchmessern und/oder Tiefen und/oder Gewindegängen, zu erzeugen. Bevorzugt weist die Endoskopeinrichtung hierfür eine zylinderförmige Außengeometrie mit einem Außendurchmesser von wenigstens 2mm auf und ist dazu eingerichtet, in geometrische Konturabschnitte 27.1, wie beispielweise Bohrungen, eingefahren zu werden, um dort zielgerichtet Bildaufnahmen mit einer mit einer Auflösung von bis zu 5μm zu erzeugen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Oberflächenabschnitte 28 vor und/oder während der Bildaufnahme mittels wenigstens einer, der Inspektionseinrichtung 29 zugeordneten, Leuchteinrichtung ausgeleuchtet bzw. beleuchtet werden. Vorteilhaft kann insbesondere der Endoskopeinrichtung der Inspektionseinrichtung 29 zur Ausleuchtung der geometrischen Konturabschnitte 27.1 die wenigstens eine Leuchteinrichtung, die beispielweise eine Leuchtdiode oder ein Glasfaserspot umfassen kann, zugordnet sein und an der Endoskopeinrichtung geführt oder mitgeführt werden kann.
Weiterhin vorteilhaft ist die als 3D-Kamerasystem ausgebildete Inspektionseinrichtung 29 dazu eingerichtet, zwischen einer Flächenaufnahme eines eben ausgebildeten Oberflächenabschnittes 27.2, also einer Bildaufnahme eines ebenen Oberflächenabschnittes 27.2, und einer Tiefenaufnahme mittels der Endoskopeinrichtung eines geometrischen Konturabschnitts 27.1, also einer Bildaufnahme beispielweise einer Bohrung, umzuschalten.
Insbesondere zeigt die 2 in stark schematisierter Darstellung beispielhaft eine Ansicht einer Seitenfläche eines Werkstücks oder Maschinenbauteils 11 und damit einen Teilabschnitt dessen Außenkontur. Ferner ist die Inspektionseinrichtung 29 angedeutet, mittels der zumindest der eine Oberflächenabschnitt 28 optisch erfasst wird.
Dabei kann die Außenkontur des Werkstücks oder Maschinenbauteils 11 ein oder mehrere, insbesondere von einer eben ausgebildeten Bauteiloberfläche abweichende, geometrische Konturabschnitte 27.1, wie beispielsweise Bohrungen und/oder Hinterschneidungen und/oder Ausnehmungen und/oder Durchbrechungen etc. mit unterschiedlichen Durchmessern und/oder Tiefen und/oder Gewindegängen, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die dreidimensionale Außenkontur des Werkstücks oder Maschinenbauteils 11 auch eben ausgebildete Oberflächenabschnitte 27.2 aufweisen.
Wenigstens einem geometrischen Konturabschnitt 27.1 und/oder ebenen Oberflächenabschnitt 27.2 wird dabei auf der Außenkontur des Werkstückes oder Maschinenbauteils 11 ein den jeweiligen Konturabschnitt 27.1 und/oder Oberflächenabschnitt 27.2 umgebener Oberflächenabschnitt 28 zugeordnet, der mittels der Inspektionseinrichtung 29 optisch erfasst wird.
3 zeigt beispeilhaft ein schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen 11. Zunächst wird in einem ersten Schritt S10 das Werkstück oder Maschinenbauteil 11 auf einem Werkstückträger 3 und/oder einer Drehanordnung 4 in eine Reinigungskammer 2 eingebracht. Dies kann beispielsweise mittels der zu 1 näher geschriebenen Anlagenfördereinrichtung 5 erfolgen.
In einem nachfolgenden zweiten Schritt S20 wird das Werkstück oder Maschinenbauteil 11 in zumindest einem Oberflächenabschnitt 28 gereinigt. Beispielweise kann die Reinigung mittels der an der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 anordenbaren Lanzenvorrichtung 6, die zur Erzeugung wenigstens einer Reinigungsströmung 6.1 ausbildet ist, erfolgen.
Nach erfolgter Reinigung wird in einem wiederum nachfolgenden dritten Schritt S30 der zumindest eine Oberflächenabschnitt 28 mittels einer Inspektionseinrichtung 29 optisch erfasst.
Beispielweise kann zur optischen Erfassung des zumindest einen Oberflächenabschnittes 28 die Inspektionseinrichtung 29 mittels einer Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 gesteuert an oder entlang des zumindest einem Oberflächenabschnitt 28 geführt werden. Bevorzugt erfolgt die optische Erfassung des wenigstens einen Oberflächenabschnittes 28 sowie die gesteuerte Führung mittels der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 abhängig von der in der Steuereinheit 10 ausgeführten Auswerteroutine ATR.
Insbesondere kann die Inspektionseinrichtung 29 zur optischen Erfassung des zumindest einen Oberflächenabschnittes 28 zumindest eine Bildaufnahme von diesem Oberflächenabschnitt 28 erzeugen, die dann insbesondere mittels einer Bildverarbeitungseinheit BVE ausgewertet werden kann. Dabei können für die mindestens eine Bildaufnahme von der Inspektionseinrichtung 29 insbesondere Bilderfassungsdaten BD für die weitere Verarbeitung in der Bildverarbeitungseinheit BVE erzeugt werden. Die Bildverarbeitungseinheit BVE ist beispielsweise in der Inspektionseinrichtung 29 oder in der Rechnereinheit 33 aufgenommen.
Vorteilhaft kann die Inspektionseinrichtung 29 hierfür als 3D-Kamerasystem mit einer Auflösung von bis zu 5μm ausgebildet sein oder als übergeordnete Einrichtung diese aufweisen, die zur Erzeugung einer dreidimensionalen Bildaufnahme, bzw. Bilderfassungsdaten BD, des wenigstens einen Oberflächenabschnittes 28 eingerichtet ist.
Die Bildverarbeitungseinheit BVE erkennt hierfür bevorzugt softwarebasiert an Hand der Bilderfassungsdaten BD Auswertedaten bzw. Auswerteparameter AD wie beispielsweise die Anzahl und/oder Größe und/oder geometrische Lage von Fremdschmutzpartikeln in dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 28. Bevorzugt kann die Erkennung der Auswertedaten AD von der Bildverarbeitungseinheit BVE insbesondere mittels einer Grauwertbestimmung an Hand der zuvor erzeugten wenigstens einen Bildaufnahme, bzw. an Hand der Bilderfassungsdaten BD, durchgeführt werden. Die mittels der Bildverarbeitungseinheit BVE ermittelten Auswertedaten AD können an die Steuereinheit 10 übertragen und in einer in der Steuereinheit 10 vorhandenen Speichereinheit 10.1 zumindest zeitweise gespeichert werden.
Es können dabei auch mehrere Bildaufnahmen, bzw. Bilderfassungsdaten BD, von dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 28 mittels der Inspektionseinrichtung 29 erzeugt werden. Auch die Bilderfassungsdaten BD können in einer Ausführungsvariante an die Steuereinheit 10 übertragen und in einer in Speichereinheit 10.1 zumindest zeitweise gespeichert werden.
Besonders vorteilhaft werden Bildaufnahmen erzeugt, die beispielsweise einen 5 × 5mm großen Teiloberflächenabschnitt des jeweiligen Oberflächenabschnittes 28 darstellen bzw. abbilden. Dabei können die einzelnen Bildaufnahmen, bzw. Bilderfassungsdaten BD der Teiloberflächenabschnitte mittels der Bildverarbeitungseinheit BVE zu einem Gesamtbild des jeweiligen Oberflächenabschnittes 28 zugsammengesetzt und/oder dem jeweiligen Oberflächenabschnitt 28 zugeordnet und/oder der jeweilige Oberflächenabschnitt 28 auswertet werden.
Weiterhin vorteilhaft wird die wenigstens eine Bildaufnahme bzw. Bilderfassungsdaten BD des zumindest einen geometrischen Konturabschnitt 27.1 aufweisenden Oberflächenabschnittes 28 mit einer der Inspektionseinrichtung 29 zugeordneten Endoskopeinrichtung erzeugt und zumindest der geometrische Konturabschnitt 27.1 des Oberflächenschnittes 28 vor und/oder während der Bildaufnahme ausgeleuchtet.
In einem wiederum nachfolgenden vierten Schritt S40 wird der Oberflächenreinheitsgrad des zumindest einen Oberflächenabschnittes 28 ermittelt und überprüft. Bevorzugt wird dabei der Oberflächenreinheitsgrad abhängig von den Prüfvorschriften für die Restschmutzanalyse, also der technischen Sauberkeit entsprechend der Standards der VDA 19 bzw. ISO 16232, ermittelt und überprüft. Hierfür können für den entsprechenden Oberflächenabschnitt 28 abhängig von den Prüfvorschriften ein oder mehrere Überprüfungsparameter bzw. Überprüfungsdaten ÜD als Sollwerte für Restschmutzpartikel, die beispielweise auf den zuvor optisch erfassten Auswertedaten AD wie Anzahl und/oder Größe und/oder geometrische Lage der Restschmutzpartikel des entsprechenden Oberflächenabschnittes 28 als Istwerte basieren, definiert und vorzugsweise an Hand der in der Steuereinheit 10 ausgeführte Auswerteroutine ATR ausgewertet werden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass in einer Speichereinheit 10.2 der Steuereinheit 10 für vordefinierte geometrische Konturabschnitte 27.1 und/oder ebene Flächenabschnitte 27.2 ein die Prüfvorschriften für die Restschmutzanalyse berücksichtigender Überprüfungsparametersatz ÜD an zulässigen Sollwerten als vordefiniertes Überprüfungsmodul ÜPR hinterlegt ist, das einem entsprechenden Flächenabschnitt 28 zuordnet werden kann, für den vorhergehend die Auswertedaten AD ermittelt wurden. Die Zuordnung des Überprüfungsmoduls ÜPR für einen entsprechenden Flächenabschnitt 28 kann dabei softwarebasiert, unter Einbeziehung der Bildverarbeitungseinheit BVE, erfolgen. Übersteigen dabei ein oder mehrere Auswertedaten AD in ihrem mittels der Auswerteroutine ATR ermittelten Istwert einen durch die Überprüfungsdaten ÜD vordefinierten Sollwert, so wird der Oberflächenreinheitsgrad für diesen Oberflächenabschnitt 28 in einem dem vierten Schritt S40 nachfolgenden Schritt S41 als ungenügend, und damit nicht den Prüfvorschriften für die Restschmutzanalyse entsprechend, klassifiziert. In diesem Fall kann für diesen Oberflächenabschnitt 28 in einer in der Steuereinheit 10 vorhandenen Speichereinheit 10.2 eine Fehlermeldung zumindest zeitweise abgespeichert hinterlegt werden, in der dieser Oberflächenabschnitt 28 als den Prüfvorschriften für die Restschmutzanalyse nicht entsprechend klassifiziert wird. Übersteigt hingegen keiner der Parameter in seinem jeweils ermittelten Istwert einen vorhergehend definierten Sollwert, so wird dieser Oberflächenabschnitt 28 in einem dem vierten Schritt S40 nachfolgenden 4.2 Schritt S42 als in seinem Oberflächenreinheitsgrad ausreichend rein bzw. sauber klassifiziert und dabei insbesondere keine Fehlermeldung in der Speichereinheit 10.2 der Steuereinheit 10 abgespeichert.
In einem nachgelagerten Reinigungsschritt können die erfindungsgemäß identifizierten, als im Schritt S41 nicht ausreichend gereinigt klassifizierten Oberflächenabschnitte 28 zielgerichtet in einem Schritt S43 nachgereinigt werden und anschließend beispielweise nochmals den dritten und vierten Schritt S30 und S40 durchlaufen.
4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Steuereinheit 10, in welcher die Auswerteroutine ATR ausgeführt wird. Die Steuereinheit 10 weist hierzu wenigstens eine Prozessoreinheit 10.1 zur Ausführung der Auswerteroutine STR, eine mit der Prozessoreinheit 10.1 zusammenwirkende Speichereinheit 10.2 zum zumindest zeitweisen Speichern von Auswertedaten AD und/oder Überprüfungsdaten ÜD sowie eine erste und zweite Schnittstelle 30, 31 auf. In der Speichereinheit 10.2 können auch bereits vorgegebenene Überprüfungsmodule ÜPR für die Auswerteroutine ATR hinterlegt sein. Die Prozessoreinheit 10.1 ist dabei insbesondere dazu eingerichtet, mittels der Auswerteroutine ATR die Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 abhängig von Steuerungsdaten SD gesteuert zu führen und/oder den Oberflächenreinheitsgrad abhängig von Auswertedaten AD bzw. Überprüfungsdaten ÜD zu ermitteln und zu überprüfen. Die Steuerungsdaten SD werden dabei von der Auswerteroutine ATR in Abhängigkeit der Auswertedaten AD und/oder Überprüfungsdaten ÜD bestimmt bzw. ermittelt.
Dabei kann zum Übertragen der Steuerungsdaten SD und/oder der Überprüfungsdaten ÜD und/oder der Bilderfassungsdaten BD zwischen der zweiten Schnittstelle 31 und der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 und/oder der Inspektionseinrichtung 29 eine drahtlose oder drahtgebunden Datenübertragungsstrecke 32 vorgesehen sein. Die erste Schnittstelle 30 steht dabei ebenfalls über eine Datenübertragungsstrecke 32 zum Übertragen der Auswertedaten AD und/oder Bilderfassungsdaten BD mit einer Rechnereinheit 33, die beispielweise als Personal Computer, Laptop oder Tablett ausgeführt sein kann, in Verbindung. Die Rechnereinheit 33 ist hierbei zur Erzeugung von Auswertedaten AD und/oder Verarbeitung von Bilderfassungsdaten BD eingerichtet und weist die hierzu erforderlichen Programmroutinen sowie insbesondere eine Bildverarbeitungseinheit BVE auf. Ferner ist die Rechnereinheit 33 mit einer Anzeigeeinheit 34 verbunden, und zwar kann diese an die Rechnereinheit 33 angeschlossen oder darin integriert sein. Die Anzeigeeinheit 34 ist zur Anzeige von Bilderfassungsdaten BD, die insbesondere als dreidimensionale Bildaufnahmen vorliegen können, ausgebildet.
5 zeigt beispielhaft eine Anlage 1’ mit einer ersten bis dritten Reinigungskammer 21, 22, 23, die prinzipiell baugleich zu der Reinigungskammer 2 der 1 aufgebaut sind. Dabei weist zumindest eine Reinigungskammer 21, 22, 23, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 5 die Reinigungskammer 23, ein erfindungsgemäßes Inspektionssystem 100 auf und ist damit gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen 11 gemäß der 1 ausgebildet, indem zumindest ein Oberflächenabschnitt 28 mittels der Inspektionseinrichtung 29 zumindest in der Reinigungskammer 23 optisch erfasst wird und ausgehend davon der Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft wird.
In der dargestellten Ausführungsvariante der 5 werden die Werkstückträger 3 der angrenzenden Fördereinrichtung 20 beispielsweise maschinell gesteuert auf die der Anlage 1’ zugeordnete Drehanordnungen 4 umgepackt und mittels der Reinigungsanlagenfördereinrichtung 5 in die erste Reinigungskammer 21 eingebracht bzw. gefördert. Vorzugsweise kann das zu reinigende Werkstück oder Maschinenbauteil 11 in ein in der ersten Reinigungskammer 21 vorgesehenes, wenigstens Salzionen enthaltendes, Wasserbad derart mittels der Drehanordnung 4 getaucht werden, dass das der jeweiligen Drehanordnung 4 zugewiesene Werkstück oder Maschinenbauteil 11 vorzugsweise bis zu einem Drittel seiner Bauteilhöhe wenigstens dreimal je Bauteilseite in das Wasserbad eingeschwenkt bzw. eingetaucht wird. Die Reinigungskammer 21 kann hierfür auch zumindest teilweise mit einem Reinigungs- und Spülmedium gefüllt bzw. geflutet werden, und zwar vorzugsweise derart, dass eine erste Grobreinigung der Werkstücke oder Maschinenbauteile zum Ausspülen der losen Späne und Spänenester in Bohrungen und/oder an Hinterschneidungen erfolgt.
Vorteilhafterweise kann das zu reinigende Werkstück oder Maschinenbauteil 11 wenigstens während des Schwenkvorgangs mit einer Gleichspannung von 2 bis 3 Volt positiv geladen, also als Anode geschaltet sein, und der Minuspol, also Kathode, an der geerdeten Reinigungskammer 2 anliegen. Vorzugsweise wird dabei die Stromstärke mit kleiner 0,1 Ampere eingestellt.
Die zweite bzw. dritte Reinigungskammer 22, 23 weisen dabei jeweils die zu 1 näher beschriebene Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 einschließlich der damit zusammenwirkenden Steuereinheit 10 auf. Insbesondere kann dabei der zweiten Reinigungskammer 22 beim erstmaligen Abfahren der mehreren Oberflächenabschnitte 28, also einem ersten Reinigungsschritt, eine Lanzenvorrichtung 6 zugeordnet sein, die dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Reinigungsströmung 6.1 zu erzeugen, die als eine wässrig alkalische Spülströmung ausgebildet ist. Ferner kann zwischen dem erstmaligen und dem darauf folgenden, zweitmaligen Abfahren der mehreren Oberflächenabschnitte 28, also einem zweiten Reinigungsschritt, ein vorzugsweise automatisierter Wechsel der Lanzenvorrichtung 6 durchgeführt werden und die Lanzenvorrichtung 6 beim zweitmaligen Durchlaufen der mehreren Oberflächenabschnitte 28 dazu eingerichtet sein, wenigstens eine Reinigungsströmung 6.1 zu erzeugen, die als Hochdruck-Trockendampfströmung ausgebildet ist. Es kann also vorgesehen sein, dass in ein und derselben Reinigungskammer, hier beispielsweise der Reinigungskammer 22, verschiedene Reinigungsschritte bzw. -prozesse – in diesem Fall Spülen mittels der alkalischen Spülströmung in einem ersten Reinigungsschritt und Trocknen mittels der Hochdruck-Trockendampfströmung in einem zweiten Reinigungsschritt – ausführt werden können. Alternativ wäre es jedoch auch möglich, die verschiedenen Reinigungsschritte bzw. -prozesse in separaten, also unterschiedlichen Reinigungskammern vorzusehen.
Erfindungsgemäß erfolgt eine optische Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades der vorhergehend gereinigten Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 an dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 28, indem beispielsweise der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 der dritten Reinigungskammer 23 eine Inspektionseinrichtung 29 zugeordnet ist.
Wird dabei mittels der Inspektionseinrichtung 29 ein oder mehrere Restschmutzpartikel in einem oder mehreren Oberflächenabschnitten 28 optisch erfasst, und ausgehend davon ein unzulässiger, also nicht ausreichend gereinigter, Oberflächenreinheitsgrad ermittelt, so kann das Werkstück oder Maschinenbauteil 11 über den Auslauf 25 dem zweiten Förderabschnitt 20.2 übergeben und von diesem entgegen der Transportrichtung A der Anlage 1 erneut über den Einlauf 24 zugeführt werden.
Anschließend kann in der Anlage 1 beispielsweise in der zweiten Reinigungskammer 22 eine gezielte Nachreinigung dieses mit einem oder mehreren Restschmutzpartikeln versehenen Oberflächenabschnittes 28 erfolgen, indem beispielsweise die Lanzenvorrichtung 6 mittels der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 abhängig von der Auswerteroutine ATR gesteuert an diesen Oberflächenabschnitt 28 verfahren wird. Nachfolgend kann mittels der Lanzenvorrichtung 6 wenigstens eine Reinigungsströmung 6.1 erzeugen werden, die beispielsweise als eine wässrig alkalische Spülströmung ausgebildet sein kann, um damit zielgerichtet den oder die mehreren Restschmutzpartikel in diesem Oberflächenabschnitt 28 zu entfernen. Sind die Restschmutzpartikel in mehreren Oberflächenabschnitten 28 vorhanden, so können die mehreren, mit einem Restschmutzpartikel versehenen Oberflächenabschnitte 28 nacheinander folgend gesteuert angefahren und gereinigt werden. Es kann vorgesehen sein, dass der eine oder die mehreren nachgereinigten Oberflächenabschnitte 28 anschließend nochmals mittels der Inspektionseinrichtung 29 optisch erfasst und ausgehend davon der Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft wird.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen und/oder Modifikationen des Erfindungsgegenstandes möglich sind, ohne dadurch den Erfindungsgedanken zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1, 1’: Anlage
2: Reinigungskammer
2’, 2’’: Stirnseiten
2.1, 2.2: Öffnung
2.3: Zuführöffnung
2.4: Abführöffnung
3: Werkstückträger
4: Drehanordnung
4’, 4’’: Führungselemente
5: Anlagenfördereinrichtung
6: Lanzenvorrichtung
6.1: Reinigungsströmung
7: Führungs- und Bewegungseinrichtung
7.1: Roboterarme
7.2: Drehachse
8: Wechselvorrichtung
10: Steuereinheit
10.1: Prozessoreinheit
10.2: Speichereinheit
11: Werkstück oder Maschinenbauteil
12: Anlagenraum
20: Fördereinrichtung
20.1...20.4: erster bis vierter Förderabschnitt
21: erste Reinigungskammer
22: zweite Reinigungskammer
23: dritte Reinigungskammer
24: Einlauf
25: Auslauf
27.1: Konturabschnitte
27.2: Oberflächenabschnitte
28: Oberflächenabschnitt
29: Inspektionseinrichtung
30: erste Schnittstelle
31: zweite Schnittstelle
32: Datenübertragungsstrecke
33: Rechnereinheit
34: Anzeigeeinheit
100: Inspektionssystem
A: Transportrichtung
ATR: Auswerteroutine
AD: Auswertedaten
BD: Bilderfassungsdaten
ÜD: Überprüfungsdaten
ÜPR: Überprüfungsmodul
SD: Steuerungsdaten
S10...S43: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

VDA 19 [0005]
ISO 16232 [0005]
VDA 19 [0075]
ISO 16232 [0075]

Claims

Verfahren zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen (11), bei dem die Werkstücke oder Maschinenbauteil (11) auf einem Werkstückträger (3) und/oder einer Drehanordnung (4) in eine Reinigungskammer (2, 22, 23, 26) eingebracht werden und die Werkstücke oder Maschinenbauteile (11) in zumindest einem Oberflächenabschnitt (28) gereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Oberflächenabschnitt (28) mittels einer Inspektionseinrichtung (29) in der Reinigungskammer (2, 22, 23, 26) optisch erfasst wird und ausgehend davon der Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur optischen Erfassung des zumindest einen Oberflächenabschnittes (28) die Inspektionseinrichtung (29) mittels einer Führungs- und Bewegungseinrichtung (7) gesteuert an oder entlang des zumindest einem Oberflächenabschnitt (28) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Inspektionseinrichtung (29) zumindest eine Bildaufnahme bzw. Bilderfassungsdaten (BD) des zumindest einen Oberflächenabschnittes (28) erzeugt werden und die zumindest eine Bildaufnahme bzw. Bilderfassungsdaten (BD) zur Ermittlung des Oberflächenreinheitsgrades mittels einer Bildverarbeitungseinheit (BVE) ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück oder Maschinenbauteil (11) an dem wenigstens einen Oberflächenabschnitt (28) abhängig von dem ermittelten Oberflächenreinheitsgrad unmittelbar in der Reinigungskammer (2, 22, 23, 26) nachgereinigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenreinheitsgrad in Abhängigkeit der Prüfvorschriften für die Restschmutzanalyse ermittelt und überprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenreinheitsgrad basierend an Hand der Anzahl und/oder Größe und/oder geometrischen Lage der Restschmutzpartikeln des mindestens einen Oberflächenabschnittes (28) ermittelt und überprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Inspektionseinrichtung (29) dreidimensionale Bildaufnahmen bzw. Bilderfassungsdaten (BD) mit einer Auflösung von bis zu 5μm erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionseinrichtung (29) mehrere Bildaufnahmen von dem zumindest einen Oberflächenabschnitt (28) erzeugt und die einzelnen Bildaufnahmen mittels der Bildverarbeitungseinheit (BVE) zu einem Gesamtbild zusammengesetzt und/oder dem jeweiligen Oberflächenabschnitt (28) zugeordnet und/oder der jeweilige Oberflächenabschnitt (28) ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Inspektionseinrichtung (29) Flächenaufnahmen eines eben ausgebildeten Oberflächenabschnittes (27.2) und/oder Tiefenaufnahmen eines geometrischen Konturabschnitts (27.1) erzeugt werden.
Inspektionssystem zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen (11), umfassend wenigstens eine Inspektionseinrichtung (29) und eine Steuereinheit (10), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Oberflächenabschnitt (28) des industriell gereinigten Werkstückes oder Maschinenbauteils (11) mittels der Inspektionseinrichtung (29) optisch erfasst wird und ausgehend davon der Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft wird.
Inspektionssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur optischen Erfassung des zumindest einen Oberflächenabschnittes (28) die Inspektionseinrichtung (29) mittels einer Führungs- und Bewegungseinrichtung (7) gesteuert an oder entlang des zumindest einem Oberflächenabschnitt (28) verfahrbar ist.
Inspektionssystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionseinrichtung (29) zur Erzeugung zumindest einer Bildaufnahme bzw. Bilderfassungsdaten (BD) des zumindest einen Oberflächenabschnittes (28) eingerichtet ist, wobei die zumindest eine Bildaufnahme bzw. Bilderfassungsdaten (BD) zur Ermittlung des Oberflächenreinheitsgrades mittels einer Bildverarbeitungseinheit (BVE) ausgewertet wird.
Inspektionssystem nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Inspektionseinrichtung (29) dreidimensionale Bildaufnahmen bzw. Bilderfassungsdaten (BD) mit einer Auflösung von bis zu 5μm erzeugbar sind.
Inspektionssystem nach Anspruch 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionseinrichtung (29) mehrere Bildaufnahmen von dem zumindest einen Oberflächenabschnitt (28) erzeugt und die einzelnen Bildaufnahmen mittels der Bildverarbeitungseinheit (BVE) zu einem Gesamtbild zusammengesetzt und/oder dem jeweiligen Oberflächenabschnitt (28) zugeordnet und/oder der jeweilige Oberflächenabschnitt (28) ausgewertet wird.
Inspektionssystem nach Anspruch 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Inspektionseinrichtung (29) Flächenaufnahmen eines eben ausgebildeten Oberflächenabschnittes 27.2 und/oder Tiefenaufnahmen eines geometrischen Konturabschnitts 27.1 erzeugbar sind.
Inspektionssystem nach Anspruch 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) zur Ausführung einer Auswerteroutine (ATR) eingerichtet ist.
Inspektionssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) zumindest eine Prozesseinheit (10.1) aufweist, die zur Ausführung der Auswerteroutine (ATR) eingerichtet ist, wobei mittels der Auswerteroutine (ATR) die Führungs- und Bewegungseinrichtung (7) abhängig von Steuerungsdaten (SD) gesteuert geführt und/oder der Oberflächenreinheitsgrad abhängig von Auswertedaten (AD) bzw. Überprüfungsdaten (ÜD) ermittelt und überprüft wird.
Inspektionssystem nach Anspruch 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (BVE) softwarebasiert an Hand der Bilderfassungsdaten (BD) Auswertedaten (AD), wie insbesondere die Anzahl und/oder Größe und/oder geometrische Lage von Fremdschmutzpartikel in dem zumindest einen Oberflächenabschnitt (28) erkennt.
Inspektionssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (BVE) zur Ermittlung der Auswertedaten (AD) auf Basis der erzeugten Bilderfassungsdaten (BD) mittels einer Grauwertbestimmung eingerichtet ist.
Inspektionssystem nach Anspruch 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von vorgegebenen Prüfvorschriften für die Restschmutzanalyse dem mindestens einen Oberflächenabschnitt (28) Sollwerte für die zulässigen Restschmutzpartikel in Form von ein oder mehrere Überprüfungsdaten (ÜD) zugeordnet werden, die mittels der in der Steuereinheit (10) ausgeführte Auswerteroutine (ATR) ausgewertet werden, und zwar vorzugsweise durch Vergleich mit den optisch erfassten Auswertedaten (AD).
Inspektionssystem nach Anspruch 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in einer mit der wenigstens einen Prozesseinheit (10.1) zusammenwirkenden Speichereinheit (10.2) vorgegebene Überprüfungsmodule (ÜPR) für die Auswerteroutine (ATR) hinterlegt sind.