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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft das Reinigen von Gegenständen oder Werkstücken. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Reinigen von Eintiefungen oder Bohrungen in Werkstücken mithilfe von Blasluft oder Druckluft.
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Hintergrund der Erfindung
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In Produktionsprozessen von komplexeren Maschinenteilen sind häufig eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten notwendig. Beispielsweise werden für die Herstellung von Komponenten für Fahrzeugmotoren die zugehörigen Teile in mehrstufigen Prozessen hergestellt. In vielen Fällen sind spanende Verfahren wie Fräsen oder Bohren involviert, bei denen unter anderem Prozessflüssigkeiten wie Kühlmittel oder Schmiermittel verwendet werden. Nach Abschluss eines Bearbeitungsschrittes und zur Vorbereitung eines darauffolgenden Prozessschrittes ist es häufig notwendig, Qualitätskontrollen und Messungen vorzunehmen. Hierzu müssen die Werkstücke frei von Spänen, Flüssigkeiten, Partikeln und anderen Rückständen sein.
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Hierzu werden die verschmutzten Werkstücke in einem Zwischenschritt einer Reinigung unterzogen. Bekannte Verfahren nutzen dabei Druckluft, die gegebenenfalls zusammen mit einer Flüssigkeit wie Wasser oder flüssigen Reinigungslösungen unter erhöhtem Druck auf eine Oberfläche des Werkstücks aufgebracht wird. Andere Verfahren nutzen anstelle von Druckluft auch verdichtete Blasluft, die aufgrund eines höheren Luftvolumens und verbesserter Strömungseigenschaften häufig Vorteile gegenüber Druckluft bieten kann. Hier wird meist mit verschiedenen Düsenformen möglichst konturnah die Druckluft oder Blasluft auf die Oberfläche des Werkstücks geblasen, wodurch sich Rückstände, Flüssigkeiten und Partikel ablösen und das Werkstück hierdurch gereinigt wird.
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Während regelmäßige Oberflächen und Konturen meist mit zufriedenstellender Qualität gereinigt werden können, stellen Eintiefungen verschiedenster Art am Werkstück eine Herausforderung bezüglich ausreichender Reinigung dar. Unter Eintiefungen sind insbesondere Bohrungen, Sacklöcher, Spalte und ähnliche schwieriger zugängliche Konturen in der Oberfläche des Werkstücks gemeint. In der
DE 7905700 U1 ist beispielweise eine Vorrichtung zum Entfernen von Material und Kühlmittelrückständen aus sackloch- bzw. kammerartigen Werkstückvertiefungen beschrieben.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ausführungsformen der Erfindung können vorteilhaft eine Qualität einer Reinigung von Werkstücken ermöglichen. Der weiter unten beschriebenen Erfindung liegen unter anderem die nachfolgend beschriebenen Überlegungen zugrunde. Insbesondere bei Maschinenteilen oder Motorteilen wie beispielsweise Kurbelwellen sind häufig eine Vielzahl von Bohrungen oder Sacklöchern vorhanden, in denen nach Abschluss eines vorhergehenden Herstellungsschrittes Kühlmittelreste, Metallspäne, Schmutzpartikel und ähnliche Rückstände vorhanden sind. Generell können auch alle anderen Arten von Reinigungen von Gegenständen oder Werkstücken umfasst sein. Um eine ausreichend gute Reinigung zu erreichen, müssen nicht nur die Oberflächen des Werkstücks gereinigt werden, sondern auch die kammerartigen Eintiefungen, Spalte, Knute, Sacklöcher, Bohrungen und ähnliche Konturen an einer Außenseite des Werkstücks. Diese sind zudem bei einer Kurbelwelle häufig axial eingebracht.
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Die Herausforderung kann insbesondere darin bestehen, dass die bekannten Verfahren Luftströme oder Fluidströme erzeugen, die im Inneren der Eintiefungen aufgrund der geometrischen Form der Eintiefungen und der daraus folgenden Abschwächung des Luftstroms nicht ausreichend wirken. Bekanntermaßen können zusätzlich zur Reinigung dieser Bereiche Düsenformen zum Einsatz kommen, die direkt vor oder in der Eintiefung angeordnet sind, um einen Fluidstrom direkt in die Eintiefung einzuleiten. Schmutzpartikel oder Kühlmittelreste werden aus der Eintiefung gelöst und herausgeblasen. Hier kann es wünschenswert sein, die abgelösten Partikel, Späne und Flüssigkeitsreste vom Werkstück weg zu transportieren, um ein erneutes Anhaften zu verhindern.
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Eine erste Möglichkeit besteht darin, die abgelösten Materialien beispielsweise durch einen separaten Luftstrom abtransportieren, wobei dieser Luftstrom idealerweise von einer Werkstückoberfläche weg gerichtet ist. Allerdings erfordert dies beispielsweise Rohrsysteme, an deren Innenwandungen sich häufig Partikel und Flüssigkeit ablagern und einen erhöhten Säuberungs- und Wartungsaufwand verursachen können.
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Es wird daher eine Vorrichtung zur Reinigung von Eintiefungen in Werkstücken vorgeschlagen, die eine rohrförmige Ausblasdüse aufweist. Diese Ausblasdüse kann beispielsweise in ihren Abmessungen so beschaffen sein, dass sie in einen Innenbereich einer Eintiefung, beispielsweise einer Sacklochbohrung eingeführt werden kann. Am Ende der Ausblasdüse kann beispielsweise eine Verengung oder Verzweigung angeordnet sein, um verschiedene Formen und Geschwindigkeiten von Luftströmen zu erzeugen. Der Luftstrom kann grundsätzlich auch ein Fluidstrom sein, also ein reiner Luftstrom, ein Gemisch aus Luft und Flüssigkeit, aber auch reine Flüssigkeit.
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Die Ausblasdüse ist ausgeführt und angeordnet, einen Primärluftstrom aus verdichteter Blasluft oder Druckluft zur Reinigung der Eintiefung in einen Innenbereich der Eintiefung einzublasen. In einem Beispiel kann der Luftstrom oder Fluidstrom auch quer zu einer Längsrichtung der Ausblasdüse austreten. Unter einer Eintiefung können hierbei verschiedenste Arten von Oberflächenkonturen eines zu reinigenden Werkstücks verstanden werden, also durchgängige und Sacklochbohrungen, Spalte, Nute, Kanten und Ähnliches. Der Begriff Primärluftstrom soll verdeutlichen, dass dieser Luftstrom oder Fluidstrom primär den eigentlichen Reinigungseffekt in der Eintiefung bewirken soll, also das Ablösen der Partikel und Flüssigkeiten von einer Oberfläche des Werkstücks.
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Weiterhin weist die Vorrichtung eine Ringdüse mit einem umlaufenden Düsenspalt auf. Diese Ringdüse ist gemäß einem Beispiel so angeordnet, dass ein Mittelpunkt einer Querschnittsfläche der Ringdüse im Bereich oder auf der Höhe der Eintiefung angeordnet ist. Die Ringdüse ist angeordnet und ausgeführt, vor der Eintiefung einen Sekundärluftstrom außerhalb der Ringdüse zu erzeugen, der von der Eintiefung weg gerichtet ist, also beispielsweise dem Primärluftstrom entgegen gerichtet ist. Der Sekundärluftstrom ist also, anders ausgedrückt, von der Eintiefung weggerichtet. Außerhalb der Ringdüse meint hier, dass der Sekundärluftstrom außerhalb eines Düsenkörpers der Ringdüse verläuft, also zum Beispiel durch den vom Ringdüsenkörper eingeschlossenen freien Bereich.
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Mit anderen Worten wird ein separater Luftstrom erzeugt, der insbesondere dem Abtransport der vom Primärluftstrom abgelösten Partikel und Flüssigkeitsreste weg vom Werkstück bzw. weg von der Eintiefung dienen soll. Durch die Anordnung vor der Eintiefung werden Partikel und Flüssigkeitsreste, die durch den Primärluftstrom aus der Eintiefung herausbewegt werden, durch den Sekundärluftstrom erfasst und vom Werkstück weg transportiert. Mit anderen Worten dient die Ringdüse mit dem Sekundärluftstrom vornehmlich dem Abtransport von freien Partikeln und Flüssigkeiten und nicht oder kaum dem Ablöseeffekt.
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Ein weiterer Vorteil der Anwendung einer Ringdüse besteht hier darin, dass der Sekundärluftstrom in einem räumlichen Abstand zur Ringdüse selbst erzeugt werden kann. Dies erlaubt, dass die abtransportierten Partikel und Flüssigkeitsreste nicht in direkten Kontakt mit der Ringdüse gelangen und somit die Ringdüse nicht oder kaum verschmutzt wird. Zudem kann die Ringdüse auf verschiedene Weise ausgeführt sein. Ein Düsenspalt der Ringdüse kann ringförmig umlaufend und vollständig geschlossen, aber auch durch eine Vielzahl einzelner Öffnungen oder Einzeldüsen implementiert sein.
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In einer Ausführungsform weist die Ringdüse einen Düsenspalt auf, der einen Sekundärluftstrom in überwiegend axialer Richtung der Ringdüse erzeugt. Mit anderen Worten erfolgt eine Abgabe von Luft oder Fluid weniger in radialer Richtung, sondern primär zu Zwecken des Wegtransportierens von Partikeln und Flüssigkeiten aus der Ringdüse heraus in Richtung weg vom Werkstück. Hierzu kann beispielsweise der Düsenspalt der Ringdüse mit entsprechenden Leitblechen oder Düsenformen die Luft oder das Fluid in die gewünschte Richtung axial einleiten oder umleiten. Der erzeugte Sekundärluftstrom bewegt sich also mit anderen Worten durch die Ringform der Ringdüse und erzeugt vor und/oder in der Eintiefung einen Unterdruck oder Sogwirkung, der die herausgelösten Partikel und Flüssigkeiten erfasst und wegtransportiert. In einem Beispiel weist die Ringdüse im Düsenspalt zusätzlich Düsen für das Ausbringen einer Flüssigkeit auf.
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In einer Ausführungsform ist die rohrförmige Ausblasdüse rechtwinklig zu einer Querschnittsfläche der Ringdüse angeordnet. Geht man davon aus, dass die rohrförmige Ausblasdüse in etwa einer Form der Eintiefung folgt, kann es sinnvoll sein, den Sekundärluftstrom so anzuordnen, dass er einer Bewegungsrichtung der herausgelösten Partikel und Flüssigkeiten aus der Eintiefung heraus folgt und somit ein effektiver Abtransport erfolgt. In einem Beispiel ist die Ausblasdüse zur Querschnittsfläche der Ringdüse in einem rechten Winkel plus/minus 20 Grad angeordnet. Mit anderen Worten ist ein geringfügiger Winkelversatz vorgesehen, um beispielsweise eine optimierte Anordnung der Ausblasdüse oder eine variable Anordnung der Ausblasdüse zu erlauben, ohne die Position der Ringdüse anpassen zu müssen.
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In einer Ausführungsform ist die Ausblasdüse derart an der Eintiefung positionierbar, dass der Primärluftstrom außermittig in die Eintiefung eingebracht wird. Dies bedeutet, dass beispielsweise bei einem runden Querschnitt der Eintiefung die Ausblasdüse nicht exakt in einem Mittelpunkt oder Zentrum des Querschnitts angeordnet ist, sondern zu diesem Mittelpunkt oder Zentrum beabstandet ist. Dieser Ausführungsform liegt die Überlegung zugrunde, dass es bei beispielsweise zumindest annähernd zylinderförmigen oder im Längsschnitt symmetrischen Formen der Eintiefung bei einem Einbringen des Primärluftstroms in Längsrichtung der Eintiefung und mittig im Inneren der Eintiefung zu einer Stauung der Luft oder des Fluids im Inneren der Eintiefung kommen kann. Dies kann bewirken, dass es nicht zu dem gewünschten hohen Durchsatz des Primärluftstroms bzw. des Fluid mit dem gewünschten hohen Abtransport nach außen kommt, sondern im Inneren ein Gegendruck aufgebaut wird und kaum Reinigungswirkung erzielt wird.
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Insbesondere können Flüssigkeitsreste durch den Oberflächendruck bzw. die Flächenspannung der Flüssigkeit haften bleiben. Es wird daher eine veränderte Positionierung der Ausblasdüse vorgeschlagen, wodurch sich die Strömungsverhältnisse des Primärstroms insofern verändern, dass sie einen stärkeren Luftstrom oder Fluidstrom unterstützen und so durch die höhere Strömungsgeschwindigkeit ein effektiveres ablösen von Flüssigkeitsreste oder Partikeln bewirken.
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In einer Ausführungsform ragt die Ausblasdüse in die Eintiefung hinein und ist an der Stirnseite der Eintiefung relativ zum Radius der Eintiefung 5% bis 30 % von einer Mittenposition versetzt angeordnet. Mit anderen Worten schneidet die Ausblasdüse eine äußere Querschnittsfläche der Eintiefung in einer Entfernung von 5% bis 30% eines Radius entfernt von einem Mittelpunkt dieser Querschnittsfläche. Dieser Versatz kann eine besonders effektive Strömung der Blasluft bzw. des Fluids in der Eintiefung erreichen.
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In einer Ausführungsform ist die Ausblasdüse ausgeführt, den Primärluftstrom quer zu einer Längsachse der Eintiefung einzublasen. Während bekannte Lösungen in der Regel den Primärluftstrom zur Reinigung der Eintiefung in Längsrichtung bzw. axialer Richtung der Eintiefung einbringen, wird hier der Primärluftstrom quer eingebracht. Hierdurch können sich vorteilhaftere Strömungsverhältnisse ergeben, die vor allem an Seitenwänden der Eintiefung deutlich bessere Reinigungseffekte erzielen und Staueffekte in der Eintiefung vermeiden. Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen dem Primärluftstrom und der Längsachse der Eintiefung ein Winkel von 1 bis 30 Grad gebildet. In einem Beispiel ist zwischen dem Primärluftstrom und der Längsachse der Eintiefung ein Winkel zwischen 5 und 10 Grad gebildet.
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In einer Ausführungsform ist ein Abstand zwischen Ringdüse und Stirnseite der Eintiefung so gewählt, dass sich die ergebende Querschnittsfläche eines Spaltes zwischen der Ringdüse und einer Werkstückoberfläche kleiner ist als eine radiale Querschnittsfläche der Ringdüse. Dieser Ausführungsform liegen folgende Überlegungen zugrunde: Grundsätzlich ist eine Sogwirkung des Sekundärluftstromes an der Eintiefung oder in der Eintiefung wünschenswert, um einen effektiven Abtransport der abgelösten Partikel und Flüssigkeiten zu erreichen. Einerseits bewirkt ein zu geringer Abstand, dass durch den verkleinerten Spalt zwischen der Ringdüse und der Werkstückoberfläche zu wenig Luft aus der Umgebung angesaugt werden kann und somit das Volumen des Sekundärluftstroms nachteilig reduziert werden würde. Hier könnte allerdings vorteilhaft eine Erhöhung eines Unterdrucks vor bzw. in der Eintiefung bei verbesserter Reinigungswirkung erzeugt werden.
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Andererseits kann ein zu großer Abstand bzw. ein zu großer Spalt dazu führen, dass kein Unterdruck oder ein zu geringer Unterdruck und somit eine geringer oder gar kein Sekundärluftstrom vor und/oder in der Eintiefung vorherrscht. Insofern ist es wünschenswert, sowohl einen gewissen Unterdruck vor bzw. in der Eintiefung zu generieren und gleichzeitig ein möglichst hohes Volumen des Sekundärluftstromes zu erreichen. Eine Dimensionierung des Spaltes entsprechend dieser Ausführungsform kann diese Randbedingungen für einen optimierten Reinigungseffekt vorteilhaft kombinieren.
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Gemäß einem Beispiel ist der Abstand zwischen Ringdüse und Stirnseite der Eintiefung so gewählt, dass sich ein Luftstrom durch den Spalt zwischen Ringdüse und Stirnseite der Eintiefung aus der Differenz zwischen einem Sollwert des Sekundärluftstromes durch die Ringdüse und eines Luftstroms aus der Ausblasdüse ergibt. Hierdurch unterstützt der Sekundärluftstrom zusätzlich den Reinigungseffekt des Primärluftstroms durch das Erzeugen eines Unterdrucks in bzw. vor der Eintiefung.
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In einer Ausführungsform ist an der Ausblasdüse ein Kraftmesssensor angeordnet. Dieser Kraftmesssensor ist eingerichtet, eine entgegen zum Primärluftstrom gerichtete Austriebskraft auf die Ausblasdüse zu messen. Dem zugrunde liegt die Überlegung, dass bei ungünstigen Strömungsverhältnissen in der Eintiefung, beispielsweise durch Staueffekte, ein Gegendruck auf die Ausblasdüse aufgebaut wird. Mit anderen Worten weist ein zu hoher Gegendruck auf die Ausblasdüse auf ungünstige Strömungsverhältnisse innerhalb der Eintiefung hin, was auf wiederum eine ungünstige Reinigungswirkung schließen lässt. Es ist folglich wünschenswert, für die Ermittlung vorteilhafter Positionen der Ausblasdüse diese Austriebskraft zu messen. Ein hierfür einsetzbarer Kraftmesssensor kann beispielsweise auf Piezotechnologie oder auch anderen Messtechniken basieren.
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In einer Ausführungsform ist die Ausblasdüse an einer Positionierungseinheit angebracht, wobei die Positionierungseinheit ausgeführt ist, die Ausblasdüse in der Eintiefung räumlich zu positionieren. Eine solche Positionierungseinheit kann beispielsweise durch einen oder mehrere Aktoren, Motoren oder Stellglieder gekennzeichnet sein, die eine Position der Ausblasdüse in verschiedenen räumlichen Dimensionen verändern kann. Die Positionierungseinheit ist ausgeführt, eine Position der Ausblasdüse in der Eintiefung derart zu wählen, dass die Austriebskraft minimiert ist. Dies kann beispielsweise durch ein entsprechendes Verfahren implementiert sein. Hierzu wird jeweils durch den Kraftmesssensor eine aktuelle Austriebskraft gemessen. In einem folgenden Schritt wird die gemessene Austriebskraft mit einem Referenzwert verglichen. Dieser Referenzwert kann beispielsweise vorab durch Versuche oder Berechnungen ermittelt werden und lässt eine Aussage darüber zu, ob die sich ergebenden Strömungsverhältnisse innerhalb der Eintiefung eine ausreichende Reinigungswirkung hervorrufen.
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Ergibt der Vergleich eine zu hohe Austriebskraft, wird eine Winkelposition und/oder eine relative räumliche Position der Ausblasdüse durch die Positionierungseinheit verändert. Das Verfahren führt dann erneut eine Messung der Austriebskraft durch den Kraftmesssensor aus, mit anschließendem Vergleich mit dem Referenzwert. Bleibt die gemessene Austriebskraft unter dem Referenzwert, behält die Positionierungseinheit die aktuelle Position der Ausblasdüse bei. In diesem Fall kann folglich von günstigen Strömungsverhältnissen und einer effektiven Reinigungswirkung ausgegangen werden.
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Figurenliste
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Weder die Beschreibung noch die Figuren sollen als die Erfindung einschränkend ausgelegt werden.
- 1 zeigt eine Reinigungsvorrichtung mit einer Ausblasdüse und einer Ringdüse sowie einem Werkstück mit Eintiefung.
- 2 zeigt eine Ringdüse in Schnittdarstellung mit einem Sekundärluftstrom.
- 3 zeigt eine außermittige Positionierung einer Ausblasdüse in einer Eintiefung eines Werkstücks.
- 4 zeigt eine Positionierung einer Ausblasdüse quer zu einer Längsrichtung einer Eintiefung eines Werkstücks.
- 5 zeigt eine schematische räumliche Darstellung einer Reinigungsvorrichtung von einer Vorderseite.
- 6 zeigt eine schematische räumliche Darstellung einer Reinigungsvorrichtung von einer Rückseite.
- 7 zeigt eine Seitenansicht einer Reinigungsvorrichtung mit Trägerschiene.
- 8 zeigt eine räumliche Darstellung einer Reinigungsvorrichtung aus Richtung eines Werkstücks.
- 9 zeigt eine Ausblasdüse einer Reinigungsvorrichtung mit einer Positionierungseinheit und Kraftmesssensor.
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Die Zeichnungen sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Reinigung von Eintiefungen 12 in Werkstücken 14, im Folgenden als Reinigungsvorrichtung 10 bezeichnet. Das hier dargestellte Werkstück 14 kann beispielsweise ein axiales Ende einer Kurbelwelle sein und aus einem Metall wie beispielsweise Stahl bestehen. Im Werkstück 14 ist als Teil eines Herstellungsprozesses eine Eintiefung 12 geschaffen worden. Dies kann beispielsweise eine Bohrung sein, aber auch durch andere Herstellungsverfahren wie Fräsen, Schneiden, Schleifen oder ähnliche Verfahren entstanden sein.
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Diese häufig als Sacklöcher ausgebildeten kammerartigen Eintiefungen 12 haben häufig die Eigenschaft, dass sie nicht durchgängig sind und somit schwierig zu reinigen sind. Als Ergebnis des Herstellungsprozesses verbleiben häufig in diesen Eintiefungen 12 - insbesondere in einem Innenbereich 16 an den Wandungen - Reste von Flüssigkeiten wie Schmiermitteln, Kühlflüssigkeiten und ähnlichem, aber auch Schmutz, Späne und Ähnliches. Zum Reinigen dieser Eintiefungen 12 wird eine Ausblasdüse 18 in einen Innenbereich 16 der Eintiefung 12, möglicherweise auch vor der Eintiefung 12 positioniert. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Positionierungsvorrichtung (siehe 9) erfolgen.
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Die Ausblasdüse 18 ist beispielsweise an einem Luftverdichter oder Kompressor (hier nicht dargestellt) angeschlossen, der verdichtete Blasluft 20 oder Druckluft für die Ausblasdüse 18 zur Verfügung stellt. Ein Primäranschlussrohr 22 stellt eine entsprechende Verbindung zwischen dem Luftverdichter und der Ausblasdüse 18 dar. Die in die Ausblasdüse 18 eingebrachte Blasluft 20 erzeugt am Ausgang der Ausblasdüse 18 im Innenbereich 16 der Eintiefung 12 einen Primärluftstrom 24. Mit dem Primärluftstrom ist hier der Luftstrom oder Fluidstrom gemeint, der die Ausblasdüse 18 in Richtung der Eintiefung 12 verlässt. Durch die kinetische Energie des Primärluftstroms 24 werden die anhaftenden Flüssigkeitsreste und Partikel abgelöst und zusammen mit der Blasluft 20 aus der Eintiefung 12 herausgeschleudert.
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Eine Ringdüse 26 weist einen umlaufenden Düsenspalt 28 auf. Einem Luftkanal 34 (siehe 2) der Ringdüse 26 wird ebenfalls Blasluft 20 über ein Sekundäranschlussrohr 30 der Ringdüse 26 zugeführt. Hier kann ebenfalls entweder der gleiche oder ein separater Luftverdichter oder Kompressor (nicht gezeigt) angeschlossen sein. Die Ringdüse 26 erzeugt durch eine entsprechend gewählte Form des Düsenspaltes 28 (siehe hierzu 2) einen Sekundärluftstrom 32. Dieser bildet sich außerhalb der Ringdüse 26 selbst bzw. verläuft, ohne wesentlichen Kontakt zu den Wandungen der Ringdüse 26, durch einen inneren Querschnitt der Ringform der Ringdüse 26. In einem Beispiel kann der Düsenspalt 28 auch auf einer radial äußeren Seite der Ringdüse 26 verlaufen. Der auf der vom Werkstück 14 abgewandten axialen Seite der Ringdüse 26 bildet sich folglich ein Sekundärluftstrom 32, der vom Werkstück 14 und der Eintiefung 12 weggerichtet ist.
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Auf der zum Werkstück 14 gerichteten Seite der Ringdüse bildet sich ein Zufuhrluftstrom 32A als Teil des Sekundärluftstroms 32, der durch einen Spalt zwischen der Ringdüse 26 und einer Stirnseite der Eintiefung 12 bzw. des Werkstücks 14 verläuft und der dem Primärluftstrom im Wesentlichen entgegengerichtet oder quer dazu gerichtet ist. Gemäß einem Beispiel erzeugt der Zufuhrluftstrom 32A eine Sogwirkung bzw. einen Unterdruck vor und/oder in der Eintiefung 12. Dies kann eine Reinigungswirkung und eine Effektivität der Reinigung der Eintiefung 12 verbessern und verstärken. Dieser Zufuhrluftstrom 32A erfasst die durch den Primärluftstrom 24 aus der Eintiefung 12 herausgelösten Partikel und Flüssigkeitsreste und transportiert diese weg von der Eintiefung 12 durch den Querschnitt der Ringdüse 26 im Sekundärluftstrom 32. Vorteil dieser Anordnung, speziell der Verwendung einer Ringdüse 26, kann es sein, dass der Sekundärluftstrom 32 bzw. der Zufuhrluftstrom 32 A außerhalb eines Düsenkörpers der Ringdüse 26 verläuft und somit die abgelösten Partikel und Flüssigkeitsreste nicht erneut am Düsenkörper der Ringdüse 26 anhaften können. Durch diese berührungsfreie Anordnung kann einen Aufwand zur Reinigung und Wartung verringern.
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2 zeigt einen vereinfacht dargestellten Querschnitt durch eine beispielhafte Ringdüse 26. Ein Luftkanal 34 der Ringdüse 26 verläuft umlaufend im Inneren der Ringdüse 26. Der von der Ringdüse 26 zu erzeugende Sekundärluftstrom 32 mit dem Zufuhrluftstrom 32A wird hier in überwiegend axialer Richtung 36 der Ringdüse 26 erzeugt. Mit anderen Worten dient der Sekundärluftstrom 32 dem Wegtransport von Teilchen, Partikeln und Flüssigkeitsresten und nicht einer Beaufschlagung von Teilen oder Flächen im Bereich der Ringdüse 26 zu Zwecken der Oberflächenreinigung. Daher ist der Düsenspalt 28 derart geformt, dass die austretende Blasluft 20 eine Richtung aufweist, die einen Sekundärluftstrom 32 in vornehmlich axialer Richtung der Ringdüse 26 weg vom Werkstück 14 erzeugt. Beispielhaft ist daher hier eine entsprechende Form des Düsenspaltes 28 gezeigt. Es sind gemäß einem Beispiel auch andere Formen des Düsenspaltes 28, beispielsweise in Kombination mit zusätzlichen Leitblechen denkbar.
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In 3 ist ein Beispiel einer Positionierung einer Ausblasdüse 18 in einem Innenbereich 16 einer Eintiefung 12 eines Werkstücks 14 gezeigt. Die Ausblasdüse 18 ragt in einen Innenbereich 16 der Eintiefung 12 hinein, wobei eine mittige Längsachse der Ausblasdüse 38 und eine mittig verlaufende Längsachse der Eintiefung 40 zueinander versetzt angeordnet sind. Mit anderen Worten ist die Ausblasdüse 18 außermittig mit einem Abstand 60 in der Eintiefung 12 positioniert. Vorteil kann hier eine verbesserte Reinigungswirkung und die Vermeidung von Staueffekten im Bereich der Eintiefung 12 sein. Zur Vereinfachung der Darstellung ist eine Ringdüse 26 lediglich als gestrichelte Linie angedeutet.
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Ein weiteres Beispiel einer Positionierung einer Ausblasdüse 18 in einem Innenbereich 16 einer Eintiefung 12 eines Werkstückes 14 ist in 4 gezeigt. Dabei ist die Ausblasdüse 18 mit einem Winkelversatz 42 zwischen einer Längsachse 38 der Ausblasdüse 18 und einer Längsachse 40 der Eintiefung 12 angeordnet. Durch die im Vergleich zur axialen Richtung der Eintiefung 12 schräge Anordnung der Ausblasdüse 18 wird eine veränderte Strömung des Primärluftstrom 24 bewirkt, was wiederum eine verbesserte Reinigungswirkung haben kann. Auch hier ist die Ringdüse 26 aus Gründen der besseren Darstellung lediglich vereinfacht dargestellt. Es ist zu verstehen, dass die in 3 und 4 gezeigten Merkmale mit den beschriebenen Vorteilen gemäß einem Beispiel auch ohne die jeweils angedeutete Ringdüse oder ohne einen weiteren Sekundärluftstrom hierin offenbart sein sollen.
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5 zeigt eine vereinfachte räumliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Reinigungsvorrichtung 10 zum Reinigen von Eintiefungen 12 in Werkstücken 14. Zu erkennen sind zwei Ausblasdüsen 18, die an jeweils einer Positionierungseinheit 44 befestigt sind. Diese Positionierungseinheiten 44 können in einem Beispiel starr ausgeführt sein. Dies kann bedeuten, dass die Ausblasdüsen 18 einmalig oder wiederholt mittels geeigneter Werkzeuge je nach Lage der Eintiefungen 12 im Werkstück 14 justiert und positioniert und danach fixiert werden können. In einem weiteren Beispiel kann die Positionierungseinheit 44 Aktoren oder Stellelemente aufweisen, die ein wiederholtes oder kontinuierliches Ausrichten und Positionieren der Ausblasdüse 18 erlauben können.
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Die Positionierungseinheiten 44 sind im hier gezeigten Beispiel an einer Innenwandung einer Ringdüse 26 angeordnet, wobei jeweilige Primäranschlussrohre 22 von einer Rückseite der Ringdüse 26 herangeführt werden. Diese Primäranschlussrohre 22 werden von außen mit einer gemeinsamen Primärversorgungsleitung 46 mit verdichteter Blasluft 20 oder Druckluft versorgt. Im Inneren der Ringdüse 26 verläuft ein Düsenspalt 28 zum Erzeugen eines Sekundärluftstroms 32. Die Zufuhr von verdichteter Blasluft 20 zu einem Luftkanal 34 der Ringdüse 26 erfolgt über ein Sekundäranschlussrohr 30. Ein Rollensystem 48 erlaubt eine Translationsbewegung der gesamten Reinigungsvorrichtung 10 mit entsprechender mechanischer Führung, beispielsweise auf einem Schienensystem (nicht gezeigt).
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6 zeigt das in 5 dargestellte Beispiel einer Reinigungsvorrichtung 10 mit zwei Ausblasdüsen 18 und einer Ringdüse 26 aus einer Ansicht von schräg hinten. Deutlich zu sehen ist hier der Düsenspalt 28, der umlaufend kreisförmig ausgebildet ist. Das Sekundäranschlussrohr 30 ist aufgrund der im Vergleich zum Primärluftstrom 24 größeren bewegten Luftvolumina mit einem größeren Querschnitt ausgelegt. Sowohl das Sekundäranschlussrohr 30 als auch die Primärversorgungsleitung 46 sind in diesem Beispiel in Richtung weg vom Werkstück 14 geführt, um die Anschlüsse für beispielsweise Luftverdichter oder Kompressoren ausreichend entfernt von den schmutzbehafteten Bereichen der Reinigungsvorrichtung 10 anzuordnen. Die Darstellung zeigt weiterhin eine Ansicht des Rollensystems 48, was mehrere winklig zueinander angeordnete Rollen für eine Translationsbewegung der Reinigungsvorrichtung 10 umfasst.
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In 7 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Reinigungsvorrichtung 10 gezeigt, wobei hier insgesamt drei Ausblasdüsen 18 vorgesehen sind. Die jeweiligen Ausblasdüsen 18 sind mithilfe jeweils einer Positionierungseinheit 44 an der Ringdüse 26 befestigt. Der Bereich der Positionierungseinheiten 44 ist hier in teilweiser Schnittdarstellung gezeigt, um die Position der Ausblasdüsen 18 mitsamt dem Sekundäranschlussrohr 30 zu verdeutlichen. Ansonsten entsprechen die Teile, wie beispielsweise das Rollensystem 48 oder das Sekundäranschlussrohr 30, im Wesentlichen den bereits bisher beschriebenen Komponenten der vorangegangenen Beispiele.
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8 zeigt eine weitere schematische Ansicht einer Reinigungsvorrichtung 10, hier aus Richtung einer Eintiefung 12 bzw. eines Werkstücks 14. Gut zu sehen ist hier die Position von vier Ausblasdüsen 18 mit den entsprechenden Positionierungseinheiten 44. Ein Primäranschlussrohr 22 ist seitlich mit einem Winkelversatz von beispielsweise etwa 40° zu einer vertikalen Achse aus dem Bereich der Ringdüse 26 herausgeführt und führt dann in Richtung des Sekundärluftstroms 32 von der Ringdüse 26 weg.
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In 9 ist ein Teilbereich einer Reinigungsvorrichtung 10 mit einer Ausblasdüse 18 gezeigt, die in einen Innenbereich 16 einer Eintiefung 12, beispielsweise eines Sacklochs oder einer Bohrung, hineinreicht. Ein Kraftmesssensor 50 ist eingerichtet, eine entgegen zum Primärluftstrom 24 gerichtete Austriebskraft 52 zu messen. Dieser Kraftmesssensor 50 kann beispielsweise im Bereich einer Befestigung oder Aufhängung der Ausblasdüse 18 angeordnet sein und sich gegebenenfalls am Gehäuse der Reinigungsvorrichtung 10 oder an der Ringdüse 26 abstützen.
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Der Kraftmesssensor 50 misst eine Austriebskraft 52 und übermittelt diese an eine Steuer- und Regeleinheit 54. Dort kann beispielsweise ein Schwellwert hinterlegt sein, mit dem die gemessene Austriebkraft 52 verglichen wird. Bei Überschreiten dieses Schwellwertes kann die Steuer und Regeleinheit 54 beispielsweise ein Steuersignal 56 erzeugen, das eine Positionierungseinheit 44 anweist, eine Position der Ausblasdüse 18 über Aktoren oder Stellglieder zu verändern. Dabei kann eine Lageänderung der Ausblasdüse 18 sowohl eine Translationsbewegung, eine Rotationsbewegung, eine Kombination aus beiden Bewegungen bzw. eine Bewegung in allen räumlichen Dimensionen bedeuten.
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Das Messen der Austriebskraft 52 durch den Kraftmesssensor 50 kann daraufhin wiederholt werden, bis die Austriebskraft 52 unter den vorab definierten Schwellwert sinkt. Eine auf diese Weise optimierte Lage oder Position der Ausblasdüse 18 kann eine Reinigungswirkung insbesondere durch den Primärluftstrom 24 verbessern und ungünstige Staukonstellationen innerhalb der Eintiefung 12 verringern.
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Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
