-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen und/oder Abblasen eines Werkstücks mit einem Fluid. Das Fluid kann insbesondere gasförmig, flüssig oder ein Gemisch aus Gas und Flüssigkeit sein. Zum Reinigen bzw. Abblasen wird das Fluid auf das Werkstück gerichtet, um dort vorhandene Verunreinigungen zu entfernen. Beim Abblasen können beispielsweise Flüssigkeiten vom Werkstück entfernt werden.
-
Die Erfindung wird für unterschiedliche Werkstücke im Bereich der Technik eingesetzt, die durch Urformen und/oder Umformen und/oder spanabhebende Bearbeitung und/oder nicht-spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden. Bei dem Werkstück kann es sich auch um ein Endprodukt oder ein Zwischenprodukt handeln, das im Anschluss in weiteren Schritten bearbeitet wird. Das Werkstück kann aus einem beliebigen Material bestehen, beispielsweise aus Metall, einer Metalllegierung, Kunststoff, einem Verbundwerkstoff, usw., jedoch insbesondere nicht aus lebendem biologischem Gewebe.
-
DE 1 546 072 B2 beschreibt eine Vorrichtung zum Reinigen von Bohrungen an Werkstücken, beispielsweise einer Kurbelwelle. Unterschiedliche Blenden sind an einem Verteiler für Spülflüssigkeit angeordnet und können mit Schmiermittelkanäle oder einem Innendurchlass in Eingriff gebracht werden. Durch das Ausstoßen von Spülflüssigkeit aus den Blenden kann der betreffende Kanal oder Durchlass gereinigt werden.
-
DE 10 2018 001 638 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen, Sprühen, Spülen, Auftragen oder Trocknen eines Innenraums eines Behälters oder von Rohr- bzw. Anlagesystemen. In den zu reinigenden Innenraum wird ein Antriebsrohr mit einer rotierenden Antriebswelle und einem Rotationskopf eingeführt. Die Antriebswelle überträgt die Rotationsbewegung auf den Rotationskopf, der ein Bearbeitungsmedium, beispielsweise Wasser, über Öffnungen im Rotationskopf ausstößt.
-
Eine Blende zum Befestigen an einer Reinigungsdüse, um Kanäle oder Rohre in der Abwassertechnik zu reinigen, ist in
DE 20 2017 005 877 U1 beschrieben. Durch diese Blendenanordnung soll ein Wasserstrahl auf eine größere Strahlweite als bei anderen Blenden aufgeweitet werden, um die Reinigungswirkung zu verbessern.
-
DE 20 2019 103 575 U1 beschreibt eine Luftdüse zum Reinigen einer Filtervorrichtung. Die Blende hat eine Kernbohrung und mehrere in einem spitzen Winkel zur Längsachse der Kernbohrung verlaufende Austrittsöffnungen in einem Winkel von 20° bis 50°.
-
DE 20 2009 005 250 U1 betrifft eine bogenförmige Luftdüse für Heizungs-, Klima- und Belüftungsanlagen in Kraftfahrzeugen mit einem in einem bogenförmigen Gehäuse verlaufenden Welle, an der Luftableitscheiben und ein Drehantrieb zur Verstellung der Welle angeordnet sind.
-
Eine Reinigungsdüse mit gekrümmter Strahlführung für einen Dampf- oder Hochdruckreiniger ist in
DE 10 2016 205 947 B4 offenbart. Ein gekrümmter Blendenkörper hat in seinem Inneren zumindest im abgewinkelten Ende mehrere Kanäle, die unterschiedliche Austrittsrichtungen für ein austretendes Fluid definieren.
-
-
Aus dem medizinischen Bereich sind verschiedene Sonden und Katheter bekannt, die jedoch für Eingriffe an biologischem Gewebe eines menschlichen oder tierischen Körpers verwendet werden und daher ein völlig anderes Anwendungsgebiet betreffen. Beispielhaft wird auf
DE 35 005 44 C1 ,
DE 20 2013 012 593 U1 oder
DD 138 274 A1 verwiesen.
-
Bei der Bearbeitung von Werkstücken besteht der Bedarf, auch schwer zugängliche Stellen, wie Hinterschneidungen, Sacklöscher, Aussparungen bzw. Vertiefungen oder dergleichen zuverlässig von Verschmutzungen und insbesondere anhaftenden Flüssigkeiten zu reinigen. Unter einer solchen schwer zugänglichen Stelle an einem Werkstück ist insbesondere ein Bereich zu verstehen, der gegenüber der umgebenden Oberfläche des Werkstücks vertieft ausgebildet ist und wenigstens eine Öffnung an der umgebenden Oberfläche des Werkstücks aufweist, die in geradliniger Flucht mit Abstand zu der wenigstens einen Öffnung abgedeckt bzw. übergriffen wird. Dadurch besteht ein Hindernis, so dass ein geradliniger Zugang durch die Öffnung in die Vertiefung zum Zwecke des Reinigens oder Abblasens nicht möglich ist.
-
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, das eine effiziente Reinigung und/oder ein effizientes Abblasen von schwer zugänglichen Stellen eines Werkstücks ermöglicht.
-
Die Erfindung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 14 gelöst.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren kommen bei der Herstellung und/oder Bearbeitung von Werkstücken zum Einsatz, die durch Urformen und/oder Umformen hergestellt und/oder spanabhebend und/oder nicht spanabhebend bearbeitet werden. An einer oder mehreren Stellen in diesem Prozess kann es erforderlich oder vorteilhaft sein, Verschmutzungen vom Werkstück zu entfernen.
-
Hierzu wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Reinigen und/oder Abblasen des Werkstücks mit einem Fluid bereitgestellt. Das Fluid kann eine Flüssigkeit, ein Gas oder ein Gemisch aus Flüssigkeit und Gas sein. Bei einem Ausführungsbeispiel wird Druckluft zum Abblasen eines Werkstücks verwendet. Zum Reinigen des Werkstücks kann beispielsweise Wasser mit oder ohne Zugabe eines Reinigungsmittels verwendet werden. Unterschiedliche Fluide können auch nacheinander eingesetzt werden, beispielsweise um das Werkstück zunächst mittels einer Flüssigkeit zu reinigen oder zu spülen und anschließend verbleibende Flüssigkeitsreste durch Abblasen mit Druckluft zu entfernen.
-
Die Vorrichtung hat einen Träger mit einem sich in einer Längsrichtung erstreckenden freien Endabschnitt. Der Träger oder zumindest der freie Endabschnitt des Trägers kann plattenförmig oder stabförmig ausgestaltet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Träger durch eine sich in Längsrichtung erstreckende Lanze gebildet.
-
An dem freien Endabschnitt des Trägers ist ein Fluidstutzen angeordnet. Das dem Träger entgegengesetzte Ende des Fluidstutzens weist wenigstens eine Austrittsöffnung für das Fluid auf. Der Fluidstutzen ist in einer Querrichtung relativ zum Träger bewegbar. Die Querrichtung ist schräg oder rechtwinklig zur Längsrichtung ausgerichtet. Der Fluidstutzen kann beispielsweise durch eine Schubbewegung als Ganzes oder eine teleskopische Bewegung relativ zum Träger bewegt werden. Der auf diese Weise bewegbare Fluidstutzen kann in Vertiefungen am Werkstück eingeführt werden, die sich in Querrichtung erstrecken, aber im Bereich ihrer zugänglichen Öffnung in Querrichtung mit Abstand zu dieser Öffnung abgedeckt sind, beispielsweise durch ein anderes Werkstückteil oder eine Werkstückhalterung.
-
Mit dem Fluidstutzen ist ein Fluidkanal fluidisch verbunden. Der Fluidkanal erstreckt sich am und/oder im Träger. Über diesen Fluidkanal ist dem Fluidstutzen ein Fluid zuführbar. Der Fluidkanal kann beispielsweise mit einer Fluidquelle verbunden sein, beispielsweise einer Druckluftleitung oder einem Druckluftspeicher.
-
Die Vorrichtung weist außerdem eine Antriebseinrichtung und eine Positioniereinrichtung auf. Die Positioniereinrichtung ist dazu eingerichtet, den Träger und/oder das Werkstück relativ zueinander zu bewegen. Die Positioniereinrichtung kann hierzu wenigstens eine Maschinenachse aufweisen, um den Träger und/oder das Werkstück in wenigstens einem Freiheitsgrad rotatorisch und/oder translatorisch zu bewegen. Vorzugsweise ist die Positioniereinrichtung dazu eingerichtet, den Träger zumindest in Längsrichtung zu bewegen, insbesondere linear. Mittels der Positioniereinrichtung kann die Relativposition und die Relativausrichtung zwischen dem Träger und dem Werkstück eingestellt und verändert werden.
-
Die Antriebseinrichtung ist dazu eingerichtet, den Fluidstutzen in Querrichtung zu bewegen und insbesondere zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position zu bewegen. In der ausgefahrenen Position hat die Austrittsöffnung bzw. das dem Träger entgegengesetzte Ende des Fluidstutzens einen einstellbaren und/oder vorgebbaren Abstand vom Endabschnitt des Trägers. In der eingefahrenen Position ragt der Fluidstutzen vorzugsweise nicht über die Außenkontur des Trägers hinaus. Alternativ dazu kann er auch in der eingefahrenen Position über die Außenkontur des Trägers vorstehen, wenn dadurch das Positionieren des Endabschnitts des Trägers benachbart zu dem zu reinigenden und/oder abzublasenden schwer zugänglichen Bereich des Werkstücks nicht behindert wird. Die Länge des vom Träger wegragenden Fluidstutzens ist in der ausgefahrenen Position jedenfalls größer als in der eingefahrenen Position und vorzugsweise mindestens um den Faktor 3 oder 5 oder 10 größer.
-
Mittels des Trägers kann der Fluidstutzen unmittelbar benachbart zu einem zu reinigenden Bereich des Werkstücks positioniert werden, der in geradliniger Verlängerung der Querrichtung durch eine Störkontur abgedeckt ist. Ist der Fluidstutzen durch den Träger zwischen einer Störkontur und einer Öffnung eines vertieften, zu reinigenden Bereichs positioniert, kann der Fluidstutzen in Querrichtung in den vertieften Bereich des Werkstücks hinein bewegt und Fluid zum Reinigen und/oder Abblasen aus dem Fluidstutzen in den vertieften Bereich ausgestoßen werden. Es ist dabei insbesondere bevorzugt, wenn der Fluidstutzen während des Ausstoßens des Fluids von seiner ausgefahrenen Position zurück in die eingefahrene Position bewegt wird.
-
Mittels dieser Vorrichtung lassen sich schlecht zugängliche Bereiche am Werkstück erreichen und effizient reinigen bzw. abblasen.
-
Es ist vorteilhaft, wenn der Fluidkanal und der Fluidstutzen integral ausgebildet sind und beispielsweise Bestandteile eines gemeinsamen Fluidschlauchs. Der Fluidstutzen bildet dabei das Endstück des Fluidschlauchs, das aus dem Träger in Querrichtung ausfahrbar und einfahrbar ist. Der Fluidschlauch kann bei den im Normalbetrieb auftretenden und auf den Fluidschlauch einwirkenden Kräften zumindest abschnittsweise elastisch oder plastisch verformbar sein und/oder abschnittsweise unverformbar oder starr sein.
-
Der Fluidschlauch hat beispielsweise einen kreisrunden Außenquerschnitt. Abweichend hiervon können auch andere Querschnittsformen, beispielsweise ovale, elliptische oder polygonale Querschnittsformen verwendet werden.
-
Der Träger kann einen Führungskanal aufweisen, innerhalb dem sich der Fluidschlauch erstreckt. Die Innenquerschnittskontur des Führungskanals entspricht dabei vorzugsweise der Außenquerschnittskontur des Fluidschlauchs. Bevorzugt hat der Führungskanal einen kreisrunden Innenquerschnitt. Abweichend hiervon könnten auch andere Querschnittsformen, beispielsweise ovale, elliptische oder polygonale Querschnittsformen verwendet werden.
-
Der Führungskanal kann einen Führungsschlauch aufweisen oder zumindest abschnittsweise von einem Führungsschlauch gebildet sein. Der Führungsschlauch ist am oder im Träger angeordnet, insbesondere in einer Durchgangsöffnung des Trägers. Die Innenquerschnittskontur der Durchgangsöffnung kann dabei der Außenquerschnittskontur des Führungsschlauchs entsprechen, so dass sich der Führungsschlauch flächig an der Innenwand der Durchgangsöffnung abstützt. Der Fluidschlauch ist bevorzugt gleitend verschiebbar in dem Führungsschlauch angeordnet, so dass zwischen dem Fluidschlauch und dem Führungsschlauch ein Gleitlager gebildet ist.
-
Vorzugsweise ist zumindest eine äußere Lage des Fluidschlauchs oder der gesamte Fluidschlauch aus Kunststoff, Gummi oder einem anderen verformbaren Werkstoff hergestellt. Als Kunststoff kann beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyethylen (PE) oder Polyurethan (PU) verwendet werden. Auch eine beliebige Kombination aus zwei oder mehr der vorstehend genannten Werkstoffe kann verwendet werden. Zusätzlich kann in eine solche Matrix aus wenigstens einem der vorgenannten Werkstoffe wenigstens ein Verstärkungs- bzw. Bewehrungselement in Form von Fasern, Filamenten, Drähten, Partikeln oder einer beliebigen Kombination davon eingebettet werden. Der Fluidschlauch kann also auch aus einem Verbundwerkstoff bestehen.
-
Für den Führungsschlauch können dieselben Werkstoffe verwendet werden, wie für den Fluidschlauch.
-
Es ist bevorzugt, wenn der Führungskanal einen sich in Längsrichtung erstreckenden Führungsabschnitt und eine in Querrichtung ausgerichteten Führungsöffnung aufweist. Der Führungsabschnitt und die Führungsöffnung können über eine Biegung miteinander verbunden sein, die einen konstanten oder einen variierenden Radius aufweisen kann. Der Biegungsverlauf bzw. der wenigstens eine Radius der Biegung, der für den Fluidschlauch verwendete Werkstoff, die Wandstärke des Fluidschlauchs und der Außendurchmesser des Fluidschlauchs sind aneinander angepasst, so dass der Verschiebebewegung des Fluidschlauchs kein zu großer Widerstand durch die erforderliche Verformung des Fluidschlauchs an der Biegung entgegengesetzt wird. Der vom Endstück des Fluidschlauchs gebildete Fluidstutzen soll in der ausgefahrenen Position vorzugsweise eine ausreichende Eigensteifigkeit aufweisen.
-
Es ist vorteilhaft, wenn die Antriebseinrichtung dazu eingerichtet ist, einen sich in Längsrichtung erstreckenden, den Fluidkanal bildenden Abschnitt des Fluidschlauchs in Längsrichtung relativ zum ersten Abschnitt des Führungskanals zu bewegen. Dies hat zur Folge, dass sich das Endstück des Fluidschlauchs, das den Fluidstutzen bildet, zwischen der eingefahrenen Position und der ausgefahrenen Position in Querrichtung bewegen kann. Das Umlenken der Bewegung erfolgt durch die Biegung, die den Führungsabschnitt mit der Führungsöffnung des Führungskanals verbindet.
-
Es ist vorteilhaft, wenn die Positioniereinrichtung dazu eingerichtet ist, zumindest den Endabschnitt des Trägers oder alternativ den gesamten Träger zwischen einer Arbeitsposition und einer Ruheposition zu bewegen. Diese Bewegung kann in einem oder mehreren linearen und/oder rotatorischen Freiheitsgraden mittels wenigstens einer Maschinenachse durchgeführt werden. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine lineare Bewegung in Längsrichtung.
-
Die Arbeitsposition kann beispielsweise durch einen Anschlag definiert werden, an dem der Träger oder ein mit dem Träger unbeweglich verbundenes Teil anschlägt, sobald der Träger die Arbeitsposition erreicht hat. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Arbeitsposition und/oder die Ruheposition und/oder mehrere oder alle Zwischenpositionen zwischen der Arbeitsposition und der Ruheposition mittels eines Sensors erfasst werden.
-
Wie bereits erläutert, ist die Antriebseinrichtung insbesondere dazu eingerichtet, den Fluidstutzen in Querrichtung zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position zu bewegen. Die ausgefahrene Position kann beispielsweise durch einen Anschlag definiert werden, an dem der Fluidstutzen, der Fluidschlauch, oder ein damit unbeweglich verbundenes Teil anschlägt, wenn der Fluidstutzen seine vollständig ausgefahrene Position erreicht hat. Zusätzlich oder alternativ kann die ausgefahrene Position und/oder die eingefahrene Position und/oder eine oder mehrere Zwischenpositionen durch einen Sensor erfasst werden.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise eine Steuereinrichtung auf. Mittels der Steuereinrichtung kann beispielsweise die Positioniereinrichtung und/oder die Antriebseinrichtung und/oder eine Fluidzufuhr in den Fluidkanal gesteuert oder geregelt werden. Die Steuereinrichtung kann somit sowohl Bestandteil der Positioniereinrichtung, als auch Bestandteil der Antriebseinrichtung sein. Mittels der Steuereinrichtung kann beispielsweise auch wenigstens ein Fluidparameter, insbesondere der Massenstrom und/oder der Volumenstrom und/oder der Druck des zugeführten Fluids abhängig von der Position des Fluidstutzens gesteuert oder geregelt werden.
-
Die für die Antriebseinrichtung und/oder die Positioniereinrichtung verwendeten Maschinenachsen können beliebig ausgebildet sein. Beispielsweise können pneumatisch angetriebene und/oder hydraulisch angetriebene und/oder elektromotorisch angetriebene Maschinenachsen eingesetzt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel können die Antriebseinrichtung und/oder die Positioniereinrichtung beispielsweise wenigstens einen Zylinder, insbesondere Pneumatikzylinder, aufweisen, um zumindest eine Bewegung in Längsrichtung zu veranlassen.
-
Es kann auch vorteilhaft sein, am Fluidstutzen eine Blende anzuordnen, beispielsweise eine Düse. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Fluidstutzen keine ausreichende Eigensteifigkeit aufweist. Durch die Druckbeaufschlagung entsteht stromaufwärts der Blende ein Staudruck innerhalb des Fluidstutzens, um diesen in seiner gewünschten Orientierung in Querrichtung auszurichten.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Reinigen und/oder Abblasen eines Werkstücks kann insbesondere ein Ausführungsbeispiel der vorstehend erläuterten Vorrichtung verwenden, um das Verfahren auszuführen.
-
Zunächst werden dabei der Träger und das Werkstück relativ zueinander positioniert, so dass der Träger eine Arbeitsposition einnimmt. Dabei kann nur der Träger, nur das Werkstück oder sowohl der Träger, als auch das Werkstück bewegt werden. In der Arbeitsposition befindet sich der freie Endabschnitt des Trägers benachbart zu einer schwer zugänglichen Stelle am Werkstück, die gereinigt oder abgeblasen werden soll.
-
In der Arbeitsposition des Trägers wird der Fluidstutzen in Querrichtung schräg oder rechtwinklig zur Längsrichtung von der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position bewegt. Während dieser Bewegung oder alternativ nach dem Erreichen der ausgefahrenen Position wird Fluid zu dem Fluidstutzen geleitet und tritt an wenigstens einer Austrittsöffnung des Fluidstutzens aus. Die Hauptaustrittsrichtung des Fluids ist vorzugsweise in Querrichtung.
-
Anschließend wird der Fluidstutzen aus der ausgefahrenen Position zurück in die eingefahrene Position bewegt. Während dieser Bewegung kann vorzugsweise weiter Fluid zum Fluidstutzen zugeführt werden und dort austreten.
-
Das austretende Fluid wird zum Reinigen bzw. Abblasen der betreffenden Stelle des Werkstücks verwendet.
-
Durch das Ausstoßen des Fluids aus dem Fluidstutzen kann Flüssigkeit auf die Außenfläche des Fluidstutzens gelangen. Bei dieser Flüssigkeit kann es sich um eine von dem Werkstück zu entfernende Flüssigkeit handeln und/oder um eine Flüssigkeit, die Bestandteil des ausgestoßenen Fluids ist. Während des Zurückbewegens des Fluidstutzens von der ausgefahrenen Position in die eingefahrene Position wird die an der Außenfläche anhaftende Flüssigkeit in den Führungskanal eingebracht und kann dort einen Gleitfilm bilden. Aufgrund dieses Gleitfilms ist eine im Wesentlichen spielfreie Führung zwischen dem Fluidschlauch einerseits und dem Führungsschlauch andererseits gewährleistet.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine blockschaltbildähnliche Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Reinigen und/oder Abblasen eines Werkstücks,
- 2 und 3 jeweils eine schematische Prinzipdarstellung eines Werkstücks mit einer zu reinigenden und/oder abzublasenden Stelle,
- 4 eine schematische Prinzipdarstellung in Ausgestaltung eines Trägers mit einem Führungskanal der Vorrichtung aus 1,
- 5 eine schematische blockschaltbildähnliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung aus 1 mit einer durch Zylinder gebildeten Positioniereinrichtung und Antriebseinrichtung,
- 6 und 7 jeweils eine schematische Schnittdarstellung eines Fluidstutzens der Vorrichtung gemäß der 1, 4 und 5 in einem Längsschnitt und
- 8-10 jeweils eine schematische Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung des Ablaufs eines Verfahrens zum Reinigen und/oder Abblasen einer schwer zugänglichen Stelle an einem Werkstück in unterschiedlichen Stadien des Verfahrens.
-
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 15, die zum Reinigen und/oder Abblasen einer schwer zugänglichen Stelle 16 an einem Werkstück 17 eingerichtet ist. Die schwer zugängliche Stelle 16 ist insbesondere durch eine Vertiefung oder Aussparung 18 gebildet, beispielsweise ein Sackloch 19 oder eine Nut 20 (vergleiche 1-3). Die Aussparung 18 hat beispielsgemäß einen Boden und eine oder mehrere sich an den Boden anschließende Wände. Dem Boden gegenüberliegend ist die Aussparung 18 über eine Öffnung 21 zugänglich, wobei die Aussparung 18 insbesondere ausschließlich über diese eine Öffnung 21 zugänglich ist. In einer Querrichtung Q sind der Boden und die Öffnung 21 der Aussparung 18 mit Abstand zueinander gegenüberliegend angeordnet.
-
Wie es in den 1-3 veranschaulicht ist, wird der Zugang zur Öffnung 21 in Querrichtung Q mit Abstand zur Öffnung 21 durch eine vorhandene Störkontur blockiert. In Querrichtung Q in die Aussparung 18 ist daher nur im Bereich von der Öffnung bis zu der Störkontur zugänglich, Die über die Öffnung 21 ragende Störkontur kann Bestandteil des Werkstücks 17 oder irgendein anderes Teil sein und beispielsweise zu einer Werkstückhalterung gehören.
-
Um die zu reinigende und/oder abzublasende Stelle 16 in der Aussparung 18 des Werkstücks 17 erreichen zu können, weist die Vorrichtung 15 einen Träger 23 auf, der einen sich in einer Längsrichtung L erstreckenden freien Endabschnitt 24 aufweist. Bei dem hier veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Träger 23 insgesamt durch eine sich in Längsrichtung L erstreckende Lanze 25 gebildet. Die Lanze 25 hat eine stabförmige oder stangenförmige Gestalt und erstreckt sich ausgehend von einem Stützteil 26 zum freien Endabschnitt 24 in Längsrichtung L. In Abwandlung zu diesem Ausführungsbeispiel kann der Träger 23 auch ein plattenförmiges Bauteil sein, wobei sich die Platte parallel zu einer Ebene erstreckt, die wiederum rechtwinklig zur Querrichtung Q ausgerichtet ist.
-
Im freien Endabschnitt 24 des Trägers 23 und beispielsgemäß der Lanze 25 ist ein Fluidstutzen angeordnet, der in Querrichtung Q relativ zum Träger 23 bewegbar ist. Diese Bewegung ist derart ausgebildet, dass der Fluidstutzen 27 zwischen einer eingefahrenen Position E (1 und 8) und einer ausgefahrenen Position A (4 und 10) durch eine Verschiebebewegung und/oder eine teleskopische Bewegung bewegt werden kann. Bei einer teleskopischen Bewegung des Fluidstutzens 27 werden die teleskopierbaren Bestandteile des Fluidstutzens 27 unterschiedlich weit bewegt, während bei einer Verschiebebewegung der gesamte Fluidstutzen 27 um die gleiche Weglänge bewegt wird.
-
An seinem freien Ende weist der Fluidstutzen 27 eine Austrittsöffnung 28 auf, aus der ein Fluid F abgegeben und auf die zu reinigende bzw. abzublasende Stelle 16 am Werkstück 17 gerichtet werden kann. Hierfür ist der Fluidstutzen 27 fluidisch mit einem Fluidkanal 29 verbunden, über den das Fluid F zum Fluidstutzen 27 zugeführt werden kann.
-
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel bestehen der Fluidkanal 29 und der Fluidstutzen 27 aus demselben Material und sind insbesondere integral miteinander verbunden und beispielsweise durch einen Fluidschlauch 30 gebildet. Der Fluidschlauch 30 kann aus Gummi, Kunststoff, Verbundwerkstoff oder eine beliebigen Kombination davon bestehen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Fluidschlauch 30 aus Polytetrafluorethylen (PTFE). Es können aber auch andere Werkstoffe oder Werkstoffkombinationen verwendet werden.
-
Der Fluidschlauch 30 hat beispielsgemäß einen kreisrunden Außenquerschnitt und einen kreisrunden Innenquerschnitt. Er ist fluidisch mit einer Zufuhreinrichtung 31 verbunden, mittels der das Fluid F der Fluidkanal 29 und beispielsgemäß dem Fluidschlauch 30 zugeführt werden kann. Die Zufuhreinrichtung 31 kann eine Fluiddruckquelle und/oder eine Fluidventilanordnung sein.
-
Der Fluidschlauch 30 ist beispielsgemäß durch die beim fehlerfreien Betrieb auftretenden Kräfte elastisch oder plastisch verformbar. Er kann zumindest abschnittsweise auch nicht verformbar bzw. starr sein.
-
Der Fluidschlauch 30 ist am und beispielsgemäß im Träger 23 angeordnet. Er erstreckt sich entlang eines Führungskanals 35 und ist darin gleitend verschiebbar geführt. Der Führungskanal 35 hat beim Ausführungsbeispiel einen Führungsabschnitt 35a, der sich entlang des Trägers 23 bis in den Endabschnitt 24 erstreckt, im Wesentlichen in Längsrichtung L. An den Führungsabschnitt 35a schließt sich eine Biegung 35b des Führungskanals 35 an. Die Biegung 35b verbindet eine Führungsöffnung 36 mit dem Führungsabschnitt 35a. Die Führungsöffnung 36 stellt die Mündung des Führungskanals 35 am Träger 23 dar (1 und 4). Die Krümmung der Biegung 35b kann konstant oder veränderlich sein.
-
Die Führungsöffnung 36 ist in Querrichtung Q ausgerichtet, so dass der durch den Endabschnitt des Fluidschlauches 30 gebildete Fluidstutzen 27 in Querrichtung Q aus dem Träger 23 heraus ausgerichtet wird. Die Ebene, in der sich die Führungsöffnung 36 erstreckt, ist beispielsgemäß rechtwinklig zur Querrichtung Q ausgerichtet. Zwischen der Führungsöffnung 36 und der Biegung 35b kann optional ein sich in Querrichtung Q erstreckender weiterer Führungsabschnitt des Führungskanals 35 vorhanden sein.
-
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Führungskanal 35 durch einen Führungsschlauch 37 gebildet. Der Führungsschlauch 37 hat beispielsgemäß einen kreisrunden Innenquerschnitt, der im Wesentlichen dem kreisrunden Außenquerschnitt des Fluidschlauchs 30 entspricht. Der Innendurchmesser des Führungsschlauchs 37 kann bei einer vorgegebenen Referenztemperatur von beispielsweise 20°C größer, etwas oder gleich groß sein, wie der Außendurchmesser des Fluidschlauchs 30. Es soll eine möglichst spielfreie Führung des Fluidschlauchs 30 erreicht werden.
-
Als Material für den Führungsschlauch 37 können beispielsweise die Materialien verwendet werden, die auch für den Fluidschlauch 30 verwendet werden. Vorzugsweise haben der Fluidschlauch 30 und der Führungsschlauch 37 in etwa dieselbe Abriebfestigkeit bzw. Härte.
-
Der Führungsschlauch 37 erstreckt sich beispielsgemäß innerhalb einer Durchgangsöffnung 38 des Trägers 23 (4). Er stützt sich bevorzugt flächig an der Innenwand der Durchgangsöffnung 38 ab. Vorzugsweise entspricht die Querschnittskontur der Durchgangsöffnung 38 der Außenkontur des Führungsschlauchs 37.
-
Wie es schematisch in 1 veranschaulicht ist, weist die Vorrichtung 15 außerdem eine Positioniereinrichtung 42 auf. Die Positioniereinrichtung 42 ist beim Ausführungsbeispiel dazu eingerichtet, den Träger 23 relativ zum Werkstück 17 zu bewegen und zu positionieren, und insbesondere den Träger 23 zwischen einer Ruheposition R (1) und einer Arbeitsposition W (4 und 8-10) zu bewegen. In der Ruheposition R ist der Fluidstutzen 27 bzw. der Endabschnitt 24 rechtwinkelig zur Querrichtung Q betrachtet, beispielsgemäß in Längsrichtung L, mit Abstand von der zu reinigenden bzw. abzublasenden Stelle 16 am Werkstück 17 angeordnet, wie es schematisch in 1 veranschaulicht ist. In der Arbeitsposition W liegt der Endabschnitt 24 und beispielsgemäß die Führungsöffnung 36 der Stelle 16 bzw. der Aussparung 18 in Querrichtung Q fluchtend gegenüber, wie es aus den 8-10 hervorgeht.
-
Alternativ oder zusätzlich zum Träger 23 kann auch das Werkstück 17 mittels der Positioniereinrichtung 42 bewegt werden.
-
Zur Bewegung des Fluidstutzens 27 und beispielsgemäß des Fluidschlauchs 30 hat die Vorrichtung 15 eine Antriebseinrichtung 43. Die Antriebseinrichtung 43 erzeugt beim Ausführungsbeispiel eine Verschiebebewegung des Fluidschlauchs 30 innerhalb des Führungskanals 35 bzw. des Führungsschlauchs 37. Dazu greift die Antriebseinrichtung 43 beim Ausführungsbeispiel an einem Kopplungselement 44 an, das unbeweglich mit einem den Fluidkanal 29 bildenden Abschnitt des Fluidschlauchs 30 verbunden ist. Die Antriebseinrichtung 43 ist beispielsgemäß als linearer Antrieb ausgebildet und veranlasst eine Bewegung des Kopplungselements 44 und somit des Abschnitts des Fluidschlauchs 30, der sich im ersten Führungsabschnitt 35a des Führungskanals 35 erstreckt, was wiederum zu einer Bewegung des Fluidstutzens 27 in Querrichtung Q führt. Somit kann der Fluidstutzen 27, der beispielsgemäß durch das Endstück des Fluidschlauchs 30 gebildet ist, zwischen einer eingefahrenen Position E ( 1 und 8) und einer ausgefahrenen Position A ( 4 und 10) in Querrichtung Q bewegt werden.
-
Die hierfür erforderlichen Antriebe bzw. Maschinenachsen der Positioniereinrichtung 42 bzw. der Antriebseinrichtung 43 können pneumatisch, hydraulisch oder elektromotorisch angetrieben sein. Wie es beispielhaft in 5 dargestellt ist, weist die Antriebseinrichtung 43 und die Positioniereinrichtung 42 jeweils einen oder mehrere Zylinder auf, insbesondere Pneumatikzylinder 45.
-
Wie es in 5 auch veranschaulicht ist, kann die Arbeitsposition W durch einen ersten Anschlag 46 für das Stützteil 26 und/oder die ausgefahrene Position A durch einen zweiten Anschlag 47 für das Kopplungselement 44 definiert werden. Zu diesem Zweck liegt das Stützteil 26 in der Arbeitsposition W des Trägers 23 am ersten Anschlag 46 an. Zusätzlich oder alternativ liegt das Kopplungselement 44 in der ausgefahrenen Position A des Fluidstutzens 27 am zweiten Anschlag 47 an.
-
Zusätzlich oder alternativ zu der Verwendung von Anschlägen 46, 47 kann die Position des Trägers 23 und/oder die Position des Fluidstutzens 27 auch sensorisch erfasst werden, beispielsweise durch einen zur Positionserfassung des Trägers 23 eingerichteten ersten Sensor 48 und/oder durch einen zur Positionserfassung des Fluidstutzens 27 eingerichteten zweiten Sensor 49 (1). Mittels der Sensoren 48, 49 können eine oder mehrere oder alle Positionen erfasst werden. Zumindest dient der erste Sensor 48 zur Erfassung der Arbeitsposition W und der zweite Sensor 49 zur Erfassung der ausgefahrenen Position A.
-
Zur Ansteuerung der Positioniereinrichtung 42 und der Antriebseinrichtung 43 hat die Vorrichtung 15 beispielsgemäß eine Steuereinrichtung 50. Die Steuereinrichtung 50 erzeugt ein erstes Steuersignal S1 für die Positioniereinrichtung 42 und ein zweites Steuersignal S2 für die Antriebseinrichtung 43. Die Steuereinrichtung 50 ist somit gemeinsamer Bestandteil der Positioniereinrichtung 42 und der Antriebseinrichtung 43.
-
Sofern Sensoren vorhanden sind, können der Steuereinrichtung 50 ein erstes Positionssignal P1 des ersten Sensors 48 und/oder ein zweites Positionssignal P2 des zweiten Sensors 29 übermittelt werden.
-
Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 50 außerdem dazu eingerichtet, ein drittes Steuersignal S3 für die Zufuhreinrichtung 31 zu erzeugen, um wenigstens einen Parameter der Strömung des Fluids F einzustellen, beispielsweise den Druck und/oder den Volumenstrom und/oder den Massenstrom des Fluids F. Im einfachsten Fall kann die Steuereinrichtung 50 mittels des dritten Steuersignals S3 die Fluidzufuhr einschalten und abschalten.
-
Wie es in den 6 und 7 schematisch veranschaulicht ist, kann in dem sich an die Austrittsöffnung 28 anschließenden Endbereich des Fluidstutzens 27 eine Blende 55 angeordnet sein, mittels der bei der Zufuhr eines Fluids F ein Staudruck innerhalb des Fluidstutzens 27 erzeugt werden kann. Die Blende 55 kann beispielsweise unmittelbar stromaufwärts an die Auslassöffnung 28 anschließen oder die Auslassöffnung 28 bilden. Beispielsweise kann die Blende 55 eine Fluiddüse sein. Diese Blende 55 kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn der Fluidstutzen 27 bzw. der Fluidschlauch 30 aus einem Material besteht und/oder eine Dimensionierung aufweist, bei der keine ausreichende Eigensteifigkeit gegeben ist. Das Ausrichten des Fluidstutzens 27 entlang der Querrichtung Q kann dann schwierig werden. Mittels der Blende 55 und dem stromaufwärts davon erzeugten Staudruck richtet sich der Fluidstutzen 27 in Querrichtung Q aus, sobald ein ausreichender Druck bzw. ein ausreichender Volumenstrom des Fluids F herrscht.
-
Die Verwendung eines der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele der Vorrichtung 15 zum Reinigen und/oder Abblasen einer Stelle 16 an einem Werkstück 17 wird nachfolgend anhand der 8-10 erläutert.
-
Zu Beginn befindet sich der Fluidstutzen 27 in seiner eingefahrenen Position E vorzugsweise vollständig innerhalb der Außenkontur des Trägers 23 bzw. der Lanze 25 (8). In dieser eingefahrenen Position E des Fluidstutzens 27 wird der Träger 23 bzw. die Lanze 25 in die Arbeitsposition W bewegt, beispielsgemäß durch eine translatorische Bewegung der Lanze 25 in Längsrichtung L. In der Arbeitsposition W liegt der Fluidstutzen 27 bzw. die Führungsöffnung 36 der zu reinigenden und/oder abzublasenden Stelle 16 in Querrichtung Q fluchtend gegenüber.
-
Nachdem die Arbeitsposition W erreicht wurde, kann der Fluidstutzen 27 von seiner eingefahrenen Position E (8) heraus in Richtung der ausgefahrenen Position A bewegt werden, wie es in 9 veranschaulicht ist. Bei dieser Ausfahrbewegung wird vorzugsweise noch kein Fluid F zugeführt. Die Fluidzufuhr des Fluids F und das Ausstoßen des Fluids F aus dem Fluidstutzen 27 bzw. der Austrittsöffnung 28 auf die Stelle 16 des Werkstücks 17 beginnt beispielsgemäß, sobald der Fluidstutzen 27 die ausgefahrene Position A erreicht hat (10). Die Austrittsöffnung 28 ist dabei ausreichend nahe am Boden der Aussparung 18 angeordnet, in die der Fluidstutzen 27 hineinragt. Auf jeden Fall ragt der Fluidstutzen 27 in der ausgefahrenen Position A durch die Öffnung 21 in die Aussparung 18 hinein, deren Innenbereich die zu reinigende bzw. abzublasende Stelle 16 des Werkstücks 17 bildet.
-
Nachdem die Zufuhr von Fluid F gestartet wurde und somit Fluid F aus der Austrittsöffnung 28 auf die Stelle 16 in der Aussparung 18 austritt, wird der Fluidstutzen 27 vorzugsweise bei fortgesetztem Fluidausstoß von der ausgefahrenen Position A in die eingefahrene Position E zurückbewegt. Durch den fortgesetzten Fluidausstoß lässt sich eine besonders gute Wirkung der Reinigung bzw. des Abblasens erzielen.
-
Vor oder erst nach dem Erreichen der eingefahrenen Position E kann die Zufuhr von Fluid F unterbrochen werden. Beispielsweise kann die Zufuhr von Fluid F gestoppt werden, sobald der Fluidstutzen 27 vollständig außerhalb der Aussparung 18 angeordnet ist, so wie es beispielsweise in 9 veranschaulicht ist.
-
Bei einer optionalen Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ausstoßen von Fluid unter Beibehaltung der Arbeitsposition W des Trägers 23 bzw. der Lanze 25 mehrfach sequentiell wiederholt werden. Beispielsweise kann der Fluidstutzen 27 wiederholt zwischen der ausgefahrenen Position A (10) und der teilweise eingefahrenen Position ( 9) oder der vollständig eingefahrenen Position E ( 8) bewegt werden und in mehreren Durchgängen unterschiedliche Fluide F ausgestoßen werden. Zum Beispiel kann während eines ersten Durchgangs eine Flüssigkeit zur Reinigung der Stelle 16 innerhalb der Aussparung 18 ausgestoßen werden und in einem weiteren Durchgang ein Gas, vorzugsweise Druckluft ausgestoßen werden, um die Stelle 16 innerhalb der Aussparung 18 von der verbliebenen Flüssigkeit des vorhergehenden Reinigungsdurchgangs zu befreien.
-
Nach dem Beendigen des Reinigens und/oder Abblasens kann der Träger 23 bzw. die Lanze 25 aus der Arbeitsposition W vom Werkstück 17 weg in die Ruheposition R ( 1) bewegt werden.
-
Bei dem Abblasen oder Reinigen der Stelle 16 des Werkstücks 17 kann auf eine Außenfläche 56 des Fluidstutzens 27 Flüssigkeit gelangen. Diese Flüssigkeit kann Bestandteil des ausgestoßenen Fluids F sein oder beim Abblasen mit einem Gas (z.B. Druckluft) von der Stelle 16 des Werkstücks 17 entfernt werden und dabei auf die Außenfläche 56 des Fluidstutzens 27 gelangen. Beim Zurückbewegen des Fluidstutzens 27 in die eingefahrene Position E wird diese an der Außenfläche 56 anhaftende Flüssigkeit in den Führungskanal 35 eingebracht, beispielsgemäß zwischen dem Führungsschlauch 37 und dem Fluidschlauch 30. Dabei kann ein Gleitfilm gebildet werden, der die Gleitlagerung des Fluidschlauches 30 im Führungskanal 35 bzw. dem Führungsschlauch 37 verbessert.
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 15 und ein Verfahren zum Reinigen und/oder Abblasen eines Werkstücks 17 an einer schwer zugänglichen Stelle 16 innerhalb einer Aussparung 18. Hierzu wird ein Träger 23, vorzugsweise eine Lanze 25 mit einem freien Endabschnitt 24 benachbart zu einer Öffnung 21 der Aussparung 18 in einer Arbeitsposition W positioniert. In dieser Arbeitsposition W befindet sich ein Fluidstutzen 27 in einer Querrichtung Q gegenüber der Öffnung 21 der Aussparung 18. Der Fluidstutzen 27 kann dann in die Aussparung 18 eingefahren werden, bis er eine ausgefahrene Position A einnimmt. In der ausgefahrenen Position A kann ein Fluid F aus dem Fluidstutzen 27 ausgestoßen werden, um die schwer zugängliche Stelle 16 innerhalb der Aussparung 18 des Werkstücks 17 zu reinigen oder abzublasen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 15
- Vorrichtung
- 16
- Stelle am Werkstück
- 17
- Werkstück
- 18
- Aussparung
- 19
- Sackloch
- 20
- Nut
- 23
- Träger
- 24
- Endabschnitt des Trägers
- 25
- Lanze
- 26
- Stützteil
- 27
- Fluidstutzen
- 28
- Austrittsöffnung
- 29
- Fluidkanal
- 30
- Fluidschlauch
- 31
- Zufuhreinrichtung
- 35
- Führungskanal
- 35a
- erster Führungsabschnitt
- 35b
- Biegung
- 36
- Führungsöffnung
- 37
- Führungsschlauch
- 38
- Durchgangsöffnung
- 42
- Positioniereinrichtung
- 43
- Antriebseinrichtung
- 44
- Kopplungselement
- 45
- Pneumatikzylinder
- 46
- erster Anschlag
- 47
- zweiter Anschlag
- 48
- erster Sensor
- 49
- zweiter Sensor
- 50
- Steuereinrichtung
- 55
- Blende
- 56
- Außenfläche
- A
- ausgefahrenen Position
- E
- eingefahrenen Position
- F
- Fluid
- L
- Längsrichtung
- P1
- erstes Positionssignal
- P2
- zweites Positionssignal
- Q
- Querrichtung
- R
- Ruheposition
- S1
- erstes Steuersignal
- S2
- zweites Steuersignal
- S3
- drittes Steuersignal
- W
- Arbeitsposition
-
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 Patentliteratur
-
- DE 1546072 B2 [0003]
- DE 102018001638 A1 [0004]
- DE 202017005877 U1 [0005]
- DE 202019103575 U1 [0006]
- DE 202009005250 U1 [0007]
- DE 102016205947 B4 [0008]
- DE 202013002228 U1 [0009]
- DE 3500544 C1 [0010]
- DE 202013012593 U1 [0010]
- DD 138274 A1 [0010]