DE10304328B3

DE10304328B3 - Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen einer technischen Oberfläche

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Publication number: DE10304328B3
Application number: DE10304328A
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl.-Ing. Klein
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2023-02-05

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Reinigen einer technischen Oberfläche mit einer Ausbringeinheit, durch die ein Medienstrom räumlich gerichtet auf die technische Oberfläche ausbringbar ist, sowie einer Vielzahl borstenhaarartig ausgebildeter Reinigungsmittel, die an der Ausbringeinheit befestigt sind. DOLLAR A Die beschriebene Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausbringeinheit eine in Strömungsrichtung vor Austritt des Medienstroms durch eine Austrittsöffnung den Medienstrom begrenzenden Strömungskanal aufweist, dass die borstenhaarartig ausgebildeten Reinigungsmittel jeweils sowohl über einen im Inneren des Strömungskanals verlaufenden ersten Abschnitt als auch jeweils über einen zweiten Abschnitt, der sich einstückig an den ersten Abschnitt anschließt und sich außerhalb des Strömungskanals freiendend erstreckt, verfügen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Reinigen einer technischen Oberfläche mit einer Ausbringeinheit, durch die ein Medienstrom räumlich gerichtet auf die technische Oberfläche ausbringbar ist, sowie mit einer Vielzahl borstenhaarartig ausgebildeter Reinigungsmittel, die an der Ausbringeinheit befestigt sind.

In der spanenden Fertigung werden Werkstücke oftmals einer Abfolge mehrerer Bearbeitungsschritte unterzogen, die entweder an einem sog. Bearbeitungszentrum oder an verschiedenen Werkzeugmaschinen durchgeführt werden. In beiden Fällen müssen die Werkstücke häufig zwischen den einzelnen Bearbeitungsschritten ausgespannt und wieder neu eingespannt werden. Um die erforderliche Genauigkeit des Werkstückes zu Gewähr leisten, muss vor einem entsprechenden Spannprozess sicher gestellt sein, dass sich auf der Oberfläche des Werkstücks keine Späne mehr befinden, die beim Spannen zwischen das Werkstück und die Spannbacken geraten könnten. Da in der spanenden Fertigung mit Genauigkeiten im Mikrometerbereich gearbeitet wird, können derartige Fehlspannungen zum Ausschuss des gesamten Werkstücks führen. Sofern im Vorfeld eines derartigen Fehlers bereits eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten ausgeführt worden ist, kann der Verlust eines derartigen Werkstücks mit erheblichen Kosten verbunden sein.

Aus diesem Grunde sind eine Vielzahl von Verfahren bekannt, Werkstücke innerhalb eines Fertigungsprozesses entsprechenden Reinigungen zu unterziehen. An erster Stelle sind hierbei die bekannten Druckluftpistolen zu nennen, die in der Regel an jedem Arbeitsplatz einer spanenden Fertigung vorhanden sind und mit denen Späne manuell von der Werkstückoberfläche entfernbar sind. Abgesehen von der Unfallgefahr auf Grund herumfliegender Späne entstehen hauptsächlich Probleme durch die in der spanenden Fertigung eingesetzten Schneidöle bzw. Kühlflüssigkeiten. Insbesondere diese Hilfsstoffe, mit denen Werkzeuge sowie Werkstücke gekühlt werden, lassen sich nur schwer von Werkstückoberflächen entfernen. Eine zufrieden stellende Reinigung einer technischen Oberfläche von Fett- bzw. Ölfilmen ist mit Hilfe der herkömmlichen Druckluftreinigungen nicht möglich.

Aus diesem Grund sind druckluftbetriebene Reinigungspistolen bekannt, in denen der Druckluft Reinigungsmittel zugesetzt werden. So beschreibt bspw. die DE 199 47 166 A1 eine druckluftbetriebene Reinigungspistole, die eine fluiddicht mit dem Düsenrohr der Reinigungspistole verbundene Mischkammer vorsieht. Hierbei strömt die Druckluft über eine Druckluftleitung und einer Expansionsdüse in den Mischraum, wobei die Reinigungsmittel aus dem Reinigungsbehälter angesaugt werden. Die in dieser Druckschrift beschriebene Reinigungspistole zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass als Reinigungsmittel nicht nur Flüssigkeiten verwendet werden, sondern auch pastöse oder thixotrope Reinigungsmittel auf die zu reinigende technische Oberfläche aufgebracht werden. Wesentliche Nachteile der vorgenannten manuell zu betätigenden Reinigungspistolen sind, das nur kleinflächige Reinigungsvermögen, Öl- und Fettschichten sind nur schwer oder gar nicht von Werkstückoberflächen zu entfernen und zudem sind derartige Reinigungsvorgänge nur schwer zu automatisieren.

Daher sind Reinigungsverfahren für die spanende Fertigung bekannt, mit denen eine Vielzahl von Werkstücken zur gleichen Zeit zu reinigen sind und die in den Fertigungsablauf integriert werden. Die DE 37 31 410 A1 beschreibt ein derartiges Verfahren bzw. eine Anlage zum Flutwaschen von Werkstücken. Mit der in dieser Druckschrift beschriebenen Anlage ist das Reinigen von Werkstücken möglich, indem das Werkstück in ein Bad mit Waschflüssigkeit eingetaucht und die Werkstückoberfläche mit wenigstens einem aus einer Düse austretenden Düsenstrahl aus Waschflüssigkeit beaufschlagt wird. Um die Pumpenleistung für die erforderliche Kompressoreinheit möglichst niedrig zu halten, ist der Düsenstrahl als Freistrahl ausgeführt und die Düse wird gleichzeitig in einem Abstand von der Werkstückoberfläche geführt, der maximal den doppelten Wert einer Strahlkernwelle des Freistrahls beträgt.

Der wesentliche Nachteil des in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass die zu reinigenden Werkstücke dem Fertigungsprozess entnommen werden müssen um sie in einem Zwischenschritt in eine entsprechende Waschanlage einzuführen. Auch wenn der Waschvorgang automatisiert bspw. in den Fertigungsablauf zwischen zwei Bearbeitungszentren integriert ist, muss das Werkstück in jedem Fall aus einer Spannvorrichtung ausgespannt und nach Beendigung des Waschvorganges erneut gespannt werden. Abgesehen von dem damit verbundenen Zeitverlust ist jeder Spannvorgang eine potenzielle Gefahrenquelle für Ungenauigkeiten.

Zudem ist aus der DE 42 06 587 A1 eine Vorrichtung zur Erzeugung eines unter Druck stehenden Fluids entnehmbar, die in Verbindung mit an sich bekannten Bürstenwaschköpfen eingesetzt werden kann.

Der EP 0334 765 A1 ist eine Maschine zur Reinigung von Gewindebohrungen entnehmbar, die zentrisch zu den Gewindebohrungen anordenbare, in Rotation versetzbare Reinigungsbürstenelemente aufweist, die mit einer Blas- und Absaugvorrichtung zur Säuberung der Gewindebohrungen zusammenwirkt.

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren anzugeben, mit dem die Reinigung technischer Oberflächen, insbesondere von Werkstücken, die in einer zerspanenden Fertigung bearbeitet werden, derart weiterzubilden, dass Verunreinigungen in Form von Festkörperpartikel, wie bspw. Spanrückstände zuverlässig und vollständig von der zu reinigenden Oberfläche entfernt werden sollen. Ferner gilt es Verunreinigungen in Form von Fett- oder Ölrückständen in Form von Schichtablagerungen insoweit zu entfernen, dass zumindest eine in vielen Fällen erwünschte dünne Restölschicht zu Zwecken des Korrosionsschutzes in Form eines Schutzfilms auf der gereinigten Oberfläche bestehen bleibt. Darüber hinaus soll das Verfahren bzw. die Vorrichtung einfach im Aufbau und leicht in einen konventionellen Fertigungsprozess integrierbar sein.

Die Lösung der der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche sowie aus dem nachfolgenden Beschreibungstext unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen. Darüber hinaus ist im Anspruch 15 ein erfindungsgemäßes Verfahren angegeben, mit dem das Reinigen einer technischen Oberfläche auf bevorzugte Weise realisierbar ist.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Reinigen einer technischen Oberfläche mit einer Ausbringeinheit, durch die ein Medienstrom räumlich gerichtet auf die technische Oberfläche ausbringbar ist, sowie einer Vielzahl borstenhaarartig ausgebildeter Reinigungsmittel, die an der Ausbringeinheit befestigt sind, derart ausgebildet, dass die Ausbringeinheit einen in Strömungsrichtung vor Austritt des Medienstroms durch eine Austrittsöffnung den Medienstrom begrenzenden Strömungskanal aufweist und dass die borstenhaarartig ausgebildeten Reinigungsmittel jeweils sowohl über einen im Inneren des Strömungskanals verlaufenden ersten Abschnitt als auch jeweils über einen zweiten Abschnitt, der sich einstöckig an den ersten Abschnitt anschließt und sich außerhalb des Strömungskanals freiendend erstreckt, verfügen.

Mit der vorbeschriebenen, erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine technische Oberfläche auf einfache Weise sowohl von Spänen als auch von Fett- bzw. Ölschichten in der vorstehend erwünschten Weise zu befreien. Da in der Regel in einer spanenden Fertigung eine Druckluftversorgung mit einem Druckluftverteilnetz vorhanden ist, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung leicht in jede bestehende Fertigung zu integrieren. Insbesondere die Kombination einer Druckluftreinigung mit dem erfindungsgemäßen Einsatz von borstenhaarartig ausgebildeten Reinigungsmitteln ermöglicht eine besonders gründliche Reinigung unter Zuhilfenahme von einfach ausgebildeten Mitteln.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verfügt der erste Abschnitt der Reinigungsmittel jeweils über ein Ende oder einen Endbereich, mit dem die Reinigungsmittel jeweils im Inneren des Strömungskanals mit der Ausbringeinheit derart verbunden sind, dass der übrige Bereich des ersten und zweiten Abschnitts der Reinigungsmittel frei beweglich von dem Medienstrom erfassbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, die borstenhaarartig ausgebildeten Reinigungsmittel in Bewegung zu versetzen, ohne dass zusätzliche Antriebsmittel notwendig sind. Vielmehr werden die Reinigungsmittel ausschließlich durch den auf die technische Oberfläche gerichteten Medienstrom in Bewegung versetzt. Gerade die Kombination einer Ausbringeinheit, durch die ein Medienstrom auf eine technische Oberfläche ausbringbar ist mit einem flexiblen, borstenhaarartig ausgebildeten Reinigungsmittel, das durch mechanische Einwirkung die Oberfläche zusätzlich reinigt, ermöglicht eine besonders gründliche Reinigung von technischen Oberflächen, die bspw. sowohl mit Spänen als auch mit Fluiden verunreinigt sind.

Vorzugsweise ist die Ausbringeinheit in Form einer Düseneinheit ausgebildet, die eine Austrittsöffnung vorsieht, durch die der Strömungsquerschnitt eines durch die Düseneinheit eingeschlossenen Strömungskanal verengt wird. Innerhalb des Strömungskanals ist das borstenhaarartig ausgebildete Reinigungsmittel befestigt und ragt zugleich durch die Austrittsöffnung hindurch. Auf diese Weise ist sicher gestellt, dass sich sowohl der vorstehend beschriebene erste Abschnitt als auch der zweite Abschnitt der Reinigungsmittel wenigstens teilweise innerhalb des die Düseneinheit durchsetzenden Medienstroms, der zumeist als Gas- oder Druckluftstrom ausgebildet ist, befinden und durch den Medienstrom in Bewegung versetzt werden. Auf Grund des durch die Düse geleiteten Medienstroms werden die Reinigungsmittel zu zufälligen, stochastischen Bewegungen angeregt, wodurch zusätzlich zum Strömungseffekt durch den auf eine zu reinigende technische Oberfläche gerichteten Medienstroms eine außergewöhnliche mechanische Reinigungswirkung auf der Oberfläche erzielt wird, auf deren spezieller Reinigungseffekt weiter unten eingegangen wird.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Ausbringeinheit an einem dem Medienstrom zuführenden Kanal als eine Art Aufsatz adaptierbar ist. Die borstenhaarartig ausgebildeten Reinigungsmittel sind auch in diesem Fall im Inneren des Ausbringeinheit angebracht und sind durch die Austrittsöffnung der Ausbringeinheit nach außen geführt. Bei dem den Medienstrom zuführenden Kanal kann es sich beispielsweise um die Auslassöffnung einer konventionellen Druckluftpistole handeln, auf die die erfindungsgemäße Ausbringeinheit als modularer Aufsatz lediglich aufsetzbar ist.

Alternativ zu vorbeschriebenen Kombinationsmöglichkeit ist es selbstverständlich auch denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung technischer Oberflächen über entsprechend geeigneten Verbindungselementen direkt mit einer flexiblen Hohlleitung, insbesondere einer Schlauchleitung, bspw. eine Druckluftschlauchleitung, zu verbinden. Vorzugsweise kann die Ausbringeinheit mittels Schlauchschellen oder ähnlichen Befestigungsmitteln an einem Schlauch befestigt werden, wobei die borstenhaarartigen Reinigungsmittel entweder innerhalb des Strömungskanals der Ausbringeinheit befestigt oder zwischen dem Schlauchende und der Ausbringeinheit einseitig eingeklemmt sind, so dass deren freie Enden durch die Austrittsöffnung der Ausbringeinheit in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Weise hindurch ragen.

Eine weitere Möglichkeit zur Befestigung der borstenhaarartig ausgebildeten Reinigungsmittel innerhalb der Ausbringeinheit sieht neben der einzelnen Befestigung der Borstenhaare im Wege der Klebung, Klemmung oder sonstiger Fügetechnik der Einsatz eines Befestigungselementes vor, das im Inneren des Strömungskanals fest anbringbar ist und an dem die flexiblen, borstenhaarartig ausgebildeten Reinigungsmittel befestigt sind. Auch in diesem Fall werden die Reinigungsmittel derart an dem Befestigungselement befestigt, dass sie aus einem Inneren des Strömungskanals bzw. einer Düseneinheit durch die Austrittsöffnung in die Umgebung hinaus ragen. Unabhängig von der Befestigungsvariante für die borstenhaarartigen Reinigungsmittel, ist ein separates Antreiben der Borsten, um diese in Bewegung zu versetzen, nicht notwendig.

Die Kombination mechanischer Reinigungselemente mit einer druckluftbetriebenen Reinigungsvorrichtung bietet im Wesentlichen zwei Vorteile. Zum einen üben die Bewegungen der borstenhaarartig ausgebildeten Reinigungsmittel, die in Kontakt mit der Oberfläche kommen, eine zusätzliche, mechanische Reinigungswirkung auf die Oberfläche aus, zum anderen werden die Borsten auf Grund ihrer Eigenbewegung innerhalb und durch den Medienstrom stets sauber gehalten. Dieser "Selbstreinigungseffekt" der borstenhaarartigen Reinigungsmittel wird dadurch sicher gestellt, dass die auf der technischen Oberfläche befindliche Verunreinigungen sich zwar kurzzeitig bspw. im Wege der Adhäsion an einzelne Borstenhaare anlagern, dies gilt vor allem für flüssige oder ölige Rückstände, doch vermögen die Borstenhaare aufgrund ihrer durch den Medienstrom, vorzugsweise ein Druckluftstrom, angeregten chaotischen Schlingerbewegungen die Verunreinigungen regelrecht in Richtung ihrer freien Borstenhaarenden abzudrängen, die zudem für die öligen Anlagerungen als Abrisskanten dienen, an denen die Verunreinigungen regelrecht peitschenartig von den Borstenhaaren in die Umgebung weggeschleudert werden. Die von den Borstenhaare abplatzenden Verunreinigungen werden im weiteren durch den sich turbulent ausbildenden Druckluftstrom in die weitere Umgebung fortgetragen.

Damit die borstenhaarartigen Reinigungsmittel die vorgenannten, für eine besonders geeignete Reinigung der Oberfläche erforderlichen Bewegungen ausführen, sind die Reinigungsmittel vorzugsweise als Borsten- oder Pinselhaare ausgebildet und bestehen aus Natur- oder Kunstfasermaterial. Weiterhin haben Versuche gezeigt, dass der Reinigungseffekt bevorzugt mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu beobachten ist, bei der der erste und zweite Abschnitt der Reinigungsmittel in etwa gleich lang ausgebildet sind. In diesem Fall befindet sich ein gleich großer Anteil der Reinigungsmittel innerhalb wie außerhalb der Ausbringeinheit. Bei einer weiteren Ausführungsvariante ist der erste Abschnitt des Reinigungsmittels kürzer als der zweite Abschnitt ausgeführt. Letztendlich ist vor allem die Länge der Reinigungselemente außerhalb des Strömungskanal für die Beweglichkeit der Reinigungselemente und somit für den Reinigungseffekt der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung von Bedeutung.

In diesem Zusammenhang sei ferner darauf hingewiesen, dass die Form und Ausführung der borstenhaarartigen Reinigungsmittel in Abhängigkeit der zu reinigenden Materialien sowie des verwendeten Mediums bzw. der erzeugbaren Strömungsverhältnisse zu wählen ist. Vorzugsweise werden die Reinigungsmittel daher in Bezug auf Materialwahl, Festigkeit und Länge derart in Abhängigkeit von Art und Strömungsgeschwindigkeit des durch die Ausbringeinheit gewichteten Medienstroms ausgewählt, dass der zumindest zweite Abschnitt der Reinigungsmittel durch den Medienstrom zu stochastischen Eigenbewegungen anzuregen ist. Auch gilt es den Strömungsquerschnitt sowie die Strömungsgeschwindigkeit des Medienstroms bevorzugt derart zu wählen, dass der Medienstrom kurz nach Austritt durch die Austrittsöffnung ein turbulentes Strömungsverhalten zeigt.

Wie bereits vorstehend mehrfach erwähnt eignet sich Druckluft besonders als ein den Reinigungseffekt unterstützender Medienstrom. So steht Druckluft in der Regel in jeder spanenden Fertigungsstätte ohnehin zur Verfügung. Insofern läßt sich die erfindungsgemäße Reinigungsvorkehrung ohne große Zusatzaufwendungen überall kostengünstig einsetzen.

Ferner wird ein Verfahren zum Reinigen einer technischen Oberfläche beschrieben, bei dem auf die zu reinigende technische Oberfläche ein kontinuierlicher oder gepulster, gasförmiger Medienstrom gerichtet wird, und das sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass wenigstens ein borstenhaarartig ausgebildetes Reinigungsmittel derart relativ zu dem gasförmigen Medienstrom angeordnet wird, dass das Reinigungsmittel ein frei bewegliches Borstenende aufweist, durch den Medienstrom zu stochastischen freien Bewegungen angeregt wird und zeitweise mit der technischen Oberfläche in Kontakt tritt. Im Moment des in Kontakttretens zwischen dem Reinigungsmittel und der technischen Oberfläche lagert sich die Verunreinigung am Reinigungsmittel an und wird durch kurzzeitigen Verbleib am Reinigungsmittel von der technischen Oberfläche entfernt. Die Haftkraft durch die die Verunreinigung an der Oberfläche des Reinigungsmittels haften bleibt ist in den meisten Fällen auf den Adhäsionseffekt zurückzuführen. Dies betrifft insbesondere flüssige oder viskose Verunreinigungen, wie bspw. Ölfilme. Da das Reinigungsmittel innerhalb des Medienstrom stochastische Schlingerbewegungen ausführt, wird die Verunreinigung vom Reinigungsmittel getrennt und von dem Medienstrom fortgetragen. Somit steht das gesäuberte Reinigungsmittel wieder für weitere Reinigungskontakte mit der Oberfläche zur Verfügung.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Reinigungseffekt eines Medienstroms durch die mechanische Unterstützung von borstenhaarartig ausgebildeten Reinigungsmittel verbessert. Insbesondere begünstigt das vorbeschriebene Verfahren die Ablösung von Verunreinigung von der Oberfläche, ohne dass die Verunreinigungen für den gesamten Reinigungsvorgang am Reinigungsmittel verbleiben. Vielmehr werden die Verunreinigungen durch die Schlingerbewegungen der Reinigungsmittel von diesen wieder gelöst und nach dem Ablösen durch den Gasstrom abtransportiert.

In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der gasförmige Medienstrom als turbulenter strömender Stoffstrom auf die technische Oberfläche gerichtet. Die Turbulenzen innefialb der Strömung sorgen letztendlich dafür, dass die borstenhaarartig ausgebildeten Reinigungselemente in jedem Fall zu stochastisch freien Bewegung innerhalb des Medienstroms angeregt werden. Vorzugsweise werden mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens vor allem flüssige Verunreinigungen, wie Öle und Fette von den technischen Oberflächen entfernt. Gerade diese Verunreinigungen sind mit dem herkömmlichen Verfahren nur sehr schwer von technischen Oberflächen zu entfernen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das entsprechende Verfahren zum Reinigen technischer Oberflächen soll im Weiteren unter Bezugnahme auf die im Folgenden beschriebenen Figuren näher erläutert werden.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

1 Reinigungsvorrichtung, bei der die Borsten zwischen der Kanalwand des Strömungskanals und der Ausbringeinheit befestigt sind,

2 Reinigungsvorrichtung mit Befestigungselement für die Reinigungsmittel,

3 Anordnung mit einer Vielzahl einzelner Reinigungsvorrichtungen.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit

1 zeigt den Querschnitt durch einen Zuführungskanal 12, durch den ein Medienstrom druckbeaufschlagt, vorzugsweise eine Druckluftströmung, zugeführt wird. Am Strömungsaustritt des Zuführkanals 12 ist eine düsenformartige Ausbringeinheit 2 aufgesetzt, die einen konisch verjüngenden Strömungskanal 6 umschließt. Die Ausbringeinheit 2 umschließt mit ihrer an den Außenumfang des Zuführungskanals 12 angepassten Einlassöffnung 21 den Strömungsaustritt des Zuführkanals 12 gasdicht, wobei zwischen der Kanalwand 4 des Zuführungskanals 12 und der Ausbringeinheit 2 borstenhaarartige Reinigungsmittel 1 zur einseitigen Befestigung eingeklemmt sind.

Die Ausbringeinheit 2 weist in Strömungsrichtung des Strömungskanals 6 eine kleiner dimensionierte Austrittsöffnung 3 auf, durch die die freien Enden der borstenhaarartigen Reinigungsmittel 1 ragen und die Druckluftströmung aufgrund des Düseneffektes mit hoher Strömungsgeschwindigkeit austritt.

Durch entsprechende räumliche Ausrichtung der Ausbringeinheit 2 samt Zuführungskanal 12 ist der durch die Austrittsöffnung 3 räumlich gerichtet austretende Druckluftstrom auf eine zu reinigende technische Oberfläche gezielt applizierbar. Zur deutlichen Verbesserung des mit dem gerichteten Druckluftstrom verbundenen Reinigungseffektes ist eine Vielzahl an borstenhaarartigen Reinigungsmittel 1 vorgesehen, die jeweils über einen ersten Abschnitt verfügen, der sich innerhalb der Ausbringeinheit 2 befindet sowie einen zweiten Abschnitt aufweisen, der sich an den ersten Abschnitt einstöckig anschließt und sich außerhalb der Ausbringeinheit 2 freiendend erstreckt. Wie in 1 schematisch dargestellt ist werden die borstenhaarartigen Reinigungsmittel 1 ausschließlich durch den Druckluftstrom in andauernde chaotische Schlingerbewegungen versetzt.

Im Gegensatz zu der vorbeschriebenen Reinigungsvorrichtung zeigt 2 eine Vorrichtung zur Reinigung technischer Oberflächen, bei der der Druckluftstrom innerhalb des Zuführungskanals 12 zunächst um 90° umgelenkt wird, bevor der Druckluftstrom die an dem Austrittsende des Zuführungskanals 12 angebrachte Ausbringeinheit 2 durch die Austrittsöffnung 3 verlässt. Insbesondere Druckluftpistolen verfügen über eine derartige Strömungsführung.

Für die Befestigung der borstenhaarartigen Reinigungsmittel 1 innerhalb des pistolenartig ausgeführten Zuführungskanals 12 ist ein Befestigungselement 5 in Form eines Borstenhalters an der der Austrittsöffnung 3 gegenüberliegenden Innenwand des Zuführungskanals 12 vorgesehen. Die Fixierung der Borsten im Befestigungselement 5 erfolgt vorzugsweise mittels Klebe- Schweiss- oder Klemmtechnik.

Wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 durchragen auch im Falle der 2 die borstenhaarartigen Reinigungsmittel 1 die Autrittsöffnung 3 freiendend nach Außen.

3 zeigt eine Anordnung mehrerer erfindungsgemäß ausgeführter Vorrichtungen zur Reinigung einer technischen Oberfläche, bei der mehrere erfindungsgemäß ausgebildete Pinseldüsen 7 durch flexible Schläuche 8 mit Druckluft beaufschlagt sind. Jede einzelne Pinseldüse 7 ist beispielsweise nach Bauart der in 1 schematisch dargestellten Ausführungsform ausgebildet.

Mehrere dieser Pinseldüsen-Schlauch-Kombinationen sind auf einem Balken 9 verteilt angeordnet und werden gemeinsam mit Druckluft versorgt. Die Schlauchlängen der flexiblen Schläuche können variieren und betragen typischerweise Längen zwischen 50 und 150 mm. Der Durchmesser der Schläuche 8 hängt im Wesentlichen von der Größe der Pinseldüsen 7 ab.

Die Verwendung einer Vielzahl flexibler Schläuche 8 zusammen mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Pinseldüsen 7 ermöglicht insbesondere eine einfache Reinigung größerer Werkstücke, die über unterschiedlich erhabene Oberflächenkonturen verfügen. Wird die Pinseldüsenleiste 11 mit Druckluft beaufschlagt und gleichzeitig über das Werkstück 10, das eine spezielle Außenkontur aufweist, geführt, so verbleibt jede Pinseldüse 7 in einem, von den Eigenschaften der Druckluft abhängigen Abstand zu dem von der jeweiligen Pinseldüse zu reinigenden Oberflächenbereich. Wird eine Pinseldüse 7 auf diese Weise über eine stufenartige Kontur des Werkstücks 10 geführt, so passt sich die Lage der Pinseldüse 7 gegenüber der Werkstückoberfläche selbstständig an, ohne dass hierfür eine externe Regelung erforderlich ist. Jede Pinseldüse 7 ist somit unabhängig von der benachbarten Düse aufgrund der Flexibilität der Zuführungsschläuche 8 bewegbar.

Der Abstand der einzelnen Pinseldüsen 7 wird durch die Wahl entsprechender Strömungsparameter für die Druckluft derart eingestellt, dass sich die Wirkbereiche der Pinseldüsen 7 nahtlos aneinander reihen bzw. teilweise überlappen, um auf diese Weise eine vollstänige Reinigung der gesamten technischen Oberfläche zu erzielen. Der Balken 9, die Schläuche 8 sowie die Pinseldüsen 7 sind Teil einer flexiblen Pinseldüsen-leiste 11.

Zur Reinigung der technischen Oberfläche werden das Werkstück 10 und die Pinseldüsenleiste 11 relativ zueinander bewegt. Bei dem in 3 dargestellten Reinigungsvorgang wird das Werkstück 10 in Bewegungsrichtung B verfahren. Durch eine Regelung, die den Verfahrvorgang des Werkstücks 10 überwacht, wird sicher gestellt, dass die Pinseldüsenleiste 11 die gesamte Bauteiloberfläche erfasst. Hierbei ist es sinnvoll, dass die Pinseldüsenleiste 11 die gesamte Breite des Werkstücks 10 abdeckt.

Je nach Auflagekraft und Gewicht der zu reinigenden Werkstücke kann es erforderlich sein das jeweilige Werkstück fest einzuspannen, zumal die Auflagekräfte der einzelnen Pinseldüsen durchaus beachtlich sein können.

Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine Reinigung einer technischen Oberfläche direkt im Anschluss an einen Zerspanungsvorgang, also während sich das Werkstück 10 noch in der Spannvorrichtung befindet. Durch die flexiblen Schläuche 8 wird insbesondere ein selbstständiger Höhenausgleich bei unterschiedlich hohen Bauteiltopographien Gewähr leistet. Eine Pinseldüsenleiste 11 ist somit in vorteilhafter Weise zur Reinigung unterschiedlich geformter Teile einsetzbar. Darüber hinaus ist es denkbar, die Pinseldüsenleiste durch eine schräge Anstellung zur Bauteiloberfläche besonders geeignet über das Werkstück zu führen.

Beim Durchströmen der Druckluft durch die flexiblen Schläuche 8 sowie die Pinseldüsen 7 kommt es gleichsam, wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 1 und 2, zu chaotischen Schlingerbewegungen innerhalb der an den Pinseldüsen 7 vorgesehenen borstenhaarartigen Reinigungsmittel. Zusätzlich führen jedoch die einzelnen Pinseldüsen 7 aufgrund der Elastizität der Schläuche 8 und von der aus den Pinseldüsen 7 auströmenden Druckluft angetrieben ebenfalls chaotische Schlingerbewegungen relativ zu der zu reinigenden Oberfläche aus, wodurch der Reinigungsbereich jeder einzelnen Pinseldüsen 7 vergrößert wird. Zum Reinigen größerer Oberflächen bzw. mehrerer Werkstücke können auch mehrere Pinseldüsenleisten 11 gleichzeitig eingesetzt werden, bspw. parallel oder versetzt hintereinander, um auf diese Weise den Reinigungseffekt noch weiter zu steigern.

1: borstenhaarartiges Reinigungselement
2: Ausbringeinheit
3: Austrittsöffnung
4: Kanalwand
5: Befestigungselement
6: Strömungskanal
7: Pinseldüse
8: Schlauch
9: Balken
10: Werkstück
11: Pinseldüsenleiste
12: Zuführungskanal

Claims

Vorrichtung zum Reinigen einer technischen Oberfläche mit einer Ausbringeinheit (2), durch die ein Medienstrom räumlich gerichtet auf die technische Oberfläche ausbringbar ist, sowie einer Vielzahl borstenhaarartig ausgebildeter Reinigungsmittel (1 ), die an der Ausbringeinheit (2) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbringeinheit (2) einen in Strömungsrichtung vor Austritt des Medienstroms durch eine Autrittsöffnung (3) den Medienstrom begrenzenden Strömungskanal (6) aufweist, dass die borstenhaarartig ausgebildeten Reinigungsmittel (1) jeweils sowohl über einen im Inneren des Strömungskanals (6) verlaufenden ersten Abschnitt als auch jeweils über einen zweiten Abschnitt, der sich einstöckig an den ersten Abschnitt anschließt und sich außerhalb des Strömungskanals (6) freiendend erstreckt, verfügen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt der Reinigungsmittel (1) jeweils über ein Ende oder Endbereich verfügt, mit dem die Reinigungsmittel (1) jeweils im Inneren des Strömungskanals (6) mit der Ausbringeinheit (2) derart verbunden sind, dass der übrige Bereich des ersten und zweiten Abschnittes der Reinigungsmittel (1) frei beweglich von dem Medienstrom erfassbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbringeinheit (2) in Form einer Düseneinheit ausgebildet ist mit einer den Strömungsquerschnitt des Strömungskanals (6) verjüngende Austrittsöffnung (3), durch die sich hindurch die Reinigungsmittel (1) erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbringeinheit (2) an einen den Medienstrom zuführenden Kanal anfügbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsmittel (1) zur Befestigung zwischen der Ausbringeinheit (2) und der Kanalwand (4) des den Medienstrom zuführenden Kanals einbringbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der den Medienstrom zuführende Kanal Teil einer Druckluftpistole ist, an die die Düseneinheit gemeinsam mit den Reinigungsmitteln (1) fügbar sind
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der den Medienstrom zuführende Kanal aus einem flexiblen Schlauch (8) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Schlauch (8) ein freitragendes Ende aufweist, an dem die Ausbringeinheit (2) mit den Reinigungsmitteln (1) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsmittel (1) an wenigstens einem Befestigungselement (5) befestigt sind, das im Inneren des Strömungskanals (6) fest anbringbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsmittel (1) als Borsten- oder Pinselhaare ausgebildet sind und aus Natur- oder Kunstfasermaterial bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Abschnitt der Reinigungsmittel (1) in etwa gleich lang ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt der Reinigungsmittels (1) kürzer als der zweite Abschnitt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsmittel (1) in Bezug auf Materialwahl, Festigkeit und Länge derart in Abhängigkeit von Art und Strömungsgeschwindigkeit des durch die Ausbringeinheit (2) gerichteten Medienstromes ausgewählt sind, dass der zumindest zweite Abschnitt der Reinigungsmittel (1) durch den Medienstrom zu stochastischen Eigenbewegungen anregbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Medienstrom ein gasförmiger Stoffstrom ist, vorzugsweise Druckluft.
Verfahren zum Reinigen einer technischen Oberfläche, bei dem auf die zu reinigende technische Oberfläche ein kontinuierlicher oder gepulster gasförmiger Medienstrom gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, – dass wenigstens ein borstenhaarartig ausgebildetes Reinigungsmittel (1) derart relativ zu dem gasförmigen Medienstrom angeordnet wird, dass das Reinigungsmittel (1) ein frei bewegliches Borstenende aufweist, durch den Medienstrom zu stochastischen freien Bewegungen angeregt wird und zeitweise mit der technischen Oberfläche in Kontakt tritt, – dass im Moment des in Kontakttretens zwischen dem Reinigungsmittel (1) und der technischen Oberfläche Verunreinigungen am Reinigungsmittel (1) angelagert und durch kurzzeitigen Verbleib am Reinigungsmittel (1) von der technischen Oberfläche entfernt werden und – dass die Verunreinigungen durch die freien stochastischen Bewegungen vom Reinigungsmittel getrennt und von dem Medienstrom entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Medienstrom als Druckluftstrom auf die zu reinigende technische Oberfläche gerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16 dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Medienstrom als turbulent strömender Stoffstrom auf die technische Oberfläche gerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Verunreinigungen vornehmlich flüssige Verunreinigungen, wie Öle und Fette von den technischen Oberflächen entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verunreinigungen adhäsiv am Reinigungsmittel (1) angelagert werden.