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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Durchlaufreinigung
von stranggefertigten Produkten, insbesondere Ketten.
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Stranggefertigte
Produkte werden in den meisten Fällen
aus einer Vielzahl von Komponenten erzeugt, die vorab jeweils in
einem separaten Herstellungsverfahren gefertigt worden sind. Handelt
es sich bei einem stranggefertigten Produkt z. B. um eine Antriebskette,
so besteht diese aus abwechselnd miteinander verbundenen Innen- und Außenkettengliedern,
für die
entsprechend Laschen, Bolzen und Hülsen zusammengefügt werden.
Die meist aus einem Stahlmaterial hergestellten Einzelteile werden
zum Teil durch Stanztechniken hergestellt, so dass durchaus Späne und andere
Verunreinigungspartikel an den Zwischenprodukten anhaften. Im Stand
der Technik ist es bekannt, solche Schüttgüter mittels eines Schwingreinigers
zu reinigen, wobei sich die unterschiedliche Masse von Verunreinigung und
Bauteilen zunutze gemacht wird. Zum Teil ist dies jedoch zu aufwändig oder
zu kostenintensiv, weshalb ein Zusammenbau der Einzelteile zu einem strangfertigen
Produkt, ohne vorherige derartige Reinigung erfolgt. Das strangfertige
Produkt wird dann gegebenenfalls mechanisch, z.B. über Bürsten etc. von
Spänen
und Schmutzpartikeln befreit. Insbesondere bei Antriebs- oder Förderketten
muss dies in aller Regel durchgeführt werden, bevor eine Beölung des
Produktes erfolgt. Im Stand der Technik sind für Ketten Ultraschallbeölungsverfahren
bekannt, bei denen eine sich auf einer Schwingplatte befindliche Ölschicht
hochfrequent angeregt wird.
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Nachteilig
bei diesem gesamten Ablauf ist die vorherige Span- und Partikelentfernung
sowie die anschließende,
meist zu starke Ölbenetzung
der Kette. Unvorteilhaft bei den genannten Ultraschallbeölungsvorrichtungen
ist auch die Geruchsbelästigung,
da das Öl
auf eine Temperatur von ca. 65°C
im Dauerbetrieb erhitzt werden muss.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
für die
Durchlaufreinigung von stranggefertigten Produkten bereitzustellen,
die eine gute Reinigungswirkung aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Vorrichtung eine Absaugkammer, die einen Einlauf und einen
Auslauf für
das Produkt aufweist, und einen Schwingungserreger, mittels dem
zumindest ein sich in der Absaugkammer befindlicher Abschnitt des
Produkts zu Schwingungen anregbar ist, umfasst. Die Verunreinigungspartikel
werden demnach in der Absaugkammer von dem stranggefertigten Produkt
abgesaugt, wobei der in der Kammer zu Schwingungen angeregte Abschnitt des
Produkts hier eine zusätzliche
Unterstützung
bereitstellt. Die Reinigungswirkung ist sehr hoch und es kommt zu
einer guten Partikelbeseitigung. Unter Durchlaufreinigung soll im
vorliegenden Fall sowohl das kontinuierliche als auch das getaktete
bzw. schrittweise Durchlaufen der Absaugkammer von einem stranggefertigten
Produkt gemeint sein. Unter dem Begriff stranggefertigtes Produkt
sollen nicht nur Industrieketten, wie Antriebs- und Förderketten,
sondern die unterschiedlichsten aus mehreren Bauelementen zusammengesetzten
und zu einem Strang, Band etc. geformten Produkt verstanden sein.
Allerdings ist die Reinigung in den meisten Fällen dann von Nöten, wenn
zuvor die Einzelteilproduktion bzw. die Montage zur Verschmutzung
führt.
Der Begriff „Absaugkammer" soll nicht zu eng
verstanden sein. Wichtig ist, dass ein Schwingungsbereich mit geeigneter
Absaugwirkung vorhanden ist.
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Es
hat sich gezeigt, dass gerade eine Ausführungsform, bei der der Schwingungserreger
das Produkt in einen Frequenzbereich von 20–100 Hz anregbar ausgestaltet
ist, die Reinigungswirkung besonders hoch ist. Zum einen haben Schwingungen
in diesem Frequenzbereich in aller Regel keinen Einfluss auf die
Qualität
des stranggefertigten Produkts. Jedoch lösen sich die Verunreinigungspartikel
sehr leicht und effektiv in diesem Bereich. Bei manchen stranggefertigten
Produkten, z. B. Steuerketten im Automobilbereich, lässt sich
der bevorzugte Frequenzbereich noch enger fassen. Günstigennreise beträgt dieser
dann 30 bis 50 Hz.
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Eine
besonders effektive Reinigungswirkung stellt sich dann insbesondere
ein, wenn die Absaugkammer eine Absaugströmung im Wesentlichen quer zum
Produkt erzeugend ausgestaltet ist. Insbesondere bei Ausführungsformen,
bei denen die Schwingungsanregung ebenfalls quer zu Längserstreckung des
strangförmigen
Produkts erfolgt, verstärkt
sich die Reinigungswirkung bei einer derartigen Querströmung beträchtlich.
Längsströmungen entlang
des stranggefertigten Produkts erweisen sich als nicht so effektiv.
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Insbesondere
die Ausführungsform
nach Anspruch 5 stellt eine neuartige Verknüpfung von Beölung und
Reinigung im Durchlauf bereit. Diese Vorrichtung zum Beölen und
Reinigen zeichnet sich dadurch aus, dass der Absaugkammer eine Beölungseinrichtung
zum Beölen
des Produkts vorgeschaltet ist. Das bedeutet, dass das vorab beölte Produkt
die Absaugkammer durchläuft,
so dass zusätzlich
zu den Verunreinigungen auch überschüssiges Öl vom Produkt
entfernt werden kann. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem Öl durch
Erzeugung von Schwingungen auf ein stranggefertigtes Produkt aufgebracht
wird, wird im vorliegenden Fall die Schwingungsanregung des Produktes
dazu verwendet, überschüssiges Öl wieder
zu entfernen, so dass es zu einer optimalen Benetzung des Produktes
mit einem Ölfilm
kommt.
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Hierzu
kann bei einer Variante vorgesehen sein, dass die Beölungseinrichtung
eine Ölwanne umfasst,
durch die das Produkt hindurchführbar
ist. Die Beölung
erfolgt demnach im Durchlauf, indem einfach das Produkt in ein Ölbad eingetaucht
wird. Dem Umstand, dass dabei viel zu viel Öl aufgebracht wird, wird durch
die anschließende
Reinigung in der Absaugkammer Rechnung getragen.
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Ein
geschlossener Ölkreislauf
kann dadurch erzeugt werden, dass der Absaugkammer eine Ölreinigungseinrichtung
nachgeschaltet ist, die über
eine Rückführung mit
der Beölungseinrichtung
in Strömungsverbindung
steht. Hierbei kann es sich z.B. um eine simple Feinfilteranlage
mit auswechselbarer Filterkartusche handeln.
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Die
Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum Durchlaufreinigen
von stranggefertigten Produkten, insbesondere Ketten. Das Verfahren
umfasst folgende Schritte:
Einleiten des Produkts in eine Absaugkammer,
Anregen
zumindest des sich in der Absaugkammer befindlichen Abschnitts zu
Schwingungen,
Absaugen insbesondere der durch die Schwingungen
abgeschleuderten Schmutzpartikel und
Herausleiten des gereinigten
Produktes aus der Absaugkammer.
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Vorrangig
erfolgen sämtliche
Schritte gleichzeitig, jedoch jeweils an einem anderen Abschnitt
des stranggefertigten Produkts. Bislang war es immer üblich, das
Produkt vor der Beölung
zu reinigen, da das Öl
eine Anhaftung der Verunreinigung sogar noch verstärken kann.
Aufgrund der kombinatorischen Anwendung von Absaugung und Schwingungserregung spielt
dies jedoch nur eine unwesentliche Rolle. Es kommt zu einer guten
Partikel- und Ölbeseitigung.
In diesem Zusammenhang kann sowohl lediglich der Kettenstrang in
der Absaugkammer als auch die Absaugkammer zusammen mit dem Kettenstrang
zu Schwingungen angeregt werden.
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Als
besonders gut haben sich Schwingungen im Frequenzbereich von 20
bis 100 Hz, bevorzugt 30 bis 50 Hz, herausgestellt. Dieser Frequenzbereich sorgt
dafür,
dass auch kleine durch das Öl
verstärkt anhaftende
Partikel vom Produkt entfernt werden.
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Die
Frequenz lässt
sich in Abhängigkeit
des Produkts gemäß einer
Ausführungsform
auch sehr gut dadurch bestimmen, dass diese im Wesentlichen der
ersten Eigenresonanzfrequenz des zu reinigenden Produkts entspricht.
Bei Ketten, wie sie z.B. für Steuerkettentriebe
bei Automobilmotoren eingesetzt werden, kann die Frequenz ca. 40
Hz betragen. Bei leichteren Produkten steigt die Frequenz und bei schweren
Produkten sinkt diese dann ab.
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Günstig ist
weiter eine Variante, bei der das Produkt hauptsächlich in horizontale Richtung
zu Schwingungen angeregt wird. Bei einer solchen Schwingungsanregung
haben Schwerkrafteinwirkungen nur eine untergeordnete Bedeutung,
so dass es zu einer sehr guten Schwingungsanregung kommt. Werden
als stranggefertigte Produkte Ketten verwendet, so entspricht diese
Anordnung auch der Montageausrichtung derselben, so dass sich die
Beölung und
Reinigung unmittelbar an den Fügevorgang
anschließen
kann.
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Auch
das Verfahren kann auf das gleichzeitige Beölen und Reinigen ausgedehnt
werden. Hierzu kann vor dem Reinigungsvorgang ein Durchlaufbeölen durchgeführt werden.
Wie bereits erwähnt,
wird dann das Produkt anschließend
in der Absaugkammer sowohl von überschüssigem Öl als auch
von den Verunreinigungspartikeln gereinigt.
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Hierzu
kann das Produkt durch ein Ölbad hindurchgeführt und
dann in die Absaugkammer hineingeführt werden. Ein Ölbad stellt
eine sehr einfache Ausgestaltung für die Benetzung mit Öl bereit.
je nachdem wie lange das Produkt in dem Ölbad verweilt, kommt es zu
einer guten Ölbenetzung
an den entscheidenden Stellen. Bei einem vollständigen Eintauchen des Produkts
in ein Ölbad
ist auch immer gewährleistet,
dass die Beölungsparameter
im Wesentlichen konstant bleiben. Auch lässt sich der Füllstand eines Ölbades ohne
großen
Aufwand regulieren.
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Ein
besonderer Vorteil besteht bei einer Variante darin, dass das Ölbad im
Wesentlichen Raumtemperatur aufweist. Im Vergleich zu Beölungsvertahren
(Ultraschallbeölung)
im Stand der Technik, bei denen das Öl zur besseren Vernebelung
erhitzt werden muss, kommt die Verwendung eines Ölbades ohne zusätzliche
Wärmequellen
aus. Die übliche Raumtemperatur
ist für
eine gute Beölung
vollkommen ausreichend.
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Es
hat sich gezeigt, dass Varianten, bei denen die Schwingungsamplitude
in der Absaugkammer 1 bis 5 mm beträgt, besonders günstig sind
und hierdurch auch sehr kleine Verunreinigungspartikel abgeschleudert
werden.
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Optimale
Schwingungsverhältnisse
können dann
bereitgestellt werden, wenn die Länge des sich in der Absaugkammer
befindlichen Abschnitts des Produkts 150 – 250 mm beträgt. Diese
Länge muss in
Abstimmung mit der Durchlaufgeschwindigkeit so bemessen sein, dass
es bei gegebener Schwingung und der Größe des Produkts zum optimalen
Beseitigen der Schmutzpartikel und gegebenenfalls des Öls kommt.
Dabei können
auch der Einlauf- und Auslaufbereich der Absaugkammer als zusätzliche
Abstützung
dienen, so dass die Schwingung ziemlich exakt zwischen diesen beiden
Endbereichen der Absaugkammer erfolgt. Auch besteht die Möglichkeit,
die Absaugkammer insgesamt zu Schwingungen anzuregen, so dass im
Ein- und Auslaufbereich die Schwingungen auf das Produkt übertragen
werden.
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Eine
sehr umweltschonende und Resourcen sparende Variante sieht vor,
dass das aus der Absaugkammer abgesaugte mit Verunreinigungen versehene Öl von den
Verunreinigungen im Wesentlichen befreit und zur Beölung zurückgeführt wird.
Die Reinigung kann über
geeignete Filtereinrichtungen mit gegebenenfalls Austausch- oder zu reinigenden Filtern
erfolgen. Wird z.B. Öl
mit Druck durch einen Feinfilter ge leitet, können selbst kleinste Verunreinigungspartikel
beseitigt werden. Versuche haben bei der Anwendung des Verfahrens
im Zusammenhang mit der Antriebskettenherstellung ergeben, dass
Verunreinigungspartikel bis zu einer Größe von 10 μm beseitigt werden können. Lediglich
kleinere Partikel werden nicht mehr in vollem Umfang erfasst. Diese sind
jedoch auch für
den späteren
Kettenbetrieb nicht von Nachteil.
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht
auf eine Kettenbeöl-
und Reinigungsanlage,
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2 eine schematische Seitenansicht
einer verwendbaren Absaugkammer und
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3 eine schematische Skizze
einer Antriebskette zur Erläuterung
der Schwingungsverhältnisse.
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Die 1 zeigt eine schematische
Draufsicht einer Beöl-
und Reinigungsanlage 1 zur Behandlung von z.B. unmittelbar
aus der Produktion kommenden Antriebsketten 2 für den Automobilbereich.
Der Kettenstang 2 wird endlos gefertigt und später erst
auf die entsprechenden Teillängen
gestückelt.
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Auf
der linken Seite der Anlage 1 befindet sich die Beölstation 3,
in die über
einen Ketteneinlauf 4 der Kettenstrang 2 zugeführt wird.
Der Kettenstrang 2 wird mäanderförmig über mehrere Umlenkräder 5 (z.B.
Kettenräder)
durch eine Ölwanne 6 hindurchgeführt. Die Ölwanne 6 ist
so mit Öl
gefüllt,
dass der Kettenstrang 2 sich vollständig im Ölbad befindet. Die Führung des
Kettenstranges um die Umlenkräder 5 herum
sorgt dafür,
dass die Kette auch im Durchlauf eine bestimmte Verweilzeit im Ölbad hat.
Anschließend
wird der Kettenstrang 2 einer Reinigungsstation 7 übergeben.
Die Reinigungsstation 7 weist einen Schwingungserreger 8 auf,
der über
Dämpfungsmittel 9 weitgehendst
von der Beölstation 3 entkoppelt ist.
Der Kettenstrang tritt durch Übergabeöffnungen 10 hindurch
und wird durch eine Absaugkammer 11 hindurchgeführt. Die
Absaugkammer 11 ist mit dem Schwingungserreger 8 verbunden
und führt
ebenfalls die Schwingbewegungen aus. Der Schwingungserreger 8 kann über die
unterschiedlichsten Antriebskonzepte verfügen. Z.B. könnte ein piezoelektrischer
Antrieb verwendet werden.
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Der
Einlaufbereich 12 und er Auslaufbereich 13 der
Absaugkammer 11 sind so ausgestaltet, dass der Kettenstrang 2 mit
nur wenig Spiel durch diese hindurchgeführt wird. Dies sorgt zum einen
für eine gewisse
Abdichtung und zum anderen für
eine gute Übertragung
der Schwingungen. Die Bereich 12 und 13 können hierzu
aus geeigneten Werkstoffen geformt sein, um eine Beschädigung des
Kettenstrangs 2 vollständig
auszuschließen.
Hier können
z.B. Kunststoffmaterialien oder reibungsmindernde mitlaufende Element
eingesetzt werden. Schematisch sind in gestrichelten Linien die
Schwingungen des Kettenstrangs 2 innerhalb der Absaugkammer 11 dargestellt.
Die Schwingungsanregung erfolgt horizontal. Das bedeutet, dass die
Kette genau in ihrer flexiblen Richtung angeregt und somit nicht
zusätzlichen
Verwindungskräften
ausgesetzt ist.
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In
der 2 ist eine Ausführungsform
der Absaugkammer 11 in Seitenansicht dargestellt. Auf der
einen Seite weist die Absaugkammer 11 annähernd über ihre
gesamte Länge
eine langlochförmige Öffnung 14 auf, über die
Luft angesaugt wird. Das Absaugen der Luft erfolgt auf der gegenüberliegenden
Seite mittels der im unteren Beriech zick-zack-förmig angeordneten Öffnungen 15.
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Die
eigentliche Absaugung erfolgt über
die neben dem Schwingungserreger 8 angeordnete Saugeinheit 16.
Die Saugeinheit 16 ist über
eine Saugöffnung 17 mit
dem Schwingungserreger 8 verbunden und steht mit den Öffnungen 15 der
Absaugkammer 11 in Strömungsverbindung.
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Nachdem
der Kettenstrang durch die Absaugkammer 11 hindurchgeführt wurde,
tritt er in einen Schacht 18 in der Saugeinheit 16 ein
und wird nach außen
abgeführt.
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Ergänzend sei
noch erwähnt,
dass verschiedenste Modifikationen an der Anlage 1 vorgenommen
werden können.
Z.B. kann eine Füllstandregelung
bei der Beölstation 3 vorgesehen
werden. Auch könnte
die Ölwanne 6 in
der Höhe
verfahrbar ausgestaltet werden, ohne dass sich die Lage des um die Umlenkräder 5 gelegten
Kettenstrangs 2 verändert. Hierdurch
lässt sich
der Kettenstrang 2 aus dem Ölbad herausfahren oder hineinfahren.
Selbstverständlich
sind sowohl der Schwingungserreger 8 als auch die Saugeinheit 16 regelbar,
so dass zum einen unterschiedlichste Schwingungsfrequenzen und unterschiedliche
Amplituden sowie Saugstärken
einstellbar sind. Die Förderung
des Kettenstrangs 2 erfolgt über ein nicht näher dargestellte
Antriebseinheit, so dass die Beölung
und Reinigung im Durchlaufverfahren erfolgt.
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Eine
weitere umweltschonende konstruktive Maßnahme besteht darin, das durch
die Saugeinheit in der Absaugkammer 11 abgesaugte, verunreinigte Öl zu reinigen,
z.B. über
eine Filteranlage, und dann das Öl
der Ölwanne 6 wieder
rückzuführen.
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Im
Folgenden wird die Wirkungs- und Funktionsweise der oben beschriebenen
Anlage 1 unter Zuhilfenahme der 3 näher
erläutert.
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Nachdem
der noch mit Verunreinigungspartikeln (z.B. Spanreste etc.) versehene
Kettenstrang 2 aus der Montagestation kommt, wird dieser
durch das Ölbad
in der Beölstation 3 hindurchgeführt. Hierbei
braucht bei Verwendung üblichen
Kettenöls
keine Erwärmung
des Öls
stattfinden. Durch die mäanderförmige Hindurchführung des
Kettenstrangs 2 durch das Öl ist ausreichend Zeit vorhanden,
dass das Öl bis
an die wichtigsten Stellen vordringt. Übliche Durchlaufgeschwindigkeiten
bei einem Kettenstrang 2 betragen z.B. 8 m/min.
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In
der Absaugkammer 11 wird der Kettenstrang 2 nunmehr
durch den Schwingungserreger 8 zwischen Einlaufbereich 12 und
Auslaufbereich 13 in Schwingungen versetzt. Üblicherweise
erfolgt die Schwingungsanregung im Bereich von 20 bis 100 Hz, wobei
versucht wird, möglichst
die erste Eigenresonanzfrequenz des sich in der Absaugkammer 11 befindlichen
Kettenstrangs 2 zu treffen. Bei einer Antriebskette, wie
sie für
einen Steuerkettentrieb bei einem Automobilmotor eingesetzt wird,
ist dies z.B. ca. 40 bis 42 Hz. Der Kettenstrang 2 schwingt
quer zu der Erstreckung seiner Gelenkbolzen 19. Die Laschen 20 des
Kettenstrangs 2 bewegen sich parallel zur Schwingungsrichtung.
Die dabei auftretende Amplitude A beträgt ca. 2,5 mm. Hierzu ist zu
erwähnen, dass
der Kettenstrang 2 leicht vorgespannt ist. Die Länge L der
Absaugkammer 11 beträgt
ca. 200 mm. Diese Länge
ist ausreichend, dass bei der vorgegebenen Schwingung und der bei
der ersten Eigenresonanzfrequenz auftretenden Abschüttelkräfte sowohl das überschüssige Öl als auch
anhaftende Verunreinigungspartikel abgeschleudert werden. Es werden Partikel
von einigen Millimetern bis hinun ter zu 10 Mikrometer im Zusammenspiel
mit der Absaugung entfernt. Die Absaugströmung erfolgt quer zur Längserstreckung
des Kettenstrangs 2.
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Die
Absaugung über
die Saugeinheit 16 ist so eingestellt, dass sowohl das
abgeschleuderte Öl als
auch die Verunreinigungen aus der Absäugkammer 11 entfernt
werden. Aus der Absaugkammer 11 tritt dann ein Kettenstrang 2 heraus,
der weitgehendst von Verunreinigungen befreit ist und eine sehr gleichmäßige und
für den
anschließenden
Verwendungszweck lediglich notwendige Ölbeschichtung aufweist.
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Das
vorliegende Verfahren sorgt für
eine gute Reinigung eines strangförmigen Produktes nach dessen
Zusammenfügung.
In der hier beschriebenen Ausführungsform
wird eine ungewöhnliche
Verknüpfung
von Beölung
im noch verunreinigten Zustand und anschließendem gemeinsamen Abführen von überschüssigem Öl und Verunreinigungspartikeln vorgenommen.
Sowohl die kombinierte Vibrations- und Absaugreinigung von strangförmigen Produkten sowie
das kombinatorische Zusammenspiel bei einer Beölungsvariante erbringen auf
diesem Gebiet entscheidende Vorteile.
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Wie
oben bereits erwähnt,
kann das abgesaugte Öl
gereinigt und dem Ölkreislauf
rückgeführt werden.
Die Anlage 1 trägt
dann zu einem wesentlich wirtschaftlicheren Beölungsverfahren bei.