DE19633771C2 - Verfahren zum Entfernen von an einem Werkstück haftenden flüssigen und/oder festen Verunreinigungen, insbesondere Ölen und Emulsionen, und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von an einem Werkstück haftenden flüssigen und/oder festen Verunreinigungen, insbesondere Ölen und Emulsionen, so­ wie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Werkstücke werden insbesondere nach einer spanenden Be­ arbeitung vor dem nächsten Arbeitsgang oder vor dem Ver­ sand von anhaftenden Spänen und anhaftenden Schneidflüs­ sigkeiten, wie Ölen und Emulsionen, und anderen Verunrei­ nigungen, wie Schleifstaub, gereinigt. Gemäß einem aus der Praxis bekannten Verfahren wird das Werkstück in einer Waschvorrichtung in einer geeigneten Waschflüssig­ keit gewaschen und anschließend getrocknet und bei Be­ darf zum Schutz gegen Korrosion mit einem geeigneten Mittel behandelt. Da die Waschflüssigkeit üblicherweise beheizt wird, entsteht ein nachteilig hoher Energiever­ brauch, zu dem auch noch die erforderliche abschließende Trocknung der Werkstücke durch Wärmezufuhr beiträgt.

Aus der DE 42 07 788 A1 ist eine Druckvorrichtung in ei­ ner Konfektioniermaschine für Zigaretten bekannt. Diese Druckvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Gum­ miervorrichtung, die in der Lage ist, auf einem sich be­ wegenden kontinuierlichen Papierband eine gummierte Spur herzustellen, aus einer Auftragevorrichtung für Metall­ staub oder einer Bronziervorrichtung, welche Metallstaub auf die Fläche des kontinuierlichen Bandes aufbringt, die mit der gummierten Spur versehen ist, sowie aus ei­ ner Absaugvorrichtung, welche das sich von dem kontinu­ ierlichen Band gelöste überschüssige Metallstaubmaterial entfernt. Weiter enthält die Druckvorrichtung wenigstens in dem Bereich, in dem die Absaugvorrichtung arbeitet, eine Vibriervorrichtung, die in der Lage ist, auf das kontinuierliche Band selbst Vibrationen zu übertragen. Vorzugsweise wird für die Erzeugung der Vibrationen eine Gasströmung eingesetzt.

Mit dieser bekannten Druckvorrichtung läßt sich zwar ein dünnes und leichtes Material, hier eine Papierbahn, in Schwingungen versetzen, um eine verbesserte Entfernung von Metallstaub zu erreichen, jedoch ist eine derartige Vorrichtung nicht dafür geeignet, an einem Werkstück an­ haftende flüssige und/oder feste Verunreinigungen, ins­ besondere Öle und Emulsionen, von dem Werkstück wirksam zu entfernen.

Aus der US 4 381 577 ist eine Vorrichtung zur Entfernung von partikelförmigem Material aus Durchbrechungen in Werkstücken bekannt. Diese Vorrichtung verwendet Blas­ luft, die durch die Durchbrechungen im Werkstück gebla­ sen wird, wobei dieses Abblasen der Partikel durch eine bevorzugt quer zur Durchbrechungsrichtung auf das Werk­ stück aufgebrachte Schwingungsbewegung unterstützt wird. Als nachteilig wird bei dieser Vorrichtung angesehen, daß das Ausblasen der Durchbrechungen zu einer unkon­ trollierten Verbreitung der ausgeblasenen Partikel sowie der gegebenenfalls damit zusammen ausgeblasenen Öl- oder Emulsionströpfchen in der Umgebung des Werkstücks führt. Ein Auffangen der Partikel oder Tröpfchen wäre mit einem unwirtschaftlich großen Aufwand verbunden, so daß ein Einsatz dieser Vorrichtung nicht wirtschaftlich sinnvoll ist, wenn ein Austragen der Partikel oder Tröpfchen in die Umgebung unerwünscht oder unzulässig ist.

Schließlich beschreibt die US 3 989 537 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Motorblöcken und ähnlichen Teilen, wobei das zu reinigende Werkstück in eine Torsionsschwingung versetzt und gleichzeitig um seine Längsachse gedreht wird. Hierdurch sollen Späne und dergleichen Partikel vom Werkstück gelöst und unter Schwerkraftwirkung von diesem getrennt werden. Dieses bekannte Verfahren und die zugehörige Vorrichtung arbei­ ten zwar bei trockenen Werkstücken und trockenen Spänen oder sonstigen trockenen Partikeln wirkungsvoll, nicht aber bei Werkstücken, die oberflächlich mit Emulsionen und/oder Ölen und daran haftenden Spänen oder sonstigen Schmutzpartikeln behaftet sind. Die Emulsionen oder Öle üben eine so große Bindungswirkung einerseits zum Werk­ stück und andererseits zu den Spänen aus, daß allein durch die Schwingung und die Schwerkraft eine Ablösung der Öle und Emulsionen und der darin oder daran haften­ den Späne nicht oder zumindest nicht in einem ausreichen­ den Maß bewirkt werden kann.

Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die die vorstehend dargelegten Nachteile vermeiden und die eine wirkungsvolle und gründliche Reinigung des Werk­ stücks bei einem möglichst geringen technischen Aufwand und Energieeinsatz gewährleisten.

Die Lösung des verfahrensbezogenen Teils der Aufgabe er­ folgt erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach dem Pa­ tentanspruch 1.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die vorteilhaf­ te Wirkung erzielt, daß die für die Absaugung von Ölen und/oder Emulsionen sowie Spänen und sonstigen Schmutz­ partikeln erforderliche Luftgeschwindigkeit relativ nie­ drig sein kann, weil durch die Schwingungen die Haft­ kraft der Partikel und der Schmutzflüssigkeiten vermin­ dert wird. Dadurch wird der Energiebedarf für die Absau­ gung gesenkt und die Behandlungszeit je Werkstück wird sehr kurz. Die Erzeugung der Schwingungen erfordert da­ bei relativ wenig Energieaufwand, insbesondere wenn Reso­ nanzen benutzt werden. Dadurch, daß das Werkstück in ei­ ner stehenden Welle schwingt, sammeln sich die Schmutz­ partikel und Flüssigkeitströpchen an den Schwingungskno­ ten und können dort gezielt abgesaugt werden. Hierdurch wird vorteilhaft eine geringe Düsengröße und/oder -zahl erreicht.

Bei drehbar einspannbaren Werkstücken ist vorteilhaft vorgesehen, daß das Werkstück in einer Spanneinrichtung drehbar eingespannt um eine Achse A gedreht und während der Drehung mittels eines durch mindestens eine Düse ge­ führten Luftstroms abgesaugt wird. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft einsetzbar, wenn eine Vielzahl von rotationssymmetrischen oder von nicht-rotationssymmetri­ schen, jedoch drehbar einspannbaren Werkstücken nachein­ ander gereinigt werden soll.

Eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung zur Lösung des vorrichtungsbezogenen Teils der Aufgabe ist im Patentan­ spruch 3 angegeben.

Eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung, die insbeson­ dere für drehbar einspannbare Werkstücke geeignet ist, ist im Patentanspruch 4 angegeben.

Mit beiden Vorrichtungen kann das erfindungsgemäße Ver­ fahren wirksam und mit relativ geringem technischen Auf­ wand und Energieeinsatz ausgeführt werden, wobei eine wirksame und gründliche und dabei umweltschonende Reini­ gung des Werkstücks erreicht wird. Geeignete Schwingungs­ erzeuger kann der Fachmann aus dem Stand der Technik aus­ wählen. Geeignete Schwingungserzeuger sind beispielswei­ se solche mit einer rotierenden Umwuchtmasse; alternativ sind Schwingungserzeuger einsetzbar, die elektromagne­ tisch oder piezoelektrisch arbeiten.

In einer Ausgestaltung der zweiten Vorrichtung ist vor­ gesehen, daß ein Schwingungserzeuger an einem Lagerge­ häuse eines der beiden Aufnahmedorne angebracht ist.

Alternativ ist vorgesehen, daß je ein Schwingungserzeu­ ger an zwei Lagergehäusen der beiden Aufnahmedorne angebracht ist.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die beiden Aufnahmedorne in einer allgemein U-förmigen Schwinggabel jeweils in den Schenkeln der U-Form drehbar gelagert sind, daß ein Spannzylinder an einem quer zu ei­ nem Schenkel der U-Form vorragenden Ansatz angeordnet ist, daß die Schwinggabel über vier Füße elastisch auf der Grundplatte gelagert ist und daß ein Schwingungser­ zeuger an der Schwinggabel angeordnet ist. Damit ist vor­ teilhaft mit nur einem Schwingungserzeuger eine Schwin­ gungsanregung der Schwinggabel möglich, die ihre Schwin­ gung dann auf das Werkstück überträgt, wobei die Schwing­ gabel sich elastisch auf der Grundplatte abstützt.

Zur Erzeugung einer stehenden Welle innerhalb des Werk­ stücks ist eine bestimmte Schwingungsfrequenz erforder­ lich. Da naturgemäß verschieden geformte Werkstücke zu bearbeiten sind, wird die Frequenz jeweils dem Werkstück angepaßt, was durch relativ einfache Versuche möglich ist. Die Schwingungen können in einer Richtung erfolgen, jedoch auch zirkular oder in mehreren Richtungen.

Auch im Hinblick auf den Umweltschutz bietet die vorste­ hend beschriebene Erfindung Vorteile, da die abgesaugten Flüssigkeiten und Feststoffpartikel durch geeignete, be­ kannte Einrichtungen, wie Ölabscheider, wieder voneinan­ der getrennt und jeweils einer erneuten bzw. neuen Ver­ wendung zugeführt werden können. Abfälle, die gesondert entsorgt oder besonders behandelt werden müßten, fallen hier nicht an. Auch ein Einsatz von Lösungsmitteln mit den damit verbundenen Gefahren ist nicht erforderlich.

Zweckmäßig ist die mindestens eine Düse der Form des Werkstücks angepaßt oder durch verstellbare Düsenteile anpaßbar, um hohe Luftbeschwindigkeiten an der Werkstück­ oberfläche zu gewährleisten. Zwei Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen gemäß der Erfindung werden nunmehr anhand einer Zeichnung näher erläutert. Sie zeigt in

Fig. 1 eine erste Vorrichtung in perspektivischer Dar­ stellung, wobei sowohl Düsen als auch Spanndorne von einem Werkstück weg bewegt sind, und in

Fig. 2 eine zweite Vorrichtung, ebenfalls in perspekti­ vischer Darstellung.

Mit Bezugnahme auf Fig. 1 weist die Vorrichtung eine rechteckige Grundplatte 1 auf, auf der links ein Lagerge­ häuse 2' über eine elastische Zwischenplatte 10 ange­ bracht ist, wobei in dem Lagergehäuse 2' ein Aufnahme­ dorn 2 drehbar gelagert ist. Dieser Aufnahmedorn 2 ist drehantreibbar, wobei die Drehvorrichtung, z. B. ein Elek­ tromotor, nicht dargestellt ist. Auf der rechten Seite der Grundplatte 1 ist ein Lagergehäuse 3' angeordnet, in dem ein Aufnahmedorn 3 drehbar gelagert ist. Die beiden Aufnahmedorne 2 und 3 liegen auf einer Achse A. Der Auf­ nahmedorn 3 mit dem Lagergehäuse 3' ist über eine weite­ re elastische Zwischenplatte 10 auf der Grundplatte 1 verschiebbar in Richtung der Achse A gelagert, wobei die Schiebebewegung durch eine erste Vorschubeinheit 7 durch­ führbar ist. Die erste Vorschubeinheit 7 ist z. B. eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit.

Zwischen den beiden Aufnahmedornen 2 und 3 ist ein Werk­ stück 6 einspannbar, wobei es sich im vorliegenden Bei­ spiel um eine Nockenwelle handelt. Wenn die beiden Auf­ nahmedorne 2 und 3 mit dem Werkstück 6 in Eingriff ge­ bracht sind, ist dieses, wie durch den Pfeil am rechten Werkstückende dargestellt ist, drehantreibbar.

Beiderseits der Achse A sind insgesamt vier Saugdüsen 4 angeordnet, deren Mündungen in ihrer Form der Form des Werkstücks 6 angepaßt sind. Die Düsen 4 sind gemäß den daran eingezeichneten Doppelpfeilen quer zur Achse A ver­ schiebbar, wozu jeweils zwei einander gegenüberliegende Düsen 4 auf jeweils einem Support 8 gelagert sind. Die Schubbewegung wird durch eine zweite Vorschubeinheit 9 durchgeführt, die zwischen den beiden Supporten 8 ange­ ordnet ist und ebenfalls eine hydraulische Kolben-Zylin­ der-Einheit sein kann.

Die Düsen 4 sind in Fig. 1 zum Einlegen des Werkstücks 6 auseinandergefahren; zum Absaugen werden sie durch die zweite Vorschubeinheit 9 nahe an die Oberfläche des Werk­ stücks 6 gebracht. Die Luftbewegung ist durch Pfeile an­ gedeutet, die bei den zugehörigen Rohrleitungen 40, die jeweils nur teilweise dargestellt sind, eingezeichnet sind. Die Rohrleitungen 40 führen zu einer Saugeinrich­ tung, die als solche bekannt ist. Im Strömungsweg sind zweckmäßig Abscheider für Flüssigkeiten und Späne und andere feste Verunreinigungen in an sich bekannter Weise eingebaut.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Schwingungs­ erzeuger 5 an dem Lagergehäuse 2' fest angeordnet, wobei die elektrischen Zuführungsleitungen nicht dargestellt sind. Bei Aktivierung des Schwingungserzeugers 5 schwin­ gen die beiden Lagergehäuse 2', 3' zusammen mit den Auf­ nahmedornen 2, 3 und dem Werkstück 6. Die übrigen, hier­ von durch die Zwischenplatte 10 getrennten Teile der Vor­ richtung sind im wesentlichen schwingungsfrei.

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung eine zwei­ te Ausgestaltung der Vorrichtung. Auf einer ebenfalls rechteckigen Grundplatte 1 ist eine allgemein U-förmige Schwinggabel 11 in horizontaler Ausrichtung über vier Füße 12 angebracht, wobei jeder der vier Füße 12 eine elastische Zwischenplatte 10 aufweist. Die Füße 12 und die entsprechenden Zwischenplatten 10 sind im vorliegen­ den Beispiel mit einem kreisförmigen Querschnitt ausge­ führt.

Die Schwinggabel 11 hat zwei Schenkel 11', die jeweils eine fluchtende Bohrung aufweisen, in der Aufnahmedorne 3 und 2 drehbar gelagert sind. Die Aufnahmedorne 2 und 3 nehmen zwischen sich ein Werkstück 6 auf, das hier eben­ falls als Nockenwelle dargestellt ist. Zum Einspannen des Werkstücks 6 dient ein Spannzylinder 31, der hydrau­ lisch oder pneumatisch betätigbar ist und an einem An­ satz 11" angebracht ist, der quer zum linken Schenkel 11' der Schwinggabel 11 vorragt.

Auf dem Mittelsteg der Schwinggabel 11 ist ein Schwin­ gungserzeuger 5 angeordnet.

Es sind weiter in der Fig. 2 zwei Düsen 4 sichtbar, die jeweils über eine Rohrleitung 40 mit einer nicht darge­ stellten Saugeinrichtung verbunden sind. Die Düsen 4 sind jeweils auf Füßen an der Grundplatte 1 angebracht.

Die Grundplatte 1 steht tischartig auf vier Beinen.

Bei dieser Ausgestaltung schwingt bei Aktivierung des Schwingungserzeugers 5 die Schwinggabel 11 zusammen mit dem angebauten Ansatz 11" und Spannzylinder 12 sowie dem eingespannten Werkstück 6.

Durch das Zusammenwirken von Schwingungen und Absaugen insbesondere mittels speziell formangepaßter Düsen ist erfindungsgemäß eine wirkungsvolle und wirtschaftliche Reinigung vieler Arten von Werkstücken möglich.

Claims (8)

1. Verfahren zum Entfernen von an einem Werkstück (6) haftenden flüssigen und/oder festen Verunreinigungen, insbesondere Ölen und Emulsionen, wobei das Werkstück (6) in einer Einrichtung festgelegt und mittels eines durch mindestens eine Düse (4) geführten Luftstroms abgesaugt wird, wobei das Werkstück (6) während der Absaugung in Schwingungen versetzt wird, wobei die Schwingungen in einer derartigen Frequenz erzeugt wer­ den, daß das Werkstück (6) in einer stehenden Welle schwingt, und wobei das Werkstück (6) nur an den Kno­ tenpunkten der stehenden Welle abgesaugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (6) in einer Spanneinrichtung dreh­ bar eingespannt um eine Achse (A) gedreht und während der Drehung mittels eines durch mindestens eine Düse (4) geführten Luftstroms abgesaugt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, mit einer auf einer Grundplatte (1) ange­ ordneten Einrichtung zur Festlegung eines Werkstücks (6) und mit mindestens einer Düse (4), die mit einer Saugeinrichtung verbunden ist, wobei mindestens ein in seiner Schwingungsfrequenz jeweils dem Werkstück (6) anpaßbarer Schwingungserzeuger (5) vorhanden ist, der an der Einrichtung zur Festlegung des Werkstücks (6) oder am Werkstück (6) selbst angeordnet oder an­ koppelbar ist, wobei die mindestens eine Düse (4) auf der Grundplatte (1) in auswählbaren Positionen, in denen sie auf die Stelle des Werkstücks (6) gerichtet ist, an der sich die Verunreinigungen aufgrund der Schwingungen ansammeln, positionierbar ist, und wobei die Einrichtung zur Festlegung des Werkstücks (6) elastisch auf der Grundplatte (1) gelagert ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 2, mit einer auf einer Grundplatte (1) ange­ ordneten Spanneinrichtung, die zwei drehbar entlang der Achse (A) gelagerte Aufnahmedorne (2, 3) auf­ weist, wobei mindestens ein Dorn (2, 3) in Richtung der Achse (A) verschiebbar ist und mindestens ein Dorn (2, 3) drehantreibbar ist, und mit mindestens einer Düse (4), die mit einer Saugeinrichtung verbun­ den ist, wobei mindestens ein in seiner Schwingungs­ frequenz jeweils dem Werkstück (6) anpaßbarer Schwin­ gungserzeuger (5) vorhanden ist, der an der Spannein­ richtung oder am Werkstück (6) selbst angeordnet oder ankoppelbar ist, wobei die mindestens eine Düse (4) auf der Grundplatte (1) in auswählbaren Positionen, in denen sie auf die Stelle des Werkstücks (6) gerich­ tet ist, an der sich die Verunreinigungen aufgrund der Schwingungen ansammeln, positionierbar ist, und wobei die beiden Aufnahmedorne (2, 3) auf der Grund­ platte elastisch gelagert sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwingungserzeuger (5) an einem Lagergehäuse (2', 3') eines der beiden Aufnahmedorne (2, 3) ange­ bracht ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Schwingungserzeuger (5) an zwei Lagerge­ häusen (2', 3') der beiden Aufnahmedorne (2, 3) ange­ bracht ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Aufnahmedorne (2, 3) in einer allge­ mein U-förmigen Schwinggabel (11) jeweils in den Schenkeln (11') der U-Form drehbar gelagert sind, daß ein Spannzylinder (31) an einem quer zu einem Schen­ kel (11') der U-Form vorragenden Ansatz (11") ange­ ordnet ist, daß die Schwinggabel (11) über vier Füße elastisch auf der Grundplatte (1) gelagert ist und daß ein Schwingungserzeuger (5) an der Schwinggabel (11) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Düse (4) an die Form des Werkstücks (6) angepaßt oder durch ver­ stellbare Düsenteile anpaßbar ist.