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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung metallischer Oberflächen, mit einer Reinigungselektrode, die eine Vielzahl von Fasern aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Maschine zur Reinigung metallischer Oberflächen.
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Derartige Vorrichtungen sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die
DE 20 2015 100 248 U1 eine Vorrichtung zur Reinigung von metallischen Oberflächen mit einer Reinigungselektrode und einem Griffstück, das über ein aus Edelstahl bestehendes Verbindungsstück mit der Reinigungselektrode verbunden ist.
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In der
EP 2 868 779 B1 ist eine Vorrichtung zum Reinigen und/oder Polieren von Werkstücken mit einem Halteelement, an dem eine Vielzahl von Kohlefasern angebracht sind, bekannt. Die Kohlefasern sind so mit dem Halteelement verbunden, dass sie senkrecht zu einer Längsachse des Halteelements von demselben weg verlaufen.
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In der
DE 20 2014 106 289 U1 ist eine weitere Vorrichtung zur Reinigung metallischer Oberflächen beschrieben, die eine Elektrode und eine Stromquelle zur Versorgung desselben aufweist.
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Die bekannten Vorrichtungen sind zwar sehr wirkungsvoll, erfordern von den Anwendern jedoch teilweise einen hohen Aufwand bei der Handhabung.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und eine Maschine zur Reinigung metallischer Oberflächen zu schaffen, die den Anwendern eine bequemere Handhabung erlauben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch die Rotierbarkeit der Reinigungselektrode über die Antriebswelle mittels der Antriebseinrichtung kann die Reinigungsleistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wesentlich erhöht werden, da die einzelnen Fasern der Reinigungselektrode mit einer größeren Geschwindigkeit über die zu reinigende Oberfläche bewegt werden und dadurch mit einer größeren Häufigkeit auf die Oberfläche auftreffen.
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Durch die erfindungsgemäße Rotation wird die Kontaktfläche der auftreffenden Fasern verkleinert und kann dadurch gerichtet und insbesondere an die Geometrie des zu reinigenden Werkstücks angepasst werden.
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Dadurch ergibt sich eine geringere Temperaturerhöhung sowohl der Fasern als auch des Werkstücks und es wird durch die Rotation eine verbesserte Kühlung der Fasern erreicht, so dass sich erheblich höhere Standzeiten der Reinigungselektrode ergeben.
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Des Weiteren wird das Elektrolyt durch die Rotation der Reinigungselektrode gezielt an die Faserspitzen geleitet und es wird eine Selbstreinigung der Fasern erreicht, so dass das bislang erforderliche Eintauchen der Bürsten bzw. Pinsel in einen mit einem Elektrolyt gefüllten Behälter zum Reinigen und Kühlen der Fasern vermieden werden kann.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht in der erheblich verbesserten Handhabung, da die Elektrode nun nicht mehr manuell gedreht werden muss, um sämtliche der Fasern in Kontakt mit der zu reinigenden Oberfläche zu bringen.
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Dadurch, dass erfindungsgemäß der zur Stromversorgung der Reinigungselektrode dienende elektrische Strom über die Antriebswelle geleitet wird, ergibt sich eine gleichermaßen einfache wie zuverlässige Möglichkeit, den zur Erzeugung der Reinigungswirkung erforderlichen elektrischen Strom zu der Reinigungselektrode zu bringen.
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In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Gehäuse, in dem die Reinigungselektrode angeordnet ist, wenigstens einen Schleifringkontakt zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zu der Antriebswelle aufweist. Dies stellt eine sehr einfache Möglichkeit zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen der Antriebswelle und einer Stromquelle zur Stromversorgung der Reinigungselektrode dar.
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Wenn des Weiteren die Antriebseinrichtung als Elektromotor ausgebildet ist, so ist nicht nur eine einfach zu realisierende Ausführungsform der Antriebseinrichtung gegeben, sondern auch deren Versorgung mit dem von derselben benötigten Medium, in diesem Fall elektrischem Strom, gewährleistet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Antriebswelle wenigstens zwei aus unterschiedlichen metallischen Materialien bestehende Bauteile aufweist. Beispielsweise kann es sich hier um ein Kupferteil und ein Edelstahlteil handeln, wodurch sowohl eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit aufgrund der Verwendung von Kupfer als auch eine gute Korrosionsbeständigkeit aufgrund der Verwendung von Edelstahl erreicht wird.
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Wenn die wenigstens zwei Bauteile der Antriebswelle über einen Konus miteinander verbunden sind, so ergibt sich eine optimale Stromübertragung und eine gute Zentrierung der beiden Bauteile der Antriebswelle.
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Um einen zuverlässigen Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung sicherzustellen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung mittels eines gasförmigen und/oder flüssigen Mediums gekühlt ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Antriebseinrichtung ein Gehäuse aufweist, das zumindest teilweise aus einem säure- und/oder hitzebeständigen Kunststoffmaterial ausgebildet ist. Dadurch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in den unterschiedlichsten Umgebungen und auch bei Vorhandensein von aggressiven Medien und ähnlichem eingesetzt werden.
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Um einen unterbrechungsfreien Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu ermöglichen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Reinigungselektrode mittels einer Nachregeleinrichtung bei einem Verschleiß derselben nachregelbar ist.
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In Anspruch 9 ist eine Maschine zur Reinigung metallischer Oberflächen mit einem Maschinengestell und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.
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Eine solche Maschine ermöglicht ein vollautomatisches Reinigen metallischer Oberflächen und verringert damit wesentlich den Aufwand seitens des Anwenders.
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Wenn dabei eine leistungsgeregelte Zuführeinrichtung zur Zuführung von Elektrolyt zu der Vorrichtung und/oder zu der zu reinigenden Oberfläche vorgesehen ist, so ist eine weitere Automatisierung der Reinigung der zu reinigenden Oberflächen gegeben.
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Dies gilt auch, wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Maschine eine Sprüheinrichtung zum Sprühen von entmineralisiertem Wasser auf die Vorrichtung und/oder die zu reinigende Oberfläche nach dem Reinigungsvorgang vorgesehen ist.
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Dies gilt auch, wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Maschine eine Luftzuführung zur Erzeugung eines Luftstroms auf die Vorrichtung und/oder die zu reinigende Oberfläche nach dem Reinigungsvorgang vorgesehen ist.
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Vorteilhaft ist dabei eine direkte Anbringung der Elektrolyt-, Wasser- und/oder Luftzuführung an der Vorrichtung.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
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1 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Reinigungsmaschine; und
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3 eine perspektivische Darstellung der Reinigungsmaschine aus 2.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Reinigung einer metallischen Oberfläche 2 eines in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Werkstücks. Bei der metallischen Oberfläche 2 kann es sich beispielsweise um eine Schweißnaht oder einen Teil einer Schweißnaht handeln. Die Vorrichtung 1 weist eine Reinigungselektrode 3 auf, die wiederum in an sich bekannter Weise eine Vielzahl von Fasern 4 aufweist. Die Reinigungselektrode 3 ist demnach in der Form einer Bürste bzw. eines Pinsels ausgeführt. Bei den Fasern 4 handelt es sich vorzugsweise um Kohlefasern, was an sich bekannt ist. Die Reinigungselektrode 3 weist im vorliegenden Fall eine Tellerform auf, es sind jedoch grundsätzlich die unterschiedlichsten Formen von Reinigungselektroden 3 einsetzbar.
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Die Reinigungselektrode 3 ist an einer Antriebswelle 5 angebracht, mit welcher die Reinigungselektrode 3 und damit die Fasern 4 derselben um eine Rotationsachse 6 rotiert werden können. Die Fasern 4 sind im vorliegenden Fall zylindrisch um die Antriebswelle 5 angeordnet, es sind grundsätzlich jedoch auch andere Anordnungen bzw. Ausführungen der Reinigungselektrode 3 denkbar.
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Durch die bei der Rotation der Fasern 4 um die Rotationsache 6 entstehende Fliehkraft richten sich die Fasern 4 auf und treffen stets senkrecht auf die zu reinigende Oberfläche 2 auf. Dadurch wird verhindert, dass die Fasern 4 sich bei Druck verbiegen, auf der Oberfläche 2 abknicken und die Spitzen der Fasern 4 dann nicht mehr senkrecht auf die Oberfläche 2 auftreffen. Dieses Problem ergibt sich ansonsten insbesondere durch den Einsatz des Elektrolyten, der die Fasern 4 flexibler und schlaffer macht.
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Bei der Reinigung der Oberfläche 2 kann zusätzlich das die Oberfläche 2 aufweisende Werkstück entgegengesetzt zu der Rotationsbewegung der Reinigungselektrode 3 rotieren. Dadurch treffen die aufgerichteten Fasern 4 senkrechter auf die Oberfläche 2.
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Die Rotationsgeschwindigkeit der Reinigungselektrode 3 um die Rotationsachse 6 sollte derart gewählt werden, dass sie hoch genug ist, um die nassen und schweren Fasern 4 nach außen zu schleudern und niedrig genug, um zu verhindern, dass das sich in den Fasern 4 befindende Elektrolyt durch die Rotation von den Fasern 4 lösen kann. Beispielsweise kann die Rotationsgeschwindigkeit der Reinigungselektrode bei 15 bis 100 1/min. liegen.
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In an sich bekannter Weise wird das die Oberfläche 2 aufweisende Werkstück nach dem Reinigungsvorgang durch schnelles Rotieren getrocknet. Die Rotationsgeschwindigkeit des die zu reinigende Oberfläche 2 aufweisenden Werkstücks kann beim Reinigen zwischen 50 bis 150 1/min und beim anschließenden Trocknen zwischen 250 bis 1.000 1/min liegen.
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Die Kontaktfläche zwischen den Fasern 4 und der Oberfläche 2 richtet sich nach der Größe bzw. Dicke der zu reinigenden Oberfläche, insbesondere der Schweißnaht, bzw. der Wärmeeinflusszone. Sie wird insbesondere über die Breite bzw. Dicke der Reinigungselektrode 3 bestimmt.
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Zum Antrieb der Antriebswelle 5 dient eine Antriebseinrichtung 7, die im vorliegenden Fall als Elektromotor 7a ausgebildet ist. Alternativ wäre auch die Verwendung eines Pneumatik- oder Hydraulikmotors als die Antriebseinrichtung 7 denkbar. Die Antriebseinrichtung 7 kann mittels eines gasförmigen und/oder flüssigen Mediums gekühlt werden.
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In an sich bekannter Weise ist es erforderlich die Reinigungselektrode 3 mit Strom zu versorgen, um die Reinigung der Oberfläche 2 durchführen zu können. Dieser zur Stromversorgung der Reinigungselektrode 3 dienende elektrische Strom wird im vorliegenden Fall über die Antriebswelle 5 geleitet.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem Gehäuse 8 der Vorrichtung 1, das zur Halterung der Reinigungselektrode 3 bzw. der Antriebswelle 5 dient, ein Schleifringkontakt 9 vorgesehen, der den elektrischen Kontakt zwischen einer Stromversorgungseinrichtung 10 für die Reinigungselektrode 3 und der Reinigungselektrode 3 herstellt.
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Die Antriebswelle 5 ist im vorliegenden Fall aus zwei unterschiedlichen metallischen Materialien, nämlich aus Kupfer und aus Edelstahl, ausgebildet. Hierzu ist die Antriebswelle 5 im dargestellten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgeführt und weist zwei Bauteile 11 und 12, nämlich ein Kupferteil 11 und ein Edelstahlteil 12 auf, die im vorliegenden Fall mittels einer Schraube 13 miteinander verbunden sind. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Verbindungsarten zur Verbindung der beiden Bauteile 11 und 12 der Antriebswelle 5 denkbar. Vorzugsweise sind die wenigstens zwei Bauteile 11 und 12 der Antriebswelle 5 über einen Konus miteinander verbunden, d.h. an beiden Bauteilen 11 und 12 ist jeweils ein Konus vorhanden, der mit demjenigen des anderen Bauteils 12 bzw. 11 korrespondiert.
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Hierbei wird die gute elektrische und thermische Leitfähigkeit des Kupferteils 11 mit der guten Korrosionsbeständigkeit des Edelstahlteils 12 kombiniert. Folglich bildet das Edelstahlteil 12 den von außen zugänglichen und einer möglichen Korrosion ausgesetzten Bereich der Antriebswelle 5. Grundsätzlich wäre es auch möglich, Messing oder Bronze als das Material für das Kupferteil 11 einzusetzen.
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Das Gehäuse 8 besteht zumindest teilweise aus einem säure- und /oder hitzebeständigen Kunststoffmaterial. Beispielsweise können hierfür Polypropylen, Polyethylen und/oder Polytetrafluorethylen sowie verschiedene Unterarten dieser Kunststoffe eingesetzt werden.
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Die 2 und 3 zeigen eine Reinigungsmaschine 14 zur Reinigung der metallischen Oberfläche 2, die ein Maschinengestell 15 und darin aufgenommen die Vorrichtung 1 gemäß 1 aufweist. Mittels der Reinigungsmaschine 14 lässt sich ein automatischer oder semiautomatischer Betrieb bei der Reinigung der Oberfläche 2 erreichen.
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Die Reinigungselektrode 3 ist bei einem Verschleiß derselben bzw. bei einem Verschleiß der Fasern 4 mittels einer nicht dargestellten Nachregeleinrichtung nachregelbar. Bei dieser Nachregelung der Reinigungselektrode 3 mittels der Nachregeleinrichtung wird die rotierende Reinigungselektrode 3 vorzugsweise durch eine angetriebene CNC-Achse in Richtung der zu reinigenden Oberfläche 2 bewegt und, sobald die Fasern 4 die Oberfläche 2 berühren, wird durch den elektrischen Kontakt der Weg bzw. die Position der CNC-Achse gespeichert. Dieser Vorgang wird regelmäßig durchgeführt, so dass die Abnutzung der Fasern 4 gemessen und automatisch nachgestellt wird, bis die Bewegung der CNC-Achse eine kritische Zustellung in Höhe der nutzbaren Länge der Fasern 4 einer neuen Reinigungselektrode 3 erreicht. Dieses Speichern der Position der CNC-Achse wird üblicherweise beim Einlegen eines neuen Werkstücks durchgeführt.
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Die Reinigungsmaschine 14 weist des Weiteren eine Zuführeinrichtung 16 zur Zuführung von Elektrolyt zu der Vorrichtung 1 und/oder zu der zu reinigenden Oberfläche 2 auf. Die Elektrolytzufuhr wird vorzugsweise leistungsabhängig gesteuert bzw. kann leistungsgeregelt ausgeführt sein, was insbesondere so durchgeführt werden kann, dass eine Zufuhr von Elektrolyt nur dann erfolgt, wenn ein elektrischer Kontakt besteht, also die Reinigungselektrode 3 die Oberfläche 2 berührt. Die Höhe des durch die Fasern 4 fließenden elektrischen Stroms, also die Leistungsabgabe der Stromversorgungseinrichtung 10, steht dabei in direktem Verhältnis zu dem Volumen des geförderten Elektrolyts.
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Des Weiteren weist die Reinigungsmaschine 14 eine Sprüheinrichtung 17 zum Sprühen von entmineralisiertem Wasser auf die Vorrichtung 1 und/oder die zu reinigende Oberfläche 2 nach dem Reinigungsvorgang auf. Das entmineralisierte Wasser dient zum Spülen und Neutralisieren nach dem mit der Vorrichtung 1 bzw. der Reinigungsmaschine 14 durchgeführten Reinigungsvorgang.
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In nicht dargestellter Weise kann auch eine Luftzuführung zur Erzeugung eines Luftstroms auf die Vorrichtung 1 und/oder die zu reinigende Oberfläche 2 nach dem Reinigungsvorgang vorgesehen sein, die wie die Elektrolyt- und/oder Wasserzuführung direkt an der Vorrichtung 1 angebracht sein kann. Eine solche Luftzuführung zur Erzeugung eines Luftstroms auf die Vorrichtung 1 kann eine Trockeneinrichtung darstellen, die mittels des Luftstroms das nasse Werkstück trocknet. Das Werkstück kann dabei vorzugsweise mit einer erhöhten Drehzahl bis zu 1000 1/min rotieren.
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Mit der Vorrichtung 1 lässt sich ein Verfahren zur Reinigung der metallischen Oberfläche 2 mittels der Reinigungselektrode 3 durchführen. Dabei wird die Reinigungselektrode 3 zur Reinigung der metallischen Oberfläche 2 über die Antriebswelle 5 von der Antriebseinrichtung 7 um die Rotationsachse 6 rotiert. Ein derartiges Verfahren erleichtert einem Anwender die Reinigung der metallischen Oberfläche 2 erheblich. Wenn dabei die Reinigungselektrode 3 bei einem Verschleiß derselben nachgeregelt wird, so wird ein unterbrechungsfreier Betrieb eines solchen Verfahrens sichergestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202015100248 U1 [0002]
- EP 2868779 B1 [0003]
- DE 202014106289 U1 [0004]
