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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen eines Objekts, aufweisend wenigstens eine gehäuseartig ausgebildete Reinigungskammer zum Aufnehmen des Objekts während eines Reinigungsvorgangs und wenigstens einen Halter zum Halten des Objekts während des Reinigungsvorgangs in der Reinigungskammer, wobei an der Reinigungskammer wenigstens ein Lufteinlass und wenigstens ein zumindest mittelbar mit einer Unterdruckquelle verbundener oder verbindbarer Luftauslass ausgebildet sind, wobei das Objekt mittels eines die Reinigungskammer während des Reinigungsvorgangs von dem Lufteinlass zu dem Luftauslass durchströmenden Luftstroms reinigbar ist und wobei der Lufteinlass und das Objekt während des Reinigungsvorgangs derart relativ zueinander bewegbar sind, dass das Objekt von dem Lufteinlass zumindest teilweise überfahren wird.
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Eine entsprechende Reinigungsvorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks ist beispielsweise aus
DE 20 2013 012 237 U1 bekannt. Diese Vorrichtung weist eine in einer Reinigungskammer angeordnete Werkstückaufnahme und einen Lufteinlass und einen mit einer Unterdruckquelle verbundenen oder verbindbaren Luftauslass auf. Das Werkstück ist mittels eines die Reinigungskammer durchströmenden Luftstroms reinigbar. Der Lufteinlass und das Werkstück sind während eines Reinigungsvorgangs derart relativ zueinander bewegbar, dass das Werkstück von dem Lufteinlass überfahren wird.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, Objekte auf einfache und automatisierbare Art und Weise von festen Verunreinigungen zu befreien und hierdurch insbesondere eine Reinigung einer großen Anzahl von Objekten in einer relativ kurzen Zeit zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch Schutzanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren wiedergegeben, wobei diese Ausgestaltungen jeweils für sich genommen oder Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander einen vorteilhaften und/oder weiterbildenden Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen eines Objekts weist wenigstens eine gehäuseartig ausgebildete Reinigungskammer zum Aufnehmen des Objekts während eines Reinigungsvorgangs und wenigstens einen Halter zum Halten des Objekts während des Reinigungsvorgangs in der Reinigungskammer auf. An der Reinigungskammer sind wenigstens ein Lufteinlass und wenigstens ein zumindest mittelbar mit einer Unterdruckquelle verbundener oder verbindbarer Luftauslass ausgebildet. Das Objekt ist mittels eines die Reinigungskammer während des Reinigungsvorgangs von dem Lufteinlass zu dem Luftauslass durchströmenden Luftstroms reinigbar. Der Lufteinlass und das Objekt sind während des Reinigungsvorgangs derart relativ zueinander bewegbar, dass das Objekt von dem Lufteinlass zumindest teilweise überfahren wird. Die Reinigungskammer weist einen hohlzylinderförmig ausgebildeten Mantel mit vertikal ausgerichteter Längsmittelachse auf, an dem der Lufteinlass ausgebildet ist und dessen unteres axiales Ende entweder den Luftauslass bildet oder mit einer Stirnwand versehen ist, an der der Luftauslass ausgebildet ist. Der Halter ist über ein oberes axiales Ende des Mantels in die Reinigungskammer eingeführt oder einführbar und gegenüber dem Mantel luftdicht abgedichtet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere geeignet, feste Verunreinigungen von dem jeweilig zu reinigenden Objekt zu entfernen. Eine feste Verunreinigung kann beispielsweise in Form eine Spans gegeben sein, der bei einer spanenden Bearbeitung bzw. Herstellung des Objekts erzeugt worden ist. Zum Entfernen der Verunreinigung von dem Objekt wird während des Reinigungsvorgangs ein Unterdruck an den Luftauslass angelegt, wodurch innerhalb der Reinigungskammer ein Unterdruck erzeugt wird, durch den beispielsweise Luft aus der die Reinigungskammer umgebenden Atmosphäre durch den Lufteinlass in die Reinigungskammer eingesaugt wird. Der Unterdruck in der Reinigungskammer wird vorzugsweise derart gewählt, dass die durch den Lufteinlass während des Reinigungsvorgangs in die Reinigungskammer einströmende Luft einen gerichteten Luftstrahl ausbildet, mit dem das an dem Halter angeordnete Objekt beaufschlagt und hierdurch gereinigt wird, während der Lufteinlass und das Objekt derart relativ zueinander bewegt werden, dass das Objekt von dem Lufteinlass zumindest teilweise überfahren wird. Die von dem Objekt mittels des Luftstrahls abgeblasenen Verunreinigungen werden über den Luftauslass aus der Reinigungskammer abgesaugt.
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Die Relativbewegung zwischen dem Lufteinlass und dem Objekt kann dadurch realisiert sein, dass der Lufteinlass relativ zu dem Objekt bewegt wird, das dabei ortsfest gehalten wird. Alternativ kann die Relativbewegung zwischen dem Lufteinlass und dem Objekt kann dadurch realisiert sein, dass das Objekt relativ zu dem Lufteinlass bewegt wird, der dabei ortsfest gehalten wird. Alternativ kann die Relativbewegung zwischen dem Lufteinlass und dem Objekt kann dadurch realisiert sein, dass sowohl der Lufteinlass relativ zu dem Objekt als auch gleichzeitig das Objekt relativ zu dem Lufteinlass bewegt wird. Eine Bewegung des Lufteinlasses wird hierbei über eine Bewegung der Reinigungskammer bewirkt.
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Die Reinigungskammer ist gehäuseartig ausgebildet, was bedeuten soll, dass die Reinigungskammer das jeweilig zu reinigende Objekt gehäuseartig umschließen kann, und das entweder größtenteils oder vollständig. Die Reinigungskammer kann teilweise oder vollständig aus einem Metall, einer Metalllegierung, einem Kunststoff oder einer Verbundwerkstoff hergestellt sein.
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Der Mantel der Reinigungskammer kann beispielsweise als Hohlzylinder mit ringförmiger oder polygonaler Querschnittsfläche ausgebildet sein. Für den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der Mantel und somit die Reinigungskammer vertikal auszurichten, so dass von dem jeweilig zu reinigenden Objekt entfernte Verunreinigungen nicht nur aufgrund der Luftströmung durch die Reinigungskammer, sondern auch schwerkraftbedingt in Richtung des unteren axialen Endes des Mantels und somit in Richtung des Luftauslasses bewegt werden. Der Mantel kann einstückig ausgebildet sein.
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Der Lufteinlass kann zumindest teilweise umlaufend an dem Mantel ausgebildet sein. An dem Mantel können auch zwei oder mehr Lufteinlässe ausgebildet sein.
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Der Luftauslass ist am Boden der Reinigungskammer angeordnet. Der Luftauslass kann dabei durch das untere axiale Ende des Mantels gebildet sein, also dieselbe Querschnittsfläche aufweisen wie die freie Querschnittsfläche des Mantels. Alternativ kann das untere axiale Ende des Mantels mit der Stirnwand versehen bzw. teilweise verschlossen sein, an der der Luftauslass ausgebildet ist. An der Stirnwand können auch zwei oder mehr Luftauslässe angeordnet sein.
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Der Luftauslass kann über wenigstens eine Luftleitung, beispielsweise einen Schlauch, mittelbar mit der Unterdruckquelle verbunden oder verbindbar sein. Alternativ kann der Luftauslass unmittelbar mit der Unterdruckquelle verbunden sein. Die Unterdruckquelle kann elektrisch ansteuerbar sein. Hierdurch kann die Unterdruckquelle während des Reinigungsvorgangs eingeschaltet und ansonsten ausgeschaltet sein, um Energie zu sparen.
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Durch die umlaufende luftdichte Abdichtung des Halters gegenüber dem Mantel ist die Reinigungskammer an ihrem oberen Ende luftdicht verschlossen, um zu verhindern, dass während eines Reinigungsvorgangs Luft im oberen axialen Bereich des Mantels in die Reinigungskammer eingesaugt wird, was die Stärke des durch den Lufteinlass gebildeten Luftstrahls beeinträchtigen würde. Um axiale Relativbewegungen zwischen dem Halter und der Reinigungskammer zu ermöglichen, kann der Halter über wenigstens ein flexibles, insbesondere auch elastisches, Element gegenüber dem oberen axialen Ende des Mantels abgedichtet sein. Der Halter kann wenigstens einen Klemmmechanismus bzw. Einspannmechanismus zum Halten des zu reinigenden Objekts während des Reinigungsvorgangs aufweisen. Alternativ oder additiv kann die Formgebung des Halters derart an die Formgebung des jeweilig zu reinigenden Objekts angepasst sein, dass das Objekt durch einen Formschluss an dem Halter gehalten wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit wenigstens einer Belade-/Entladevorrichtung zu einem Reinigungssystem kombiniert werden, mit der ein zu reinigendes Objekt automatisiert an dem Halter anordbar ist und mit der ein gereinigtes Objekt automatisiert von dem Halter entfernt werden kann. Ein solches Reinigungssystem kann insbesondere zum sukzessiven Reinigen einer relativ großen Stückzahl von Objekten, insbesondere gleich ausgebildeten Objekten, eingesetzt werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können verschiedene Arten und Formen von Objekten wie beschrieben gereinigt werden. Das Objekt kann beispielsweise eine Platine mit daran angeordneten elektrischen Bauteilen sein. Wesentlich ist, dass solche Objekte mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gereinigt werden können, an denen feste Verunreinigungen, beispielsweise Späne, anhaften können, die bei der Herstellung des jeweiligen Objekts entstehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Lufteinlass als zumindest teilweise umlaufend an dem Mantel angeordneter Schlitz oder als zumindest teilweise umlaufend an dem Mantel angeordnete Lochreihe ausgebildet. Es können auch zwei oder mehr schlitzförmige Lufteinlässe in Reihe umlaufend an dem Mantel der Reinigungskammer angeordnet sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Mantel axial in zwei Mantelabschnitte unterteilt, wobei der Lufteinlass zwischen einander zugewandt angeordneten axialen Enden der beiden Mantelabschnitte angeordnet ist. Hierdurch kann beispielsweise die Reinigungskammer nach Durchführung eines Reinigungsvorgangs aufgefahren bzw. geöffnet werden, indem wenigstens ein Mantelabschnitt, insbesondere axial, von dem jeweils anderen Mantelabschnitt weg bewegt wird, so dass das gereinigte Objekt zugänglich wird und von dem Halter entfernt werden kann. Um den Lufteinlass zwischen den beiden Mantelabschnitten anzuordnen, können die beiden Mantelabschnitte mittels wenigstens eines Abstandhalters axial beabstandet zueinander angeordnet und gehalten werden.
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Das Öffnen und gegebenenfalls ein entsprechend umgekehrtes Schließen der Reinigungskammer kann beispielsweise automatisiert mittels einer elektrisch ansteuerbaren Aktorik und einer Ansteuerelektronik zum Ansteuern der Aktorik erfolgen. Die Ansteuerelektronik kann beispielsweise einen vollautomatisierten Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglichen. Hierzu kann die Ansteuerelektronik wenigstens einen Mikroprozessor und wenigstens eine elektrische Datenspeichereinheit aufweisen. Mit dem Mikroprozessor kann wenigstens ein Steueralgorithmus bzw. Steuerprogramm ausgeführt werden, um den Reinigungsvorgang durchzuführen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an dem Luftauslass wenigstens eine Filtereinheit zum Auffangen von festen Verunreinigungen, die während des Reinigungsvorgangs von dem Objekt gelöst worden sind, angeordnet. Mittels der Filtereinheit kann verhindert werden, dass die von dem jeweiligen Objekt entfernten Verunreinigungen zu der Unterdruckquelle gelangen und diese dadurch schädigen. Die Filtereinheit kann wenigstens ein Filterelement aus einem Gewebe, einem Vlies einem Netz oder dergleichen aufweisen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Halter über wenigstens eine flexible Membran oder wenigstens eine Kunststofffolie umlaufend luftdicht gegenüber dem Mantel abgedichtet. Hierdurch sind Relativbewegungen zwischen dem Halter und der Reinigungskammer während des Reinigungsvorgangs möglich, ohne dass Luft in das obere axiale Ende des Mantels der Reinigungskammer eintreten kann. Die Membran kann beispielsweise aus einem Elastomer bzw. Gummi hergestellt sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung wenigstens eine mit dem Halter verbundene Aktorik auf, mit welcher der Halter während des Reinigungsvorgangs axial innerhalb der Reinigungskammer abwechselnd auf und ab bewegbar ist. Die Reinigungskammer kann während des Reinigungsvorgangs ortsfest gehalten werden, während der Halter zusammen mit dem daran angeordneten Objekt abwechselnd auf und ab bewegt wird. Die Aktorik kann wenigstens einen elektrisch ansteuerbaren Antrieb, insbesondere Elektromotor, und wenigstens eine Kopplung oder ein Getriebe aufweisen, über die bzw. das der Antrieb mit dem Halter verbunden ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung wenigstens eine mit der Reinigungskammer verbundene Aktorik auf, mit der die Reinigungskammer während des Reinigungsvorgangs axial abwechselnd auf und ab bewegbar ist. Der Halter kann während des Reinigungsvorgangs ortsfest gehalten werden, während die Reinigungskammer abwechselnd auf und ab bewegt wird. Die Aktorik kann wenigstens einen elektrisch ansteuerbaren Antrieb, insbesondere Elektromotor, und wenigstens eine Kopplung oder ein Getriebe aufweisen, über die bzw. das der Antrieb mit der Reinigungskammer verbunden ist. Die zuletzt genannte vorteilhafte Ausgestaltung kann mit dieser vorteilhaften Ausgestaltung kombiniert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Halter zusammen mit dem davon gehaltenen Objekt mittels wenigstens eines Schwingungserzeugers in eine mechanische Schwingung versetzbar. Durch das Schwingen des Halters und des damit gehaltenen Objekts während des Reinigungsvorgangs kann das Ablösen der festen Verunreinigungen von dem Objekt unterstützt werden, was insbesondere von Vorteil ist, wenn die festen Verunreinigungen in Kombination mit weiteren Verunreinigungen, insbesondere in Form von Ölen, Fetten, Wachsen oder Emulsionen, auftreten.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Lufteinlass mit einer die Reinigungskammer umgebenden Atmosphäre verbunden. Während des Reinigungsvorgangs wird also einfach Luft aus der Umgebung der Reinigungskammer in diese eingesaugt, so dass keine weiteren Vorkehrungen zur Zuführung eines bestimmten Gases oder dergleichen erforderlich sind, was die Herstellungskosten der Vorrichtung reduziert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Unterdruckquelle als Sauggebläse ausgebildet, dessen Saugseite zumindest mittelbar mit dem Luftauslass verbunden ist. Das Sauggebläse bzw. Absaugpumpe kann unmittelbar oder über wenigstens eine Absaugleitung, insbesondere einen Schlauch, mittelbar mit dem Luftauslass verbunden sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Luftauslass eine freie Querschnittsfläche auf, die größer als eine freie Querschnittsfläche des Lufteinlasses ist. Hierdurch kann ein relativ starker Luftstrom an dem Lufteinlass erzeugt werden, was die Reinigungseffektivität der Vorrichtung erhöht.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand einer bevorzugten Ausführungsform beispielhaft erläutert, wobei die nachfolgend genannten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in unterschiedlicher Kombination miteinander einen vorteilhaften und/oder weiterbildenden Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:
- 1 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung während eines Reinigungsvorgangs; und
- 2 eine schematische und perspektivische Darstellung der in 1 gezeigten Vorrichtung zwischen zwei Reinigungsvorgängen.
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In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen. Zur Vermeidung von Wiederholungen kann eine wiederholte Beschreibung dieser Bauteile an manchen Stellen weggelassen sein.
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1 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Reinigen eines Objekts 2 während eines Reinigungsvorgangs.
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Die Vorrichtung 1 weist eine gehäuseartig ausgebildete Reinigungskammer 3 zum Aufnehmen des Objekts 2 während des Reinigungsvorgangs auf. An der Reinigungskammer 3 ist ein vollständig umlaufender Lufteinlass 4 und ein zumindest mittelbar mit einer Unterdruckquelle 5 verbundener oder verbindbarer Luftauslass 6 ausgebildet. Das Objekt 2 ist mittels eines die Reinigungskammer 3 während des Reinigungsvorgangs von dem Lufteinlass 4 zu dem Luftauslass 6 durchströmenden Luftstroms reinigbar, wobei der Lufteinlass 4 und das Objekt 2 während des Reinigungsvorgangs derart relativ zueinander bewegbar sind, dass das Objekt 2 von dem Lufteinlass 4 zumindest teilweise überfahren wird.
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Der Lufteinlass 4 ist mit einer die Reinigungskammer 3 umgebenden Atmosphäre verbunden. An dem Luftauslass 6 ist wenigstens eine nicht gezeigte Filtereinheit zum Auffangen von festen Verunreinigungen, die während des Reinigungsvorgangs von dem Objekt 2 gelöst worden sind, angeordnet. Der Luftauslass 6 weist eine freie Querschnittsfläche auf, die größer als eine freie Querschnittsfläche des Lufteinlasses 4 ist. Die Unterdruckquelle 5 ist als Sauggebläse ausgebildet, dessen Saugseite zumindest mittelbar mit dem Luftauslass 6 verbunden ist.
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Die Reinigungskammer 3 weist einen hohlzylinderförmig ausgebildeten Mantel 7 mit vertikal ausgerichteter Längsmittelachse 8 auf, an dem der Lufteinlass 4 ausgebildet ist und dessen unteres axiales Ende den Luftauslass 6 bildet. Alternativ kann an dem unteren axialen Ende des Mantels 7 eine nicht gezeigte Stirnwand angeordnet sein, an der der Luftauslass 6 ausgebildet sein kann. Der Lufteinlass 4 ist als vollständig umlaufend an dem Mantel 7 angeordneter Schlitz ausgebildet.
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Der Mantel 7 ist axial in zwei Mantelabschnitte 9 und 10 unterteilt. Der Lufteinlass 4 ist zwischen den einander zugewandt angeordneten axialen Enden der beiden Mantelabschnitte 9 und 10 angeordnet, wozu die beiden Mantelabschnitte 9 und 10 mittels umfangsverteilt angeordneter Abstandhalter 11 axial beabstandet zueinander angeordnet sind und gehalten werden. Durch diese Zweiteilung des Mantels 7 kann die Reinigungskammer 3 nach Durchführung oder vor Durchführung des Reinigungsvorgangs aufgefahren bzw. geöffnet werden, wie es in 2 gezeigt ist, indem wenigstens ein Mantelabschnitt 9 bzw. 10 axial von dem jeweils anderen Mantelabschnitt 10 bzw. 9 weg bewegt wird.
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Das beschriebene Öffnen und gegebenenfalls ein entsprechend umgekehrtes Schließen der Reinigungskammer 3 kann beispielsweise automatisiert mittels einer nicht gezeigten, elektrisch ansteuerbaren Aktorik und einer nicht gezeigten Ansteuerelektronik zum Ansteuern der Aktorik erfolgen. Die Ansteuerelektronik kann einen vollautomatisierten Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ermöglichen.
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Die Vorrichtung 1 weist zudem einen Halter 12 zum Halten des Objekts 2 während des Reinigungsvorgangs in der Reinigungskammer 3 auf. Der Halter 12 ist über ein oberes axiales Ende des Mantels 7 bzw. des Mantelabschnitts 9 in die Reinigungskammer 3 eingeführt oder einführbar. Zudem ist der Halter 12 über eine Kunststofffolie 13 gegenüber dem Mantel 7 luftdicht abgedichtet. Durch das oben beschriebene Öffnen der Reinigungskammer 3 wird das gereinigte Objekt 2 zugänglich und kann von dem Halter 12 entfernt werden.
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Damit der Lufteinlass 4 und das Objekt 2 während des Reinigungsvorgangs derart relativ zueinander bewegbar sind, dass das Objekt 2 von dem Lufteinlass 4 zumindest teilweise überfahren wird, weist die Vorrichtung 1 eine mit dem Halter 12 verbundene Aktorik 14 auf, mit welcher der Halter 12 während des Reinigungsvorgangs entsprechend dem Doppelpfeil 15 axial innerhalb der Reinigungskammer 3 abwechselnd auf und ab bewegbar ist. Alternativ oder additiv kann die Vorrichtung 1 eine mit der Reinigungskammer 3 verbundene, nicht gezeigte Aktorik aufweisen, mit der die Reinigungskammer 3 während des Reinigungsvorgangs axial abwechselnd auf und ab bewegbar ist.
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Die Vorrichtung 1 kann ferner wenigstens einen nicht gezeigten Schwingungserzeuger aufweisen, mit dem der Halter 12 zusammen mit dem davon gehaltenen Objekt 2 in eine mechanische Schwingung versetzbar ist.
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2 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung der in 1 gezeigten Vorrichtung 1 zwischen zwei Reinigungsvorgängen. Die Vorrichtung 1 ist mit einer aufgefahrenen bzw. geöffneten Reinigungskammer 3 gezeigt, wodurch das gereinigte Objekt 2 bzw. der Halter 12 zugänglich wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Objekt
- 3
- Reinigungskammer
- 4
- Lufteinlass
- 5
- Unterdruckquelle
- 6
- Luftauslass
- 7
- Mantel
- 8
- Längsmittelachse von 7
- 9
- Mantelanschnitt
- 10
- Mantelabschnitt
- 11
- Abstandhalter
- 12
- Halter
- 13
- Kunststofffolie
- 14
- Aktorik
- 15
- Doppelpfeil (Begebung von 12)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202013012237 U1 [0002]
