DE3518988A1

DE3518988A1 - Dueseneinheit zum reinigen von werkstuecken

Info

Publication number: DE3518988A1
Application number: DE19853518988
Authority: DE
Inventors: Horst 5102 Würselen Stiewi
Original assignee: Dick & Z Metalloberflaechentec
Current assignee: Dick & Z Metalloberflaechentec
Priority date: 1985-05-25
Filing date: 1985-05-25
Publication date: 1986-11-27

Description

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DipL-Phys. Heinrich Seids ■ Patentanwalt · Bieistadter .1 iälve 15 ■ Γ-astfach-5105 · 6200 Wiesbaden 1 . ®" (0 61 21) 5620 22 ;

Düseneinheit zum Reinigen von Werkstücken

Die Erfindung betrifft eine Düseneinheit zum Reinigen von Werkstücken, insbesondere zum Ausspülen, Ausspritzen oder Ausblasen von Bohrungen und sonstigen Vertiefungen in der Werkstückoberfläche, bei der eine auf das Werkstück gerichtete, eigentliche Düse für das Reinigungsmedium mit einer Einstellvorrichtung zum Heranbringen der Düse an die zu reinigende Stelle vorgesehen ist.

Es ist bekannt, anfahrbare Düsenstöcke in Reinigungsauto- ! maten einzusetzen, die in Transferlinien integriert sind. | Mit solchen Reinigungsautomaten sollen ein voll autorna- ' tisches Transportieren und Arbeiten, d.h. Reinigen der ! Werkstücke erreicht werden, wobei immer mehr steigende Ansprüche an die Reinheit der Werkstücke gestellt werden. Je nach Anwendungsgebiet der Werkstücke sind nur noch wenige Milligramm an Schmutzresten pro Werkstück zulässig. Insbesondere sollen mit solchen Reinigungsautomaten die Werkstücke von Bearbeitungsspänen freigemacht werden.
Durch den komplexen Aufbau, die vielfach recht verwickelte Geometrie und vorgesehene Kanalsysteme der zu reinigenden Werkstücke wie Kurbelgehäuse, Zylinderköpfe, Kurbelwellen usw. ist ein allgemeines Spritzregister in den Waschzonen nicht mehr ausreichend. Es werden deshalb bisher Düsenstöcke eingesetzt, die an die Werkstücke anfahrbar oder in die Werkstücke einfahrbar und dabei so konstruiert sind, daß sie immer bei denselben Werkstücktypen an schwer zugänglichen Stellen Waschlauge spritzen bzw. Ölkanäle nach einem bestimmten Prozeß ausspritzen oder durchspritzen.

Der Nachteil dieser bekannten Systeme liegt bei ihrem be-

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DipL-Phys. Heinridi Seids · Patentanwalt · ,Bterstadt^Hiike. 15 · Pc5liadi_EiO5 · 6200 Wiesbaden 1 . is? (O 6121) 56 20 22

grenzten Arbeitsfeld bezogen auf die jeweils zugrundeliegenden Werkstücktypen. Ändert sich der Werkstücktyp, beispielsweise Herstellung einer anderen Motorenreihe usw., muß auf jeden Fall zumindest der Düsenstock ausgewechselt werden. In der Praxis hat es sich jedoch herausgestellt, daß meistens der gesamte Reinigungsautomat ersetzt werden muß oder zumindest Änderungsarbeiten in größerem Umfang notwendig werden.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Düsenein- | heit zum Reinigen von Werkstücken zu schaffen, die sich praktisch universell auf jeglichen Werkstücktyp einstellen läßt und deren räumliche Einstellung bezüglich eines Werkstücks bzw. Werkstückträgers leicht reproduzierbar und programmierbar ist, so daß mit solchen Düseneinheiten ausgerüstete Reinigungsautomaten gleichwertig in flexible Bearbeitungszellen von Transferlinien einsetzbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einstellvorrichtung einen zumindest in einer Ebene in zwei Koordinaten, bevorzugt jedoch räumlich in drei Koordinaten gegenüber dem Werkstück verstellbaren Düsenträger und für die Verstellung in je einer Koordinate jeweils einen Servo-Motor enthält, wobei die Servo-Motore unabhängig voneinander steuerbar und an von der Austrittsrichtung des Reinigungsmittels abgewandter, abgedeckter Stelle angebracht sind. Die Trennung der Einstellung der Düseneinheit in einer Ebenein zwei Koordinaten, bevorzugt jedoch räumlich in drei Koordinaten, und die Benutzung je eines Servo-Motors für die Verstellung in je einer Koordinate wird erreicht, daß die Einstellung der Düseneinheit vorher programmiert und nach diesem Programm mittels eines Rechners mit den Servo-Motoren vorgenommen werden kann. Die Umstellung auf zu reinigende Werkstücke anderen Typs bedarf dann keiner maschinellen Änderung

ORIGINAL INSPECTED

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mehr, sondern lediglich der Erstellung bzw. Benutzung eines anderen Einstellprogrammes. Durch die Anordnung der Servo-Motore an von der Austrittsrichtung der Reinigungsmittel abgewandter, abgedeckter Stelle können die Servo-Motore während des Betriebs der mit der Düseneinheit ausgestatteten Reinigungsvorrichtungen bzw. Reinigungsautomaten an ihrer Anbringungsstelle verbleiben. Hierdurch ist es auch möglich, Werkstücke unterschiedlichen Typs in Aufeinanderfolge durch mit erfindungsgemäßen Düseneinheiten ausgestattete Reinigungsautomaten zu schicken und die Düseneinheit dann von Werkstück zu Werkstück in vorher programmierter Weise für den jeweiligen Reinigungsvorgang einzustellen.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung weist der Düsenträger eine in seiner dem Werkstück zugewandten Ebene angeordnete, mittels des einen Servo-Motors drehbare Zugspindel auf, auf der die eigentliche Düse entsprechend dem Maß des vorgenommenen Verdrehens seitlich verschiebbar angebracht ist, während der Düsenträger selbst mittels eines anderen Servo-Motors um eine rechtwinklig zur Achse der Zugspindel angeordnete Drehachse drehbar und längs dieser Drehachse mittels eines weiteren Servo-Motors zum Annähern an das bzw. Entfernen von dem j Werkstück bewegbar ist. In dieser Ausführungsform werden j alle erforderlichen Einstellbewegungen in den drei räumlichen Koordinaten durch eine Drehbewegung und zwei Verschiebebewegungen vorgenommen. Hierdurch läßt sich die Düseneinheit besonders kompakt aufbauen und für einen optimal weiten Verstellungsbereich mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit einstellen.

Ergänzend zu der Einstellbarkeit der eigentlichen Düse nach den drei Raumkoordinaten kann im Rahmen der Erfindung auch noch eine mittels eines vierten Servo-Motors

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verstellbare Einrichtung zum Einstellen der Düsen-Strahlrichtung vorgesehen sein. Hierdurch lassen sich besonders hohe Anforderungen für das Reinigen von Bohrungen oder sonstigen Vertiefungen oder Durchlässen eines Werkstückes erfüllen.

Bei der erfindungsgemäßen Düseneinheit kann die Einstellvorrichtung auf einem Trägerwandelement derart angebracht •sein, daß sich der Düsenträger auf der einen Seite und die Servo-Motore auf der anderen Seite des Trägerwandelementes befinden. Hierdurch wird eine wirksame Abtrennung der Servo-Motore gegenüber dem Reinigungsmedium gewährleistet. Das Trägerwandelement kann dabei deckelartig in die Wandung einer Waschkammer oder einer Abschirmwand einsetzbar ausgebildet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema für die Einstellkoordinaten einer erfindungsgemäßen Düseneinheit;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Düseneinheit in Schnittdarstellung;

Fig. 3 die Düseneinheit gemäß Figur 2 in Unteransicht und

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung nach der Linie 4-4 der Figur 3.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist für die zu reinigende Stelle eines Werkstücks 11, das innerhalb des Beaufschlagungsfeldes 12 (Fig. 3) und damit im Verfahrbereich 13 der eigentlichen Düse angeordnet ist, ein Ko-

' ordinatenpunkt (x, y, z,) definierbar. Zum Anfahren dieses Koordinatenpunktes (x, y, z) mit der eigentlichen Düse 14 lassen sich Koordinatenwerte (r, 81,Z₁) gegenüber

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einem definierten Nullpunkt berechnen und in einen Prozeßrechner programmieren. Zur Reinigung der jeweiligen Stelle des Werkstücks 11 werden drei Servo-Motore vom Prozeß- ' rechner her gesteuert, nämlich ein Servo-Motor 15 zur Radialverstellung der eigentlichen Düse 14 um den Ein- | stellwert r, ein anderer Servo-Motor 16 zur Drehverstel lung· des Düsenträgers um den Koordinatenwert a. und ein ! weiterer Servo-Motor 17 zum Annähern bzw. Entfernen der j eigentlichen Düse 14 bezüglich des Werkstücks 11 um \

den Koordinatenwert τ.. Auf diese Weise läßt sich jede j zu reinigende Stelle des Werkstücks 11 durch seine Koordinaten χ., y., z. definieren, wobei für jede dieser Stellen die jeweiligen Einstellgrößen (^j- 3-j und z,) berechenbar und in den Prozeßrechner programmierbar sind.

Damit läßt sich die eigentliche Düse 14 nacheinander an eine Mehrzahl von im Beaufschlagungsfeld 12 liegenden zu reinigenden Stellen eines Werkstücks 11 heranfahren. Dabei können mit der vorliegenden Düseneinheit größere j Kräfte bei gleichschneller Beweglichkeit übertragen j werden. Durch die Steuerung der Servo-Motore 15, 16 und ; 17 mittels eines Prozeßrechners wird hohe Einstellgenau- \ igkeit der eigentlichen Düse 14 hinsichtlich jeder der Koordinaten sichergestellt.

Wie aus den Figuren 2 bis 4 ersichtlich, weist die Düseneinheit 21 ein Trägerwandelement 22 auf, das in die Wandung 23 einer Waschkammer 24 einsetzbar ist. Auf der nach der Außenseite der Waschkammer 24 liegenden Seite trägt das Trägerwandelement 22 eine rechtwinklig zu seiner Fläche fest angebrachte Lagerhülse 25, in deren Inneren eine Führungshülse 26 axial verschiebbar gelagert ist. Die Führungshülse 26 trägt auf ihrem in die Waschkammer 24 ragenden Ende einen Düsenträger 27 mittels einer drehbaren Lagerung 28. An ihrem außerhalb der Waschkammer 24 liegenden Teil ist die Führungshülse 26 j

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auf einen Teil ihrer Länge in Art einer Zahnstange mit einer Zahnung 29 ausgebildet. In diese Zahnung 29 greift ein am Servo-Motor 17 angebrachtes Ritzel, während der Servo-Motor 17 ortsfest an der Lagerhülse 25 angebracht ist. Durch Antrieb des Servo-Motors 17 in einen oder anderbn Drehsinn wird die Führungshülse 26 und mit ihr der Düsenträger 27 tiefer in die Waschkammer 24 eingefahren oder aus der Waschkammer 24 zurückgezogen. Diese Bewegung entspricht der Koordinate ζ gemäß Figur 1.

Durch die Führungshülse 26 ist eine Hohlwelle 30 koaxial hindurchgeführt, die an ihrem in der Waschkammer 24 liegenden Ende fest mit einem im Düsenträger 27 drehbar gelagerten Sonnenkegelrad 31 verbunden ist. Das Sonnenkegelrad 31 greift in ein Trabantenkegelrad 32, das mit einer im Düsenträger 27 drehbar gelagerten Zugspindel 33 fest verbunden ist. Auf dieser Zugspindel ist die eigentliche Düse 14 mittels eines mutterartigen Spindelsteines 34 angebracht, so daß die Düse 14 entsprechend der Drehbewegung der Zugspindel 33 über den Verfahrbereich 13 verstellt wird. Die Hohlwelle 30 trägt an ihrem außerhalb der Waschkammer 24 angeordneten Ende einen Drehantrieb mit Servo-Motor 15. Die Einstellung der eigentlichen Düse 14 entlang der Zugspindel 33, also die Einstellkoordinate r, wird durch Steuerung des Servo-Motor 15 vorgenommen.

Der Spindelstein 34 benötigt naturgemäß eine Gleitführung 35, die in Figur 2 der übersichtlichkeithalber nicht dargestellt aber in Figur 4 schematisch angedeutet ist. Wenn erwünscht, kann diese Gleitführung mittels eines vierten Servo-Motors verstellbar sein, damit auf diese Weise die Spritzrichtung der Düse 14 einstellbar gemacht wird.

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Auf der der Waschkammer abgewandten Außenseite des Trägerwandelements 22 ist ein Servo-Motor 16 mit seiner Drehachse rechtwinklig zur Fläche des Trägerwandelements 22 fest angebracht. Auf der Innenseite des Trägerwandelements trägt der Servo-Motor 16 ein mit erheblicher axialer Länge ausgebildetes Antriebsritzel 36, das in einen mit dem Düsenträger 27 verbundenen Zahnkranz 37 greift. Auf diese Weise wird eine Verschiebe-Zahnrädanordnung als Kraftschlußverbindung zwischen dem Servo-Motor 16 und dem Düsenträger 27 zu dessen Drehbewegung gebildet. Dies bedeutet, daß auf diese Weise die Koordinate A gemäß Figur 1 durch die Steuerung des Servo-Motors 16 einstellbar ist. Die Zuführung des Reinigungsmedium erfolgt durch die Hohlwelle 30, die hierzu an ihren beiden Enden je einen drehbar angebrachten Anschlußkopf 38 und 39 trägt. Vom Anschlußkopf 39 zu dem die Düse 14 tragenden Spindelstein 34 erstreckt sich ein Druckschlauch 40 (Figur 3). Wie Figur 3 ferner zeigt, ist der Düsenträger 27 um einen vollen Kreis, d.h. um 360° schwenkbar. Entsprechend ist das Kegel-Trabantenrad 32 über einen Kreis 41 bewegbar, der zugleich den Eingriffskreis des Kegel-Trabanten- ! rades 32 mit dem Kegelsonnenrad 31 darstellt. In ihrer j dem Kegel-Trabantenrad 32 angenäherten Stellung beschreibt: die Düse 14 bei einer vollen Schwenkbewegung des Düsen- i trägers 27 einen Kreis 42 innerhalb dessen das Beaufschlagungsfeld 12 liegt.

Zur Einstellung der Düse 14 auf eine zu reinigende Stelle des Werkstücks 11 werden die Servo-Motore 15, 16, 17 und ein evtl. noch vorgesehener vierter Servo-Motor für die Neigungseinstellung der Düse 14 vom Prozeßrechner her entsprechend der einprogrammierten Koordinatenwerte gesteuert. Der Betrieb der Servo-Motore 15, 16, 17 und des evtl. vorhandenen vierten Servo-Motors kann gleichzeitig erfolgen. Dadurch wird die Düse 14 auf der Zug-

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spindel 33 mittels des Servo-Motors 15 auf eine vorher fest gelegte Stelle gebracht. Der Düsenträger 27 wird mittels des Servo-Motors 16 in eine vorher bestimmte Schwenklage j gebracht. Die Führungshülse 26 wird in eine vorher festgelegte Eintauchtiefe in die Waschkammer 24 gebracht und damit der Abstand der Düse 14 von der Oberfläche des zu reinigenden Werkstücks 11 eingestellt.

ORIGINAL ;:-i-?-CTED

Claims

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. HEINRICFi SEIDS t-200 Wiesbaden 1 · Bierst.idter Flöhe 15 . IV.lfjih 5105 ■ Telefon (06121) 5ö20 22 Postgiro-Konto Frankfurt/Main 1810 08-002 . Bank: Deutsche !{.ink 300 571·· M.iss. Sparkasse 120 0-10 "->5 Wiesbaden, den 24. Mai 1985 D 270 VNR: 107565 S/ha Dick & Z. Metalloberflächentechnik Gesellschaft mit beschränkter Haftung Werkstraße o.Nr. 5132 Übach-Palenberg Düseneinheit zum Reinigen von Werkstücken Patentansprüche

1) Düseneinheit zum Reinigen von Werkstücken, insbesondere-; zum Ausspülen, Ausspritzen oder Ausblasen von Bohrungen und sonstige Vertiefungen in der Werkstückoberfläche, bei der eine auf das Werkstück gerichtete eigentliche Düse für das Reinigungsmedium mit einer · Einstellvorrichtung zum Heranbringen der Düse an die ι zu reinigende Stelle vorgesehen ist, j

dadurch gekennzeichnet, daß
die Einstellvorrichtung einen zumindest in einer Ebene in zwei Koordinaten, bevorzugt jedoch räumlich in drei Koordinaten, gegenüber dem Werkstück 11) verstellbaren Düsenträger (27) und für die Verstellung in je einer Koordinate jeweils einen Se-rvo-Motor (15, 16, 17) enthält, wobei die Servo-Motore (15, 16, 17) unabhängig voneinander steuerbar und an von der Austrittsrichtung des Reinigungsmittels abgewandter, abgedeckter Stelle angebracht sind.

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2) Düseneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenträger (27) eine in seiner dem Werkstück (11) zugewandten Ebene angeordnete, mittels des einen Servo-Motors (15) drehbare Zugspindel (33) aufweist, j

5 auf der die eigentliche Düse (14) entsprechend dem Maß i

i !

ι des vorgenommenen Verdrehens seitlich verschiebbar angef j bracht ist, während der Düsenträger (27) selbst mittels]

eines anderen Servo-Motors (16) um eine rechtwinklig j zur Achse der Zugspindel (33) angeordnete Drehachse ! 10 drehbar und längs dieser Drehachse mittels eines

weiteren Servo-Motors (17) zum Annähern an das j bzw. Entfernen von dem Werkstück (11) bewegbar ist.

3) Düseneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- _: zeichnet, daß der Düsenträger (27) an dem einen Ende ι 15 einer zum Annähern an das bzw. Entfernen von dem

Werkstück (11) axial verschiebbar gelagerten Führungs-I hülse (26) um deren Längsachse drehbar gelagert ist, j die Führungshülse (26) zumindest auf einen Teil ihrer

Länge zahnstangenartig ausgebildet ist und in diese ; 20 Zahnung (29) ein an dem ortsfest angebrachten weiteren Servo-Motor (17) angebrachtes Ritzel greift.

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4) Düseneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, Ϊ daß eine Drehlagerungseinrichtung für den Düsenträger i

(27) vorgesehen ist, die zwei koaxial zueinander gelage \ 25 te, mittels des weiteren Servo-Motors (17) zueinander

verschiebbare Hülsen (25, 26) aufweist, von welchen die I äußere Hülse als Lagerhülse (25) die ortsfeste Anbrin-

I gung für den weiteren Servo-Motor (17) und die ι Lagerung für die axial verschiebbare, den Düsenträger

30 (27) tragenden und eine äußere Zahnung (29) aufweisende I Führungshülse (26) bildet.

DipL-Phys. Heinrich Seids · Palentanv=?!* . Pterstadter Höhe 15 · Pcstfach Γ105 · 6200 Wiesbaden 1 · ®" (O 6121) 56 20 22

5) Düseneinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebswelle (30) koaxial und drehbar in der Führungshülse (26) gelagert ist, die an ihrem einen Ende mit einem Servo-Motor (15) und am anderen Ende mit einem im Düsenträger (27) gelagerten Sonnenkegelrad (31) verbunden ist, wobei die am Düsenträger (27) drehbar gelagerte Zugspindel (33) ein in dieses Sonnenkegelrad greifendes Trabanten-Kegelrad (32) trägt.

6) Düseneinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (Hohlwelle 30) für das Reinigungsmedium koaxial durch die Drehlagerungseinrichtung geführt und innerhalb des Düsenträgers (27) über einen Druckschlauch (40) mit der eigentlichen Düse (14) verbunden ist.

7) Düseneinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittels eines vierten Servo-Motors verstellbare Einrichtung zum Einstellen der Düsen-Strahlrichtung vorgesehen ist.

8) Düseneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Drehbewegung des Düsenträgers (27) vorgesehene Servo-Motor (16) ortsfest angebracht und über eine Verschiebe-Zahnradanordnung (36, 37) Kraftschlußverbindung mit dem Düsenträger j

(27) aufweist.

9) Düseneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung auf einem Trägerwandelement (22) derart angebracht ist, daß sich der Düsenträger (27) auf der einen Seite und die Servo-Motore (15, 16, 17) auf der anderen Seite des Trägerwandelements (22) befinden.

BAD ORKBiNAL

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10) Düseneinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerwandelement (22) deckelartig in die Wandung (23) einer Waschkammer (24) einsetzbar ausgebildet ist.

OFUGJNAL IHSTECTED