DE3702675C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Naßreinigen von Werkstücken, insbesondere metallischen Werkstücken, die auf einem in ein Flüssigkeitsbad mittels einer Hubvorrichtung absenkbaren Werkstückträger festspannbar sind, der um eine Achse drehbar gelagert ist; mit im Flüssigkeitsbad angeordneten und an eine Flüssigkeits- Hochdruckpumpe angeschlossenen Düsen und mit einer zusätzlichen, außerhalb und oberhalb des Flüssigkeitsbades angeordneten Spritzeinrichtung.

Eine Vorrichtung mit den vorstehend genannten Merkmalen ist durch das DE-GM 84 37 870 bekannt, das eine Waschvorrichtung mit einem Tauchbadbehälter betriftt, bei welcher Turbulenzdüsen im Tauchbad vorgesehen sind. Die Reinigungswirkung dieser Vorrichtung ist jedoch nicht ausreichend. Daran ändert auch ein Nachspülring nichts, den dort ein Werkstück bei seinem Rückweg aus dem Tauchbad nach oben durchlaufen muß.

Durch die DE-OS 24 44 161 ist eine Wascheinrichtung bekannt, bei welcher mehrere Werkstück-Behandlungsstationen hintereinander angeordnet sind, die von einem in einem verschwenkbar angeordneten Werkstückhalter eingespannten Werkstück nacheinander durchlaufen werden. Eine solche Wascheinrichtung ist sehr platzaufwendig und läßt sich schlecht in einem Gesamtgehäuse, das nach außen gut abdichtbar ist, unterbringen. Auch bei dieser Wascheinrichtung ist die Waschwirkung begrenzt, weil die Werkstücke durch ein Flüssigkeitsbad nur einfach hindurchgeschwenkt werden und Flüssigkeitsdüsen im Reinigungsbad fehlen. Auch eine nachfolgende Spritzbehandlung des Werkstückes ist unzureichend, weil dort verwendete starre Spritzdüsen nur punktförmig auf das stillstehende Werkstück einwirken können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Naßreinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine optimale Reinigungswirkung auch ohne übermäßigen Energieaufwand erzielt wird.

Die gestellte Aufgabe wird mit der eingangs genannten Naßreinigungsvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Werkstückträger um zwei senkrecht zueinander verlaufenden Achsen drehbar gelagert und mittels gesonderter Antriebsmotoren antreibbar ist und daß er mittels der Hubvorrichtung zwischen dem unteren Badbehandlungsbereich, dem darüber befindlichen Spritzbehandlungsbereich und einem oberen Abblas- und Trocknungsbereich verstellbar ist.

Durch die gleichzeitige Drehbewegung des zu reinigenden Werkstückes um zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen sowohl im Badbehandlungsbereich als auch im darüber liegenden Spritzbehandlungsbereich wird das Werkstück gleichmäßiger als bei bisher bekannten Einrichtungen und auf allen Seiten der Düsenwirkung ausgesetzt. Im Spritzbehandlungsbereich kann vorteilhafterweise mindestens eine Spritzdüse in an sich bekannter Weise (DE-OS 33 33 802), als sich über die ganze Länge eines Werkstückes erstreckende Langspaltdüse ausgebildet sein, die neben dem Verstellbereich des Werkstückträgers horizontal ausgerichtet angeordnet ist und einen durchgehenden Spritzspalt aufweist. Dem bandförmigen Spritzstrahl werden im Spritzbehandlungsbereich alle Oberflächen des Werkstückes lückenlos zugewandt und wird somit eine gute Reinigung des Werkstückes von mechanisch anhaftenden Schmutzpartikelchen erreicht. Da die mindestens eine Langspaltdüse außerhalb eines Flüssigkeitsbades angeordnet ist und ihr Düsenstrahl ungebremst auf die Werkstückoberfläche trifft, kann der Förderdruck in den Düsenzuleitungen auf einen wirtschaftlich sinnvollen Wert begrenzt bleiben. Die Spaltbreite der Langspaltdüse kann dabei vorteilhafterweise innerhalb eines Bereiches von 0,5 bis 5 mm liegen.

Durch die gesonderten Antriebsmotoren läßt sich die Relativbewegung eines Werkstückes gegenüber der Langspaltdüse auch an spezielle Formgebungen des Werkstückes anpassen, indem beispielsweise die Rotation um die eine der beiden Drehachsen schneller oder langsamer als die Rotation des Werkstückträgers um die andere Achse ausgeführt wird. Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist man also auch wesentlich flexibler in der Anpassung an unterschiedliche Werkstücke.

Der um zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen drehbare Werkstückträger ergibt auch einen wichtigen Vorteil im obersten Abblas- und Trocknungsbereich. Dort wird nicht nur ein gleichmäßiges Abblasen sämtlicher Außenflächen eines Werkstückes erreicht, sondern vor allem auch der Nachteil vieler bekannter Naßreinigungsvorrichtungen vermieden, daß Flüssigkeit in Werkstückausnehmungen zurückbleibt, die hinterschnittene Ränder haben. Bei der Drehbewegung des Werkstückes um die beiden senkrecht zueinander verlaufenden Achsen kommt jede dieser Ausnehmungen einmal in eine Lage, in welcher die Flüssigkeit nicht nur von einer Ausnehmungsecke in eine andere Ausnehmungsecke taumeln kann, sondern aus der Ausnehmungsöffnungen nach unten ausfließen muß. Es wird also die Gefahr beseitigt, daß in Werkstücköffnungen Waschflüssigkeit zurückbleibt, die zur Korrosion führen kann.

Die drei Behandlungsbereiche können in einem nach außen dicht verschließbaren Gehäuse zweckmäßig übereinander angeordnet sein, in welchem der Werkstückträger entweder durch eine Längsver­ schiebung oder durch eine Schwenkbewegung zwischen den Behandlungsbereichen verstellbar sein kann.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung läßt sich also in verschiedenen Abwandlungsformen ausführen. Dies gilt auch bzgl. des bewegbaren Werkstückträgers. Bei­ spielsweise kann der Werkstückträger auf einem Halter ge­ lagert sein, der über zwei mit Abstand parallel zueinander verlaufende Rohre mit einem Längsbewegungsglied verbunden ist. Dabei kann jedes Rohr eine gesondert antreibbare Welle umschließen, von denen die eine einem zwischen dem Werkstückträger und dem Halter angeordneten, im Halter ge­ lagerten Verbindungsarm eine Drehbewegung und die andere dem im Verbindungsarm gelagerten Werkstückträger eine Drehbewegung um eine senkrecht zur Drehachse des Verbin­ dungsarmes verlaufende Achse erteilt. Der Werkstückträger kann zweckmäßig eine Spannplattform für die Werkstücke aufweisen, wobei die Spannplattform auch schräg zu einer Drehachse des Werkzeugträgers ausgerichtet sein kann.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele einer erfindungs­ gemäß ausgebildeten Naßreinigungsvorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Vor­ richtung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrich­ tung entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Einzeldarstellung der Langspaltdüse der Vorrichtung;

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Langspalt­ düse entlang der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Vor­ richtung;

Fig. 7 einen schematischen Schnitt durch einen Bearbeitungsbereich einer dritten Aus­ führungsform der Vorrichtung.

Die aus den Fig. 1 bis 3 ersichtliche Vorrichtung weist ein Gehäuse 10 mit einer oberen Eingabeöffnung 11 auf, die durch einen Deckel 12 verschließbar ist. Das Gehäuse 10 weist einen schrägen Boden 13 auf, an dessen tiefster Stelle eine seitliche Flüssigkeitsauslaßöffnung 14 ausge­ bildet ist. Der untere Behälterteil mit dem schrägen Boden 13 ist als Flüssigkeitssammelraum 15 und Tauchbadbereich ausgestaltet und bildet einen ersten Behandlungsbereich I der Vorrichtung. Im Mittelteil des Gehäuses ist eine hori­ zontal ausgerichtete Langspaltdüse 16 als Bestandteil eines zweiten Behandlungsbereiches II angeordnet. Der obere Teil des Gehäuses 10 unterhalb der Gehäuseöffnung 11 bildet einen dritten Behandlungsbereich III, in welchem randnahe, schräg nach unten gerichtete Luftabblasdüsen 17 angeordnet sind.

Im Innern des Gehäuses 10 ist hier kreuzförmiger Werk­ stückträger 18 angeordnet, auf welchen zu reinigende Werk­ stücke einzeln oder zu mehreren in nicht dargestellter Weise aufspannbar sind. In Fig. 1 und 2 sind mit strich­ punktierten Linien zwei quaderförmige Werkstücke 19 und 19′ angedeutet. Der Werkstückträger 18 ist über einen ab­ gewinkelten Verbindungsarm 20 mit einem in der Nähe einer Seitenwandung des Gehäuses 10 angeordneten Halter 21 ver­ bunden, der am Ende von zwei mit Abstand parallel zuein­ ander angeordneten Rohren 22 und 23 befestigt ist, die in einem Lagerblock 24 am oberen Ende des Gehäuses 10 geführt sind, mit ihren oberen Enden aus dem Gehäuse 10 heraus­ ragen und dort an einem Querarm 25 einer Kolbenstange 26 eines auf der Außenseite des Gehäuses 10 befestigten hydraulischen oder pneumatischen Verstellzylinders 27 ver­ ankert sind. Jedes der beiden Rohre 22 und 23 umschließt eine Welle 28 oder 29, die an ihrem oberen Ende jeweils mit einem elektrischen Antriebsmotor 30 oder 31 gekuppelt ist, der auf dem Querarm 25 angeordnet ist. An das untere Ende der beiden Wellen 28 und 29 schließt sich jeweils eine Schneckenwelle 32 oder 33 an, die jeweils mit einem Schneckenrad 34 oder 35 zusammenwirkt.

Der abgewinkelte Verbindungsarm 20 ist mit einer Achse 36, mit welcher das eine Schneckenrad 34 verbunden ist, im Halter 21 gelagert. Der Werkstückträger 18 ist auf einer Achse 37 im Verbindungsarm 20 drehbar gelagert, wobei die beiden Drehachsen 36 und 37 senkrecht zueinander verlau­ fen. Das zweite Schneckenrad 35 ist auf einer konzentrisch zur Drehachse 36 des Verbindungsarmes 20 angeordneten Welle 38 befestigt, deren Drehbewegung über einen inner­ halb des Verbindungsarmes 20 angeordneten Riementrieb 39, eine Welle 40 und eine Kegelradverbindung 41, die eben­ falls innerhalb des Verbindungsarmes 20 angeordnet sind, auf die Drehachse 37 des Werkstückträgers 18 übertragen wird. Der Werkstückträger 18 ist also um die beiden senk­ recht zueinander verlaufenden Achsen 36 und 37 drehbar gelagert und kann mittels des Verstellzylinders 27 zwi­ schen den drei Bearbeitungsbereichen I-III im Gehäuse 10 höhenverstellt werden. Die nicht dargestellte Steuerung der Antriebsmittel ist so ausgelegt, daß der Verstell­ zylinder 27 und die beiden Elektromotoren 30 und 31 sowohl einzeln als auch gemeinsam betrieben werden können.

Im unteren Behandlungsbereich I, der bis zu einem Niveau 42 mit Reinigungsflüssigkeit füllbar ist, sind an einer Seitenwandung des Gehäuses 10 Strahldüsen 43 angeordnet, die auf der Höhe der Drehachse 36 liegen. Mit ihnen wird in dem Tauchbad 15, in welchem das Werkstück 19, 19′ be­ wegt wird, eine starke Turbulenzströmung erzeugt. Über­ schwappende Reinigungsflüssigkeit wird durch eine zweite seitliche Flüssigkeitsaustrittsöffnung 44 abgeleitet. Die Bewegung des Werkstückes kann in einer Tauchbewegung durch Auf- und Abbewegen des Halters 21 und in einer gleichzei­ tigen Drehbewegung um die beiden Drehachsen 36 und 37 bestehen.

Anschließend wird der Werkstückträger 18 in den zweiten Behandlungsbereich II angehoben und durch Auf- und Ab­ bewegen des Halters 21 an der Langspaltdüse 16 vorbei­ bewegt, durch welche mit einem messerartigen scharfen Strahl Reinigungsflüssigkeit auf das Werkstück über die ganze Werkstückbreite gespritzt wird. Gleichzeitig wird der Werkstückträger 18 entweder gleichzeitig oder nachein­ ander um die Drehachsen 36 und 37 gedreht, so daß jede Seite des Werkstückes in den Einflußbereich der Langspalt­ düse 16 gelangt. Der Bewegungsablauf des Werkstückträgers 18 wird an die zu reinigenden Werkstücke angepaßt. So kann beispielsweise bei stark verrippten Werkstücken, wie luft­ gekühlten Zylinderköpfen von Motoren, bei Abschaltung der Drehbewegung auch nur eine vertikale Huboszillation ausge­ führt werden, wobei in die tiefen Nuten zwischen den Rip­ pen der breite Spritzstrahl ungestört und mit ungebremster Strahlkraft eindringen und eine gründliche Säuberung aus­ führen kann. Gemäß Fig. 3 sind die Strahldüsen 23 des ersten Behandlungsbereiches I über eine durch ein Ventil 45 gesteuerte Zuleitung 46 und ist die Breitstrahldüse 16 über eine durch ein Ventil 47 gesteuerte Zuleitung 48 und über ein Feinfilter 49 an eine gemeinsame Hochdruck-För­ derpumpe 50 angeschlossen. Durch den unterschiedlichen Gesamtdüsenquerschnitt der Strahldüsen 43 und der Lang­ spaltdüse 16 ergibt sich an den Strahldüsen 43 ein rela­ tiv geringer Strahldruck bei großer turbulenzerzeugender Flüssigkeitseinstrahlmenge, während der Strahldruck der Langspaltdüse 16 bei verringerter Flüssigkeitsstrahl­ menge/Zeiteinheit höher liegt.

Im Anschluß an die Hochdruckreinigung im Behandlungsbe­ reich II erfolgt im oberen Behandlungsbereich III bei um beide Drehachsen 36 und 37 bewegtem Werkstückträger ein vollständiges Leerlaufen und Abtropfen der Werkstücke, wobei gleichzeitig durch die Druckluftdüsen 17 ein Abbla­ sen der Werkstückoberfläche und mindestens eine teilweise Trocknung der Werkstücke erfolgt. Hierbei kann mit erwärm­ ter Blasluft im Umluftverfahren gearbeitet werden.

Die Vorrichtung kann mit nicht dargestellten Zusatzein­ richtungen, beispielsweise einer Schwadenabsaugeinrichtung mit einem Schwadenkondensator und einem Schwadenwärme- Rückgewinnungssystem verbunden sein. Um das Flüssigkeits­ volumen in dem Tauchbad 15 klein zu halten und damit eine starke ungebremste Turbulenz zu begünstigen, kann das Hauptvolumen der Reinigungsflüssigkeit in einem separaten Behälter mit entsprechenden Zu- und Ablaufverbindungen zum Tauchbad 15 bereitgestellt und aufbereitet werden. Dort kann sich auch die Vorrichtung zum Entfernen des Schmutzes aus der Reinigungsflüssigkeit befinden. Es versteht sich, daß die einzelnen Behandlungsbereiche I, II und III auch in getrennten Teilgehäusen untergebracht sein können, wo­ bei gleichzeitig in jedem Teilgehäuse ein Behandlungsvor­ gang ablaufen kann.

In den Fig. 4 und 5 ist die Langspaltdüse 16 einzeln dar­ gestellt. Sie ist mittels eines Rohrflansches 51 über einer Anschlußöffnung im Vorrichtungsgehäuse 10 befestigt. Die Langspaltdüse selbst ist aus zwei Gehäusehälften 16 a und 16 b entlang einer Montageebene 52 (Fig. 5) zusammen­ gesetzt, die durch den Langspalt 53 der Langspaltdüse ver­ läuft. Der Langspalt kann eine Spaltbreite zwischen 0,5 und 5 mm aufweisen und kann auch einstellbar sein. Bei der dargestellten Langspaltdüse 16 erfolgt die Verbindung der beiden Gehäusehälften 16 a und 16 b mittels Spannschrauben, die durch miteinander fluchtende Kanäle 54 in den Gehäuse­ hälften hindurchgeführt werden.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform einer Naßreinigungs­ vorrichtung, bei welcher der wiederum um zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen drehbare Werkstückträger 18′ nicht - wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 - an einem längsverstellbaren Halter, sondern an einem Schwenkarm 55 angeordnet ist, der um eine gehäuse­ feste Achse 56 verschwenkbar ist. Auch diese Vorrichtung weist drei Behandlungsbereiche I-III auf, die in einem gemeinsamen Gehäuse 10′ ausgebildet sind und ein Tauch­ bad 15′ im Bodenbereich, eine Langspaltdüse 16′ im mitt­ leren Gehäusebereich und Abblasdüsen 17′ im oberen Ge­ häusebereich aufweisen.

Fig. 7 zeigt in Aufsicht eine Ausführungsform der Vor­ richtung, bei welcher in einem Vorrichtungsgehäuse 57 vor einer oberhalb eines Flüssigkeitssammelraumes 58 angeord­ neten Langspaltdüse 16′′ ein Werkstückträger 18′′ am Ende einer durch die Behälterwandung nach außen geführten und außerhalb des Behälters 57 gelagerten Welle 59 so be­ festigt ist, daß seine Spannplattform 60 schräg zur Welle 59 verläuft. Dadurch ergibt sich bei einer Drehbewegung der Welle 59 eine Taumelbewegung eines auf der Spannplatt­ form 60 angeordneten Werkstückes 19′′. Die Vorrichtung nach Fig. 7 kann als Einzelvorrichtung zum Reinigen weit­ gehend glattwandiger Werkstücke Verwendung finden oder aber ein Teil einer mehrstufigen Naßreinigungsvorrichtung sein.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Naßreinigen von Werkstücken, insbe­ sondere metallischen Werkstücken, die auf einem in ein Flüssigkeitsbad mittels einer Hubvorrichtung absenkbaren Werkstückträger festspannbar sind, der um eine Achse drehbar gelagert ist; mit im Flüssigkeitsbad angeordneten und an eine Flüssigkeits-Hochdruckpumpe angeschlossenen Düse und mit einer zusätzlichen, außerhalb und oberhalb des Flüssigkeitsbades angeordneten Spritzeinrichtung, dadurch gekennzeich­ net, daß der Werkstückträger (18, 18′, 18′′) um zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen (36, 37) drehbar gelagert und mittels gesonderter Antriebsmotoren (30, 31) antreibbar ist und daß er mittels der Hubvorrichtung (27, 55) zwischen dem unteren Badbehandlungsbereich (I), dem darüber befindlichen Spritzbehandlungsbereich (II) und einem oberen Abblas- und Trocknungsbereich (III) verstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Spritzbehandlungsbereich (II) mindestens eine Spritzdüse in an sich bekannter Weise als sich über die ganze Länge eines Werkstückes (19, 19′, 19′′) erstreckende Langspaltdüse (16, 16′, 16′′) ausgebildet ist und daß die Langspaltdüse (16, 16′, 16′′) neben dem Verstellbereich des Werkstückträgers (18, 18′, 18′′) horizontal ausgerichtet angeordnet ist und einen durchgehenden Spritzspalt (53) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Langspaltdüse (16) aus zwei Teilen (16 a, 16 b) zusammengesetzt ist, die zusammen den durchgehenden Spritzspalt (53) begrenzen und entlang einer durch den Spritzspalt (53) verlaufenden Montageebene (52) miteinander unter Bestimmung der Spritzspaltbreite lösbar miteinander verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Spritzspaltes (53) der Langspaltdüse (16, 16′, 16′′) zwischen 0,5 und 5 mm beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Behandlungsbereiche (I, II, III) in einem gemeinsamen, nach außen dicht verschließbaren Gehäuse (10, 10′) ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (18) auf einem Halter (21) gelagert ist, der über zwei mit Abstand parallel zueinander verlaufende Rohre (22, 23) mit einem Längsbewegungsglied (26/27) verbunden ist, und daß jedes Rohr (22, 23) eine gesondert antreibbare Welle (28, 29) umschließt, von denen die eine (28) einem zwischen dem Werkstückträger (18) und dem Halter (21) angeordneten, im Halter (21) gelagerten Verbindungsarm (20) eine Drehbewegung und die andere (29) dem im Verbindungsarm (20) gelagerten Werkstückträger (18) eine Drehbewegung um eine senkrecht zur Drehachse (36) des Verbindungsarmes (20) verlaufende Achse (37) erteilt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (18′) mit seinen Drehantrieben an einem zwischen den Behandlungsbereichen (I-III) um eine Achse (56) verschwenkbaren Arm (55) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Langspaltdüse (16) des zweiten Behandlungebereiches (II) und die Düsen (43) des ersten Behandlungsbereiches (I) an eine gemeinsame Hochdruckpumpe (50) zur Versorgung mit Reinigungsflüssigkeit angeschlossen sind.