DE4342593A1

DE4342593A1 - Einrichtung und Verfahren zum Reinigen von Werkstücken

Info

Publication number: DE4342593A1
Application number: DE19934342593
Authority: DE
Inventors: Kurt Schlegel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2013-12-15
Also published as: DE4342593C2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung und ein Verfahren zum Reinigen von Werkstücken. Bei den bekannten Einrichtungen und Verfahren wird mittels eines Reinigungsstrahls auf ein ruhendes Werkstück eingewirkt. Bei komplizierten Werkstücken ist somit eine mehrseitige und gezielte Behandlung notwendig, die eine speziell integrierte Anlagentechnik erfordert, mit der eine taktweise Bearbeitung der einzelnen Flächen des Werkstücks möglich ist. Dies erfordert, daß die Werkstücke in bezug auf die Spritzdüsen millimetergenau positioniert, fixiert und die Spritzdüsen bewegt werden. Das macht die Anlage als Sonderfertigung technisch kompliziert, sehr teuer und unflexibel.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß eine flexible, Werkstück unabhängige, problemlos im Fertigungsprozeß integrierbare und einfache Basiseinheit genutzt wird, die durch separate Kleinanlagen, beispielsweise für die Vorreinigung, Nachtrocknung oder Kühlung bei Bedarf verfahrenstechnisch hochgerüstet werden kann. Dadurch werden der Aufbau der Anlagen- und Verfahrenstechnik im Baukastenprinzip (Splitting-Gedanke) und der Einstieg in eine schlanke Fertigung möglich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich. Erstmals können zwei bisher eigenständige Verfahren (Reinigen, Entgraten) in einer Anlage kombiniert und Werkstücke mit rückstandsfreier Oberflächen (Dampfspülung) gezielt gereinigt und entgratet werden. Der Einsatz einer programmgesteuerten Handhabungseinrichtung ermöglicht und gewährleistet eine hohe Wiederholgenauigkeit beim Reinigen und Entgraten, so daß die Einrichtung besonders auch für komplizierte Werkstücke geeignet ist. Die Anpassung an die Komplexheit des Werkstücks läßt sich durch eine 3D-programmgesteuerte Bewegung des zu behandelnden Werkstücks in der Spritzzelle mit der Software der Handhabungseinrichtung realisieren. Dies erlaubt, daß neben der Handhabungseinrichtung einfachste Anlagentechnik ohne komplizierte Mechanik im Innenraum der Reinigungszelle einsetzbar ist. Insofern ist zur Anpassung an verschiedene Werkstücktypen lediglich eine entsprechende Programmwahl zur Steuerung der Handhabungsvorrichtung und/oder ein Greiferwechsel notwendig. Die Erfindung gestattet außerdem eine hohe Flexibilität durch getrennte Verfahrensschritte, stufenweise Kapazitätsanpassung auch während des Betriebs, geringe Investitions- und Betriebskosten, hohe Mobilität, da die Anlagen einzeln problemlos umgestellt werden können, sowie durch den geringeren Platzbedarf, eine bessere Zugänglichkeit und damit eine hohe Rüst-, Wartungs- und Reparaturfreundlichkeit. Gleiches gilt für die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung durch eine Spritzzelle und Fig. 2 eine Einbindung von beispielsweise zwei Spritzzellen in eine Transferstrecke.

Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Reinigungszelle 20 mit einem Spritzraum 22, in den ein Roboterarm 10 eines Industrieroboters 11 mit einem Robotergelenk 12 und einem Greifer 13 eingreift, wobei der Spritzraum 22 von Gehäusewänden 26 und einer nicht dargestellten Eingriffstür begrenzt ist. Die Eingriffstür ist beispielsweise als Schiebetür ausgeführt, die über eine manschettenartige Dichtung verfügt, durch die der Roboterarm 10 in den Spritzraum 22 greift. Vom Greifer 13 wird ein Werkstück 15 gehalten, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Stufenbohrung 16 und eine weitere Bohrung 17 aufweist. Im Spritzraum 22 sind an einem feststehenden Düsenstock 25 befestigt Spritzdüsen 23 angeordnet, von denen in Fig. 1 zwei dargestellt sind. Aus jeder Spritzdüse 23 wird jeweils ein stehender beziehungsweise pulsierender Reinigungsstrahl 24 verspritzt.

Eine funktionelle Erweiterung der Reinigungszelle 20 wurde durch die Anordnung eines Entgratwerkzeugs im Spritzraum 22 vorgenommen. Gemäß Fig. 1 ist eine mit einem Antrieb 28 verbundene Entgratbürste 27 im Spritzraum 22 eingesetzt, wobei der Antrieb 28 außerhalb des Spritzraums an der Gehäusewand 26 angeflanscht ist. In der in Fig. 1 gezeigten Verfahrensstellung wird die Entgratbürste 27 zum Entgraten der Bohrung 17 vorgesehen, wobei zur Ausführung dieser Entgratarbeit die Stufenbohrung 16 vom Industrieroboter 11 über die Entgratbürste 27 bewegt wird. Der Antrieb 28 befindet sich zusammen mit anderen, nicht dargestellten Versorgungseinrichtungen, wie Filter, Druckpumpe und Ventile für das Reinigungsmedium, in einer an den Spritzraum 22 angrenzenden Versorgungseinheit 29 (Fig. 2). Anstelle der Entgratbürste 27 sind auch andere Entgratwerkzeuge einsetzbar.

Eine andere Ausführung des Entgratens ist dadurch möglich, im Spritzraum 22 ein Hochdruckentgraten mit dem flüssigen Reinigungsmedium vorzunehmen. Dies kann dadurch geschehen, daß das Werkstück 15 mit Hochdruckstrahlen aus den Spritzdüsen 23 beaufschlagt und so gleichzeitig gereinigt und entgratet wird. Die Bewegung des Werkstücks 15 übernimmt hierbei ebenfalls der Industrieroboter 11, wobei durch die programmgesteuerte Bewegung, zum Beispiel taumelnd, die Wirkung des Hochdruckstrahls besser ausgenutzt werden kann als bei den herkömmlichen Hochdruckentgratvorrichtungen, bei denen die Spritzdüsen in das feststehende Werkstück eintauchen. Es ist aber genauso denkbar, zum Reinigungskreislauf einen zusätzlichen Hochdruckkreislauf beziehungsweise nur eine zuschaltbare Hochdruckpumpe zu installieren, um das Hochdruckentgraten nur bei Bedarf einzusetzen.

Eine weitere Ausführung der Reinigungszelle 20 ist dadurch denkbar, daß nach dem Reinigen eine Druckdampf-Spülung in der Reinigungszelle 20 durchgeführt wird. Dazu wird über die Spritzdüsen 23 oder über separate Dampfdüsen ein Dampfstrahl in den Spritzraum 22 geleitet, wodurch am Werkstück rückstandsfreie Oberflächen erzielt werden. Durch die nachgeschaltete Dampfspülung wird das Stoffunverträglichkeitsproblem gelöst, das beispielsweise durch das Verschleppen von Rückständen, wie Reiniger, Öle, Konzentrate oder Schmutz bei der Montage von Bauteilen auftritt. Durch die ebenfalls vom Industrieroboter 11 vorgenommene Werkstückbewegung ist es möglich, nur geringste Dampfmengen zu nutzen, wobei das Kondensat zum Ausgleichen der Wasserverluste bei der Hauptreinigung genutzt werden kann. Zusätzlich begünstigt die Druckdampfspülung die Trocknung des Werkstücks 15.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung von zwei Reinigungszellen 20, die mit einem Transfersystem 30 bestehend aus einer ersten Transportstrecke 31 für verschmutzte Paletten 32 und einer zweiten Transportstrecke 41 für saubere Paletten 42 verkettet sind. Auf der ersten Transportstrecke 31 werden verschmutzten Werkstücke 15 auf den Paletten 32 zu den Reinigungszellen 20 transportiert. Die erste Transportstrecke 31 besitzt ein erstes hinführendes Transportband 33 und ein erstes rückführendes Transportband 34. Entlang der Transportbänder 33, 34 sind im Bereich der Reinigungszellen 20 jeweils Übergabestrecken 35 angeordnet, die die Paletten 32 vom hinführenden Transportband 33 zum rückführenden Transportband 34 überführen und dort in jeweils einer Entnahmestelle 37 positionieren. Die zweite Transportstrecke 41 besitzt ein zweites hinführendes Transportband 43 und ein zweites rückführendes Transportband 44 für die gesäuberten Werkstücke 15. Die zweite Transportstrecke 41 verfügt, wie die ersten Transportstrecke 31, ebenfalls über Übergabestrecken 35, von denen die Paletten 42 vom zweiten hinführenden Transportband 33 zum zweiten rückführenden Transportband 34 überführt und in eine Beladestelle 38 gebracht werden.

Zu jeder Reinigungszelle 20 gehört jeweils ein Industrieroboter 11 mit jeweils einem Arbeitsbereich 36, wobei eine der Entnahmestellen 37 und eine der Beladestellen 38 jeweils in einem Arbeitsbereich 36 eines der Industrieroboter 11 angeordnet sind.

Die Transportstrecken 31, 41 für verschmutzte und gereinigte Werkstücke 15 sind höhen- und seitenversetzt, das heißt räumlich voneinander getrennt, um die Verschmutzung der gereinigten Werkstücke 15 im Arbeitsbereich 36 des Roboters 11 zu vermeiden.

Am hinführenden Transportband 33 kann bei Bedarf den Reinigungszellen 20 vorgelagert eine Vorreinigungsstation 40 positioniert sein, in der beispielsweise die Greifflächen des Greifers 13 am Werkstück 15 vorgereinigt werden. Nach dem Verlassen der Vorreinigungsstation 40 werden die Paletten 32 mit den Werkstücken 15 von der Übergabestrecke 35 erfaßt und auf die rückführende Transportstrecke 34 gebracht. Dort wird die Palette 32 mittels einer nicht dargestellten Stoppeinrichtung in der Entnahmestelle 37 gehalten. In der Position der Entnahmestelle 37 wird von der Palette 32 das oder die Werkstücke 15 vom entsprechenden Industrieroboter 11 entnommen und in den Spritzraum 22 der ihr zugeordneten Reinigungszelle 20 geführt, wo die Reinigung des Werkstücks 15 vorgenommen wird. Nach dem Reinigen wird das Werkstück 15 vom Industrieroboter 11 auf die sich in der Beladestelle 38 befindliche Palette 42 abgelegt. Die Palette 42 wird mittels einer Stoppeinrichtung in der Beladestelle 38 so lange gehalten, bis das gereinigte Werkstück 15 auf der Palette 42 abgelegt ist. Am Ausgang des zweiten rückführenden Transportbandes 44 befindet sich, falls erforderlich, eine Trocknungsstation 45, in der die Trocknung der gereinigten und in der Reinigungszelle 20 vorgetrockneten Werkstücke 15 vorgenommen wird.

Nachdem in der ersten Übergabestrecke 35 eine Palette von dem hinführenden ersten Förderband abtransportiert ist, kann eine nachfolgende Palette diese Übergabestelle passieren und zur nächsten Übergabestrecke 35 der zweiten Reinigungszelle 20 bewegt werden. Dort wird, wie bereits im Zusammenhang mit der ersten Reinigungszelle beschrieben, die Palette 32 auf der Übergabestrecke 35 zum ersten rückführenden Transportband 34 gebracht. Das Gleiche gilt für die Übergabestrecken 35 der zweiten Transportstrecke 41.

Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung von zwei Reinigungszellen 20 kann in Abhängigkeit von der Taktzeit und des Durchsatzes der zu reinigenden Werkstücke über diese Anzahl hinaus erhöht werden. Dies gilt ebenfalls für die Vorreinigungsstation 37 und die Trocknungsstation 40.

Claims

1. Einrichtung zum Reinigen von Werkstücken, mit mindestens einer Spritzdüse, welche einen gegen das Werkstück gerichteten Reinigungsstrahl erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Spritzraum (22) einer Reinigungszelle (20) die Spritzdüse (23) ortsfest positioniert und das Werkstück (15) im Reinigungsstrahl (24) bewegbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Handhabungsvorrichtung (11) vorgesehen ist, mit welcher das Werkstück (15) greifbar und im Reinigungsstrahl (24) bewegbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungsvorrichtung (11) einen Wechsel-Greifer (13) aufweist, mit dem ein Reinigen der Greifflächen am Greifer (13) und am Werkstück (15) während des Reinigungsprozesses ausführbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungsvorrichtung (11) einen Doppel-Greifer aufweist, mit dem ein Reinigen von zwei Werkstücken (15) gleichzeitig ausführbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Spritzraum (22) zusätzlich ein Entgratwerkzeug (27) angeordnet ist, an welches das Werkstück (15) mittels der Handhabungsvorrichtung (11) heranführbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung eines Hochdruckstrahls vorgesehen sind, derart, daß im Spritzraum (22) eine Druckstrahlentgratung durchführbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorreinigungsstation (40) vorgesehen ist, in der die Greifflächen am Werkstück (15) für den Greifer (13) der Handhabungsvorrichtung (11) säuberbar sind.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung in ein Transfersystem (30) integrierbar ist, wobei eine erste Transportstrecke (31) für verschmutzte Werkstücke (15) und eine zweite Transportstrecke (41) für gereinigte Werkstücke (15) vorgesehen sind.

9. Verfahren zum Reinigen von Werkstücken mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (15) mittels einer Handhabungsvorrichtung (11) im Spritzraum (22) bewegt wird, derart, daß die zu reinigenden Flächen des Werkstücks (15) mit dem Reinigungsstrahl (24) in Berührung kommen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Reinigen ein Entgraten des Werkstücks (15) im Spritzraum (22) der Reinigungszelle (20) durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Reinigen eine Druckdampf-Spülung des Werkstücks (15) im Spritzraum (22) zur Herstellung einer rückstandsfreien Oberfläche durchgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (15) nach dem Reinigen im Spritzraum (22) vorgetrocknet wird, derart, daß die Werkstück-Oberfläche mit Druckluft aus den Spritzdüsen (23) oder separaten Blasdüsen abgeblasen wird.