EP0909592A2 - Verfahren zur elektrostatischen Oberflächenentladung und Entstaubung von Werkstücken und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur elektrostatischen Oberflächenentladung und Entstaubung von Werkstücken und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP0909592A2
EP0909592A2 EP98119515A EP98119515A EP0909592A2 EP 0909592 A2 EP0909592 A2 EP 0909592A2 EP 98119515 A EP98119515 A EP 98119515A EP 98119515 A EP98119515 A EP 98119515A EP 0909592 A2 EP0909592 A2 EP 0909592A2
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EP
European Patent Office
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brush
workpiece
chamber
workpiece surface
nozzle
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EP98119515A
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EP0909592B1 (de
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Peter Kist
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B41F23/002—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing cleaning devices for sheets or webs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
    • B08B1/20—Cleaning of moving articles, e.g. of moving webs or of objects on a conveyor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B6/00—Cleaning by electrostatic means

Definitions

  • the invention relates to a method for electrostatic Surface discharge, especially for cleaning and dedusting of workpiece surfaces, and a device for Execution of the procedure.
  • DE-OS 38 20 931 describes a method for electrostatic Surface discharge and dedusting from different Surfaces made of different materials known, by means of two ionization rods arranged in parallel in an ionization space two both positive and negative ions containing ion currents generated and this by means of an between air stream flowing towards them at an angle of inclination directed to the surface of a workpiece to be dusted will be carried away, after the electrostatic Surface discharge the air with the dust particles contained in it is suctioned off.
  • the device for performing this The method has a surface in the ionization space the two parallel ionizing bars and in between arranged flat jet nozzles carries, the surface opposite a horizontal surface in the direction of an adjacent suction channel is inclined around that emerging from the flat jet nozzle Airflow with an angle of inclination towards the surface of a workpiece to be dusted or cleaned.
  • this object is achieved by a method in which with a first ionizing bar positive and negative Ions are generated and directed to the workpiece surface, then the dust particles with at least one in one Brush chamber arranged brush from the workpiece surface detached and to a suction channel opening into the brush chamber conveyed and suctioned off in one in the feed direction of the workpiece surface considered the following area Brush chamber by means of at least one through nozzles into the brush chamber emerging, at an angle on the workpiece surface directed air jet an excess pressure is generated, and with a second ionizing bar positive and negative ions generated and on the dusted workpiece surface and at least a portion of the brush can be directed.
  • electrostatically bound particles and through the brush for example hygroscopically or mechanically Bound particles effectively from the workpiece surface removed and fed to an exhaust system so that they are not in get into the environment and possibly other workpieces can contaminate.
  • the other is with the brush certain mechanical processing of the workpiece surface possible, for example if after a laminate coating of the Edge cleaning must be carried out on the workpiece.
  • an overpressure in a subsequent area of the brush chamber becomes an "air shield" and thus a safe and effective means against particle penetration created and thus further reduces the risk of the workpiece surface detached particles get into the environment and there possibly contaminate other workpieces.
  • a Preionization is carried out, which is the electrostatically charged and contaminated surface of the workpiece on its entire surface Width discharges and the electrostatic binding forces between dust particles and surface. Below you can then the electrostatically discharged, but under certain circumstances still mechanically or hygroscopically bound particles with the Brush detached from the workpiece surface and to the suction channel transported and suctioned.
  • the downstream, second ionization rod carries out postionization, the continuous discharge of the brush and the workpiece surface causes so that no further contamination of the workpiece surface after cleaning and dust removal can.
  • the air jet is at any angle on the Workpiece surface can be straightened, it is an advantage if according to a preferred embodiment the air jet at an angle to the feed direction of the workpiece is directed towards the workpiece surface and the brush and the bristles in the contact area to the workpiece against the feed direction bends so that the bristles compact in this area become. This firstly cleans the bristles of possibly still adhering residual particles, on the other is due to the compression of the bristles caused by the air jet be squeezed together, a more intense and therefore more effective Cleaning of the workpiece surface possible.
  • part of the air supplied by the air jet between the brush and the upper limit of the brush chamber is directed to the suction channel. This reliably prevents that particles detached from the workpiece surface instead to be directed into the suction channel through this space get out of the device and into the environment.
  • the brush can be of any design, provided that an effective detachment of particles from the workpiece surface allows, it is an advantage if the dust particles by a rotating brush from the workpiece surface be replaced. This can be done by a corresponding Drive the brush the relative movement between the brush and the workpiece surface can be increased, resulting in a significant contributes to an improved cleaning effect. On the other hand through an opposite to the feed direction of the workpiece rotating brush a targeted promotion of the detached particles to the suction channel.
  • a rotating brush is particularly useful for cleaning flat surfaces Suitable workpiece surfaces.
  • brush in height can also be uneven Effectively clean workpiece surfaces so that according to an advantageous Embodiment the brush for cleaning wells and increases in height at least in some areas becomes.
  • the air jet can be generated with any nozzle if an adequate air supply is possible, it is an advantage if the air jet is by means of flat jet nozzles is produced. This can be done in a simple manner realize a sharp airflow with which advantageously then simply creates an air shield and moreover expediently the ions of the second ionization rod to the contact area can be guided by brush and workpiece. To the one is, as described above, the leakage of detached Prevents particles from the device, and secondly is the continuous discharge of the brush and the material surface improved during post-ionization.
  • the inventive device for performing the described Method has at least one in a brush chamber arranged brush for brushing the workpiece surface, a first ionizing bar to generate positive and negative Ions in the feed direction of the unloaded and cleaned
  • the workpiece viewed in front of the brush chamber is, at least one suction channel opening into the brush chamber for suction of those detached from the workpiece surface Particles, the suction channel in the feed direction of the workpiece considered before the brush opens into the brush chamber, at least a nozzle arranged after the brush for supplying a Jet of air into the brush chamber, and one after the nozzle arranged second ionization rod for generating positive and negative ions.
  • the first ionization rod for pre-ionization in front of the brush chamber is what is to be unloaded and dusted Unload the workpiece before entering the brush chamber. This creates the electrostatic binding forces between particles and surface of the workpiece.
  • the after the Brush arranged nozzle for supplying an air jet into the Brush chamber causes an overpressure to be generated there and consequently an air shield is created, which has the exit prevented from detached particles from the device.
  • post-ionization causes a continuous Discharge of the brush and the material surface, so that after the dedusting and cleaning of the workpiece surface no further pollution from static charges can.
  • the brush can be of any design, provided that it a reliable detachment from mechanical or hygroscopically bound particles from the workpiece surface enables.
  • the brush is advantageously a rotating one Roll brush designed because it is the workpiece surface can be brushed continuously, resulting in a clear leads to an improved cleaning effect.
  • the relative movement between brush and Workpiece surface can be increased, which also leads to an improved Cleaning effect contributes.
  • too through an advantageous rotation of the brush against the feed direction of the workpiece to be dedusted and cleaned the supply of the detached particles to the suction channel and thus their effective suction further increased significantly.
  • the brush is adjustable in height trained so that, on the one hand, wear of the Brush can be balanced, and secondly an adjustment to a deepening or raising of the workpiece surface is possible. It is safe and reliable Cleaning of the workpiece surface even on an uneven workpiece surface and possible after a long period of operation.
  • the brush can be formed in one piece, which is particularly in the With regard to mounting the brush offers advantages.
  • the brush is composed of segments, so that a working width easily in the manner of a modular system the device can be realized.
  • a brush segments with different bristle materials or bristle densities are used so that an adjustment to a workpiece surface is possible, the different areas having. For example, when cleaning a Card that has a magnetic stripe in this area Brush segment with soft bristle material, so as not to damage the sensitive magnetic stripe.
  • the respective individual elements can be replaced without the same to replace the whole brush.
  • the mouth of the suction channel To improve the suction of the detached from the brush Particle is the mouth of the suction channel than in cross section nozzle-shaped lip channel.
  • the nozzle-shaped Forming the mouth of the suction duct is accompanied by an air flow a high airspeed created that the detached Conducts particles safely and reliably into the suction channel.
  • the outer lip with a small distance arranged adjacent to the workpiece surface, while the inner Lip is offset in height upwards. With that forms the outer lip of the suction channel the front boundary wall the brush chamber and at the same time a feeder for the detached particles to the suction channel, so that they are safe and can be reliably led out of the brush chamber.
  • the nozzle is advantageously designed as a flat jet nozzle, because it simply creates a sharp air flow and thus an air shield can be created which will replace the exit Particles effectively prevented from the device.
  • the flat jet nozzle is so contrary to Feed direction of the workpiece arranged inclined that the Airflow both on the workpiece surface and on at least the area of contact of the brush with the workpiece surface is directed.
  • a housing is advantageously made for the device Continuous cast aluminum profile is used, as this is easy with the necessary recesses is to be made. You can also through the use of a housing made of extruded aluminum Devices in any dimensions and therefore optimal can be manufactured adapted to the respective application.
  • the housing advantageously has an outer surface Number of grooves, which are preferably designed as T-grooves are so that the device can be easily and securely attached can.
  • the housing advantageously has a device to attach a brush chamber cover.
  • This Brush chamber cover can be used, for example, as a bulkhead be trained and the brush chamber im not by that Cover the workpiece covered area downwards. In order to the flexibility of the device is effectively increased.
  • the device 1 shows a sectional view through a device 1.
  • the device 1 has a housing 3, which consists of an extruded aluminum profile and a brush chamber 5, a suction channel 7 and a motor chamber 9.
  • a housing 3 On the outside of the housing 3 are a plurality of T-shaped fastening grooves 11 and one with the suction channel 7 connected suction nozzle 13.
  • the suction nozzle 13 is with a Derivation not shown connected, which in turn with a suction fan, not shown, and one, not shown Filter is connected.
  • a roller brush 17 arranged by a drive belt 19 from the engine 15 is driven.
  • a flat jet nozzle 21 is arranged, which generates an air flow 23 and is connected to a compressed air duct 25.
  • a second ionization rod in the brush chamber 5 27 arranged, which generates positive and negative ions.
  • the second ionizing rod 27 is in the direction of movement of a workpiece 29 to be cleaned, as viewed by the Arrow 31 indicated, arranged at the rear end of the brush chamber 5.
  • the suction channel opens at the front end of the brush chamber 5 7 with a nozzle-shaped lip channel 33.
  • the outer Lip 35 of lip channel 33 is up to workpiece 29 pulled down and arranged adjacent to this, while the inner lip 37 is offset in height upwards from the outer lip 35 is arranged.
  • a first ionization rod 39 for preionization the surface of the workpiece 29 is arranged.
  • a fastening device 41 on the one Cover for the brush chamber 5 can be attached. This Cover, not shown, seals the brush chamber 5 downwards when unloading a workpiece with a narrow width and should be dedusted so that the suction is fully effective keeps.
  • the device 1 described here for electrostatic surface discharge and dust removal from workpieces works like follows.
  • a workpiece 29 with electrostatic and / or mechanical or hygroscopically bound particles 43 becomes the device 1 fed in the direction of arrow 31.
  • the one on the inlet side of the housing 1 arranged preionization 39 conducts positive and negative ions on the surface of the workpiece 29 and lifts thus the electrostatic binding forces between particles 43 and surface of the workpiece 29.
  • the electrostatically discharged Workpiece 29 then continues into the brush chamber 5, where the electrostatically discharged, but possibly still mechanically or hygroscopic on the surface of the workpiece 29 adhering particles 43 by means of the roller brush 17, which rotates against the feed direction 31, from the surface of the Workpiece 29 loosened and transported to lip channel 33.
  • the brush chamber 5 generates an overpressure so that the air between the Roller brush 17 and the upper limit 45 of the brush chamber 5 flows to the groove channel 33 and reaches the suction channel 7, so that no particles 43 emerge from the housing 3 in this way can. Furthermore, the bristles are caused by the air jet 23 the brush 17 bent in the direction of rotation, so that the Bristles of the brush 17 compacted in the contact area with the workpiece 29 are and better cleaning the surface of the Workpiece 29 cause.
  • Fig. 2 the device 1 of Fig. 1 with the brush lowered 17 shown in section. It can be a new one here detailed description of the device 1 can be dispensed with, since here the difference to Fig. 1 is only in the lowered Brush roller 17 exists.
  • the one to be unloaded and cleaned Workpiece 29 here has a recess 47 through which lowered brush roller still reliable in reference is cleaned in the manner described in Fig. 1, so that the particles 43 are conveyed into the suction channel 7.

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Abstract

Es wird ein Vorrichtung zur elektrostatischen Oberflächenentladung und Entstaubung von Werkstücken 29 beschrieben, sowie eine Vorrichtung 1 zur Durchführung des Verfahrens, mit mindestens einer in einer Bürstenkammer 5 angeordneten Bürste 17 zum Bürsten der Werkstückoberfläche, einem ersten Ionisierungsstab 39 zur Erzeugung positiver und negativer Ionen, der in Zuführrichtung 31 des zu entladenden und reinigenden Werkstückes 29 betrachtet vor der Bürstenkammer 5 angeordnet ist, mindestens einem in die Bürstenkammer 5 mündenden Absaugkanal 7 zum Absaugen der von der Werkstückoberfläche abgelösten Staubpartikel 43, wobei der Absaugkanal 7 in Zuführrichtung 31 des Werkstückes 29 betrachtet vor der Bürste 17 in die Bürstenkammer 5 mündet, mindestens einer nach der Bürste 17 angeordneten Düse 21 zum Zuführen eines Luftstrahls 23 in die Bürstenkammer 5 und einem nach der Düse 21 angeordneten zweiten Ionisierungsstab 27 zur Erzeugung positiver und negativer Ionen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein verfahren zur elektrostatischen Oberflächenentladung, insbesondere für die Reinigung und Entstaubung von Werkstückoberflächen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der DE-OS 38 20 931 ist ein Verfahren zur elektrostatischen Oberflächenentladung und Entstaubung von unterschiedlichen Oberflächen aus verschiedenen Werkstoffen bekannt, bei dem mittels zweier parallel in einem Ionisierungsraum angeordnete Ionisierungsstäbe zwei sowohl positive als auch negative Ionen enthaltende Ionenströme erzeugt und diese mittels eines zwischen ihnen strömenden Luftstrahls, der in einem Neigungswinkel auf die Oberfläche eines zu entstaubenden Werkstückes geleitet wird, mitgerissen werden, wobei nach der elektrostatischen Oberflächenentladung die Luft mit den darin enthaltenen Staubteilchen abgesaugt wird. Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahren weist im Ionisierungsraum eine Oberfläche auf, die zwei parallel angeordnete Ionisierungsstäbe und dazwischen angeordnete Flachstrahldüsen trägt, wobei die Fläche gegenüber einer Horizontalfläche in Richtung auf einen benachbarten Absaugkanal geneigt ist, um den aus der Flachstrahldüse austretenden Luftstrom mit einem Neigungswinkel gegen die Oberfläche eines zu entstaubenden oder zu reinigenden Werkstücks zu leiten.
Hierbei werden durch den Luftstrom, der entgegen der Bewegungsrichtung eines unterhalb dieser Vorrichtung bewegten und zu entstaubenden Materials auf dessen Oberfläche geleitet wird, nach erfolgter elektrostatischer Oberflächenentladung die Staubteilchen gezielt einem Absaugsystem zugeführt und anschließend abgesaugt. Damit ist zwar eine wirksame Entfernung elektrostatisch gebundener Partikel von der Werkstückoberfläche bei gleichzeitiger Vermeidung der Abgabe von Staubteilchen an die Umwelt möglich, eine wirksame Entfernung von beispielsweise noch mechanisch oder hygroskopisch gebundenen Partikeln von der Werkstückoberfläche ist mit diesem Verfahren beziehungsweise dieser Vorrichtung jedoch nicht möglich.
Vor diesem Hintergrund ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur elektrostatischen Oberflächenentladung und Entstaubung von Werkstücken zur Verfügung zu stellen, mit dem nicht nur elektrostatisch gebundene Partikel, sondern auch beispielsweise hygroskopisch oder mechanisch gebundene Partikel von Materialoberflächen entfernt werden können, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem mit einem ersten Ionisierungsstab positive und negative Ionen erzeugt und auf die Werkstückoberfläche geleitet werden, anschließend die Staubpartikel mit mindestens einer in einer Bürstenkammer angeordneten Bürste von der Werkstückoberfläche abgelöst und zu einem in die Bürstenkammer mündenden Absaugkanal gefördert und abgesaugt werden, in einem in Zuführrichtung der Werkstückoberfläche betrachtet nachfolgenden Bereich der Bürstenkammer mittels mindestens eines durch Düsen in die Bürstenkammer austretenden, in einem Winkel auf die Werkstückoberfläche gerichteten Luftstrahls ein Überdruck erzeugt wird, und mit einem zweiten Ionisierungsstab positive und negative Ionen erzeugt und auf die entstaubte Werkstückoberfläche und mindestens einen Teilbereich der Bürste geleitet werden.
Damit werden zum einen elektrostatisch gebundene Partikel und durch die Bürste auch beispielsweise hygroskopisch oder mechanisch gebundene Partikel wirksam von der Werkstückoberfläche entfernt und einem Absaugsystem zugeführt, so daß sie nicht in die Umgebung gelangen und dort möglicherweise andere Werkstücke kontaminieren können. Zum anderen ist mit der Bürste noch eine gewisse mechanische Bearbeitung der Werkstückoberfläche möglich, beispielsweise wenn nach einer Laminatsbeschichtung des Werkstückes eine Kantenreinigung erfolgen muß. Durch die Erzeugung eines Überdrucks in einem nachfolgenden Bereich der Bürstenkammer wird ein "Luftschild" und damit ein sicheres und wirksames Mittel gegen eine Partikeldurchschleusung geschaffen und damit die Gefahr weiter reduziert, daß von der Werkstückoberfläche abgelöste Partikel in die Umgebung gelangen und dort möglicherweise andere Werkstücke kontaminieren.
Mit dem ersten, vorgeschalteten Ionisierungsstab wird eine Vorionisation durchgeführt, die die elektrostatisch aufgeladene und verunreinigte Oberfläche des Werkstückes auf dessen gesamter Breite entlädt und die elektrostatischen Bindungskräfte zwischen Staubpartikel und Oberfläche aufhebt. Nachfolgend können dann die elektrostatisch entladenen, unter Umständen jedoch noch mechanisch oder hygroskopisch gebundenen Partikel mit der Bürste von der Werkstückoberfläche abgelöst und zu dem Absaugkanal befördert und abgesaugt werden. Der nachgeschaltete, zweite Ionisierungsstab führt eine Nachionisation durch, die eine kontinuierliche Entladung der Bürste und der Werkstückoberfläche bewirkt, so daß keine weitere Verschmutzung der Werkstückoberfläche nach erfolgter Reinigung und Entstaubung erfolgen kann.
Obgleich der Luftstrahl in einem beliebigen Winkel auf die Werkstückoberfläche gerichtet werden kann, ist es doch von Vorteil, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Luftstrahl in einem Winkel gegen die Zuführrichtung des Werkstückes auf die Werkstückoberfläche und die Bürste gerichtet ist und die Borsten im Kontaktbereich zum Werkstück gegen die Zuführrichtung umbiegt, so daß die Borsten in diesem Bereich verdichtet werden. Damit erfolgt zum einen eine Reinigung der Borsten von möglicherweise noch anhaftenden Restpartikeln, zum anderen ist durch die Verdichtung der Borsten, die durch den Luftstrahl zusammengedrückt werden, eine intensivere und damit effektivere Reinigung der Werkstückoberfläche möglich.
Vorteilhaft ist es auch, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Teil der durch den Luftstrahl zugeführten Luft zwischen der Bürste und der oberen Begrenzung der Bürstenkammer zum Absaugkanal geleitet wird. Damit wird zuverlässig verhindert, daß von der Werkstückoberfläche abgelöste Partikel, statt in den Absaugkanal geleitet zu werden, durch diesen Zwischenraum aus der Vorrichtung und in die Umgebung gelangen.
Wenngleich die Bürste beliebig ausgebildet sein kann, sofern sie ein wirksames Ablösen von Partikeln von der Werkstückoberfläche ermöglicht, ist es doch von Vorteil, wenn die Staubpartikel durch eine rotierende Bürste von der Werkstückoberfläche abgelöst werden. Damit kann zum einen durch einen entsprechenden Antrieb der Bürste die Relativbewegung zwischen der Bürste und der Werkstückoberfläche erhöht werden, was zu einer deutlich verbesserten Reinigungswirkung beiträgt. Zum anderen kann durch eine entgegengesetzt zur Zuführrichtung des Werkstückes rotierende Bürste eine gezielte Förderung der abgelösten Partikel zum Absaugkanal erfolgen.
Eine rotierende Bürste ist insbesondere zum Reinigen von ebenen Werkstückoberflächen geeignet. Durch eine Verstellung der rotierenden Bürste in der Höhe lassen sich jedoch auch unebene Werkstückoberflächen effektiv reinigen, so daß gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform die Bürste zum Reinigen von Vertiefungen und Erhöhungen zumindest bereichsweise in der Höhe verstellt wird.
Obgleich der Luftstrahl mit beliebigen Düsen erzeugt werden kann, sofern damit eine ausreichende Luftzuführung möglich ist, ist es doch von Vorteil, wenn der Luftstrahl mittels Flachstrahldüsen erzeugt wird. Damit läßt sich auf einfache Weise ein scharfer Luftstrom realisieren, mit dem vorteilhafterweise dann einfach ein Luftschild erzeugt und überdies zweckmäßigerweise die Ionen des zweiten Ionisierungsstabes zum Kontaktbereich von Bürste und Werkstück geleitet werden können. Zum einen wird damit, wie oben beschrieben, das Austreten von abgelösten Partikeln aus der Vorrichtung verhindert, und zum anderen wird die kontinuierliche Entladung der Bürste und der Materialoberfläche bei der Nachionisation verbessert.
Die erfindungsgemäß Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens weist mindestens eine in einer Bürstenkammer angeordnete Bürste zum Bürsten der Werkstückoberfläche auf, einen ersten Ionisierungsstab zur Erzeugung positiver und negativer Ionen, der in Zuführrichtung des zu entladenden und reinigenden Werkstücks betrachtet vor der Bürstenkammer angeordnet ist, mindestens einen in die Bürstenkammer mündenden Absaugkanal zum Absaugen der von der Werkstückoberfläche abgelösten Partikel, wobei der Absaugkanal in Zuführrichtung des Werkstückes betrachtet vor der Bürste in die Bürstenkammer mündet, mindestens eine nach der Bürste angeordnete Düse zum Zuführen eines Luftstrahls in die Bürstenkammer, und einen nach der Düse angeordneten zweiten Ionisierungsstab zur Erzeugung positiver und negativer Ionen.
Durch die Anordnung des ersten Ionisierungsstabes zur Vorionisation vor der Bürstenkammer wird das zu entladende und entstaubende Werkstück vor dem Eintritt in die Bürstenkammer entladen. Dadurch werden die elektrostatischen Bindungskräfte zwischen Partikeln und Oberfläche des Werkstückes aufgehoben. In der nachfolgenden Bürstenkammer werden die entladenen und unter Umständen noch mechanisch oder hygroskopisch gebundenen Partikel mit der Bürste von der Werkstückoberfläche gelöst und dem zwischen der Bürste und dem ersten Ionisierungsstab mündenden Absaugkanal zugeführt und abgesaugt. Die nach der Bürste angeordnete Düse zum Zuführen eines Luftstrahls in die Bürstenkammer bewirkt, daß dort ein Überdruck erzeugt wird und folglich ein Luftschild geschaffen wird, welches den Austritt von abgelösten Partikeln aus der Vorrichtung verhindert. Der abschließend angeordnete zweite Ionisierungsstab zur Nachionisation schließlich bewirkt eine kontinuierliche Entladung der Bürste und der Materialoberfläche, so daß nach der erfolgten Entstaubung und Reinigung der Werkstückoberfläche keine weitere Verschmutzung durch statische Aufladung erfolgen kann.
Die Bürste kann hierbei beliebig ausgebildet sein, sofern sie ein zuverlässiges Ablösen von unter Umständen mechanisch oder hygroskopisch gebundenen Partikeln von der Werkstückoberfläche ermöglicht. Vorteilhafterweise ist die Bürste jedoch als rotierende Walzenbürste ausgebildet, da damit die Werkstückoberfläche kontinuierlich gebürstet werden kann, was zu einer deutlich verbesserten Reinigungswirkung führt. Zudem kann durch einen entsprechenden Antrieb die Relativbewegung zwischen Bürste und Werkstückoberfläche erhöht werden, was ebenfalls zu einer verbesserten Reinigungswirkung beiträgt. Schließlich wird auch durch eine vorteilhafte Rotation der Bürste entgegen der Zuführrichtung des zu entstaubenden und reinigenden Werkstückes die Zuführung der abgelösten Partikel zum Absaugkanal und damit deren effektive Absaugung weiter deutlich gesteigert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bürste höhenverstellbar ausgebildet, so daß zum einen ein Verschleiß der Bürste ausgeglichen werden kann, und zum anderen eine Anpassung an eine Vertiefung beziehungsweise Erhöhung der Werkstückoberfläche möglich ist. Damit ist eine sichere und zuverlässige Reinigung der Werkstückoberfläche auch bei einer unebenen Werkstückoberfläche und nach einem längeren Betriebszeitraum möglich.
Die Bürste kann einteilig ausgebildet sein, was insbesondere im Hinblick auf eine Montage der Bürste Vorteile bietet. Bevorzugt ist die Bürste jedoch aus Segmenten Zusammengesetzt, damit zum einen leicht nach Art eines Baukastens beliebige Arbeitsbreiten der Vorrichtung realisiert werden können. Zum anderen können in einer Bürste Segmente mit unterschiedlichen Borstenmaterialien oder Borstendichten verwendet werden, so daß eine Anpassung an eine Werkstückoberfläche möglich ist, die unterschiedliche Bereiche aufweist. So kann beispielsweise bei der Reinigung einer Karte, die einen Magnetstreifen aufweist, in diesem Bereich ein Bürstensegment mit weichem Borstenmaterial angeordnet werden, um den empfindlichen Magnetstreifen nicht zu beschädigen. Zudem können bei einem ungleichmäßigen Verschleiß der Bürste die jeweiligen einzelnen Elemente ausgetauscht werden, ohne gleich die ganze Bürste zu ersetzen.
Zur Verbesserung der Absaugung der von der Bürste abgelösten Partikel ist die Mündung des Absaugkanals als im Querschnitt düsenförmiger Lippenkanal ausgebildet. Durch die düsenförmige Ausbildung der Mündung des Absaugkanals wird ein Luftstrom mit einer hohen Luftgeschwindigkeit geschaffen, der die abgelösten Partikel sicher und zuverlässig in den Absaugkanal leitet. Vorteilhafterweise ist dabei die äußere Lippe mit geringem Abstand benachbart zur Werkstückoberfläche angeordnet, während die innere Lippe nach oben höhenversetzt ausgebildet ist. Damit bildet die äußere Lippe des Absaugkanals die vordere Begrenzungswand der Bürstenkammer und gleichzeitig eine Zuführung für die abgelösten Partikel zum Absaugkanal, so daß diese sicher und zuverlässig aus der Bürstenkammer geleitet werden.
Die Düse ist vorteilhafterweise als Flachstrahldüse ausgebildet, da damit einfach ein scharfer Luftstrom erzeugt und somit ein Luftschild geschaffen werden kann, welches den Austritt abgelöster Partikel aus der Vorrichtung wirksam verhindert. Vorteilhafterweise ist die Flachstrahldüse dabei so entgegen der Zuführrichtung des Werkstückes geneigt angeordnet, daß der Luftstrom sowohl auf die Werkstückoberfläche als auch auf mindestens den Kontaktbereich der Bürste mit der Werkstückoberfläche gerichtet ist. Damit wird zum einen sowohl die Nachionisation der Werkstückoberfläche und der Bürste verbessert, da die Ionen dann in diesem Bereich besser verteilt werden. Zum anderen werden die Borsten im Kontaktbereich der Bürste mit der Werkstückoberfläche umgebogen und verdichtet, so daß die Reinigungswirkung der Bürste hier deutlich verbessert ist.
Vorteilhafterweise wird für die Vorrichtung ein Gehäuse aus Aluminiumstranggußprofil verwendet, da dieses einfach mit den erforderlichen Ausnehmungen herzustellen ist. Zudem können durch die Verwendung eines Gehäuses aus Aluminiumstranggußprofil Vorrichtungen in beliebigen Abmessungen und damit optimal an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt hergestellt werden.
Vorteilhafterweise weist das Gehäuse an seiner Außenseite eine Anzahl von Nuten auf, die vorzugsweise als T-Nuten ausgebildet sind, so daß die Vorrichtung einfach und sicher befestigt werden kann.
Um auch die Entstaubung und Entladung von Werkstücken mit einer geringeren als der vorgesehenen maximalen Breite zu ermöglichen, weist das Gehäuse vorteilhafterweise eine Vorrichtung zur Befestigung einer Bürstenkammerabdeckung auf. Diese Bürstenkammerabdeckung kann beispielsweise als Schottblech ausgebildet sein und die Bürstenkammer im nicht durch das Werkstück abgedeckten Bereich nach unten hin abdecken. Damit wird die Flexibilität der Vorrichtung wirkungsvoll gesteigert.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1
eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
Fig. 2
eine Schnittansicht der Vorrichtung der Fig. 1 mit abgesenkter Bürste.
In Fig. 1 ist eine Schnittansicht durch eine Vorrichtung 1 dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist ein Gehäuse 3 auf, welches aus einem Aluminiumstranggußprofil besteht und eine Bürstenkammer 5, einen Absaugkanal 7 sowie eine Motorkammer 9 aufweist. An der Außenseite des Gehäuses 3 sind mehrere T-förmige Befestigungsnuten 11 vorgesehen, sowie ein mit dem Absaugkanal 7 verbundener Absaugstutzen 13. Der Absaugstutzen 13 ist mit einer nicht dargestellten Ableitung verbunden, die wiederum mit einem nicht dargestellten Sauggebläse sowie einem nicht dargestellten Filter verbunden ist. In der Motorkammer 9 ist ein Motor 15 angeordnet, der beispielsweise als Drehstrommotor ausgebildet ist, dessen Drehzahl über einen Frequenzumrichter stufenlos einstellbar ist. In der Bürstenkammer 5 ist eine Walzenbürste 17 angeordnet, die über einen Antriebsriemen 19 vom Motor 15 angetrieben wird. In der Bürstenkammer 5 ist weiterhin eine Flachstrahldüse 21 angeordnet, die einen Luftstrom 23 erzeugt und mit einem Druckluftkanal 25 verbunden ist. Schließlich ist in der Bürstenkammer 5 noch ein zweiter Ionisierungsstab 27 angeordnet, der positive und negative Ionen erzeugt. Der zweiten Ionisierungsstab 27 ist dabei in Bewegungsrichtung eines zu reinigenden Werkstückes 29 betrachtet, wie durch den Pfeil 31 angedeutet, am hinteren Ende der Bürstenkammer 5 angeordnet. Am vorderen Ende der Bürstenkammer 5 mündet der Absaugkanal 7 mit einem düsenförmigen Lippenkanal 33. Die äußere Lippe 35 des Lippenkanals 33 ist dabei bis zum Werkstück 29 herabgezogen und benachbart zu diesem angeordnet, während die innere Lippe 37 nach oben höhenversetzt zur äußeren Lippe 35 angeordnet ist. An der Außenseite des Gehäuses 3 ist weiterhin vor der Bürstenkammer 5 in Zuführrichtung 31 des Werkstückes 29 betrachtet, ein erster Ionisierungsstab 39 zur Vorionisation der Oberfläche des Werkstückes 29 angeordnet. Am hinteren Ende des Gehäuses 3 befindet sich schließlich noch am Auslauf der Bürstenkammer 5 eine Befestigungsvorrichtung 41, an der eine Abdeckung für die Bürstenkammer 5 befestigt werden kann. Diese nicht dargestellte Abdeckung dichtet die Bürstenkammer 5 nach unten hin ab, wenn ein Werkstück mit geringer Breite entladen und entstaubt werden soll, so daß die Absaugung ihre volle Wirkung behält.
Die hier beschriebene Vorrichtung 1 zur elektrostatischen Oberflächenentladung und Entstaubung von Werkstücken arbeitet wie folgt. Ein Werkstück 29 mit elektrostatisch und/oder mechanisch oder hygroskopisch gebundenen Partikeln 43 wird der Vorrichtung 1 in Richtung des Pfeils 31 zugeführt. Die an der Einlaufseite des Gehäuses 1 angeordnete Vorionisation 39 leitet positive und negative Ionen auf die Oberfläche des Werkstückes 29 und hebt so die elektrostatischen Bindungskräfte zwischen Partikeln 43 und Oberfläche des Werkstückes 29 auf. Das elektrostatisch entladene Werkstück 29 gelangt dann weiter in die Bürstenkammer 5, wo die elektrostatisch entladenen, aber möglicherweise noch mechanisch oder hygroskopisch an der Oberfläche des Werkstückes 29 haftenden Partikel 43 mittels der Walzenbürste 17, welche entgegen der Zuführrichtung 31 rotiert, von der Oberfläche des Werkstück 29 gelöst und zum Lippenkanal 33 befördert werden. Dort werden die Partikel 43 von der Luftströmung des Absaugkanals 7 erfaßt und durch den Absaugstutzen 13 zu einem nicht dargestellten Filter weitergeleitet. Nach dem Abbürsten durch die Bürste 17 gelangt das Werkstück 29 zum hinteren Bereich der Bürstenkammer 5, wo die Nachionisation 27 angeordnet ist. Diese erzeugt ebenfalls positive und negative Ionen und bewirkt eine kontinuierliche Entladung sowohl der Oberfläche des Werkstückes 29 als auch der Bürste 17. Damit wird sichergestellt, daß nach der Entladung und Reinigung des Werkstückes 29 keine weitere Verschmutzung der Oberfläche durch eine statische Aufladung erfolgen kann. In diesem Bereich der Bürstenkammer 5 mündet außerdem die Flachstrahldüse 21, die einen Luftstrom 23 auf die Oberfläche des Werkstückes 29 entgegen dessen Zuführrichtung 31 und auf die Bürste 17 richtet. Auf diese Weise wird zum einen ein Luftschild erzeugt, welches verhindert, daß abgelöste Partikel 43 an der Nachionisation 27 vorbei aus dem Gehäuse 3 gelangen können. Zum anderen wird in diesem Bereich der Bürstenkammer 5 ein Überdruck erzeugt, so daß die Luft zwischen der Walzenbürste 17 und der oberen Begrenzung 45 der Bürstenkammer 5 zum Nutenkanal 33 strömt und in den Absaugkanal 7 gelangt, so daß auf diesem Wege keine Partikel 43 aus dem Gehäuse 3 austreten können. Weiterhin werden durch den Luftstrahl 23 die Borsten der Bürste 17 in deren Drehrichtung verbogen, so daß die Borsten der Bürste 17 im Kontaktbereich zum Werkstück 29 verdichtet sind und eine bessere Reinigung der Oberfläche des Werkstückes 29 bewirken.
Wenn das Werkstück 29 das Gehäuse 3 verläßt, ist es entladen und entstaubt, wobei auch mechanisch und/oder hygroskopisch anhaftenden Partikel entfernt wurden.
In Fig. 2 ist die Vorrichtung 1 der Fig. 1 mit abgesenkter Bürste 17 im Schnitt dargestellt. Es kann hier auf eine erneute ausführliche Beschreibung der Vorrichtung 1 verzichtet werden, da hier der Unterschied zur Fig. 1 lediglich in der abgesenkten Bürstenwalze 17 besteht. Das zu entladende und zu reinigende Werkstück 29 weist hier eine Vertiefung 47 auf, die durch die abgesenkte Bürstenwalze dennoch zuverlässig in der unter Bezugnahme auf die Fig. 1 beschriebenen Weise gereinigt wird, so daß die Partikel 43 in den Absaugkanal 7 befördert werden.
Bezugszeichenliste
1
Vorrichtung
3
Gehäuse
5
Bürstenkammer
7
Absaugkanal
9
Motorkammer
12
Befestigungsnut
13
Absaugstutzen
15
Motor
17
Bürste
19
Antriebsriemen
21
Flachstrahldüse
23
Luftstrom
25
Druckluftkanal
27
zweiter Ionisierungsstab/Nachionisation
29
Werkstück
31
Zuführrichtung
33
Lippenkanal
35
äußere Lippe
37
innere Lippe
39
erster Ionisierungsstab/Vorionisation
41
Befestigungsvorrichtung
43
Staubpartikel
45
obere Begrenzung
47
Vertiefung

Claims (18)

  1. Verfahren zur elektrostatischen Oberflächenentladung und Entstaubung von Werkstücken (29),
    bei dem mit einem ersten Ionisierungsstab (39) positive und negative Ionen erzeugt und auf die Werkstückoberfläche geleitet werden,
    anschließend die Staubpartikel (43) mit mindestens einer, in einer Bürstenkammer (5) angeordneten Bürste (17) von der Werkstückoberfläche abgelöst und zu einem in die Bürstenkammer (5) mündenden Absaugkanal (7) gefördert und abgesaugt werden,
    in einem in Zuführrichtung des Werkstückes (29) betrachtet nachfolgenden Bereich der Bürstenkammer (5) mittels mindestens eines durch Düsen (21) in die Bürstenkammer (5) austretenden, vorzugsweise in einem Winkel auf die Werkstückoberfläche gerichteten Luftstrahl (23) ein Überdruck erzeugt wird,
    und anschließend mit einem zweiten Ionisierungsstab (27) positive und negative Ionen erzeugt und auf die entstaubte Werkstück-oberfläche und mindestens einen Teilbereich der Bürste (17) geleitet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrahl (23) in einem Winkel gegen die Zuführrichtung (31) des Werkstückes (29) auf die Werkstückoberfläche und die Bürste (17) gerichtet ist und die Borsten im Kontaktbereich zum Werkstück (29) gegen die Zuführrichtung (31) umbiegt, so daß die Borsten in diesem Bereich verdichtet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der durch den Luftstrahl (23) zugeführten Luft zwischen der Bürste (17) und der oberen Begrenzung (45) der Bürstenkammer (5) zum Absaugkanal (7) geleitet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Staubpartikel (43) durch eine rotierende Bürste (17) von der Werkstückoberfläche abgelöst werden.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Bürste (17) zum Reinigen von Vertiefungen (47) oder Erhöhungen zumindest bereichsweise in der Höhe verstellt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrahl (23) mittels Flachstrahldüsen (21) erzeugt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Flachstrahldüsen (21) ein Luftschild (23) erzeugen und die Ionen des zweiten Ionisierungsstabes (27) zum Kontaktbereich von Bürste (17) und Werkstück (29) leitet.
  8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
    mit mindestens einer in einer Bürstenkammer (5) angeordneten Bürste (17) zum Bürsten der Werkstückoberfläche,
    einem ersten Ionisierungsstab (39) zur Erzeugung positiver und negativer Ionen, der in Zuführrichtung (31) des zu entladenden und reinigenden Werkstückes (29) betrachtet vor der Bürstenkammer (5) angeordnet ist,
    mindestens einem in die Bürstenkammer (5) mündenden Absaugkanal (7) zum Absaugen der von der Werkstückoberfläche abgelösten Staubpartikel (43), wobei der Absaugkanal (7) in Zuführrichtung (31) des Werkstückes (29) betrachtet vor der Bürste (17) in die Bürstenkammer (5) mündet,
    mindestens einer nach der Bürste (17) angeordneten Düse (21) zum Zuführen eines Luftstrahles (23) in die Bürstenkammer (5),
    und einem nach der Düse (21) angeordneten zweiten Ionisierungsstab (27) zum Erzeugen positiver und negativer Ionen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Bürste eine rotierende Walzenbürste (17) ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Bürste (17) höhenverstellbar ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Bürste (17) aus Segmenten zusammengesetzt ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung des Absaugkanals (7) zur Bürstenkammer (5) als im Querschnitt düsenförmiger Lippenkanal (33) ausgebildet ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Lippe (35) verlängert und benachbart zum Werkstück (29) angeordnet ist, und die innere Lippe (37) gegenüber der äußeren Lippe (35) nach oben höhenversetzt angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eine Flachstrahldüse (21) ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Flachstrahldüse (21) entgegen der Zuführrichtung (31) des Werkstückes (29) zur Werkstückoberfläche geneigt und auf den Kontaktbereich der Bürste (17) mit dem Werkstück (29) gerichtet ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) der Vorrichtung (1) aus Aluminiumstranggußprofil besteht.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) Befestigungsnuten (11) aufweist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) eine Vorrichtung (41) zur Befestigung einer Bürstenkammerabdeckung aufweist.
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