EP1640077A2 - Behandlungsvorrichtung und Verfahren zur reinigenden und/oder trocknenden Behandlung von Werkstücken - Google Patents

Behandlungsvorrichtung und Verfahren zur reinigenden und/oder trocknenden Behandlung von Werkstücken Download PDF

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EP1640077A2
EP1640077A2 EP05017970A EP05017970A EP1640077A2 EP 1640077 A2 EP1640077 A2 EP 1640077A2 EP 05017970 A EP05017970 A EP 05017970A EP 05017970 A EP05017970 A EP 05017970A EP 1640077 A2 EP1640077 A2 EP 1640077A2
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EP
European Patent Office
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axis
nozzle
rotation
treatment
workpiece
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EP1640077B1 (de
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Joachim Schwarz
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MAFAC Ernst Schwarz GmbH and Co KG
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MAFAC Ernst Schwarz GmbH and Co KG
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B3/024—Cleaning by means of spray elements moving over the surface to be cleaned
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    • B08B3/045—Cleaning involving contact with liquid using perforated containers, e.g. baskets, or racks immersed and agitated in a liquid bath
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B11/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive
    • F26B11/12—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in stationary drums or other mainly-closed receptacles with moving stirring devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/004—Nozzle assemblies; Air knives; Air distributors; Blow boxes

Definitions

  • the present invention relates to a treatment device and a method for the cleaning and / or drying treatment of workpieces.
  • Treating devices for cleaning and / or drying treatment of workpieces are known from EP 0 507 294 B1 or WO 98/45059 A1, which have a treatment container, a workpiece carrier arranged in the treatment container and a nozzle device with at least one nozzle, wherein the nozzle a directed to the workpiece carrier outlet for a treatment medium, for example, a liquid cleaning medium or a gaseous drying medium possesses.
  • the nozzle device or the workpiece carrier or both are rotatably mounted in the known devices about a common axis of rotation, so that the at least one nozzle and the workpiece carrier are movable relative to each other in a direction of rotation about the axis of rotation.
  • the nozzle device rotates relative to one another with the at least one nozzle and the workpiece carrier, whereby cyclically recurring same regions of a workpiece picked up by the workpiece carrier or a workpiece basket for bulk material picked up by the workpiece carrier are exposed to the treatment medium.
  • No. 5,167,720 describes a device for the cleaning treatment of workpieces which has a workpiece carrier which is movable about an axis of rotation.
  • the device also comprises a nozzle device which comprises a pivotable nozzle and which via a rail system in three mutually perpendicular direction is linearly displaceable.
  • the aim of the present invention is to provide a treatment device for the cleaning and / or drying treatment of workpieces, which enables a more effective treatment of workpieces with lower use of resources, and to provide a more effective, resource-saving treatment process.
  • the workpiece carrier and the nozzle device are mounted such that the at least one nozzle and the workpiece carrier are movable relative to each other in a direction of rotation about a rotation axis.
  • treatment means both a cleaning treatment of the workpieces using a liquid cleaning medium and a drying treatment using a gaseous medium.
  • treatment medium is thus to be understood below as meaning either a liquid cleaning medium, for example water with cleaning additives, preferably cleaning additives based on lye, or a gaseous drying medium, for example air.
  • the pressure with which the cleaning medium is discharged via the outlet of the at least one nozzle in the direction of the workpiece carrier depends on the type of workpieces to be treated and can be up to 10 bar and more.
  • the treatment container may be pressure-resistant to allow the generation of a negative pressure during the cleaning or drying process, and may have a closable or controllable flow for the cleaning medium to allow the preparation of a cleaning bath surrounding the workpieces in the treatment vessel.
  • nozzle device and a workpiece carrier rotate relative to each other during the treatment process about a common axis of rotation or pivot about the common axis of rotation relative to each other
  • the nozzle passes through a predetermined orbit with respect to the workpiece carrier, if workpiece carrier and / or Completely rotate the nozzle device 360 °, or a predetermined portion of a circular path when workpiece carrier and / or nozzle device are pivoted in a predetermined angular range about the axis of rotation.
  • the jet of the treatment medium always strikes the same sections of the workpiece or workpiece basket at the same angle and is always guided at the same speed over identical sections of the workpiece / workpiece basket during a rotating relative movement of the workpiece carrier and the nozzle.
  • the device according to the invention in which a relative movement between the nozzle outlet and the workpiece carrier in the direction of the axis of rotation, a relative pivotal movement between the nozzle outlet and the workpiece carrier about an axis perpendicular to the axis of rotation and / or a relative pivotal movement between the nozzle outlet and the workpiece carrier about an axis parallel to the axis of rotation is possible, allows in comparison to previous devices, a more effective treatment method with less resource consumption.
  • the arrangement of the nozzle and the workpiece carrier such that a relative movement between the nozzle outlet and workpiece carrier in the direction of the axis of rotation is possible, increases the area of the workpiece or the workpiece basket, which acts upon a rotating or pivoting relative movement between the workpiece carrier and nozzle of a single nozzle with treatment medium can be.
  • This region of the workpiece / workpiece carrier acted upon by a nozzle with treatment medium is referred to below as the treatment surface.
  • the reduced number of nozzles means that the throughput of treatment medium, that is, the volume of the treatment medium exiting simultaneously from the nozzles, is reduced, whereby the amount of the treatment medium usually located in a reprocessing cycle can be reduced.
  • the reduction in the amount of treatment medium to be maintained results in less treatment medium being required to be treated in the purification circuit and less energy required to maintain the treatment medium at a desired predetermined treatment temperature.
  • the nozzles and the workpiece carrier are preferably cyclically reciprocated in the direction of the axis of rotation relative to each other.
  • the speed at which the workpiece carrier and the nozzle rotate relative to each other and the cyclic linear oscillatory movement between the nozzle and the workpiece carrier in the direction of the axis of rotation are preferably coordinated so that the time during which the nozzle and the workpiece carrier rotate by 360 ° relative to one another integer multiple of the period of the oscillation movement is. This ensures that during each new revolution of the nozzle to the workpiece carrier or the workpiece carrier below the nozzle other areas of the workpiece / workpiece carrier are subjected to treatment medium than in the previous rotation.
  • the oscillating relative movement between nozzle or nozzle outlet and workpiece carrier in the direction linear to the axis of rotation also causes the direction in which the beam of the treatment medium, the workpiece / the workpiece carrier sweeps, cyclically changes, which in addition to a enlarged treatment area also leads to an additional cleaning active effect.
  • the relative movement between the at least one nozzle and the workpiece carrier in the direction of the axis of rotation is made possible, for example, by the entire nozzle device being displaceably mounted in the direction of the axis of rotation, or in that a nozzle tube of the nozzle device on which the at least one nozzle is arranged Is mounted displaceable axis of rotation.
  • the entire workpiece carrier or a receptacle on the workpiece carrier which serves to accommodate the workpiece / workpiece basket, slidably store in the direction of the axis of rotation.
  • An enlargement of the treatment surface of a nozzle is also achieved in that the workpiece carrier and the nozzle outlet of the at least one nozzle are mounted so that they are pivotable relative to each other about an axis perpendicular to the axis of rotation.
  • the area of the workpiece / workpiece basket increases in the direction of the axis of rotation, which can be acted upon by a nozzle with treatment medium.
  • the impact angle under which a jet of the treatment medium from the nozzle to the workpiece / the workpiece basket hits be varied, resulting in an additional treatment-active effect.
  • the relative pivotal movement about the axis perpendicular to the axis of rotation occurs cyclically during the treatment process, when the nozzle and the workpiece carrier rotate relative to each other about the axis of rotation.
  • the relative pivoting movement between the nozzle or the nozzle outlet and the workpiece carrier or a receptacle of the workpiece carrier for the workpiece / workpiece basket is in one embodiment of the treatment device according to the invention ensured that the workpiece carrier or the workpiece receiving device is pivotally mounted about an axis perpendicular to the axis of rotation extending axis.
  • the nozzle device has at least one tube, on which the at least one nozzle is arranged, and that this tube is pivotally mounted about an axis extending parallel to the axis of rotation. Furthermore, it is also possible to store the nozzle itself pivotally on the nozzle tube.
  • the arrangement of the nozzle and the workpiece carrier such that the nozzle and the workpiece carrier or a receiving device of the workpiece carrier are mounted pivotably relative to each other about an axis parallel to the axis of rotation axis allows a variation of the angle of incidence between a jet emerging from the nozzle of the treatment medium and a workpiece / workpiece basket received by the workpiece carrier in the direction of the rotating relative movement between workpiece carrier and nozzle.
  • the pivoting relative movement between the nozzle outlet and the workpiece carrier is possible in one embodiment of the treatment device according to the invention in that the nozzle is arranged on a nozzle tube which is pivotably mounted about an axis parallel to the axis of rotation of the workpiece carrier or the nozzle device.
  • a workpiece receiving device of the workpiece carrier is pivotally mounted pivotably about an axis extending parallel to the axis of rotation axis.
  • pivotally supporting the nozzle itself on the nozzle tube in order to allow such a relative pivoting movement between the nozzle outlet and the workpiece carrier or the workpiece receiving device about an axis parallel to the axis of rotation.
  • the treatment device according to the invention is preferably designed such that at least two of the previously explained Relative movements between the nozzle outlet and the workpiece carrier: a linear relative movement in the direction of the axis of rotation, a pivoting relative movement about an axis perpendicular to the axis of rotation or a pivoting relative movement about an axis parallel to the axis of rotation are possible. By superimposing at least two of these relative movements, the treatment-active effects resulting from these respective relative movements are combined.
  • the movement of the treatment beam on the surface of the workpiece or workpiece basket can be controlled so that the treatment beam circular is moved over the workpiece or Maschinen Swisskorbober thoughts, resulting in simultaneous rotation of the nozzle to the workpiece carrier or the workpiece carrier below the nozzle to a "spiral" path of the treatment beam over the workpiece surface or Maschinen Swisskorbober thoughts.
  • FIG. 1a and 1b illustrate the basic structure of a treatment device according to the invention comprising a treatment tank 1, a nozzle device 2 arranged in the treatment tank 1 with at least one nozzle 4 and a workpiece carrier 3 arranged in the treatment tank 1 for receiving a workpiece / workpiece basket 5.
  • FIG. 1a shows the device in a cross section parallel to a rotation axis A-A
  • FIG. 1b shows the device in cross section through a section plane I-I drawn in FIG. 1a, which runs perpendicular to the axis of rotation A-A.
  • the nozzle device 2 according to FIG. 1 a has two nozzle tubes 22 which each have a plurality of nozzles 4 with nozzle outlets 41 (FIG. 2 a) directed onto the workpiece carrier 3.
  • the workpiece carrier 3 and the nozzle device 2 are mounted such that the nozzles 4 or the nozzle outlets 41 and the workpiece carrier 3 can rotate relative to each other about the axis of rotation A-A.
  • both the nozzle device 2 are rotatably mounted about the axis of rotation A by means of a first shaft 21, and the workpiece carrier 3 is likewise rotatably mounted about the axis of rotation A-A by means of a second shaft 31.
  • the nozzle device 2 only a substantially parallel to the axis of rotation AA extending nozzle tube 22 provided with nozzles 4, which is why one of the two tubes is shown in dashed lines in Figure 1a.
  • a substantially perpendicular to the axis of rotation AA extending Connecting tube 23 of the nozzle device 2, which connects the nozzle tube 22 to the shaft 21, may also have nozzles 4, which is shown in dashed lines in Figure 1a.
  • the shaft 21 of the nozzle device 2 simultaneously serves as a supply for a treatment medium from outside the treatment tank 1 into the treatment tank.
  • the shaft 21 of the nozzle device 2 and the shaft 31 of the workpiece carrier 3 are led out of the treatment container 1 on opposite sides.
  • the workpiece carrier 3 serves to receive a workpiece 5 to be cleaned or a workpiece basket 5 with workpieces arranged therein, wherein the workpieces in the workpiece basket 5 can be either bulk material or individual workpieces.
  • FIG. 2a shows an enlarged section of the device according to FIG. 1, wherein only the nozzle tube 22 with a nozzle 4 and the workpiece 5 or the workpiece basket 5 are shown.
  • the direction of the axis of rotation AA is designated below by x, and ⁇ is referred to below as an angle extending straight line or a treatment jet emerging from the nozzle outlet 41 of the nozzle 4, which is illustrated by a dot-dash line in FIG , with the axis of rotation AA or with an axis parallel to the axis of rotation AA axis includes.
  • this angle ⁇ is usually 90 °.
  • FIG. 2b shows an enlarged detail of the illustration according to FIG. 1b, wherein only the nozzle tube 22 with a nozzle 4 and the workpiece / the workpiece basket 5 are shown.
  • ⁇ denotes an angle by which a treatment jet emerging from the nozzle outlet 41 deviates from a connecting line between the nozzle outlet 41 and the axis of rotation A-A, or a line running parallel thereto.
  • the nozzle device 2 and the workpiece carrier 3 rotate relative to each other about the axis of rotation A-A, whereby, for example, the two devices rotate in opposite directions about the rotation axis A-A or one of the two devices 2, 3 rotates.
  • the term "relative rotational movement about the axis of rotation A-A" is to be understood below as a pivoting movement, by which the nozzle device 2 and / or the workpiece carrier 3 are respectively pivoted only within a predetermined angular range of the rotation angle designated below by ⁇ .
  • the treatment device allows in one embodiment a linear relative movement between the nozzles 4 and the nozzle outlets 41 and the workpiece carrier 3 or the workpiece / workpiece basket 5 received in the workpiece carrier 3 Direction of the axis of rotation AA.
  • This linear relative movement is made possible in the embodiment of the treatment device according to FIG. 1 a in that the nozzle device 2 is displaceable in the direction of the axis of rotation AA is mounted and / or that the workpiece carrier 3 is slidably mounted in the direction of the axis of rotation AA.
  • a displaceable in the direction x of the axis of rotation AA storage of the nozzle device 2 is effected in that the shaft 21 of the nozzle device 2, which is guided through a recess 11 of the treatment container 1, not only rotatable within this recess 11, but also in the direction of the axis of rotation AA is stored.
  • the nozzle outlet 41 rotates on a predetermined circular path relative to the treatment tank 3, the present invention relative mobility between the nozzle outlet 41 and workpiece carrier 3 in the direction of the axis of rotation AA a significantly enlarged area exists, directly on the nozzles 4 with treatment medium can be applied.
  • the nozzle 4 and the workpiece carrier 3 are preferably reciprocated periodically in the direction of the axis of rotation, which will be explained below.
  • x0 denotes a position in the direction of the axis of rotation A-A, which lies in the extension of the nozzle outlet 41 or in extension of a treatment jet emerging from the nozzle outlet 41.
  • ⁇ x hereinafter refers to the stroke by which the nozzle outlet 41 is displaceable relative to the workpiece / workpiece basket 5 in the direction of the axis of rotation.
  • FIG. 3a illustrates the position of the nozzle outlet 41 in the x direction starting from the starting point x0 for a relative rotation of workpiece / workpiece basket 5 and nozzle 4 through 360 °.
  • the time required for a relative rotation of nozzle 4 and workpiece 5 by 360 ° is not an integer multiple of the period of the oscillating linear motion, whereby the jet of the treatment medium emerging from the nozzle 4 with each new revolution other areas of the workpiece / workpiece carrier 5 sweeps over than in the previous revolution.
  • Figure 3a in that the x-position of the nozzle outlet 41 is shown for two consecutive revolutions, wherein the course during the second revolution is shown in dashed lines.
  • the cleaning jet in the treatment device according to the invention covers a significantly larger area over several revolutions of the workpiece / workpiece basket 5. In this way, even cleaning nozzles can be saved compared to conventional devices, which leads to a reduced resource consumption in the manner explained in the introduction. Moreover, the fact that the cleaning beam periodically changes its direction in the x direction results in an additional treatment-active effect, in particular during a cleaning process in which cleaning liquid is discharged from the nozzles onto the workpiece / work basket 5.
  • the speed at which the nozzle 4 and the workpiece / work basket 5 are reciprocated relative to each other in the direction of the rotation axis AA can be constant until the point of reversal of the oscillation movement.
  • this speed of relative Linear movement between the nozzle 4 and the workpiece / workpiece basket 5 can vary within atecszyklusses.
  • FIG. 4 shows a detail of an exemplary embodiment of a further nozzle device 2 which enables a linear relative movement between the nozzles 4 or the nozzle outlets 41 and the workpiece / workpiece basket 5.
  • the nozzle tube 22 arranged essentially parallel to the shaft 21 has a two-part construction and has a first section 221 fixedly connected to the connecting tube 23 and a second section 222 displaceably arranged within this fixed section 221 in the direction of the axis of rotation AA
  • Nozzles 4 are arranged, for example, as bores or slots in the tubular second section 222.
  • the slidable portion 222 has a smaller diameter than the fixed portion 221 and is disposed with one end inside the fixed portion 221.
  • the slidable portion 222 has at this one end a neck or flange 225, which neck 225 in conjunction with lugs or flanges of the fixed pipe section 221 serves to limit the displacement of the second pipe section 222 within the first pipe section 221.
  • the distance between the two flanges or lugs 223, 224 of the fixed pipe section 221 determines the stroke of the linear relative movement of the nozzles 4 and nozzle outlets 41 relative to the workpiece / workpiece basket 5 in the direction of the axis of rotation AA.
  • the rotational speed at which the nozzle 4 and the workpiece / the workpiece basket 5 rotate relative to each other to vary.
  • This variation of the angular velocity d ⁇ / dt is preferably carried out periodically, as shown in FIG. 5, where the angular velocity d ⁇ / dt is plotted against the angle of rotation ⁇ .
  • This periodic variation of the angular velocity leads to a permanent change in the speed with which the treatment beam is moved over the workpiece / workpiece basket 5, resulting in addition to the mere impact of the treatment beam on the workpiece 5, an additional positive cleaning effect.
  • the change in the angular velocity in this method is carried out several times during a rotational movement in one direction and is also applicable to a relative pivotal movement between the nozzle 4 and workpiece 5 about the axis of rotation A-A, in which case the angular velocity is varied several times while the pivoting movement is in one direction.
  • the nozzle 4 and the nozzle outlet 41 pivotally relative to the workpiece 5 to to store a perpendicular to the axis of rotation AA extending axis BB.
  • FIG. 6 a shows an enlarged detail of a treatment device according to the invention which permits such a pivoting relative movement between nozzle 4 and workpiece 5.
  • the nozzle tube 22 is articulated relative to the connecting tube 23 in this embodiment, wherein the hinge 24 allows pivoting of the nozzle tube 22 about an axis BB perpendicular to the axis of rotation AA.
  • the pivot axis BB extends in this embodiment through the Joint 24.
  • the pivoting movement of the nozzles 4 with respect to the workpiece / the workpiece carrier 5 causes a larger treatment area on the workpiece 5 to be achieved by means of a single nozzle 4, whereby nozzles 4 can be saved as compared to conventional treatment devices.
  • x0 designates a position of the x-axis for a nozzle 4 whose extension of the nozzle outlet 41 lies on the axis of rotation A-A or on an axis extending parallel to this axis.
  • x0 + ⁇ x denotes the position which is reached at maximum deflection of the nozzle tube 22.
  • FIG. 7a shows, for such a treatment method, the position of the treatment beam with respect to the direction x of the axis of rotation AA as a function of the angle of rotation ⁇ .
  • This course basically corresponds to the course shown in FIG. 3a for an oscillating linear movement between the nozzle and the workpiece.
  • the angle of incidence under which the treatment beam impinges on the workpiece 5 also changes permanently.
  • the deflection angle ⁇ which indicates the deflection of the treatment beam with respect to the axis of rotation, is preferably 0 in this method, as shown in FIG. 7b.
  • Figure 6b shows a modification of the device of Figure 6a, in which a portion 21A of the shaft 21 of the workpiece carrier is pivotally mounted together with the connecting tube 23 and the nozzle tube 22 by means of a hinge 24 at least about an axis BB which is perpendicular to the axis of rotation AA ,
  • the hinge 24 is formed so that the shaft portion 21A is pivotally mounted with the connecting tube 23 and the nozzle tube 22 not only about an axis B-B but about any axis perpendicular to the axis of rotation.
  • the joint 24 is for this purpose, for example, a ball joint with two dome-shaped, mutually movable joint shells.
  • the nozzle tube 22 can be stored according to Figure 6a by means of such a joint so that it is pivotally mounted about any axis extending perpendicular to the axis of rotation axes.
  • a rotating relative movement between the nozzle 4 and the workpiece 5 about an axis perpendicular to the axis of rotation A-A can also be achieved with reference to FIG. 8 in that the workpiece carrier 3 has a pivotable receiving device 33 for the workpiece or the workpiece basket 5.
  • This receiving device 33 is seated in the example on a support 32, by which the receiving device 33 is pivotally mounted about an axis B-B perpendicular to the axis of rotation A-A.
  • the workpiece carrier 3 is rotated by the shaft 31 about the axis of rotation A-A, then the pivoting movement is superimposed on the axis B-B extending perpendicular to the axis of rotation A-A with this rotational movement.
  • the nozzle device 2 with the nozzles 4 can also rotate about the axis of rotation A-A or can remain rigid.
  • FIG. 9 shows an enlarged detail of the device shown in FIG. 8, from which it can be seen that a treatment jet emerging from a nozzle 4, when the workpiece 5 is in a first position, for example in a rest position, is at another point and below another angle to the point of the surface of the workpiece 5 impinges as in deflection of the workpiece 5 relative to the first layer by an angle ⁇ '.
  • the workpiece 5 and the workpiece basket 5 is pivotally mounted about an axis BB which is perpendicular to the axis of rotation.
  • the workpiece 5 or the workpiece basket 5 is pivotally mounted about a further axis which also extends perpendicular to the axis of rotation AA and which deviates from the axis BB, preferably perpendicular to this axis BB.
  • a wobbling movement of the workpiece 5 and des Workpiece basket 5 can be achieved relative to the nozzle device.
  • the storage of the workpiece 5 can also be carried out in a manner not shown so that the axis of rotation B-B (virtually) runs centrally through the workpiece 5 by the workpiece 5 is articulated, for example by a fork-like device within the workpiece carrier.
  • the nozzle 4 itself is pivotally mounted relative to the nozzle tube 22 in order to be able to vary the angle of incidence of a treatment jet issuing from the nozzle 4 with respect to the axis of rotation.
  • FIG. 11 An embodiment of such a pivotally mounted nozzle 4 is shown in cross section in Figure 11.
  • the nozzle has a nozzle upper part 43 with a nozzle opening 40, wherein this nozzle upper part 43 is connected in the manner of a ball joint on a nozzle base 42 fixedly connected to the nozzle tube 22.
  • the nozzle lower part 42 has a dome-shaped outer contour, while the nozzle upper part 43 has a matching dome-shaped inner contour 44.
  • the nozzle top 43 is thereby pivotally mounted about a perpendicular to the axis of rotation A-A extending axis B-B.
  • a relative movement between the nozzle 4 and the workpiece carrier 3 or workpiece 5 is possible such that the nozzle 4 is pivotable relative to the workpiece carrier 3 is mounted about an axis parallel to the axis of rotation AA extending axis.
  • Such a pivotable mounting is characterized by the processing device shown in fragmentary form in FIG achieved that the nozzle tube 22 is rotatably mounted with the nozzles 4 about its longitudinal axis CC, which runs parallel to the axis of rotation AA.
  • the nozzle 4 can hereby be deflected so that a cleaning jet emerging from the nozzle 4 is no longer directed centrally on the axis of rotation AA, whereby the angle of incidence of the treatment beam on the workpiece 5 can also be varied in the direction of the relative rotational movement between the nozzle 4 and the workpiece carrier 3 ,
  • Such a variation of the angle of incidence on the workpiece 5 or a deflection of the treatment beam with respect to the axis of rotation A-A can also be achieved by using the nozzle 4 shown in FIGS. 10 and 11, which can be pivoted in arbitrary directions due to the ball joint.
  • the nozzle 4 is preferably deflected periodically relative to the axis of rotation A-A during the relative rotation of the nozzle 4 about the workpiece 5 in order to vary the angle of incidence ⁇ of the treatment beam on the workpiece 5.
  • FIG. 13 shows schematically this angle of incidence ⁇ during a periodic pivotal movement of the nozzle 4 according to FIG. 11 or 12 about the axis C-C running parallel to the axis of rotation A-A.
  • nozzle 4 and the workpiece 5 or the workpiece basket 5 are displaceable relative to each other in a direction perpendicular to the axis of rotation A-A, which will first be explained with reference to FIG.
  • a first direction is perpendicular to the axis of rotation A-A
  • z is a second direction perpendicular to the axis of rotation A-A, the two directions y, z being perpendicular to each other in the example.
  • the shaft 31 of the workpiece carrier 3 is preferably mounted so that the shaft 31 describes a circular path 100, wherein the circular path is known to be a superposition of movement in the y-direction and z-direction under certain constraints.
  • the center of the circular path on which the shaft 31 extends may be the axis of rotation A-A about which the nozzle device 2 rotates.
  • the circular path can also run eccentrically to this axis A-A.
  • the workpiece carrier is preferably rotatable or pivotally mounted about the shaft 31, wherein the axis of rotation of the workpiece carrier, which is denoted by the reference numeral D-D in Figure 16, and the axis of rotation A-A of the nozzle system are different.
  • the axis of rotation of the workpiece 5 or workpiece basket 5 runs parallel to the axis of rotation A-A.
  • the workpiece 5 pivotally or staggering to store within the workpiece carrier 3.
  • FIGS. 17a and 17b illustrate a constructive solution that is comparatively easy to implement, by means of which a circular movement of a rotational axis DD of the workpiece 5 or of the workpiece basket 5 can be achieved.
  • a circular disc 38 is arranged at one end face of the shaft 31 of the workpiece carrier 3 at one end face of the shaft 31 of the workpiece carrier 3 at one end face of the shaft 31 of the workpiece carrier 3 at one end face of the shaft 31 of the workpiece carrier 3 .
  • a further shaft 37 is arranged on the disc 38, which serves for the rotatable mounting of a workpiece holder 33.
  • This workpiece holder 33 is used in the manner already explained for receiving a workpiece 5 or a workpiece basket 5 and has, for example, a plurality of parallel spars 39, between which the workpiece 5 and the workpiece basket 5 can be accommodated.
  • the disk 38 is mounted rotatably about the shaft 31 about the axis of rotation AA, whereby the axis DD of the workpiece holder can describe a circular path about the axis AA.
  • the workpiece 5 is mounted eccentrically to this axis of rotation AA about the axis DD pivotable or rotatable.
  • the treatment device according to the invention is preferably designed such that at least two of the above-described relative movements between nozzle 4 or nozzle outlet 41 and workpiece carrier 3 or workpiece 5, namely a linear relative movement in the direction of the axis of rotation, a relative pivotal movement about an axis perpendicular to the axis of rotation, a relative pivotal movement about an axis parallel to the axis of rotation, is possible.
  • the pivoting movement about the axis parallel to the axis of rotation which was explained with reference to FIGS 11 to 14 is combined with the linear relative movement or the pivoting movement about the axis perpendicular to the axis of rotation.
  • the device according to the invention makes possible a treatment method in which an angle at which a treatment medium impinges on the workpiece and / or a speed, with which the treatment beam is guided over the workpiece, permanently varied, whereby a particularly treatment-active effect is achieved. It is thus achieved a permanent vectorial change in the direction in which a treatment beam passes over the workpiece, and / or the angle at which the treatment beam impinges on the workpiece, whereby workpieces with complicated surface geometries can be effectively cleaned.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Behandlungsvorrichtung und ein Verfahren zur reinigenden und/oder trocknenden Behandlung von Werkstücken. Die Behandlungsvorrichtung umfasst einen Behandlungsbehälter (1), einen in dem Behandlungsbehälter (1) angeordneten Werkstückträger (3), eine Düsenvorrichtung (2) mit wenigstens einer Düse (4), die einen auf den Werkstückträger (3) gerichteten Auslass für ein Behandlungsmedium aufweist, wobei der Werkstückträger (3) und die Düsenvorrichtung (2) derart gelagert sind, dass die wenigstens eine Düse (4) und der Werkstückträger (3) relativ zueinander in einer um eine Rotationsachse (A-A) verlaufenden Rotationsrichtung bewegbar sind. Um einen besonders behandlungsaktiven Effekt zu erreichen ist vorgesehen, dass der Werkstückträger (3) und die wenigstens eine Düse (4) derart gelagert sind, dass eine Relativbewegung zwischen dem Düsenauslass und dem Werkstückträger (3) möglich ist, die wenigstens eine der folgenden Bewegungen als wenigstens einen Bewegungsanteil aufweist:
  • eine lineare Verschiebung in Richtung (x) der Rotationsachse (A-A),
  • eine lineare Verschiebung in einer Richtung senkrecht zu der Rotationsachse (A-A),
  • eine Schwenkbewegung um eine Achse (B-B) senkrecht zu der Rotationsachse (A-A),
  • eine Schwenkbewegung um eine Achse (C-C) parallel zu der Rotationsachse (A-A).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Behandlungsvorrichtung und ein Verfahren zur reinigenden und/oder trocknenden Behandlung von Werkstücken.
  • Aus der EP 0 507 294 B1 oder der WO 98/45059 A1 sind jeweils Behandlungsvorrichtungen zur reinigenden und/oder trocknenden Behandlung von Werkstücken bekannt, die einen Behandlungsbehälter, einen in dem Behandlungsbehälter angeordneten Werkstückträger und eine Düsenvorrichtung mit wenigstens einer Düse aufweisen, wobei die Düse einen auf den Werkstückträger gerichteten Auslass für ein Behandlungsmedium, beispielsweise ein flüssiges Reinigungsmedium oder ein gasförmiges Trocknungsmedium, besitzt. Die Düsenvorrichtung oder der Werkstückträger oder beide sind bei den bekannten Vorrichtungen um eine gemeinsame Rotationsachse drehbar gelagert, so dass die wenigstens eine Düse und der Werkstückträger relativ zueinander in einer um die Rotationsachse verlaufenden Rotationsrichtung bewegbar sind.
  • Während eines mit solchen Vorrichtungen durchführbaren Behandlungsverfahrens rotieren die Düsenvorrichtung mit der wenigstens einen Düse und der Werkstückträger relativ zueinander, wodurch zyklisch wiederkehrend gleiche Bereiche eines durch den Werkstückträger aufgenommenen Werkstückes oder eines durch den Werkstückträger aufgenommenen Werkstückkorbes für Schüttgut mit dem Behandlungsmedium beaufschlagt werden.
  • Die US 5,167,720 beschreibt eine Vorrichtung zur reinigenden Behandlung von Werkstücken, die einen Werkstückträger aufweist, der um eine Rotationsachse bewegbar ist. Die Vorrichtung weist außerdem einen Düsenvorrichtung auf, die eine schwenkbare Düse umfasst und die über ein Schienensystem in drei senkrecht zueinander stehenden Richtung linear verschiebbar ist.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Behandlungsvorrichtung zur reinigenden und/oder trocknenden Behandlung von Werkstücken zur Verfügung zu stellen, die eine effektivere Behandlung von Werkstücken bei niedrigerem Einsatz von Ressourcen ermöglicht, und ein effektiveres, ressourcensparenderes Behandlungsverfahren zur Verfügung zu stellen.
  • Dieses Ziel wird durch eine Behandlungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Behandlungsverfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 17 und 19 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung zur reinigenden und/oder trocknenden Behandlung von Werkstücken, weist einen Behandlungsbehälter, einen in dem Behandlungsbehälter angeordneten Werkstückträger und eine Düsenvorrichtung mit wenigstens einer Düse, die einen auf den Werkstückträger gerichteten Auslass für ein Behandlungsmedium aufweist, auf. Der Werkstückträger und die Düsenvorrichtung sind dabei derart gelagert, dass die wenigstens eine Düse und der Werkstückträger relativ zueinander in einer um eine Rotationsachse verlaufenden Rotationsrichtung bewegbar sind.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Werkstückträger und die wenigstens eine Düse derart gelagert sind, dass zusätzlich zu der rotierenden Relativbewegung eine Relativbewegung zwischen dem Düsenauslass und dem Werkstückträger möglich ist, die wenigstens eine der folgenden Bewegungen als wenigstens einen Bewegungsanteil aufweist:
    • eine lineare Bewegung in Richtung der Rotationsachse,
    • eine lineare Bewegung in einer Richtung senkrecht zu der Rotationsachse,
    • eine Schwenkbewegung um wenigstens eine Achse senkrecht zu der Rotationsachse,
    • eine Schwenkbewegung um wenigsten eine Achse parallel zu der Rotationsachse.
  • Unter "Behandlung" ist nachfolgend sowohl eine reinigende Behandlung der Werkstücke unter Verwendung eines flüssigen Reinigungsmediums als auch eine trocknende Behandlung unter Verwendung eines gasförmigen Mediums zu verstehen. Unter "Behandlungsmedium" ist im folgenden somit entweder ein flüssiges Reinigungsmedium, beispielsweise Wasser mit Reinigungszusätzen, vorzugsweise Reinigungszusätzen auf Laugenbasis, oder ein gasförmiges Trocknungsmedium, beispielsweise Luft, zu verstehen. Der Druck, mit dem das Reinigungsmedium über den Auslass der wenigstens einen Düse in Richtung des Werkstückträgers ausgebracht wird, ist unter anderem abhängig von der Art der zu behandelnden Werkstücke und kann bis zu 10 bar und mehr betragen.
  • Der Behandlungsbehälter kann druckfest ausgebildet sein, um die Erzeugung eines Unterdrucks während des Reinigungs- oder Trocknungsprozesses zu ermöglichen, und kann einen verschließbaren oder regelbaren Ablauf für das Reinigungsmedium aufweisen, um die Herstellung eines die Werkstücke umgebenden Reinigungsbades in dem Behandlungsbehälter zu ermöglichen.
  • Bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, bei denen eine Düsenvorrichtung und ein Werkstückträger während des Behandlungsprozesses relativ zueinander um eine gemeinsame Rotationsachse rotieren oder relativ zueinander um die gemeinsame Rotationsachse schwenken, durchläuft die Düse bezogen auf den Werkstückträger eine vorgegebene Kreisbahn, wenn Werkstückträger und/oder Düsenvorrichtung vollständig um 360° rotieren, oder einen vorgegebenen Abschnitt einer Kreisbahn, wenn Werkstückträger und/oder Düsenvorrichtung in einem vorgegebenen Winkelbereich um die Rotationsachse geschwenkt werden. Es gibt damit Bereiche des durch den Werkstückträger aufgenommenen Werkstücks oder Werkstückkorbes, die nie unmittelbar dem besonders behandlungsaktiven, d.h. reinigungs- oder trocknungsaktiven, Strahl des Behandlungsmediums ausgesetzt sind. Darüber hinaus trifft der Strahl des Behandlungsmediums bei den bekannten Vorrichtungen stets unter dem gleichen Winkel auf die gleichen Abschnitte des Werkstücks oder Werkstückkorbes und wird bei einer rotierenden Relativbewegung des Werkstückträgers und der Düse stets mit der gleichen Geschwindigkeit über gleiche Abschnitte des Werkstückes/Werkstückkorbes geführt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der eine Relativbewegung zwischen Düsenauslass und Werkstückträger in Richtung der Rotationsachse, eine relative Schwenkbewegung zwischen Düsenauslass und Werkstückträger um eine Achse senkrecht zu der Rotationsachse und/oder eine relative Schwenkbewegung zwischen dem Düsenauslass und dem Werkstückträger um eine Achse parallel zu der Rotationsachse möglich ist, ermöglicht im Vergleich zu bisherigen Vorrichtungen ein effektiveres Behandlungsverfahren bei geringerem Ressourcenaufwand.
  • Die Anordnung der Düse und des Werkstückträgers derart, dass eine Relativbewegung zwischen Düsenauslass und Werkstückträger in Richtung der Rotationsachse möglich ist, vergrößert den Bereich des Werkstückes oder des Werkstückkorbes, der bei einer rotierenden oder schwenkenden Relativbewegung zwischen Werkstückträger und Düse von einer einzelnen Düse mit Behandlungsmedium beaufschlagt werden kann. Dieser von einer Düse mit Behandlungsmedium beaufschlagte Bereich des Werkstücks/Werkstückträgers wird nachfolgend als Behandlungsfläche bezeichnet.
  • Aufgrund der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vergrößerten Behandlungsfläche einer Düse können im Vergleich zu bisherigen derartigen Behandlungsvorrichtungen sogar Düsen eingespart werden. Die reduzierte Düsenanzahl führt dazu, dass der Durchsatz an Behandlungsmedium, das heißt das Volumen des gleichzeitig aus den Düsen austretenden Behandlungsmediums, reduziert ist, wodurch die Menge des sich üblicherweise in einem Wiederaufbereitungskreislauf befindlichen Behandlungsmediums reduziert werden kann. Die Reduzierung der Menge des vorzuhaltenden Behandlungsmediums führt dazu, dass weniger Behandlungsmedium in dem Reinigungskreislauf aufbereitet werden muss und dass weniger Energie erforderlich ist, um das Behandlungsmedium auf einer gewünschten vorgegebenen Behandlungstemperatur zu halten.
  • Während des Behandlungsvorganges werden die Düsen und der Werkstückträger vorzugsweise zyklisch in Richtung der Rotationsachse relativ zu einander hin- und herbewegt. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Werkstückträger und die Düse relativ zueinander rotieren und die zyklische lineare Oszillationsbewegung zwischen Düse und Werkstückträger in Richtung der Rotationsachse sind vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass die Zeitdauer, während der die Düse und der Werkstückträger relativ zueinander um 360° rotieren kein ganzzahliges Vielfaches der Periodendauer der Oszillationsbewegung ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass während jeder neuen Umdrehung der Düse um den Werkstückträger oder des Werkstückträgers unterhalb der Düse andere Bereiche des Werkstückes/Werkstückträger mit Behandlungsmedium beaufschlagt werden als bei der vorangehenden Umdrehung.
  • Die oszillierende Relativbewegung zwischen Düse bzw. Düsenauslass und Werkstückträger in der Richtung linear zu der Rotationsachse bewirkt außerdem, dass sich die Richtung, in welcher der Strahl des Behandlungsmediums das Werkstück/den Werkstückträger überstreicht, zyklisch ändert, was neben einer vergrößerten Behandlungsfläche auch zu einem zusätzlichen reinigungsaktiven Effekt führt.
  • Die Relativbewegung zwischen der wenigstens einen Düse und dem Werkstückträger in Richtung der Rotationsachse wird beispielsweise dadurch ermöglicht, dass die gesamte Düsenvorrichtung in Richtung der Rotationsachse verschiebbar gelagert ist, oder dass ein Düsenrohr der Düsenvorrichtung, an dem die wenigstens eine Düse angeordnet ist, in Richtung der Rotationsachse verschiebbar gelagert ist. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, den gesamten Werkstückträger oder eine Aufnahme auf dem Werkstückträger, die zur Aufnahme des Werkstückes/Werkstückkorbes dient, verschiebbar in Richtung der Rotationsachse zu lagern.
  • Eine Vergrößerung der Behandlungsfläche einer Düse wird auch dadurch erreicht, dass der Werkstückträger und der Düsenauslass der wenigstens einen Düse so gelagert sind, dass diese relativ zueinander um eine Achse senkrecht zu der Rotationsachse schwenkbar sind. Durch diese relative Schwenkbewegung vergrößert sich der Bereich des Werkstücks/Werkstückkorbes in Richtung der Rotationsachse, der von einer Düse mit Behandlungsmedium beaufschlagt werden kann. Darüber hinaus kann durch eine solche Schwenkbewegung der Auftreffwinkel unter dem ein Strahl des Behandlungsmediums aus der Düse auf das Werkstück/den Werkstückkorb trifft, variiert werden, woraus ein zusätzlicher behandlungsaktiver Effekt resultiert.
  • Die relative Schwenkbewegung um die Achse senkrecht zu der Rotationsachse erfolgt während des Behandlungsverfahrens, wenn die Düse und der Werkstückträger relativ zueinander um die Rotationsachse rotieren, zyklisch bzw. periodisch.
  • Die relative Schwenkbewegung zwischen der Düse bzw. dem Düsenauslass und dem Werkstückträger bzw. einer Aufnahme des Werkstückträgers für das Werkstück/den Werkstückkorb ist bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung dadurch gewährleistet, dass der Werkstückträger bzw. die Werkstückaufnahmevorrichtung schwenkbar um eine senkrecht zu der Rotationsachse verlaufende Achse gelagert ist. Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Düsenvorrichtung wenigstens ein Rohr aufweist, an dem die wenigstens eine Düse angeordnet ist und dass dieses Rohr um eine parallel zu der Rotationsachse verlaufende Achse schwenkbar gelagert ist. Des weiteren besteht auch die Möglichkeit, die Düse selbst schwenkbar an dem Düsenrohr zu lagern.
  • Die Anordnung der Düse und des Werkstückträgers derart, dass die Düse und der Werkstückträger bzw. eine Aufnahmevorrichtung des Werkstückträgers relativ zueinander um eine parallel zu der Rotationsachse verlaufende Achse schwenkbar gelagert sind, ermöglicht eine Variation des Auftreffwinkels zwischen einem aus der Düse austretenden Strahl des Behandlungsmediums und einem durch den Werkstückträger aufgenommen Werkstück/Werkstückkorb in Richtung der rotierenden Relativbewegung zwischen Werkstückträger und Düse.
  • Die schwenkende Relativbewegung zwischen Düsenauslass und Werkstückträger ist bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung dadurch möglich, dass die Düse an einem Düsenrohr angeordnet ist, das um eine Achse parallel zur Rotationsachse des Werkstückträgers bzw. der Düsenvorrichtung schwenkbar gelagert ist. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Werkstückaufnahmevorrichtung des Werkstückträgers schwenkbar um eine parallel zur Rotationsachse verlaufende Achse schwenkbar gelagert ist. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, die Düse selbst schwenkbar an dem Düsenrohr zu lagern, um eine solche relative Schwenkbewegung zwischen dem Düsenauslass und dem Werkstückträger bzw. der Werkstückaufnahmevorrichtung um eine Achse parallel zu der Rotationsachse zu ermöglichen.
  • Die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass wenigstens zwei der zuvor erläuterten Relativbewegungen zwischen Düsenauslass und Werkstückträger: eine lineare Relativbewegung in Richtung der Rotationsachse, eine schwenkende Relativbewegung um eine Achse senkrecht zu der Rotationsachse oder eine schwenkende Relativbewegung um eine Achse parallel zur Rotationsachse, möglich sind. Durch die Überlagerung von wenigstens zwei dieser Relativbewegungen werden die aus diesen jeweiligen Relativbewegungen resultierenden behandlungsaktiven Effekte kombiniert. Bei einer Kombination der linearen Relativbewegung in Richtung der Rotationsachse oder der relativen Schwenkbewegung um die Achse senkrecht zu der Rotationsachse mit der relativen Schwenkbewegung parallel zu der Rotationsachse kann die Bewegung des Behandlungsstrahls auf der Oberfläche des Werkstücks bzw. Werkstückkorbes so gesteuert werden, dass der Behandlungsstrahl kreisförmig über die Werkstück- oder Werkstückkorboberfläche bewegt wird, was bei gleichzeitiger Rotation der Düse um den Werkstückträger bzw. des Werkstückträgers unterhalb der Düse zu einem "spiralförmigen" Weg des Behandlungsstrahls über die Werkstückoberfläche bzw. Werkstückkorboberfläche führt.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
    • Figur 1
    zeigt im Querschnitt eine Behandlungsvorrichtung mit einem Behandlungsbehälter, einer Düsenvorrichtung und einem Werkstückträger.
    Figur 2
    zeigt vergrößerte Ausschnitte der Anordnung gemäß Figur 1.
    Figur 3
    veranschaulicht die Position eines aus einer Behandlungsdüse austretenden Behandlungsstrahls in Bezug auf die Rotationsachse bei einer periodischen Oszillationsbewegung der Düse in Richtung der Rotationsachse (Figur 3a), den Winkel, unter dem der Behandlungsstrahl von der Rotationsachse abweicht (Figur 3b) und den Winkel, den der Behandlungsstrahl mit der Rotationsachse bzw. einer zu der Rotationsachse parallelen Achse einschließt.
    Figur 4
    zeigt ausschnittsweise eine Düsenvorrichtung, die eine Relativbewegung zwischen Düse und Werkstückträger in Richtung der Rotationsachse ermöglicht.
    Figur 5
    veranschaulicht die Winkelgeschwindigkeit der relativen Rotationsbewegung zwischen Düse und Werkstückträger abhängig vom Rotationswinkel für ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Behandlungsverfahrens.
    Figur 6
    zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Düsenvorrichtung, die eine relative Schwenkbewegung zwischen einer Düse und dem Werkstückträger um eine Achse senkrecht zu der Rotationsachse ermöglicht.
    Figur 7
    veranschaulicht die Position eines aus einer Düse austretenden Behandlungsstrahls bezogen auf die Rotationsachse bei einer oszillierenden Schwenkbewegung der Düse um eine Achse senkrecht zu der Rotationsachse (Figur 7a), eine Abweichung des Behandlungsstrahls von der Rotationsachse (Figur 7b) eine Variation des Auftreffwinkels des Behandlungsstrahls bezogen auf die Rotationsachse.
    Figur 8
    zeigt einen Werkstückträger mit einer senkrecht zu der Rotationsachse schwenkbar gelagerten Werkstückaufnahme.
    Figur 9
    zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Vorrichtung nach Figur 8.
    Figur 10
    zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung mit einer schwenkbar an einem Düsenrohr angeordneten Düse.
    Figur 11
    zeigt die Düse gemäß Figur 10 vergrößert im Querschnitt.
    Figur 12
    zeigt ausschnittsweise ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung mit einem Düsenrohr, das schwenkbar um eine parallel zur Rotationsachse verlaufende Achse gelagert ist.
    Figur 13
    veranschaulicht die Abweichung eines aus einer Düse austretenden Behandlungsstrahls in Bezug auf die Rotationsachse bei einer oszillierenden Schwenkbewegung des Düsenrohrs gemäß Figur 12.
    Figur 14
    zeigt ausschnittsweise im Querschnitt einen Werkstückträger mit einer Werkstückaufnahmevorrichtung, die schwenkbar um eine parallel zur Rotationsachse verlaufende Achse gelagert ist.
    Figur 15
    veranschaulicht die Position eines Behandlungsstrahls bezogen auf die Rotationsachse bei einer Überlagerung zweier erfindungsgemäßer relativer Bewegungen.
    Figur 16
    zeigt eine Behandlungsvorrichtung, bei der eine Welle des Werkstückträgers auf einer Kreisbahn gelagert ist.
    Figur 17
    zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Werkstückträger mit einer sich auf einer Kreisbahn bewegenden Rotationsachse eines Werkstückes/Werkstückkorbes.
    In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
  • Figur 1a und 1b veranschaulichen den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung, die einen Behandlungsbehälter 1, eine in dem Behandlungsbehälter 1 angeordnete Düsenvorrichtung 2 mit wenigstens einer Düse 4 und einen in dem Behandlungsbehälter 1 angeordneten Werkstückträger 3 zur Aufnahme eines Werkstückes/Werkstückkorbes 5 aufweist. Figur 1a zeigt die Vorrichtung dabei in einem Querschnitt parallel zu einer Rotationsachse A-A und Figur 1b zeigt die Vorrichtung im Querschnitt durch eine in Figur 1a eingezeichnete Schnittebene I-I, die senkrecht zu der Rotationsachse A-A verläuft.
  • Die Düsenvorrichtung 2 gemäß Figur 1a weist zwei Düsenrohre 22 auf, die jeweils mehrere Düsen 4 mit auf den Werkstückträger 3 gerichteten Düsenauslässen 41 (Figur 2a) aufweisen. Der Werkstückträger 3 und die Düsenvorrichtung 2 sind derart gelagert, dass die Düsen 4 bzw. die Düsenauslässe 41 und der Werkstückträger 3 relativ zueinander um die Rotationsachse A-A rotieren können. Hierzu ist bei der Vorrichtung gemäß Figur 1a sowohl die Düsenvorrichtung 2 mittels einer ersten Welle 21 um die Rotationsachse A rotierbar gelagert, und der Werkstückträger 3 ist mittels einer zweiten Welle 31 ebenfalls um die Rotationsachse A-A rotierbar gelagert. In nicht dargestellter Weise besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, die Düsenvorrichtung 2 rotierend zu lagern und den Werkstückträger 3 fest in dem Behandlungsbehälter 1 anzuordnen oder den Werkstückträger 3 rotierend um die Rotationsachse A-A zu lagern und die Düsenvorrichtung 2 fest anzuordnen.
  • Darüber hinaus genügt es, für die Düsenvorrichtung 2 nur ein im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse A-A verlaufendes Düsenrohr 22 mit Düsen 4 vorzusehen, weshalb eines der beiden Rohre in Figur 1a gestrichelt dargestellt ist. Ein im Wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse A-A verlaufendes Verbindungsrohr 23 der Düsenvorrichtung 2, der das Düsenrohr 22 an die Welle 21 anschließt, kann ebenfalls Düsen 4 aufweisen, was in Figur 1a gestrichelt dargestellt ist. Die Welle 21 der Düsenvorrichtung 2 dient gleichzeitig als Zuführung für ein Behandlungsmedium von außerhalb des Behandlungsbehälters 1 in den Behandlungsbehälter.
  • Bei der Vorrichtung gemäß Figur 1a sind die Welle 21 der Düsenvorrichtung 2 und die Welle 31 des Werkstückträgers 3 an gegenüberliegenden Seiten aus dem Behandlungsbehälter 1 herausgeführt. In bekannter Weise besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Welle 21 für die Düsenvorrichtung 2 und die Welle 31 für den Werkstückträger 3 gemeinsam an einer Seite des Behandlungsbehälters 1 heraus zu führen, was beispielsweise in der bereits eingangs erwähnten EP 0 507 294 B1 beschrieben ist.
  • Der Werkstückträger 3 dient zur Aufnahme eines zu reinigenden Werkstückes 5 oder eines Werkstückkorbes 5 mit darin angeordneten Werkstücken, wobei die Werkstücke in dem Werkstückkorb 5 entweder Schüttgut oder vereinzelte Werkstücke sein können.
    Figur 2a zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Vorrichtung gemäß Figur 1, wobei nur das Düsenrohr 22 mit einer Düse 4 und das Werkstück 5 bzw. der Werkstückkorb 5 dargestellt sind.
  • Mit x wird nachfolgend die Richtung der Rotationsachse A-A bezeichnet, und mit α wird nachfolgend ein Winkel bezeichnet, den eine den Düsenauslass 41 verlängernde Gerade bzw. ein aus dem Düsenauslass 41 der Düse 4 austretender Behandlungsstrahl, der in Figur 2a durch eine strichpunktierte Linie veranschaulicht ist, mit der Rotationsachse A-A bzw. mit einer parallel zu der Rotationsachse A-A verlaufenden Achse einschließt. Bei Behandlungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik beträgt dieser Winkel α üblicherweise 90°.
  • Figur 2b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung gemäß Figur 1b, wobei lediglich das Düsenrohr 22 mit einer Düse 4 und das Werkstück/der Werkstückkorb 5 dargestellt sind. Mit γ wird nachfolgend ein Winkel bezeichnet, um den ein aus dem Düsenauslass 41 austretender Behandlungsstrahl von einer Verbindungslinie zwischen Düsenauslass 41 und Rotationsachse A-A, bzw. einer parallel dazu verlaufenden Linie, abweicht.
  • Bei bisher bekannten Vorrichtungen sind die Düsenauslässe 41 der Düsen 4 stets so angeordnet, dass die Behandlungsstrahlen zentral auf die Rotationsachse A-A gerichtet sind, so dass für diese bekannten Vorrichtungen γ = 0 gilt.
  • Während des mit der Vorrichtung gemäß Figur 1 durchführbaren Behandlungsprozesses rotieren die Düsenvorrichtung 2 und der Werkstückträger 3 relativ zueinander um die Rotationsachse A-A, wobei beispielsweise die beiden Vorrichtungen gegensinnig zueinander um die Rotationsachse A-A rotieren oder wobei eine der beiden Vorrichtungen 2, 3 rotiert. Unter "relativer Rotationsbewegung um die Rotationsachse A-A" ist nachfolgend auch eine Schwenkbewegung zu verstehen, durch welche die Düsenvorrichtung 2 und/oder der Werkstückträger 3 jeweils nur innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereiches des nachfolgend mit ϕ bezeichneten Rotationswinkels geschwenkt werden.
  • Neben dieser relativen Rotationsbewegung zwischen Düsenvorrichtung 2 bzw. Düse 4 und Werkstückträger 3 ermöglicht die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung bei einem Ausführungsbeispiel eine lineare Relativbewegung zwischen den Düsen 4 bzw. den Düsenauslässen 41 und dem Werkstückträger 3 bzw. dem durch den Werkstückträger 3 aufgenommenen Werkstück/Werkstückkorb 5 in Richtung der Rotationsachse A-A.
  • Diese lineare Relativbewegung wird bei dem Ausführungsbeispiel der Behandlungsvorrichtung gemäß Figur 1a dadurch ermöglicht, dass die Düsenvorrichtung 2 verschiebbar in Richtung der Rotationsachse A-A gelagert ist und/oder dass der Werkstückträger 3 verschiebbar in Richtung der Rotationsachse A-A gelagert ist. Eine in Richtung x der Rotationsachse A-A verschiebbare Lagerung der Düsenvorrichtung 2 erfolgt dadurch, dass die Welle 21 der Düsenvorrichtung 2, die durch eine Aussparung 11 des Behandlungsbehälters 1 geführt ist, innerhalb dieser Aussparung 11 nicht nur drehbar, sondern auch in Richtung der Rotationsachse A-A verschiebbar gelagert ist. Entsprechend ist die Welle 31 des Werkstückträgers 3, die durch eine Aussparung 12 des Behandlungsbehälters 1 ragt, in dieser Aussparung 12 nicht nur drehbar, sondern auch in Richtung der Rotationsachse A-A verschiebbar gelagert.
  • Während bei bisherigen Behandlungsvorrichtungen der Düsenauslass 41 auf einer vorgegebenen Kreisbahn relativ zu dem Behandlungsbehälter 3 rotiert, ist durch die erfindungsgemäß vorhandene relative Beweglichkeit zwischen Düsenauslass 41 und Werkstückträger 3 in Richtung der Rotationsachse A-A ein deutlich vergrößerter Bereich vorhanden, der unmittelbar über die Düsen 4 mit Behandlungsmedium beaufschlagt werden kann. Während der rotierenden Relativbewegung zwischen Düse 4 und Werkstückträger 3 werden die Düse 4 und der Werkstückträger 3 vorzugsweise periodisch in Richtung der Rotationsachse hin- und herbewegt, was nachfolgend erläutert wird.
  • Mit x0 sei bezugnehmend auf Figur 2a eine Position in Richtung der Rotationsachse A-A bezeichnet, die in Verlängerung des Düsenauslasses 41 bzw. in Verlängerung eines aus dem Düsenauslass 41 austretenden Behandlungsstrahls liegt. Δx bezeichnet nachfolgend den Hub, um den der Düsenauslass 41 relativ zu dem Werkstück/Werkstückkorb 5 in Richtung der Rotationsachse verschiebbar ist.
  • Während des Behandlungsverfahrens wird die Düse 4 bzw. der Düsenauslass 41 relativ zu dem Werkstück/Werkstückkorb 5 um diesen Hub Δx periodisch hin- und herbewegt. Dieser periodischen linearen Relativbewegung überlagert sich die rotierende Relativbewegung zwischen dem durch den Werkstückträger 3 aufgenommenen Werkstück/Werkstückkorb 5 und der Düse 4. Figur 3a veranschaulicht die Position des Düsenauslasses 41 in x-Richtung ausgehend von dem Ausgangspunkt x0 für eine relative Rotation von Werkstück/Werkstückkorb 5 und Düse 4 um 360°. In dem Beispiel wird davon ausgegangen, dass die Zeitdauer, die für eine relative Rotation von Düse 4 und Werkstück 5 um 360° benötigt wird, kein ganzzahliges Vielfaches der Periodendauer der oszillierenden Linearbewegung ist, wodurch der aus der Düse 4 austretende Strahl des Behandlungsmediums mit jeder neuen Umdrehung andere Bereiche des Werkstückes/Werkstückträgers 5 überstreicht als bei der vorherigen Umdrehung. Dies wird in Figur 3a dadurch ersichtlich, dass die x-Position des Düsenauslasses 41 für zwei aufeinanderfolgende Umdrehungen dargestellt ist, wobei der Verlauf während der zweiten Umdrehung gestrichelt dargestellt ist.
  • Im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen, bei denen die Düse 4 unabhängig von der Winkelposition der relativen Rotation zwischen Düse 4 und Werkstück 5 in Richtung der Rotationsachse A-A immer die Position x0 einnimmt, überstreicht der Reinigungsstrahl bei der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung betrachtet über mehrere Umdrehungen einen wesentlich größeren Bereich des Werkstückes/Werkstückkorbes 5. Hierdurch können gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen sogar Reinigungsdüsen eingespart werden, was in der eingangs erläuterten Weise zu einem verringerten Ressourcenaufwand führt. Darüber hinaus führt die Tatsache, dass der Reinigungsstrahl in x-Richtung periodisch seine Richtung ändert, zu einem zusätzlichen behandlungsaktiven Effekt, insbesondere während eines Reinigungsverfahrens, bei dem Reinigungsflüssigkeit aus den Düsen auf das Werkstück/den Werkstückkorb 5 abgegeben wird. Die Geschwindigkeit, mit der die Düse 4 und das Werkstück/der Werkstückkorb 5 relativ zueinander in Richtung der Rotationsachse A-A hin- und herbewegt werden, kann bis zum Umkehrpunkt der Oszillationsbewegung jeweils konstant sein. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, diese Geschwindigkeit der relativen Linearbewegung zwischen der Düse 4 und dem Werkstück /Werkstückkorb 5 innerhalb eines Bewegungszyklusses zu variieren.
  • Bezugnehmend auf Figur 3b und 3c ist bei einer bloßen linearen Relativbewegung zwischen Düse 4 und Werkstück / Werkstückkorb 5 der Auftreffwinkel α=90°, während die Abweichung γ zwischen dem Behandlungsstrahl und der Rotationsachse A-A Null beträgt.
  • Figur 4 zeigt ausschnittsweise ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Düsenvorrichtung 2, welche eine lineare Relativbewegung zwischen den Düsen 4 bzw. den Düsenauslässen 41 und dem Werkstück/Werkstückkorb 5 ermöglicht. Das im Wesentlichen parallel zu der Welle 21 (Figur 1a) angeordnete Düsenrohr 22 ist hierzu zweiteilig ausgebildet und besitzt einen fest mit dem Verbindungsrohr 23 verbundenen ersten Abschnitt 221 und einen in Richtung der Rotationsachse A-A innerhalb dieses festen Abschnittes 221 verschiebbar angeordneten zweiten Abschnittes 222. Die Düsen 4 sind dabei beispielsweise als Bohrungen oder Schlitze in dem rohrförmigen zweiten Abschnitt 222 angeordnet.
  • Der verschiebbare Abschnitt 222 weist einen geringeren Durchmesser als der feste Abschnitt 221 auf und ist mit einem Ende innerhalb des festen Abschnittes 221 angeordnet. Der verschiebbare Abschnitt 222 weist an diesem einen Ende einen Ansatz bzw. einen Flansch 225 auf, wobei dieser Ansatz 225 in Verbindung mit Ansätzen bzw. Flanschen des festen Rohrabschnittes 221 dazu dient, die Verschiebung des zweiten Rohrabschnittes 222 innerhalb des ersten Rohrabschnittes 221 zu begrenzen. Der Abstand der beiden Flansche bzw. Ansätze 223, 224 des festen Rohrabschnittes 221 bestimmt den Hub der linearen Relativbewegung der Düsen 4 bzw. Düsenauslässe 41 relativ zu dem Werkstück/Werkstückkorb 5 in Richtung der Rotationsachse A-A.
  • Insbesondere zur Verstärkung des Reinigungseffektes bei Durchführung einer Reinigungsbehandlung ist bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, die Rotationsgeschwindigkeit, mit welcher die Düse 4 und das Werkstück/der Werkstückkorb 5 relativ zueinander rotieren, zu variieren. Diese Variation der Winkelgeschwindigkeit dϕ/dt erfolgt vorzugsweise periodisch, wie in Figur 5 dargestellt ist, wo die Winkelgeschwindigkeit dϕ/dt über dem Rotationswinkel ϕ aufgetragen ist. Diese periodische Variation der Winkelgeschwindigkeit führt zu einer permanenten Änderung der Geschwindigkeit, mit welcher der Behandlungsstrahl über das Werkstück/den Werkstückkorb 5 bewegt wird, woraus neben dem bloßen Auftreffen des Behandlungsstrahls auf das Werkstück 5 ein zusätzlicher positiver Reinigungseffekt resultiert. Die Änderung der Winkelgeschwindigkeit erfolgt bei diesem Verfahren mehrmals während einer Rotationsbewegung in einer Richtung und ist auch auf eine relative Schwenkbewegung zwischen Düse 4 und Werkstück 5 um die Rotationsachse A-A anwendbar, wobei hierbei die Winkelgeschwindigkeit mehrmals variiert wird, während die Schwenkbewegung in eine Richtung erfolgt.
  • Anstatt die Düse 4 und den Werkstückträger 3 relativ zueinander in Richtung der Rotationsachse A-A verschiebbar zu lagern, oder zusätzlich zu einer solchen Lagerung ist bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung vorgesehen, die Düse 4 bzw. den Düsenauslass 41 schwenkbar relativ zu dem Werkstück 5 um eine senkrecht zu der Rotationsachse A-A verlaufende Achse B-B zu lagern.
  • Figur 6a zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung, die eine solche schwenkende Relativbewegung zwischen Düse 4 und Werkstück 5 ermöglicht. Das Düsenrohr 22 ist bei dieser Ausführungsform gelenkig gegenüber dem Verbindungsrohr 23 gelagert, wobei das Gelenk 24 ein schwenken des Düsenrohres 22 um eine Achse B-B senkrecht zu der Rotationsachse A-A ermöglicht. Die Schwenkachse B-B verläuft bei diesem Ausführungsbeispiel durch das Gelenk 24. Mit α' ist in Figur 6 der Winkel bezeichnet, um den das Düsenrohr 22 gegenüber einer Ruhelage, bei der das Düsenrohr 22 im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse A-A verläuft, ausgelenkt ist. Bei nicht ausgelenktem Düsenrohr 22 schließt ein aus den Düsen 4 austretender Reinigungsstrahl mit der Rotationsachse A-A einen Winkel α=90° ein. Bei Auslenkung des Düsenrohr 22 verringert sich dieser Winkel wobei in dem Beispiel der Winkel α mit zunehmender Auslenkung abnimmt, wobei gilt: α = 90° - α'.
  • Die Auslenkung des Düsenrohres 22, durch die die einzelnen Düsen 4 um die Achse B-B geschwenkt werden, führt zum Einen dazu, dass sich der Auftreffwinkel, unter dem ein aus einer Düse 4 austretender Behandlungsstrahl auf eine Oberfläche des Werkstücks/Werkstückkorbes 5 trifft, ändert. Insbesondere bei Durchführung eines Reinigungsverfahrens resultiert hieraus ein positiver Reinigungseffekt, da beispielsweise Verunreinigungen in Aussparungen von Werkstücken manchmal erst dann entfernt werden können, wenn der Reinigungsstrahl unter einem Winkel ungleich 90° auf das Werkstück auftrifft. Darüber hinaus führt die Schwenkbewegung der Düsen 4 in Bezug auf das Werkstück/den Werkstückträger 5 dazu, dass mittels einer einzelnen Düse 4 ein größerer Behandlungsbereich auf dem Werkstück 5 erreicht wird, wodurch gegebenenfalls Düsen 4 im Vergleich zu herkömmlichen Behandlungsvorrichtungen eingespart werden können.
  • Mit x0 ist in Figur 6 eine Position der x-Achse für eine Düse 4 bezeichnet, deren Verlängerung des Düsenauslasses 41 auf der Rotationsachse A-A bzw. einer parallel zu dieser Achse verlaufenden Achse liegt. x0 + Δx bezeichnet dabei die Position, die bei maximaler Auslenkung des Düsenrohres 22 erreicht wird.
  • Während der rotierenden Relativbewegung zwischen Düse und Werkstück 5 wird die Düsenvorrichtung 2 vorzugsweise periodisch ausgelenkt, um die Düse 4 periodisch relativ zu dem Werkstück/Werkstückkorb 5 zu schwenken. Figur 7a zeigt für ein solches Behandlungsverfahren die Position des Behandlungsstrahles bezogen auf die Richtung x der Rotationsachse A-A abhängig von dem Rotationswinkel ϕ. Dieser Verlauf entspricht grundsätzlich dem in Figur 3a dargestellten Verlauf für eine oszillierende Linearbewegung zwischen Düse und Werkstück. Im Gegensatz zu der linearen Relativbewegung ändert sich bei der anhand von Figur 6 erläuterten Schwenkbewegung jedoch auch permanent der Auftreffwinkel, unter dem der Behandlungsstrahl auf das Werkstück 5 auftrifft. Dies wird anhand des in Figur 7c dargestellten Verlaufes des Winkels α zwischen dem Behandlungsstrahl und der Rotationsachse A-A deutlich. Der Auslenkwinkel γ, der die Auslenkung des Behandlungsstrahls gegenüber der Rotationsachse angibt, ist bei diesem Verfahren vorzugsweise 0, wie in Figur 7b dargestellt ist.
  • Figur 6b zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung nach Figur 6a, bei der ein Abschnitt 21A der Welle 21 des Werkstückträgers zusammen mit dem Verbindungsrohr 23 und dem Düsenrohr 22 schwenkbar mittels eines Gelenks 24 wenigstens um eine Achse B-B gelagert ist, die senkrecht zu der Rotationsachse A-A verläuft. Vorzugsweise ist das Gelenk 24 so ausgebildet, dass der Wellenabschnitt 21A mit dem Verbindungsrohr 23 und dem Düsenrohr 22 nicht nur um eine Achse B-B sondern um beliebige Achsen senkrecht zu der Rotationsachse schwenkbar gelagert ist. Hierdurch kann eine Taumelbewegung des Wellenabschnitts 21A, und damit des Düsenrohres 22 in Bezug auf das Werkstück 5 bzw. den Werkstückträger 5 erreicht werden. Das Gelenk 24 ist hierfür beispielsweise ein Kugelgelenk mit zwei kalottenförmigen, gegeneinander beweglichen Gelenkschalen.
  • Selbstverständlich kann auch das Düsenrohr 22 gemäß Figur 6a mittels eines solchen Gelenks so gelagert werden, dass es um beliebige, senkrecht zu der Rotationsachse verlaufende Achsen schwenkbar gelagert ist.
  • Eine rotierende Relativbewegung zwischen Düse 4 und Werkstück 5 um eine Achse senkrecht zu der Rotationsachse A-A kann bezugnehmend auf Figur 8 auch dadurch erreicht werden, dass der Werkstückträger 3 eine schwenkbare Aufnahmevorrichtung 33 für das Werkstück bzw. den Werkstückkorb 5 aufweist. Diese Aufnahmevorrichtung 33 sitzt in dem Beispiel auf einem Auflager 32, durch welches die Aufnahmevorrichtung 33 schwenkbar um eine Achse B-B senkrecht zu der Rotationsachse A-A gelagert ist.
  • Wird bei dieser Behandlungsvorrichtung der Werkstückträger 3 durch die Welle 31 um die Rotationsachse A-A rotiert, so überlagert sich die Schwenkbewegung um die senkrecht zu der Rotationsachse A-A verlaufende Achse B-B mit dieser Rotationsbewegung. Die Düsenvorrichtung 2 mit den Düsen 4 kann dabei ebenfalls um die Rotationsachse A-A rotieren oder kann starr bleiben.
  • Figur 9 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der in Figur 8 dargestellten Vorrichtung, woraus ersichtlich ist, dass ein aus einer Düse 4 austretender Behandlungsstrahl dann, wenn sich das Werkstück 5 in einer ersten Lage, beispielsweise in einer Ruhelage, befindet, auf einen anderen Punkt und unter einem anderen Winkel auf diesen Punkt der Oberfläche des Werkstückes 5 auftrifft wie bei Auslenkung des Werkstückes 5 gegenüber der ersten Lage um einen Winkel α'.
  • In dem in Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Werkstück 5 bzw. der Werkstückkorb 5 um eine Achse B-B, die senkrecht zu der Rotationsachse verläuft, schwenkbar gelagert. In nicht näher dargestellter Weise ist das Werkstück 5 bzw. der Werkstückkorb 5 noch um eine weitere Achse schwenkbar gelagert, die ebenfalls senkrecht zu der Rotationsachse A-A verläuft und die von der Achse B-B abweicht, vorzugsweise senkrecht zu dieser Achse B-B steht. Bei einer derartigen Lagerung kann eine Taumelbewegung des Werkstückes 5 bzw. des Werkstückkorbes 5 relativ zu der Düsenvorrichtung erreicht werden.
  • Die Lagerung des Werkstückes 5 kann in nicht dargestellter Weise auch so erfolgen, dass die Rotationsachse B-B (virtuell) zentral durch das Werkstück 5 verläuft, indem das Werkstück 5 beispielsweise durch eine gabelartige Vorrichtung innerhalb des Werkstückträgers 3 gelenkig gelagert ist.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung ist vorgesehen, die Düse 4 selbst schwenkbar gegenüber dem Düsenrohr 22 zu lagern, um den Auftreffwinkel eines aus der Düse 4 austretenden Behandlungsstrahles in Bezug auf die Rotationsachse variieren zu können.
  • Ein Ausführungsbeispiel für eine solche schwenkbar gelagerte Düse 4 ist im Querschnitt in Figur 11 dargestellt. Die Düse besitzt ein Düsenoberteil 43 mit einer Düsenöffnung 40, wobei dieses Düsenoberteil 43 nach Art eines Kugelgelenks an einem fest mit dem Düsenrohr 22 verbundenen Düsenunterteil 42 verbunden ist. Das Düsenunterteil 42 besitzt eine kalottenförmige Außenkontur, während das Düsenoberteil 43 eine dazu passende kalottenförmige Innenkontur 44 besitzt. Das Düsenoberteil 43 ist dadurch um eine senkrecht zu der Rotationsachse A-A verlaufende Achse B-B schwenkbar gelagert.
  • Darüber hinaus ist bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung zusätzlich oder alternativ zu den bislang erläuterten Relativbewegungen zwischen der Düse 4 und dem Werkstück 5 eine Relativbewegung zwischen Düse 4 und Werkstückträger 3 bzw. Werkstück 5 derart möglich, dass die Düse 4 relativ zu dem Werkstückträger 3 schwenkbar um eine parallel zu der Rotationsachse A-A verlaufende Achse gelagert ist.
  • Eine solche schwenkbare Lagerung wird bei der in Figur 12 ausschnittsweise dargestellten Behandlungsvorrichtung dadurch erreicht, dass das Düsenrohr 22 mit den Düsen 4 drehbar um seine Längsachse C-C, die parallel zu der Rotationsachse A-A verläuft, gelagert ist. Die Düse 4 kann hierdurch so ausgelenkt werden, dass ein aus der Düse 4 austretender Reinigungsstrahl nicht mehr zentral auf die Rotationsachse A-A gerichtet ist, wodurch der Auftreffwinkel des Behandlungsstrahls auf das Werkstück 5 auch in Richtung der relativen Drehbewegung zwischen Düse 4 und Werkstückträger 3 variierbar ist.
  • Eine solche Variation des Auftreffwinkels auf das Werkstück 5 bzw. eine Auslenkung des Behandlungsstrahles gegenüber der Rotationsachse A-A kann auch durch Verwendung der in den Figuren 10 und 11 dargestellten Düse 4 erreicht werden, die aufgrund des Kugelgelenks in beliebigen Richtungen schwenkbar ist.
  • Die Düse 4 wird während der relativen Rotation der Düse 4 um das Werkstück 5 vorzugsweise periodisch gegenüber der Rotationsachse A-A ausgelenkt, um den Auftreffwinkel γ des Behandlungsstrahls auf das Werkstück 5 zu variieren.
  • Figur 13 zeigt schematisch diesen Auftreffwinkel γ bei einer periodischen Schwenkbewegung der Düse 4 gemäß Figur 11 oder 12 um die parallel zu der Rotationsachse A-A verlaufende Achse C-C.
  • Anstatt die Düse 4 um eine parallel zu der Rotationsachse A-A verlaufende Achse C-C zu schwenken, wie dies anhand der Figuren 11 und 12 erläutert wurde, besteht bezugnehmend auf Figur 14 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung die Möglichkeit, eine Werkstückaufnahmevorrichtung 33 des Werkstückträgers 3, die durch ein Auflager 32 gehalten ist, um eine parallel zu der Rotationsachse A-A verlaufende Achse C-C zu schwenken.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Düse 4 und das Werkstück 5 bzw. der Werkstückkorb 5 in einer Richtung senkrecht zu der Rotationsachse A-A relativ zueinander verschiebbar sind, was zunächst anhand von Figur 1b erläutert wird. Mit y ist in Figur 1b eine erste Richtung senkrecht zu der Rotationsachse A-A und mit z ist eine zweite Richtung senkrecht zu der Rotationsachse A-A bezeichnet, wobei die beiden Richtungen y, z in dem Beispiel senkrecht zueinander stehen.
  • Bezugnehmend auf Figur 16 ist die Welle 31 des Werkstückträgers 3 vorzugsweise so gelagert, dass die Welle 31 eine Kreisbahn 100 beschreibt, wobei die Kreisbahn bekanntlich eine Überlagerung einer Bewegung in y-Richtung und in z-Richtung unter bestimmten Nebenbedingungen darstellt. Das Zentrum der Kreisbahn, auf dem die Welle 31 verläuft kann dabei die Rotationsachse A-A sein, um welche die Düsenvorrichtung 2 rotiert. Die Kreisbahn kann allerdings auch exzentrisch zu dieser Achse A-A verlaufen.
  • Der Werkstückträger ist vorzugsweise rotierbar oder schwenkbar um die Welle 31 gelagert, wobei die Rotationsachse des Werkstückträgers, die in Figur 16 mit dem Bezugszeichen D-D bezeichnet ist, und die Rotationsachse A-A des Düsensystems unterschiedlich sind.
  • Bei einer reinen Kreisbewegung der Welle 31 verläuft die Rotationsachse des Werkstückes 5 bzw. Werkstückkorbes 5 parallel zu der Rotationsachse A-A. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, das Werkstück 5 schwenkbar oder taumelnd innerhalb des Werkstückträgers 3 zu lagern.
  • Die Figuren 17a und 17b veranschaulichen eine vergleichsweise einfach zu realisierende konstruktive Lösung, durch welche eine Kreisbewegung einer Rotationsachse D-D des Werkstückes 5 bzw. des Werkstückkorbes 5 erreicht werden kann. An einer Stirnseite der Welle 31 des Werkstückträgers 3 ist hierbei eine kreisförmige Scheibe 38 angeordnet. Exzentrisch zu der Welle 31 ist eine weitere Welle 37 an der Scheibe 38 angeordnet, die zur drehbaren Lagerung einer Werkstückaufnahme 33 dient. Diese Werkstückaufnahme 33 dient in bereits erläuterter Weise zur Aufnahme eines Werkstücks 5 oder eines Werkstückkorbes 5 und weist beispielsweise mehrere parallel verlaufende Holme 39 auf, zwischen denen das Werkstück 5 bzw. der Werkstückkorb 5 aufgenommen werden kann. Die Scheibe 38 ist bei dieser Anordnung über die Welle 31 rotierbar um die Rotationsachse A-A gelagert, wodurch die Achse D-D der Werkstückaufnahme eine Kreisbahn um die Achse A-A beschreiben kann. Das Werkstück 5 ist exzentrisch zu dieser Rotationsachse A-A um die Achse D-D schwenkbar oder rotierbar gelagert ist.
  • Die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass wenigstens zwei der zuvor erläuterten Relativbewegungen zwischen Düse 4 bzw. Düsenauslass 41 und Werkstückträger 3 bzw. Werkstück 5, nämlich eine lineare Relativbewegung in Richtung der Rotationsachse, eine relative Schwenkbewegung um eine Achse senkrecht zu der Rotationsachse, eine relative Schwenkbewegung um eine Achse parallel zu der Rotationsachse, möglich ist. Vorteilhafterweise wird dabei die Schwenkbewegung um die Achse parallel zu der Rotationsachse, die anhand der Figuren 11 bis 14 erläutert wurde mit der linearen Relativbewegung oder der Schwenkbewegung um die Achse senkrecht zu der Rotationsachse kombiniert. Figur 15 zeigt die Position eines aus einer Düse austretenden Behandlungsstrahles bei einer Überlagerung dieser beiden Relativbewegungen. Bezogen auf die Werkstückoberfläche ergibt sich dabei ein spiralförmiger Bewegungsverlauf des Behandlungsstrahles bezogen auf die Werkstückoberfläche, woraus ein besonders behandlungsaktiver Effekt resultiert.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ein Behandlungsverfahren, bei dem ein Winkel, unter dem ein Behandlungsmedium auf das Werkstück auftrifft und/oder eine Geschwindigkeit, mit der der Behandlungsstrahl über das Werkstück geführt wird, permanent variiert, wodurch ein besonders behandlungsaktiver Effekt erzielt wird. Es wird damit eine permanente vektorielle Änderung der Richtung, in welcher ein Behandlungsstrahl das Werkstück überstreicht, und/oder des Winkels, unter welchem der Behandlungsstrahl auf das Werkstück auftrifft, erreicht, wodurch auch Werkstücke mit komplizierten Oberflächengeometrien effektiv gereinigt werden können.
  • Bezugszeichenliste
    • A-A
    Rotationsachse
    B-B
    Achse senkrecht zur Rotationsachse
    C-C
    Achse parallel zur Rotationsachse
    D-D
    Achse parallel zur Rotationsachse (auf Kreisbahn bezogen)
    1
    Behandlungsbehälter
    2
    Düsenvorrichtung
    3
    Werkstückträger
    4
    Düse
    5
    Werkstücke, Werkstückkorb
    11, 12
    Aussparungen des Behandlungsbehälters
    21
    Welle der Düsenvorrichtung
    21A
    Wellenabschnitt
    22
    Düsenrohr
    23
    Verbindungsrohr
    24
    Gelenk
    31
    Welle des Werkstückträgers
    32
    Auflager
    33
    Werkstückaufnahmevorrichtung des Werkstückträgers
    37
    Welle (an Scheibe angeordnet)
    38
    Scheibe (kreisförmig)
    39
    Holme
    40
    Düsenöffnung
    41
    Düsenauslass
    42
    Düsenunterteil
    43
    Düsenoberteil
    44
    kalottenförmige Innenkontur
    100
    Kreisbahn
    221, 222
    Rohrabschnitte des Düsenrohres
    223, 224, 225
    Ansätze, Flansche

Claims (22)

  1. Behandlungsvorrichtung zur reinigenden und/oder trocknenden Behandlung von Werkstücken, die folgende Merkmale aufweist:
    - einen Behandlungsbehälter (1),
    - einen in dem Behandlungsbehälter (1) angeordneten Werkstückträger (3) mit einer Aufnahme für ein Werkstück oder einen Werkstückkorb (5),
    - eine Düsenvorrichtung (2) mit wenigstens einer Düse (4), die einen auf den Werkstückträger (3) gerichteten Auslass für ein Behandlungsmedium aufweist, wobei
    - der Werkstückträger (3) und die Düsenvorrichtung (2) derart gelagert sind, dass die wenigstens eine Düse (4) und der Werkstückträger (3) relativ zueinander in einer um eine Rotationsachse (A-A) verlaufenden Rotationsrichtung bewegbar sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Werkstückträger (3) und die wenigstens eine Düse (4) derart gelagert sind, dass eine Relativbewegung zwischen dem Düsenauslass und dem Werkstückträger (3) möglich ist, die wenigstens eine der folgenden Bewegungen als wenigstens einen Bewegungsanteil aufweist:
    - eine lineare Verschiebung in Richtung (x) der Rotationsachse (A-A),
    - eine lineare Verschiebung in einer Richtung senkrecht zu der Rotationsachse (A-A),
    - eine Schwenkbewegung um eine Achse (B-B) senkrecht zu der Rotationsachse (A-A),
    - eine Schwenkbewegung um eine Achse (C-C) parallel zu der Rotationsachse (A-A).
  2. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Düsenvorrichtung (2) wenigstens ein Düsenrohr (22) aufweist, an dem die wenigstens eine Düse (4) angeordnet ist, das im wesentlichen parallel zu der Rotationsachse (A-A) angeordnet ist und das in Richtung (x) der Rotationsachse (A-A) verschiebbar gelagert ist.
  3. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Düsenvorrichtung (2) in Richtung (x) der Rotationsachse (A-A) verschiebbar gelagert ist.
  4. Behandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Werkstückträger (3) in Richtung der Rotationsachse (A-A) verschiebbar gelagert ist.
  5. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Düsenvorrichtung (2) wenigstens ein Düsenrohr (22) aufweist, an dem die wenigstens eine Düse (4) angeordnet ist und das wenigstens um die senkrecht zu der Rotationsachse (A-A) verlaufende Achse (B-B) schwenkbar gelagert ist.
  6. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Düsenvorrichtung (2) taumelnd gelagert ist.
  7. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Düse (4) derart angeordnet ist, dass der Düsenauslass (41) schwenkbar um wenigstens eine senkrecht zu der Rotationsachse (A-A) verlaufende Achse (B-B) gelagert ist.
  8. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, 5, 6 oder 7, bei der der Werkstückträger (3) schwenkbar um wenigstens eine senkrecht zu der Rotationsachse (A-A) verlaufende Achse (B-B) gelagert ist oder eine Werkstückaufnahmevorrichtung (33) aufweist, die schwenkbar um die senkrecht zu der Rotationsachse (A-A) verlaufende Achse gelagert ist.
  9. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Werkstückträger (3) oder eine Werkstückaufnahmevorrichtung (33) taumelnd gelagert ist.
  10. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Düsenvorrichtung (2) wenigstens ein Düsenrohr (22) aufweist, an dem die wenigstens eine Düse (4) angeordnet ist und das um die parallel zu der Rotationsachse (A-A) verlaufende Achse (C-C) schwenkbar gelagert ist.
  11. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Düse (4) derart angeordnet ist, dass der Düsenauslass (41) schwenkbar um die parallel zu der Rotationsachse (A-A) verlaufende Achse (C-C) angeordnet ist.
  12. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, 10 oder 11, bei der der Werkstückträger (3) exzentrisch zu der Rotationsachse (A-A) angeordnet ist.
  13. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine weitere Rotationsachse (D-D) des Werkstückträgers (3) auf einer Kreisbahn (100) verläuft.
  14. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, 10 oder 11, bei der der Werkstückträger (3) eine Aufnahmevorrichtung (33) aufweist, die um die Achse (C-C) parallel zu der Rotationsachse (A-A) schwenkbar gelagert ist.
  15. Behandlungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Werkstückträger (3) und die wenigstens eine Düse (4) derart gelagert sind, dass wenigstens zwei der drei Relativbewegungen zwischen dem Düsenauslass (41) und dem Werkstückträger (3) möglich sind.
  16. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 15, bei der die zwei Relativbewegungen die lineare Verschiebung in Richtung (x) der Rotationsachse (A-A) und die Schwenkbewegung um die Achse (C-C) parallel zu der Rotationsachse (A-A) sind.
  17. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 15, bei der die zwei Relativbewegungen die Schwenkbewegung um die Achse (B-B) senkrecht zu der Rotationsachse (A-A) und die Schwenkbewegung um die Achse (C-C) parallel zu der Rotationsachse (A-A) sind.
  18. Behandlungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Düsenvorrichtung (2) mehrere Düsen (4) mit je einem Düsenauslass (41) aufweist.
  19. Behandlungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Düsenvorrichtung (2) zwei Düsenrohre (22) mit Düsen (4) aufweist.
  20. Verfahren zur Behandlung von Werkstücken mit einem Behandlungsmedium, das folgende Verfahrensschritte aufweist:
    - Bereitstellen einer Behandlungsvorrichtung mit einem Behandlungsbehälter (1), einem in dem Behandlungsbehälter (1) angeordneten Werkstückträger (3) und einer Düsenvorrichtung (2) mit wenigstens einer Düse (4), die einen auf den Werkstückträger (3) gerichteten Düsenauslass (41) für ein Behandlungsmedium aufweist,
    - Einbringen der Werkstücke in den Behandlungsbehälter (1),
    - Bewegen des Werkstückträgers (3) und/oder der Düsenvorrichtung (2) derart, dass die wenigstens eine Düse (4) und der Werkstückträger (3) relativ zueinander in einer um eine Rotationsachse (A-A) verlaufenden Rotationsrichtung bewegt werden,
    gekennzeichnet, durch
    Bewegen des Werkstückträgers (3) und/oder der Düse (4) derart, dass eine Relativbewegung zwischen dem Düsenauslass (41) und dem Werkstückträger (3) mit wenigstens einer der folgenden Bewegungen als wenigstens einem Bewegungsanteil erfolgt:
    - eine lineare Bewegung in Richtung (x) der Rotationsachse (A-A),
    - eine lineare Bewegung in einer Richtung (y, z) senkrecht zu der Rotationsachse,
    - eine Schwenkbewegung um eine Achse (B-B) senkrecht zu der Rotationsachse (A-A),
    - eine Schwenkbewegung um eine Achse (C-C) parallel zu der Rotationsachse (A-A).
  21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem die Relativbewegungen zyklisch erfolgen.
  22. Verfahren zur Behandlung von Werkstücken mit einem Behandlungsmedium, das folgende Verfahrensschritte aufweist:
    - Bereitstellen einer Behandlungsvorrichtung mit einem Behandlungsbehälter (1), einem in dem Behandlungsbehälter (1) angeordneten Werkstückträger (3) und einer Düsenvorrichtung (2) mit wenigstens einer Düse (4), die einen auf den Werkstückträger (3) gerichteten Düsenauslass (41) für ein Behandlungsmedium aufweist,
    - Einbringen der Werkstücke in den Behandlungsbehälter (1),
    - Bewegen des Werkstückträgers (3) und/oder der Düsenvorrichtung (2) derart, dass die wenigstens eine Düse (4) und der Werkstückträger (3) relativ zueinander in einer um eine Rotationsachse (A-A) verlaufenden Rotationsrichtung bewegt werden,
    gekennzeichnet, durch
    mehrmaliges Variieren der relativen Rotationsgeschwindigkeit während einer Rotationsbewegung um die Rotationsachse (A-A) in eine Richtung.
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