WO2016173739A1 - Verfahren sowie inspektionssystem zur ermittlung und überprüfung des oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten werkstücken oder maschinenbauteilen - Google Patents

Verfahren sowie inspektionssystem zur ermittlung und überprüfung des oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten werkstücken oder maschinenbauteilen Download PDF

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WO2016173739A1
WO2016173739A1 PCT/EP2016/053864 EP2016053864W WO2016173739A1 WO 2016173739 A1 WO2016173739 A1 WO 2016173739A1 EP 2016053864 W EP2016053864 W EP 2016053864W WO 2016173739 A1 WO2016173739 A1 WO 2016173739A1
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image
inspection system
cleaning
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Marianne Zippel
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Marianne Zippel
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    • G01N2021/9518—Objects of complex shape, e.g. examined with use of a surface follower device using a surface follower, e.g. robot

Definitions

  • the invention relates to a method for determining and checking the
  • Such industrial cleaning methods and / or plants typically include a cleaning chamber that includes a cleaning space.
  • a workpiece carrier is arranged, which is provided for receiving the workpieces to be cleaned, machine components and the like.
  • the workpiece carrier has, for example, three axes that can each be swiveled by 360 °, which can be designed to be steplessly rotatable or pivotable and / or mounted on a corresponding rotary swivel assembly.
  • a mechanical or industrial cleaning system comprises one or more lance devices, which generate at least one cleaning flow for a wide variety of cleaning purposes and can be arranged to be movable, for example, driven about three axes.
  • a cleaning method or such a cleaning device has various rinsing and / or filtering devices and supply and discharge lines for the at least partially introduced into the cleaning room cleaning and
  • Cleaning chamber introduced and preferably from the workpiece carrier recorded, ie fixed for cleaning purposes in a predetermined position.
  • the cleaning or processing chamber can be filled or flooded at least partially with the cleaning and rinsing medium via the lance device and / or the supply lines, preferably in such a way that a first rough cleaning of the workpieces or machine components for rinsing the loose chips and clamping esters into bores and / or undercuts.
  • the cleaned workpieces and / or machine components must be subjected to a subsequent review for a sufficient technical cleanliness, which then meets, for example, the requirements of technical standards, in particular the VDA 19 or ISO 16232.
  • the VDA 19 or ISO 16232 defines the prescribed extraction procedures, analysis procedures and documentation of the test results.
  • the object of the invention is to specify a method and an inspection system for ascertaining and checking the surface cleanliness of industrially cleaned workpieces or machine components which have a more effective and efficient compared to the prior art, in particular mechanical determination and verification of
  • the invention relates to a method for
  • Determining and checking the surface cleanliness of industrially cleaned workpieces or machine components which is characterized in that the at least one surface section is optically detected by means of an inspection device in the cleaning chamber and starting from the
  • the determination and verification of the surface purity does not take place, as in the prior art, locally separated from the upstream cleaning process in a test laboratory, but by means of an inspection device directly in the cleaning chamber.
  • the method according to the invention can thus be integrated into the entire production process, in particular as an in-line method, and thus is particularly time-consuming and cost-efficient.
  • the method according to the invention or the system according to the invention can also be retrofitted as a retrofit solution into already existing cleaning methods and / or cleaning systems, that is to say be subsequently integrated.
  • the inspection device is advantageously guided controlled by means of a guiding and moving device on or along the at least one surface section. Furthermore, at least one image acquisition or image acquisition data of the at least one surface section is generated by means of the inspection device, and the at least one image acquisition or image acquisition data is evaluated by an image processing unit to determine the surface cleanliness.
  • the degree of surface cleanliness is determined and checked as a function of the test instructions for the residual soil analysis, preferably the surface cleanliness is based on the number and / or size and / or geometric position of the residual dirt particles of the at least one
  • three-dimensional image recordings or image acquisition data with a resolution of up to 5 ⁇ m are generated by means of the inspection device.
  • the inspection device is also particularly advantageously designed to generate a plurality of image recordings of the at least one surface section, wherein the individual image recordings by means of the image processing unit become a
  • Composed overall image and / or associated with the respective surface portion and / or the respective surface portion is evaluated.
  • the invention also provides an inspection system for determining and checking the surface cleanliness of industrially cleaned Workpieces or machine components comprising at least one inspection device and a control unit.
  • an inspection system for determining and checking the surface cleanliness of industrially cleaned Workpieces or machine components comprising at least one inspection device and a control unit.
  • Machine component by means of the inspection device optically detected and based on the surface cleanliness determined and checked.
  • the inspection device is advantageously designed to generate at least one image acquisition or image acquisition data of the at least one surface section, the at least one image acquisition or image acquisition data being evaluated by means of an image processing unit for determining the surface purity. It is advantageous by means of the inspection device
  • three-dimensional image recordings or image acquisition data with a resolution of up to 5vm can be generated. It may also preferably be provided that the inspection device generates a plurality of image recordings of the at least one surface section and the individual image recordings by means of the
  • Image processing unit assembled into an overall image and / or assigned to the respective surface portion and / or the respective
  • control unit is set up to execute an evaluation routine.
  • control unit furthermore has at least one process unit which is set up to execute the evaluation routine, wherein the guidance and movement device is guided controlled by control data according to the evaluation routine and / or the surface cleanliness is dependent on evaluation data or
  • Verification data is determined and checked.
  • the image processing unit is configured for the software-based determination of the evaluation data, such as, in particular, the number and / or size and / or geometric position of foreign dirt particles in the at least one surface section, specifically the image processing unit for determining the evaluation data on the basis of the generated image acquisition data by means of a gray value determination.
  • Residual contamination analysis assigned to the at least one surface portion setpoints for the permissible residual dirt particles in the form of one or more verification data which are evaluated by means of the executed in the control unit evaluation routine, preferably by comparison with the optically detected evaluation data.
  • Memory unit are preferably stored predetermined verification modules for the evaluation routine.
  • Expressions such as “essentially” or “approximately”, in the context of the invention mean deviations from the respective exact value by +/- 10%, preferably by +/- 5%, and / or
  • FIG. 1 by way of example a schematic longitudinal section through a
  • FIG. 2 is a highly schematic plan view of a workpiece or machine component to be cleaned with a plurality of surface sections
  • FIG. 4 is a schematic block diagram of a control unit for controlling the
  • FIG. 5 by way of example a schematic plan view of an embodiment of a
  • Plant with three cleaning chambers which is designed for carrying out the method according to the invention.
  • Fig. 1, 1 by way of example a plant referred to and shown in a schematic longitudinal section, which is used to determine and verify the
  • Machine component 11 may in particular have an almost arbitrary outer contour with, for example, a plurality of bores, undercuts, recesses and / or openings. Such workpieces or
  • Machine components 11 are preferably made of metal by a cutting
  • the filtration may be formed as a 3-stage filtration in a filter housing with a larger than the prior art usable filter surface.
  • the plant 1 has at least one cleaning chamber 2, in which the workpieces or machine components 11 are placed on a workpiece carrier 3 and / or a rotary assembly 4 in the cleaning chamber 2 and cleaned on at least one surface section 28.
  • the cleaning chamber 2 may be partially open and form a preferably open at the top plant space 12, or at least partially include, in which at least one workpiece carrier 3 may be arranged.
  • the cleaning chamber 2 can this approximately in her
  • Cross-sectional shape as well as in plan view, be rectangular, so that adjusts a cuboid overall geometry of the cleaning chamber 2, wherein the cuboid has no closed top, that is formed open at the top.
  • the cleaning chamber 2 may have any cross-sectional shape, for example, the cross-section may be approximately circular, oval, be square, trapezoidal or polygonal and each having an upwardly open section area.
  • the cleaning chamber 2 at least one opening 2.1, 2.2 at one of the two end faces 2 ', 2 "have, which, for example via a on the respective end face 2', 2" provided, not illustrated in detail dargestel, closure lid schliess is, so that is an upwardly open, tub-like
  • Cleaning chamber 2 is formed for receiving a cleaning and / or rinsing medium.
  • an opening 2.1, 2.2 can be provided on each end face 2 ', 2 ", and the cleaning chamber 2 can be provided with a closure cover sealing the respective opening 2.1, 2.2 on both sides
  • Rinsing medium in the cleaning chamber 2 at least one feed opening 2.3 and / or a discharge opening 2.4 may be provided.
  • Embodiment is a feed opening 2.3 in the region of the end face 2 "and a discharge opening 2.4 in the bottom region of the cleaning chamber 2 is provided.
  • the receiving volume of the cleaning chamber 2 is to the respective ige
  • Cleaning task i. adapted to the dimensions and / or number of workpieces to be cleaned and / or machine components 1 1 and thus can vary.
  • the wall thickness of the cleaning chamber 2 can therefore according to the total weight of
  • the provided in the cleaning chamber 2 workpiece carrier 3 is for receiving at least one workpiece or machine component to be cleaned 1 1 or the like.
  • Objects formed This can, for example, by an arrangement of several support elements / recordings or a receiving basket and / or
  • Receiving container preferably a grid box may be formed, wherein the Receiving basket and / or the receptacle for receiving present in the form of bulk material workpieces or machine parts is provided.
  • the workpiece carrier 3 can also be provided by means of a rotary arrangement 4 preferably rotatable and / or pivotable in the cleaning chamber 2.
  • Rotating assembly 4 may for example be formed by two interconnected circular arc-shaped guide elements 4 ', 4 ", each to
  • the guide elements 4 ', 4 " is indicated by corresponding arrows in Figure 1.
  • the guide elements 4', 4" of the rotary assembly 4 for their respective rotational mobility can be independently controlled by means of continuously pulse-controlled servo valves.
  • the rotating assembly 4 is operable at 4 revolutions per minute.
  • Machine components 11 are introduced into the cleaning chamber 2.
  • the workpiece carrier 3 can preferably be fitted manually or automatically with the workpieces or machine components 11 or the like objects.
  • Workpieces or machine components 11 are preferably by means of
  • handling units, linear slide units or robot units can be provided for automatic placement.
  • Cleaning chamber 2 may be provided a system conveyor 5, which may be formed for example as a belt and / or chain conveyor and which is adapted to promote the workpiece carrier 3, at least in the at least one cleaning chamber 2 in and / or against a transport direction A in a timed and / or defined constant transport speed, ie to move.
  • a system conveyor 5 which may be formed for example as a belt and / or chain conveyor and which is adapted to promote the workpiece carrier 3, at least in the at least one cleaning chamber 2 in and / or against a transport direction A in a timed and / or defined constant transport speed, ie to move.
  • an adjacent conveying system or an adjacent conveying device 20 can be provided, on which the soiled workpieces or machine components 11, in particular to an inlet 24 of the system 1, that in the embodiment variant 3 shown in FIG. 5
  • Cleaning chambers 21, 22, 23, automated clocked and / or promoted with a defined constant transport speed and coming from an outlet 24 of the system 1, be taken again.
  • Surface portion 28 is optically detected by means of the inspection device 29 at least in the cleaning chamber 23 and starting from the
  • the adjacent conveying device 20 may have a plurality of conveying sections, in the embodiment shown in FIG. 5 a first to fourth conveying section 20.1... 20.4.
  • the first conveying section 20.1 can in particular be adapted to convey the workpieces or machine components 1 1 in the transport direction A to the inlet 24 of the installation 1, whereas the third conveying section 20. 3 is designed to receive the workpieces or machine components 1 1 from the outlet 25 take over and continue to promote in the direction of transport A.
  • Between the first and third conveyor section 20.1, 20.3 may be provided a second conveyor section 20.2, which is adapted to the workpieces or
  • the second conveyor section 20.2 in particular arranged to promote the workpieces or machine components 1 1 in and / or against the transport direction A.
  • a fourth conveying section 20.4 can be provided, which conveys the workpieces or machine components 1 1 past the system 1, in the transporting direction A. Between the individual conveyor sections 20.1 ... 20.4 can for transferring or transferring the workpieces or
  • Machine components 1 1 soft branches may be provided.
  • the first to fourth conveyor sections 20.1... 20.4 can be used, for example, as a belt or belt conveyor
  • Chain conveyor or alternatively a combination of both
  • the adjoining conveyor 20 are in particular indexed, ie having an index, assigned to workpiece carrier 3, which are transferred in particular via the first conveyor section 20.1 to the inlet 24 of the system 1 and thus to the plant 1 associated equipment conveyor 5.
  • Workpiece carrier 3 may be provided. The equipping of at least the
  • Plant conveyor 5 associated rotary assemblies 4 with the indexed workpiece carriers 3 of the adjacent conveyor 20 may in particular be automated, for example by means of handling units or robot units done.
  • the plant conveyor 5 may be assigned its own indexed workpiece carrier 3, so that in this case between the two conveyors, ie the adjacent conveyor 20 and the system conveyor 5, no soft branches must be provided, but
  • Workpiece carriers 3 of the adjacent conveyor 20 can be done on the workpiece carrier 3 and / or rotating assembly 4 of the system conveyor 5.
  • each of the conveyors 5 and 20 own workpiece carriers. 3 assigned, which are used only on the corresponding conveyor 5 and 20 respectively.
  • the workpieces or machine components 1 1 by means of an unspecified dargestel Lten guide and movement device, the
  • the indexed workpiece carrier 3 of the adjacent conveyor 20 can be picked up and taken and in the
  • Cleaning chamber 2 are introduced by means of the guiding and moving device.
  • the system 1 has an inspection system 1 00, which in particular has an inspection device 29 which by means of the guide and
  • Movement device 7 is preferably moved controlled.
  • the Inspection device 29 the at least one surface portion 28 of the cleaned workpiece or machine component 1 1 is optically detected and based on the surface cleanliness determined and checked. Furthermore, the
  • Inspection system 1 00 assigned a control unit 1 0.
  • the inspection device 29 is preferably by means of the guide and
  • the inspection device 29 and / or the guiding and moving device 7 is connected to the control unit 10 of the inspection system 100, in which an evaluation routine ATR is executed .
  • the evaluation routine ATR is preferably also used to determine and / or control the inspection device 29 and / or the guide and movement device 7
  • the guiding and movement device 7 may be designed as a robot kinematics having a plurality of rotational and / or movement axes, comprising a plurality of robot arms 7.1, which are each rotatably or pivotally connected to each other about an axis of rotation 7.2.
  • the inspection device 29 is preferably in one
  • Movable three-dimensional inspection space for example, this is at least formed by a part of the interior or plant space 12 of the system 1 and the cleaning chamber 2.
  • the guiding and moving device 7 can in this case in particular in the region of one of the end faces 2 ', 2 ", for example, at the free upper edges, be arranged and guided from above into the open-topped cleaning chamber 2 engage intervene Moving device 7 for a plurality of cleaning chambers, for example, those shown in Figure 5
  • Moving device 7 is preferably arranged adjacent to the respective cleaning chambers 22, 23, with which it cooperates. Again, the
  • a change-over device 8 indicated only schematically, which may be formed, for example, as a quick coupling include, by means of a releasable mechanical connection between the guiding and moving device 7 and the
  • Inspection devices 29 can be produced.
  • a lance device 6, which is only schematically indicated in FIG. 5, for generating a cleaning flow 6.1 for cleaning the at least one surface section 28 of the workpiece or machine component 11 can be arranged on the guiding and movement device 7.
  • the lance device 6 can be set up to provide a continuous or pulsating or turbulent cleaning flow 6.1 generate, as the suction jet flow and / or sand jet flow and / or shot peeling flow and / or Wasserstrahlentgratungsströmung and / or
  • both the inspection device 29 and a lance device 6 can be arranged on the guide and movement device 7, such that after and / or before the inspection of the respective
  • Moving device 7 arranged inspection device 29 and
  • Lance device 7 done.
  • a CO2 dry ice radiation and / or snow jet flow and / or air flow can be generated as cleaning stream 6.1 and the corresponding radiation particles of the respective cleaning stream 6.1 can be simultaneously sucked off during cleaning.
  • the lance device 6 for this purpose sees a cleaning jacket 6.1 at least radially enclosing, outer sheath, which serves as a suction pipe with a cleaning flow for 6.1
  • the inspection device 29 is in particular configured to generate at least one image recording of the at least one surface section 28, which can then be evaluated in particular by means of an image processing unit.
  • the inspection device 29 can be designed as a 3 D camera system with a resolution of up to 5 ⁇ m, which is used to generate a three-dimensional image recording of the at least one surface portion 28 is set up. Engage in the three-dimensional image capture of
  • Elevations that are not attributable to the outer contour of the workpiece or machine component 1 1 can thus be identified optically as residual dirt particles.
  • Surface portion 28 are generated by the inspection device 29.
  • Particle size determination be formed.
  • the individual can
  • the inspection device 29 can advantageously comprise an endoscope device or borescope device which is, for example, in operative connection with the 3-D camera system via a fiber optic cable and is designed to
  • the endoscope device preferably has a cylindrical outer geometry with an outer diameter of at least 2 mm and is set up to be retracted into geometric contour sections 27.1, such as holes, in order to purposefully produce image recordings with a resolution of up to 5 ⁇ m.
  • geometric contour sections 27.1 such as holes
  • the surface sections 28 are illuminated or illuminated before and / or during image acquisition by means of at least one lighting device associated with the inspection device 29.
  • the endoscope device of the inspection device 29 for illuminating the geometric contour sections 27.1, the at least one
  • Lighting device which may include, for example, a light emitting diode or a glass fiber spot, be assigned and can be performed or carried on the endoscope device. Further advantageous is the trained as 3 D camera system
  • Inspection device 29 adapted to between a surface recording of a newly formed surface portion 27.2, ie an image recording of a flat surface portion 27.2, and a depth recording means of
  • Image capture for example, a hole to switch.
  • Figure 2 shows a highly schematic depicting development by way of example a view of a side surface of a workpiece or machine component 1 1 and thus a portion of its outer contour. Furthermore, the inspection device 29 is indicated, by means of which at least one surface section 28 is optically detected.
  • the outer contour of the workpiece or machine component 1 1 one or more, in particular of a flat component surface
  • the three-dimensional outer contour of the workpiece or machine component 1 1 can also be flat
  • Surface section 27.2 is doing on the outer contour of the workpiece or Machine component 11 a the respective contour portion 27.1 and / or
  • FIG. 3 shows, by way of example, a schematic flow diagram of the method according to the invention for determining and checking the surface cleanliness of industrially cleaned workpieces or machine components 11.
  • Workpiece carrier 3 and / or a rotary assembly 4 is introduced into a cleaning chamber 2. This can be done, for example, by means of the system conveyor 5, which is described in greater detail with reference to FIG.
  • Moving device 7 can be arranged lance device 6, which is formed to generate at least one cleaning flow 6.1, carried out.
  • the at least one surface section 28 is optically detected by means of an inspection device 29.
  • Control unit 10 executed evaluation routine ATR.
  • the inspection device 29 for the optical detection of the at least one surface section 28 can produce at least one image recording of this surface section 28, which then in particular by means of a Image processing unit BVE can be evaluated.
  • image acquisition data BD can be generated for further processing in the image processing unit BVE.
  • the image processing unit BVE is received, for example, in the inspection device 29 or in the computer unit 33.
  • the inspection device 29 can be designed for this purpose as a 3-D camera system with a resolution of up to 5 m or, as a higher-level device, have these for generating a three-dimensional image recording, or
  • Image acquisition data BD of the at least one surface section 28
  • the image processing unit BVE preferably recognizes software-based on the image acquisition data BD evaluation data or evaluation parameters AD such as the number and / or size and / or geometric position of
  • the detection of the evaluation data AD of the image processing unit BVE in particular by means of a gray value determination on the basis of previously generated at least one image acquisition, or on the basis of image acquisition data BD, performed.
  • Evaluation data AD can be transmitted to the control unit 10 and stored at least temporarily in a memory unit 10.1 present in the control unit 10. It is also possible to generate a plurality of image recordings or image acquisition data BD, of which at least one surface section 28 is produced by means of the inspection device 29.
  • the image acquisition data BD can be in a
  • Memory unit 10.1 be stored at least temporarily.
  • Particularly advantageous image recordings are generated, for example, represent a 5 x 5mm partial surface portion of the respective surface portion 28 or represent.
  • the individual image recordings, or Image acquisition data BD of the partial surface portions by means of
  • Image processing unit BVE to an overall picture of the respective
  • Assigned surface portion 28 and / or the respective surface portion 28 are evaluated.
  • Image acquisition data BD of the surface section 28 having at least one geometric contour section 27.1 with an endoscope device assigned to the inspection device 29 and at least the geometric contour section 27.1 of the surface section 28 illuminated before and / or during image acquisition.
  • Surface cleanliness of at least one surface portion 28 is determined and checked.
  • the degree of surface cleanliness is preferably determined and checked depending on the test specifications for the residual soil analysis, ie the technical cleanliness in accordance with the standards of VDA 19 or ISO 1 6232.
  • one or more checking parameters or checking data Ü D for the corresponding surface section 28 can be used as setpoint values for residual dirt particles, for example on the previously optically acquired evaluation data AD such as number and / or size and / or geometric position of the residual dirt particles of the corresponding surface section 28 as actual values are based, defined and preferably evaluated on the basis of the executed in the control unit 10 evaluation routine ATR.
  • a check parameter set for the residual soil analysis analysis parameter set Ü D is stored at admissible setpoint values as a predefined checking module UPR, which can be assigned to a corresponding surface section 28, for the previously
  • Evaluation data AD were determined.
  • the assignment of the verification module ÜPR for a corresponding surface portion 28 can be software-based, with the involvement of the image processing unit BVE done. If one or more evaluation data AD in its actual value determined by the evaluation routine ATR exceeds a setpoint predefined by the verification data ÜD, then the surface cleanliness level for this surface section 28 becomes insufficient in a step S41 following the fourth step S40, and thus not
  • FIG. 4 shows a schematic block diagram of a control unit 10 in which the evaluation routine ATR is executed.
  • the control unit 10 has at least one processor unit 10.1 for executing the evaluation routine STR, a memory unit 10.2 cooperating with the processor unit 10.1 for at least temporarily storing evaluation data AD and / or checking data ÜD and a first and second interface 30, 31.
  • the memory unit 10.2 also already predetermined verification modules ÜPR for the
  • Evaluation routine ATR be deposited.
  • the processor unit 10.1 is included
  • Verification data Ü D to determine and verify.
  • the control data SD are determined or determined by the evaluation routine ATR as a function of the evaluation data AD and / or the verification data Ü D.
  • Data transmission path 32 may be provided.
  • the first interface 30 is also connected via a data transmission path 32 for transmitting the evaluation data AD and / or image acquisition data BD to a computer unit 33, which can be embodied as a personal computer, laptop or tablet, for example.
  • the computer unit 33 is in this case configured to generate evaluation data AD and / or to process image acquisition data BD and has the program routines required for this purpose, and in particular an image processing unit BVE.
  • the computer unit 33 is connected to a display unit 34, and that may be connected to the computer unit 33 or integrated therein.
  • the display unit 34 is designed to display image acquisition data BD, which may be present in particular as three-dimensional image recordings.
  • FIG. 5 shows by way of example a system 1 'with a first to third
  • Cleaning chamber 21, 22, 23, which are constructed in principle identical to the cleaning chamber 2 of Figure 1.
  • Machine parts 1 1 according to the figure 1 formed by at least one
  • Surface portion 28 is optically detected by means of the inspection device 29 at least in the cleaning chamber 23 and starting from the
  • Cleaning plant conveyor 5 introduced or promoted in the first cleaning chamber 21.
  • Machine component 11 are immersed in a provided in the first cleaning chamber 21, at least salt ions containing water bath by means of the rotating assembly 4, that the respective rotary assembly 4 assigned workpiece or machine component 11 preferably pivoted up to one-third of its component height at least three times per component side in the water or immersed.
  • the cleaning chamber 21 can also be filled or flooded at least partially with a cleaning and rinsing medium, preferably in such a way that a first rough cleaning of the workpieces or machine components for rinsing the loose chips and chips in bores and / or at
  • the workpiece or machine component 11 to be cleaned can be positively charged at least during the pivoting process with a DC voltage of 2 to 3 volts, ie connected as an anode, and the negative pole, ie cathode, abut against the grounded cleaning chamber 2.
  • the current is set at less than 0.1 amperes.
  • the second and third cleaning chamber 22, 23 in this case each have the guide and movement device 7 described in more detail with reference to FIG. 1, including the control unit 10 cooperating therewith.
  • Lance device 6 is assigned, which is adapted to generate at least one cleaning flow 6.1, which is formed as an aqueous alkaline Spülströmung. Furthermore, a preferably automated change of the lance device can take place between the first and subsequent, two-time traversing of the plurality of surface sections 28, ie a second cleaning step 6 are performed and the lance device 6 during the second time passing through the plurality of surface portions 28 to be adapted to generate at least one cleaning flow 6.1, which is designed as a high pressure dry steam flow. So it can be provided that in one and the same
  • Cleaning chamber here for example the cleaning chamber 22, various cleaning steps or processes - in this case l rinsing by means of the alkaline scavenging flow in a first cleaning step and drying by means of
  • High pressure dry steam flow in a second cleaning step - can be performed.
  • Cleaning chamber 23 is associated with an inspection device 29.
  • Residual dirt particles provided surface portion 28 for example, by the lance device 6 by means of the guide and
  • Moving device 7 is controlled depending on the evaluation routine ATR on this surface portion 28 is moved. Subsequently, by means of
  • Lance device 6 will generate at least one cleaning flow 6.1, the For example, it can be designed as an aqueous alkaline rinsing flow in order to target the one or more residual dirt particles in it
  • Residual dirt particles provided surface portions 28 consecutively controlled and cleaned cleaned may be provided that the one or more subsequently cleaned surface sections 28 are subsequently optically detected again by means of the inspection device 29 and, based thereon, the surface cleanliness level is determined and checked.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Inspektionssystem zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen. Der erfindungswesentliche Aspekt ist darin zu sehen, dass der zumindest eine Oberflächenabschnitt mittels einer Inspektionseinrichtung in der Reinigungskammer optisch erfasst wird und ausgehend davon der Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft wird.

Description

Verfahren sowie Inspektionssystem zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung und Überprüfung des
Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder
Maschinenbauteilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Inspektionssystem zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 10.
Verfahren und/oder Reinigungsanlagen für die industrielle Reinigung von
Werkstücken, Maschinenbauteilen und dergl. Gegenständen sind hinlänglich bekannt. Derartige industrielle Reinigungsverfahren und/oder -anlagen weisen üblicherweise eine Reinigungskammer auf, die einen Reinigungsraum einschließt. Im Reinigungsraum ist ein Werkstückträger angeordnet, der zur Aufnahme der zu reinigenden Werkstücke, Maschinenbauteile und dergl. Gegenstände vorgesehen ist. Der Werkstückträger weist beispielsweise drei jeweils um 360° verschwenkbare Achsen auf, die stufenlos dreh- oder schwenkbar ausgebildet und/oder auf einer entsprechenden DrehVSchwenkanordnung montiert sein können.
Ferner umfasst eine maschinelle bzw. industrielle Reinigungsanlage eine oder mehrere Lanzenvorrichtungen, die für unterschiedlichste Reinigungszwecke zumindest eine Reinigungsströmung erzeugen und beispielsweise um drei Achsen angetrieben beweglich angeordnet sein können. Alternativ oder zusätzlich verfügt ein derartiges Reinigungsverfahren bzw. eine derartige Reinigungsvorrichtung über diverse Spül- und/oder Filtriervorrichtungen sowie Zu- und Abführleitungen für das zumindest teilweise in den Reinigungsraum einzubringende Reinigungs- und
Spülmedium.
Zur Reinigung der Werkstücke oder Maschinenbauteile werden diese in die
Reinigungskammer eingebracht und vorzugsweise vom Werkstückträger aufgenommen, d.h. zu den Reinigungszwecken in einer vorgegebenen Lage fixiert. Über die Lanzenvorrichtung und/oder die Zuführleitungen kann die Reinigungs- oder Prozesskammer zumindest teilweise mit dem Reinigungs- und Spülmedium gefüllt bzw. geflutet werden, und zwar vorzugsweise derart, dass eine erste Grobreinigung der Werkstücke oder Maschinenbauteile zum Ausspülen der losen Späne und Spannester in Bohrungen und/oder an Hinterschneidungen erfolgt.
Die Anforderungen an die Reinigungsgüte, insbesondere an den
Oberflächenreinheitsgrad derartiger industrieller Reinigungsanlagen nehmen jedoch erheblich zu. Beispielsweise ist es oftmals erforderlich, die Werkstücke oder
Maschinenbauteile oder dergleichen Gegenstände von Schmutzpartikeln mit einer sehr geringen Partikelgröße von insbesondere einer Länge weniger als 200vm und einer Breite ebenfalls weniger als 200 vm zu befreien, welche diesen beispielsweise aufgrund von spanender Herstellungsverfahren noch anhaften können. Um diese in industriellen Fertigungsprozessen geforderte Reinigungsgüte sicherzustellen, müssen die gereinigten Werkstücke und/oder Maschinenbauteile einer nachgelagerten Überprüfung hinsichtlich einer hinreichenden technischen Sauberkeit unterzogen werden, die dann beispielsweise den Anforderungen von technischen Normen, insbesondere der VDA 19 bzw. ISO 16232 genügt. Die VDA 19 bzw. ISO 16232 definiert dabei die vorgeschriebenen Extraktionsverfahren, Analyseverfahren sowie Dokumentation der Prüfungsergebnisse.
Die Ermittlung und Überprüfung der Reinigungsgüte, insbesondere des
Oberflächenreinheitsgrades der industriell gereinigten Werkstücke oder
Maschinenbauteile erfolgt dabei im Stand der Technik stichprobenartig in einem Prüflabor unter Reinraumbedingungen, also insbesondere in einem von dem industriellen Reinigungsverfahren häufig örtlich getrennt durchgeführten und zeitlich dem Reinigungsprozess nachgelagerten Prozess. Problematisch hierbei ist, dass eine unzureichende Reinigungsgüte erst zu einem Zeitpunkt erkannt wird, an dem mittels des industriellen Reinigungsverfahrens bereits eine Vielzahl von Bauteilen
„unzureichend" gereinigt wurden und diese entweder einer nochmaligen Reinigung unterzogen werden müssen oder als Ausschussteile keiner weiteren Verwendung mehr zugeführt werden können. Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Inspektionssystem zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen anzugeben, das bzw. die eine im Vergleich zum Stand der Technik effektivere und effizientere, insbesondere maschinelle Ermittlung und Überprüfung des
Oberflächenreinheitsgrades ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen entsprechend den Merkmalen des Patentanspruches 1 ausgebildet. Ein entsprechend ausgebildetes Inspektionssystem ist Gegenstand des Patentanspruches 10. Die jeweiligen Unteransprüche betreffen dabei besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur
Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen, das sich dadurch auszeichnet, dass der zumindest eine Oberflächenabschnitt mittels einer Inspektionseinrichtung in der Reinigungskammer optisch erfasst wird und ausgehend davon der
Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft wird. Vorteilhafterweise findet damit die Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades nicht mehr, wie im Stand der Technik, örtlich getrennt zum vorgelagerten Reinigungsverfahren in einem Prüflabor statt, sondern mittels einer Inspektionseinrichtung unmittelbar in der Reinigungskammer. Das erfindungsgemäße Verfahren ist damit insbesondere als InLine-Verfahren in den gesamten Fertigungsprozess integrierbar und damit besonders zeit- und kosteneffizient. Weiterhin vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Anlage auch als Retrofit- Lösung in bereits bestehende Reinigungsverfahren und/oder Reinigungsanlagen nachgerüstet, also nachträglich integriert werden.
Vorteilhaft wird zur optischen Erfassung des zumindest einen Oberflächenabschnittes die Inspektionseinrichtung mittels einer Führungs- und Bewegungseinrichtung gesteuert an oder entlang des zumindest einem Oberflächenabschnitt geführt. Weiterhin vorteilhaft werden mittels der Inspektionseinrichtung zumindest eine Bildaufnahme bzw. Bilderfassungsdaten des zumindest einen Oberflächenabschnittes erzeugt und die zumindest eine Bildaufnahme bzw. Bilderfassungsdaten wird zur Ermittlung des Oberflächenreinheitsgrades mittels einer Bildverarbeitungseinheit ausgewertet.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante wird das Werkstück oder
Maschinenbauteil an dem wenigstens einen Oberflächenabschnitt abhängig von dem ermittelten Oberflächenreinheitsgrad unmittelbar in der Reinigungskammer nachgereinigt.
Der Oberflächenreinheitsgrad wird in Abhängigkeit der Prüfvorschriften für die Restschmutzanalyse ermittelt und überprüft, und zwar wird vorzugsweise der Oberflächenreinheitsgrad basierend an Hand der Anzahl und/oder Größe und/oder geometrischen Lage der Restschmutzpartikeln des mindestens einen
Oberflächenabschnittes ermittelt und überprüft.
In einer Weiterbildung der Erfindung werden mittels der Inspektionseinrichtung dreidimensionale Bildaufnahmen bzw. Bilderfassungsdaten mit einer Auflösung von bis zu 5 vm erzeugt.
Die Inspektionseinrichtung ist besonders vorteilhaft auch zur Erzeugung mehrerer Bildaufnahmen von dem zumindest einen Oberflächenabschnitt eingerichtet, wobei die einzelnen Bildaufnahmen mittels der Bildverarbeitungseinheit zu einem
Gesamtbild zusammengesetzt und/oder dem jeweiligen Oberflächenabschnitt zugeordnet und/oder der jeweilige Oberflächenabschnitt ausgewertet wird.
Weiterhin vorteilhaft können mittels der Inspektionseinrichtung Flächenaufnahmen eines eben ausgebildeten Oberflächenabschnittes und/oder Tiefenaufnahmen eines geometrischen Konturabschnitts erzeugt werden.
Ebenfalls ist Gegenstand der Erfindung ein Inspektionssystem zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen umfassend wenigstens eine Inspektionseinrichtung und eine Steuereinheit . Vorteilhaft wird zumindest ein Oberflächenabschnitt des industriell gereinigten Werkstückes oder
Maschinenbauteils mittels der Inspektionseinrichtung optisch erfasst und ausgehend davon der Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft.
Vorzugsweise ist zur optischen Erfassung des zumindest einen
Oberflächenabschnittes die Inspektionseinrichtung mittels einer Führungs- und Bewegungseinrichtung gesteuert an oder entlang des zumindest einem
Oberflächenabschnitt verfahrbar.
Weiterhin vorteilhaft ist die Inspektionseinrichtung zur Erzeugung zumindest einer Bildaufnahme bzw. Bilderfassungsdaten des zumindest einen Oberflächenabschnittes eingerichtet, wobei die zumindest eine Bildaufnahme bzw. Bilderfassungsdaten zur Ermittlung des Oberflächenreinheitsgrades mittels einer Bildverarbeitungseinheit ausgewertet wird. Dabei sind vorteilhaft mittels der Inspektionseinrichtung
insbesondere dreidimensionale Bildaufnahmen bzw. Bilderfassungsdaten mit einer Auflösung von bis zu 5vm erzeugbar. Es kann auch bevorzugt vorgesehen sein, dass die Inspektionseinrichtung mehrere Bildaufnahmen von dem zumindest einen Oberflächenabschnitt erzeugt und die einzelnen Bildaufnahmen mittels der
Bildverarbeitungseinheit zu einem Gesamtbild zusammengesetzt und/oder dem jeweiligen Oberflächenabschnitt zugeordnet und/oder der jeweilige
Oberflächenabschnitt ausgewertet wird. Besonders vorteilhaft sind mittels der Inspektionseinrichtung Flächenaufnahmen eines eben ausgebildeten
Oberflächenabschnittes und/oder Tiefenaufnahmen eines geometrischen
Konturabschnitts erzeugbar.
Hierzu ist die Steuereinheit zur Ausführung einer Auswerteroutine eingerichtet. Die Steuereinheit weist ferner zumindest eine Prozesseinheit auf, die zur Ausführung der Auswerteroutine eingerichtet ist, wobei mittels der Auswerteroutine die Führungsund Bewegungseinrichtung abhängig von Steuerungsdaten gesteuert geführt und/oder der Oberflächenreinheitsgrad abhängig von Auswertedaten bzw.
Überprüfungsdaten ermittelt und überprüft wird. In einer Ausführungsvariante ist die Bildverarbeitungseinheit zur softwarebasiertern Ermittlung der Auswertedaten wie insbesondere die Anzahl und/oder Größe und/oder geometrische Lage von Fremdschmutzpartikel in dem zumindest einen Oberflächenabschnitt eingerichtet, und zwar die Bildverarbeitungseinheit zur Ermittlung der Auswertedaten auf Basis der erzeugten Bilderfassungsdaten mittels einer Grauwertbestimmung.
Vorzugsweise werden abhängig von vorgegebenen Prüfvorschriften für die
Restschmutzanalyse dem mindestens einen Oberflächenabschnitt Sollwerte für die zulässigen Restschmutzpartikel in Form von ein oder mehrere Überprüfungsdaten zugeordnet, die mittels der in der Steuereinheit ausgeführte Auswerteroutine ausgewertet werden, und zwar vorzugsweise durch Vergleich mit den optisch erfassten Auswertedaten.
In einer mit der wenigstens einen Prozesseinheit zusammenwirkenden
Speichereinheit sind vorzugsweise vorgegebene Überprüfungsmodule für die Auswerteroutine hinterlegt. Ausdrücke, wie„im Wesentlichen" bzw.„etwa", bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder
Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
insbesondere eine Verfahren zur Reinigung von Werkstücken oder
Maschinenbauteilen in einer einen Reinigungsraum aufweisenden Reinigungs- bzw. Prozesskammer, sind Gegenstand der weiteren Ansprüche. Zudem ergeben sich Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungs-möglichkeiten der Erfindung auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 beispielhaft einen schematischen Längsschnitt durch eine
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen;
Fig. 2 eine stark schematisierte Draufsicht auf ein zu reinigendes Werkstück oder Maschinenbauteil mit mehreren Oberflächenabschnitten,
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm der einzelnen Verfahrensschritte einer
Ausführungsvariante eines Verfahrens zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen
Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild einer Steuereinheit zur Steuerung der
Steuerroutine des erfindungsmäßen Verfahrens
Fig. 5 beispielhaft eine schematische Draufsicht einer Ausführungsvariante einer
Anlage mit drei Reinigungskammern, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
In Fig. 1 wird mit 1 beispielhaft eine Anlage bezeichnet und in einem schematischen Längsschnitt dargestellt, die zur Ermittlung und Überprüfung des
Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder
Maschinenbauteilen 1 1 und damit zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ausgebildet ist. Weiterhin werden beispielhaft an dieser Anlage 1 die wesentlichen Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung und Überprüfung des
Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder
Maschinenbauteilen 11 nähergehend erläutert.
Das in Figur 1 nur schematisch dargestellte zu reinigende Werkstück oder
Maschinenbauteil 11 kann dabei insbesondere eine nahezu beliebige Außenkontur mit beispielsweise mehrere Bohrungen, Hinterschneidungen, Ausnehmungen und/oder Durchbrechungen aufweisen. Derartige Werkstücke oder
Maschinenbauteile 11 sind vorzugsweise aus Metall durch ein spanendes
Herstel I ungsverfahren hergestel It.
Es versteht sich, dass zusätzliche Komponenten wie beispielsweise diverse weitere Reinigungs-, Spül- und/oder Filtriervorrichtungen vorgesehen sein können, die in den vorliegenden Figuren nicht explizit dargestellt sind. Beispielsweise kann die Filtration als 3-stufige Filtration in einem Filtergehäuse mit einer gegenüber dem Stand der Technik vergrößerten nutzbaren Filteroberfläche ausgebildet sein.
Die Anlage 1 weist dabei wenigstens eine Reinigungskammer 2 auf, in der die Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 auf einem Werkstückträger 3 und/oder einer Drehanordnung 4 in die Reinigungskammer 2 eingebracht und an zumindest einem Oberflächenabschnitt 28 gereinigt werden.
Dabei kann die Reinigungskammer 2 teilweise offen ausgebildet sein und einen vorzugsweise nach oben hin offenen Anlagenraum 12 bilden, bzw. zumindest teilweise einschließen, in dem zumindest ein Werkstückträger 3 angeordnet sein kann. Die Reinigungskammer 2 kann hierzu näherungsweise in ihrer
Querschnittsform, als auch in Draufsicht, rechteckig ausgebildet sein, so dass sich eine quaderförmige Gesamtgeometrie der Reinigungskammer 2 einstellt, wobei der Quader keine geschlossene Oberseite aufweist, also nach oben hin offen ausgebildet ist. Alternativ kann die Reinigungskammer 2 jedoch eine beliebige Querschnittsform aufweisen, beispielsweise kann der Querschnitt näherungsweise kreisförmig, oval, viereckig, trapezförmig oder polygonartig ausgebildet sein und jeweils einen nach oben hin offenen Abschnittsbereich aufweisen.
Ferner kann die Reinigungskammer 2 zumindest eine Öffnung 2.1 , 2.2 an einer der beiden Stirnseiten 2', 2" aufweisen, welche beispielsweise über einen an der jeweil igen Stirnseite 2', 2" vorgesehen, nicht näher dargestel lten, Verschlussdeckel verschl ießbar ist, so dass eine nach oben hin offene, wannenartige
Reinigungskammer 2 zur Aufnahme eines Reinigungs- und/oder Spülmediums gebildet wird. Vorzugsweise kann an jeder Stirnseite 2', 2" jeweils eine Öffnung 2.1 , 2.2 vorgesehen sein und dabei die Reinigungskammer 2 beidseitig mit einem die jeweil ige Öffnung 2.1 , 2.2 dicht verschließenden Verschlussdeckel ausgestattet sein. Der jeweil ige Verschlussdeckel kann beispielweise mittels einer
Pneumatikeinrichtung gegen die entsprechende Öffnung 2.1 , 2.2 dichtend, insbesondere flüssigkeitsdichtend, klappbar ausgebildet sein.
Darüber hinaus können zur Zu- und Abführung des Reinigungs- und/oder
Spülmediums in die Reinigungskammer 2 zumindest eine Zuführöffnung 2.3 und/oder eine Abführöffnung 2.4 vorgesehen sein. Im vorl iegenden
Ausführungsbeispiel ist eine Zuführungsöffnung 2.3 im Bereich der Stirnseite 2" und eine Abführungsöffnung 2.4 im Bodenbereich der Reinigungskammer 2 vorgesehen.
Das Aufnahmevolumen der Reinigungskammer 2 ist an die jeweil ige
Reinigungsaufgabe, d.h. an die Dimensionen und/oder Anzahl der zu reinigenden Werkstücke und/oder Maschinenbauteile 1 1 angepasst und kann somit variieren. Die Wandstärke der Reinigungskammer 2 kann mithin nach dem Gesamtgewicht der
Werkstücke oder Maschinenbauteile 1 1 sowie deren Aufnahmevolumen ausgerichtet sein.
Der in der Reinigungskammer 2 vorgesehene Werkstückträger 3 ist zur Aufnahme zumindest eines zu reinigenden Werkstückes oder Maschinenbauteils 1 1 oder dergl. Gegenstände ausgebildet. Dieser kann beispielsweise durch eine Anordnung aus mehreren Trägerelementen/Aufnahmen oder einen Aufnahmekorb und/oder
Aufnahmebehälter, vorzugsweise eine Gitterbox gebildet sein, wobei der Aufnahmekorb und/oder die Aufnahmebehälter zur Aufnahme von in Form von Schüttgut vorliegenden Werkstücken oder Maschinenteilen vorgesehen ist.
Der Werkstückträger 3 kann auch mittels einer Drehanordnung 4 vorzugsweise dreh- und/oder schwenkbar in der Reinigungskammer 2 vorgesehen sein. Die
Drehanordnung 4 kann beispielsweise durch zwei miteinander verbundene kreisbogenförmige Führungselemente 4', 4" gebildet sein, die jeweils um
vorzugsweise 360° Grad beweglich zueinander befestigt sind und somit ein dreidimensionales Drehen/Schwenken des aufgenommen Werkstückträgers 3 ermöglichen. Die Drehbeweglichkeit der Führungselemente 4', 4" ist in Figur 1 mit entsprechenden Pfeilen angedeutet. Beispielsweise können die Führungselemente 4', 4" der Drehanordnung 4 für die ihre jeweilige Drehbeweglichkeit unabhängig voneinander mittels stufenlos impulsgesteuerten Servoventilen angesteuert werden. Insbesondere ist die Drehanordnung 4 mit 4 Umdrehungen pro Minute betreibbar.
Ferner können über die stirnseitige Öffnung 2.1 die Werkstücke oder
Maschinenbauteile 11 in die Reinigungskammer 2 eingebracht werden. Hierfür kann der Werkstückträger 3 vorzugsweise manuell oder automatisch mit den Werkstücken oder Maschinenbauteilen 11 oder dergl. Gegenstände bestückt werden. Die
Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 werden vorzugsweise mittels
entsprechenden, nicht weiter dargestellten, Halterungen am Werkstückträger 3 fixiert. Zur automatischen Bestückung können beispielsweise Handlingseinheiten, Linearschlitteneinheiten oder Robotereinheiten vorgesehen sein. Alternativ ist es auch möglich, die Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 nicht auf dem Werkstückträger 3 in die Reinigungskammer 2 einzubringen, sondern unmittelbar an der Drehanordnung 4 mittels entsprechenden Halterungen oder Fixierstiften zu befestigen und mit der Drehanordnung 4 in die Reinigungskammer 2 einzubringen.
Zum Einbringen der Werkstücke oder Maschinenbauteile 11 in die
Reinigungskammer 2 kann eine Anlagenfördereinrichtung 5 vorgesehen sein, die beispielweise als Band- und/oder Kettenfördereinrichtung ausgebildet sein kann und die dazu eingerichtet ist, die Werkstückträger 3 zumindest in der wenigstens einen Reinigungskammer 2 in und/oder entgegen einer Transportrichtung A in einer getakteten und/oder definiert gleichbleibenden Transportgeschwindigkeit zu fördern, also zu bewegen.
Wie beispielhaft in der Figur 5 gezeigt, kann ein angrenzendes Fördersystem bzw. eine angrenzende Fördereinrichtung 20 vorgesehen sein, auf der die verschmutzten Werkstücke oder Maschinenbauteile 1 1 insbesondere zu einem Einlauf 24 der Anlage 1 , die in der in Figur 5 gezeigten Ausführungsvariante drei
Reinigungskammern 21 , 22, 23 aufweist, automatisiert getaktet und/oder mit einer definiert gleichbleibenden Transportgeschwindigkeit gefördert werden und von einem Auslauf 24 der Anlage 1 kommend, wieder übernommen werden. Dabei ist zumindest eine Reinigungskammer 21 , 22, 23, in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel der Figur 5 die Reinigungskammer 23, gemäß der
erfindungsgemäßen Anlage 1 bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriel l gereinigten
Werkstücken oder Maschinenbauteilen 1 1 ausgebildet, indem zumindest ein
Oberflächenabschnitt 28 mittels der Inspektionseinrichtung 29 zumindest in der Reinigungskammer 23 optisch erfasst wird und ausgehend davon der
Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft wird.
Weiterhin kann die angrenzende Fördereinrichtung 20 mehrere Förderabschnitte, in der gezeigten Ausführungsform der Figur 5 einen ersten bis vierten Förderabschnitt 20.1 ...20.4, aufweisen. Dabei kann der erste Förderabschnitt 20.1 insbesondere dazu eingerichtet sein, die Werkstücke oder Maschinenbauteile 1 1 in Transportrichtung A an den Einlauf 24 der Anlage 1 zu fördern, wohingegen der dritte Förderabschnitt 20.3 dazu ausgebildet ist, die Werkstücke oder Maschinenbauteile 1 1 von dem Auslauf 25 zu übernehmen und in Transportrichtung A weiter zu fördern. Zwischen dem ersten und dritten Förderabschnitt 20.1 , 20.3 kann ein zweiter Förderabschnitt 20.2 vorgesehen sein, der dazu eingerichtet ist, die Werkstücke oder
Maschinenbauteile 1 1 zwischen dem ersten und dritten Förderabschnitt 20.1 , 20.3 zu befördern bzw. an den ersten und/oder dritten Förderabschnitt 20.1 , 20.3 zu übergeben. H ierfür ist der zweite Förderabschnitt 20.2 insbesondere dazu eingerichtet, die Werkstücke oder Maschinenbauteile 1 1 in und/oder entgegen der Transportrichtung A zu fördern. Zudem kann ein vierter Förderabschnitt 20.4 vorgesehen sein, der die Werkstücke oder Maschinenbauteile 1 1 an der Anlage 1 vorbei, in Transportrichtung A, befördert. Zwischen den einzelnen Förderabschnitten 20.1 ...20.4 können zum Übergeben bzw. Überführen der Werkstücke oder
Maschinenbauteile 1 1 weichenartige Abzweigungen vorgesehen sein. Die ersten bis vierten Förderabschnitte 20.1 ...20.4 können beispielweise als Band- oder
Kettenfördereinrichtung oder wahlweise einer Kombination beider
Fördereinrichtungstypen gebildet sein.
Der angrenzenden Fördereinrichtung 20 sind dabei insbesondere indizierte, also einen Index aufweisende, Werkstückträger 3 zugeordnet, die insbesondere über den ersten Förderabschnitt 20.1 an den Einlauf 24 der Anlage 1 und damit an die der Anlage 1 zugeordneten Anlagenfördereinrichtung 5 übergeben werden.
Beispielweise können zum Überführen bzw. Übergeben der indizierten
Werkstückträger 3 von der angrenzenden Fördereinrichtung 20 zur
Anlagenfördereinrichtung 5 weichenartige Abzweigungen für die indizierten
Werkstückträger 3 vorgesehen sein. Das Bestücken der wenigstens der
Anlagenfördereinrichtung 5 zugeordneten Drehanordnungen 4 mit den indizierten Werkstückträgern 3 der angrenzenden Fördereinrichtung 20 kann insbesondere automatisiert, beispielsweise mittels Handlingseinheiten oder Robotereinheiten, erfolgen.
Alternativ können der Anlagenfördereinrichtung 5 eigene indizierte Werkstückträger 3 zugeordnet sein, so dass in diesem Fall zwischen den beiden Fördereinrichtungen, also der angrenzende Fördereinrichtung 20 und der Anlagenfördereinrichtung 5, keine weichenartigen Abzweigungen vorgesehen sein müssen, sondern
beispielsweise auch ein vorzugsweise automatisiertes Umstücken bzw. Umpacken der verschmutzten Werkstücke oder Maschinenbauteile 1 1 von den
Werkstückträgern 3 der angrenzenden Fördereinrichtung 20 auf die Werkstückträger 3 und/oder Drehanordnung 4 der Anlagenfördereinrichtung 5 erfolgen kann. In diesem Fall sind jeder der Fördereinrichtungen 5 bzw. 20 eigene Werkstückträger 3 zugeordnet, die nur auf der entsprechenden Fördereinrichtung 5 bzw. 20 verwendet werden.
Alternativ ist es auch mögl ich, die Werkstücke oder Maschinenbauteile 1 1 mittels einer nicht näher dargestel lten Führungs- und Bewegungseinrichtung, die
beispielweise als Roboterarm ausgebildet sein kann, in die Reinigungskammer 2 einzubringen. H ierzu können die indizierten Werkstückträger 3 der angrenzenden Fördereinrichtung 20 aufgenommen bzw. übernommen und in die
Reinigungskammer 2 mittels der Führungs- und Bewegungseinrichtung eingebracht werden.
Die Anlage 1 weist ein Inspektionssystem 1 00 auf, welches insbesondere über eine Inspektionseinrichtung 29 verfügt, welche mittels der Führungs- und
Bewegungseinrichtung 7 vorzugsweise gesteuert verfahrbar ist. Mittels der
Inspektionseinrichtung 29 wird der zumindest eine Oberflächenabschnitt 28 des gereinigten Werkstückes oder Maschinenbauteils 1 1 optisch erfasst und ausgehend davon der Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft. Ferner ist dem
Inspektionssystem 1 00 eine Steuereinheit 1 0 zugeordnet. Zur optischen Erfassung des zumindest einen Oberflächenabschnittes 28 wird die Inspektionseinrichtung 29 vorzugsweise mittels der Führungs- und
Bewegungseinrichtung 7 gesteuert an oder entlang des zumindest einem
Oberflächenabschnitt 28 geführt. Für die gesteuerte Führung der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 und/oder die optische Erfassung des zumindest einen Oberflächenabschnittes 28 ist die Inspektionseinrichtung 29 und/oder die Führungsund Bewegungseinrichtung 7 mit der Steuereinheit 1 0 des Inspektionssystems 1 00 verbunden, in der eine Auswerteroutine ATR ausgeführt wird. Die Auswertroutine ATR ist neben der Steuererung des Inspektionseinrichtung 29 und/oder der Führungsund Bewegungseinrichtung 7 vorzugsweise auch zur Ermittlung und/oder
Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades eingerichtet.
Beispielsweise kann die Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 als eine mehrere Dreh- und/oder Bewegungsachsen aufweisende Roboterkinematik ausgebildet sein, die mehrere Roboterarme 7.1 aufweist, welche jeweils dreh- oder schwenkbar um eine Drehachse 7.2 miteinander verbunden sind. Mittels einer derartig ausgebildeten Roboterkinematik ist die Inspektionseinrichtung 29 vorzugsweise in einem
dreidimensionalen Inspektionsraum verfahrbar, der beispielsweise hierzu zumindest durch einen Teil des Innenraums bzw. Anlagenraums 12 der Anlage 1 bzw. der Reinigungskammer 2 gebildet ist.
Die Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 kann dabei insbesondere im Bereich einer der Stirnseiten 2', 2", beispielsweise an deren freien Oberkanten, angeordnet sein und von oben in die nach oben hin offene Reinigungskammer 2 gesteuert geführt eingreifen. Alternativ kann auch eine Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 für mehrere Reinigungskammern, beispielweise die in Figur 5 gezeigten
Reinigungskammern 22, 23, vorgesehen sein, indem die Führungs- und
Bewegungsvorrichtung 7 vorzugsweise neben den jeweiligen Reinigungskammern 22, 23 angeordnet ist, mit denen sie zusammenwirkt. Auch hier erfolgt die
Anordnung derart, dass von oben in den jeweiligen Anlagenraum 12 mittels der Führungs- und Bewegungsvorrichtung 7 eingegriffen werden kann. Insbesondere kann die Führungs- und Bewegungsreinrichtung 7 mit einer
Vorschubgeschwindigkeit von 0,8 bis 1,2m pro Sekunde, besonders bevorzugt mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 1,0 m pro Sekunde, betrieben werden.
Weiterhin kann die Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 eine nur schematisch angedeutete Wechselvorrichtung 8, die beispielsweise als Schnellkupplung ausgebildet sein kann, umfassen, mittels der eine lösbar mechanische Verbindung zwischen der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 sowie der
Inspektionseinrichtungen 29 herstellbar ist.
Ferner kann mittels der Wechselvorrichtung 8 auch eine in Figur 5 nur schematisch angedeutete Lanzenvorrichtung 6 zur Erzeugung einer Reinigungsströmung 6.1 zur Reinigung des wenigstens einen Oberflächenabschnittes 28 des Werkstückes oder Maschinenbauteils 11 an der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 angeordnet werden. Insbesondere kann dabei die Lanzenvorrichtung 6 dazu eingerichtet sein, eine kontinuierliche oder pulsierende oder turbulente Reinigungsströmung 6.1 zur erzeugen, die als Saugstrahlströmung und/oder Sandstrahlströmung und/oder Shot- Peeling-Strömung und/oder Wasserstrahlentgratungsströmung und/oder
Schneestrahlströmung und/oder Luftströmung ausgebildet sein kann. Besonders vorteilhaft kann an der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 sowohl die Inspektionseinrichtung 29 als auch eine Lanzenvorrichtung 6 angeordnet sein, derart, dass nach und/oder vor der Überprüfung des jeweiligen
Oberflächenabschnittes 28 eine Reinigung dieses Oberflächenabschnittes 28 mittels der mitgeführten Lanzenvorrichtung 6 erfolgt und zwischen den Funktionalitäten der Inspektionseinrichtung 29 und/oder der Lanzenvorrichtung 6 umgeschaltet werden kann. Das Umschalten an der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 kann beispielweise durch Drehen oder Verschieben der an der Führungs- und
Bewegungseinrichtung 7 angeordneten Inspektionseinrichtung 29 und
Lanzeneinrichtung 7 erfolgen. Hierfür kann mittels der Lanzenvorrichtung 6 insbesondere eine CO2 Trockeneis-Strahlung und/oder Schneestrahlströmung und/oder Luftströmung als Reinigungsströmung 6.1 erzeugt und die entsprechenden Strahlungspartikel der jeweiligen Reinigungsströmung 6.1 gleichzeitig während der Reinigung abgesaugt werden. Vorteilhafter Weise sieht die Lanzenvorrichtung 6 hierzu eine die Reinigungsströmung 6.1 zumindest radial umschließende, äußere Ummantelung, die als Saugrohr mit einer für die Reinigungsströmung 6.1
vorgesehenen Mündungsöffnung ausgebildet sein kann, vor. Damit kann mittels der Lanzenvorrichtung 6 eine Reinigung des Oberflächenabschnittes 28 mittels der als CO2 Trockeneis Strahlung und/oder Schneestrahlströmung und/oder Luftströmung ausgebildeten Reinigungsströmung 6.1 und eine gleichzeitige Absaugung sowohl der Restschmutz- als auch der entsprechenden Strahlpartikel über das Saugrohr erfolgen, ohne dass es hierbei zu einer Verschmutzung insbesondere der Optik der
Inspektionsreinrichtung 29 kommt.
Die Inspektionseinrichtung 29 ist insbesondere dazu eingerichtet, zumindest eine Bildaufnahme des zumindest einen Oberflächenabschnittes 28 zu erzeugen, die dann insbesondere mittels einer Bildverarbeitungseinheit ausgewertet werden kann. Vorteilhaft kann die Inspektionseinrichtung 29 dabei als 3 D-Kamerasystem mit einer Auflösung von bis zu 5 vm ausgebildet sein, die zur Erzeugung einer dreidimensionalen Bildaufnahme des wenigstens einen Oberflächenabschnittes 28 eingerichtet ist. Sich in der dreidimensionalen Bildaufnahme des
Oberflächenabschnittes 28 von der Außenkontur der Bauteiloberfläche des
Werkstückes oder Maschinenbauteils 1 1 abweichende, bzw. abzeichnende
Erhöhungen, die nicht der Außenkontur des Werkstückes oder Maschinenbauteils 1 1 zuzuordnen sind, können damit optisch als Restschmutzpartikel identifiziert werden.
Es können dabei auch mehrere Bildaufnahmen von dem zumindest einen
Oberflächenabschnitt 28 mittels der Inspektionseinrichtung 29 erzeugt werden. Besonders vorteilhaft werden dabei Bildaufnahmen erzeugt, die einen 5 x 5mm großen Teiloberflächenabschnitt des jeweiligen Oberflächenabschnittes 28 darstellen bzw. abbilden. Weiterhin vorteilhaft kann die als 3 D-Kamerasystem ausgebildete Inspektionseinrichtung 29 zum Differenzbildvergleich und/oder zur
Partikelgrößenbestimmung ausgebildet sein. Dabei können die einzelnen
Bildaufnahmen der Teiloberflächenabschnitte mittels der Bildverarbeitungseinheit BVE zu einem Gesamtbild des jeweiligen Oberflächenabschnittes 28
zugsammengesetzt und/oder dem jeweiligen Oberflächenabschnitt 28 zugeordnet und/oder der jeweilige Oberflächenabschnitt 28 auswertet werden. Weiterhin vorteilhaft kann die Inspektionseinrichtung 29 eine Endoskopeinrichtung bzw. Boroskopeinrichtung umfassen, die beispielweise mit dem 3 D-Kamerasystem über ein Glasfaserkabel in Wirkverbindung steht und dazu ausgebildet ist,
Bildaufnahmen von insbesondere von einer eben ausgebildeten Bauteiloberfläche abweichenden, geometrischen Konturabschnitten 27.1 , wie beispielsweise
Bohrungen und/oder Hinterschneidungen und/oder Ausnehmungen und/oder Durchbrechungen etc. mit unterschiedlichen Durchmessern und/oder Tiefen und/oder Gewindegängen, zu erzeugen. Bevorzugt weist die Endoskopeinrichtung hierfür eine zylinderförmige Außengeometrie mit einem Außendurchmesser von wenigstens 2mm auf und ist dazu eingerichtet, in geometrische Konturabschnitte 27.1 , wie beispielweise Bohrungen, eingefahren zu werden, um dort zielgerichtet Bildaufnahmen mit einer mit einer Auflösung von bis zu 5 vm zu erzeugen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Oberflächenabschnitte 28 vor und/oder während der Bildaufnahme mittels wenigstens einer, der Inspektionseinrichtung 29 zugeordneten, Leuchteinrichtung ausgeleuchtet bzw. beleuchtet werden. Vorteilhaft kann insbesondere der Endoskopeinrichtung der Inspektionseinrichtung 29 zur Ausleuchtung der geometrischen Konturabschnitte 27.1 die wenigstens eine
Leuchteinrichtung, die beispielweise eine Leuchtdiode oder ein Glasfaserspot umfassen kann, zugordnet sein und an der Endoskopeinrichtung geführt oder mitgeführt werden kann. Weiterhin vorteilhaft ist die als 3 D-Kamerasystem ausgebildete
Inspektionseinrichtung 29 dazu eingerichtet, zwischen einer Flächenaufnahme eines eben ausgebildeten Oberflächenabschnittes 27.2, also einer Bildaufnahme eines ebenen Oberflächenabschnittes 27.2, und einer Tiefenaufnahme mittels der
Endoskopeinrichtung eines geometrischen Konturabschnitts 27.1 , also einer
Bildaufnahme beispielweise einer Bohrung, umzuschalten.
Insbesondere zeigt die Figur 2 in stark schematisierter Darstel lung beispielhaft eine Ansicht einer Seitenfläche eines Werkstücks oder Maschinenbauteils 1 1 und damit einen Teilabschnitt dessen Außenkontur. Ferner ist die Inspektionseinrichtung 29 angedeutet, mittels der zumindest der eine Oberflächenabschnitt 28 optisch erfasst wird.
Dabei kann die Außenkontur des Werkstücks oder Maschinenbauteils 1 1 ein oder mehrere, insbesondere von einer eben ausgebildeten Bauteiloberfläche
abweichende, geometrische Konturabschnitte 27.1 , wie beispielsweise Bohrungen und/oder H interschneidungen und/oder Ausnehmungen und/oder Durchbrechungen etc. mit unterschiedl ichen Durchmessern und/oder Tiefen und/oder Gewindegängen, aufweisen. Alternativ oder zusätzl ich kann die dreidimensionale Außenkontur des Werkstücks oder Maschinenbauteils 1 1 auch eben ausgebildete
Oberflächenabschnitte 27.2 aufweisen.
Wenigstens einem geometrischen Konturabschnitt 27.1 und/oder ebenen
Oberflächenabschnitt 27.2 wird dabei auf der Außenkontur des Werkstückes oder Maschinenbauteils 11 ein den jeweiligen Konturabschnitt 27.1 und/oder
Oberflächenabschnitt 27.2 umgebener Oberflächenabschnitt 28 zugeordnet, der mittels der Inspektionseinrichtung 29 optisch erfasst wird. Figur 3 zeigt beispeilhaft ein schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen 11. Zunächst wird in einem ersten Schritt S10 das Werkstück oder Maschinenbauteil 11 auf einem
Werkstückträger 3 und/oder einer Drehanordnung 4 in eine Reinigungskammer 2 eingebracht. Dies kann beispielsweise mittels der zu Figur 1 näher geschriebenen Anlagenfördereinrichtung 5 erfolgen.
In einem nachfolgenden zweiten Schritt S20 wird das Werkstück oder
Maschinenbauteil 11 in zumindest einem Oberflächenabschnitt 28 gereinigt.
Beispielweise kann die Reinigung mittels der an der Führungs- und
Bewegungseinrichtung 7 anordenbaren Lanzenvorrichtung 6, die zur Erzeugung wenigstens einer Reinigungsströmung 6.1 ausbildet ist, erfolgen.
Nach erfolgter Reinigung wird in einem wiederum nachfolgenden dritten Schritt S30 der zumindest eine Oberflächenabschnitt 28 mittels einer Inspektionseinrichtung 29 optisch erfasst.
Beispielweise kann zur optischen Erfassung des zumindest einen
Oberflächenabschnittes 28 die Inspektionseinrichtung 29 mittels einer Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 gesteuert an oder entlang des zumindest einem
Oberflächenabschnitt 28 geführt werden. Bevorzugt erfolgt die optische Erfassung des wenigstens einen Oberflächenabschnittes 28 sowie die gesteuerte Führung mittels der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 abhängig von der in der
Steuereinheit 10 ausgeführten Auswerteroutine ATR.
Insbesondere kann die Inspektionseinrichtung 29 zur optischen Erfassung des zumindest einen Oberflächenabschnittes 28 zumindest eine Bildaufnahme von diesem Oberflächenabschnitt 28 erzeugen, die dann insbesondere mittels einer Bildverarbeitungseinheit BVE ausgewertet werden kann. Dabei können für die mindestens eine Bildaufnahme von der Inspektionseinrichtung 29 insbesondere Bilderfassungsdaten BD für die weitere Verarbeitung in der Bildverarbeitungseinheit BVE erzeugt werden. Die Bildverarbeitungseinheit BVE ist beispielsweise in der Inspektionseinrichtung 29 oder in der Rechnereinheit 33 aufgenommen.
Vorteilhaft kann die Inspektionseinrichtung 29 hierfür als 3 D-Kamerasystem mit einer Auflösung von bis zu 5vm ausgebildet sein oder als übergeordnete Einrichtung diese aufweisen, die zur Erzeugung einer dreidimensionalen Bildaufnahme, bzw.
Bilderfassungsdaten BD, des wenigstens einen Oberflächenabschnittes 28
eingerichtet ist.
Die Bildverarbeitungseinheit BVE erkennt hierfür bevorzugt softwarebasiert an Hand der Bilderfassungsdaten BD Auswertedaten bzw. Auswerteparameter AD wie beispielsweise die Anzahl und/oder Größe und/oder geometrische Lage von
Fremdschmutzpartikeln in dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 28. Bevorzugt kann die Erkennung der Auswertedaten AD von der Bildverarbeitungseinheit BVE insbesondere mittels einer Grauwertbestimmung an Hand der zuvor erzeugten wenigstens einen Bildaufnahme, bzw. an Hand der Bilderfassungsdaten BD, durchgeführt werden. Die mittels der Bildverarbeitungseinheit BVE ermittelten
Auswertedaten AD können an die Steuereinheit 10 übertragen und in einer in der Steuereinheit 10 vorhandenen Speichereinheit 10.1 zumindest zeitweise gespeichert werden. Es können dabei auch mehrere Bildaufnahmen, bzw. Bilderfassungsdaten BD, von dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 28 mittels der Inspektionseinrichtung 29 erzeugt werden. Auch die Bilderfassungsdaten BD können in einer
Ausführungsvariante an die Steuereinheit 10 übertragen und in einer in
Speichereinheit 10.1 zumindest zeitweise gespeichert werden.
Besonders vorteilhaft werden Bildaufnahmen erzeugt, die beispielsweise einen 5 x 5mm großen Teiloberflächenabschnitt des jeweiligen Oberflächenabschnittes 28 darstellen bzw. abbilden. Dabei können die einzelnen Bildaufnahmen, bzw. Bilderfassungsdaten BD der Teiloberflächenabschnitte mittels der
Bildverarbeitungseinheit BVE zu einem Gesamtbild des jeweiligen
Oberflächenabschnittes 28 zugsammengesetzt und/oder dem jeweiligen
Oberflächenabschnitt 28 zugeordnet und/oder der jeweilige Oberflächenabschnitt 28 auswertet werden.
Weiterhin vorteilhaft wird die wenigstens eine Bildaufnahme bzw.
Bilderfassungsdaten BD des zumindest einen geometrischen Konturabschnitt 27.1 aufweisenden Oberflächenabschnittes 28 mit einer der Inspektionseinrichtung 29 zugeordneten Endoskopeinrichtung erzeugt und zumindest der geometrische Konturabschnitt 27.1 des Oberflächenschnittes 28 vor und/oder während der Bildaufnahme ausgeleuchtet.
In einem wiederum nachfolgenden vierten Schritt S40 wird der
Oberflächenreinheitsgrad des zumindest einen Oberflächenabschnittes 28 ermittelt und überprüft. Bevorzugt wird dabei der Oberflächenreinheitsgrad abhängig von den Prüfvorschriften für die Restschmutzanalyse, also der technischen Sauberkeit entsprechend der Standards der VDA 19 bzw. ISO 1 6232, ermittelt und überprüft. Hierfür können für den entsprechenden Oberflächenabschnitt 28 abhängig von den Prüfvorschriften ein oder mehrere Überprüfungsparameter bzw. Überprüfungsdaten Ü D als Sollwerte für Restschmutzpartikel, die beispielweise auf den zuvor optisch erfassten Auswertedaten AD wie Anzahl und/oder Größe und/oder geometrische Lage der Restschmutzpartikel des entsprechenden Oberflächenabschnittes 28 als Istwerte basieren, definiert und vorzugsweise an Hand der in der Steuereinheit 10 ausgeführte Auswerteroutine ATR ausgewertet werden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass in einer Speichereinheit 10.2 der Steuereinheit 10 für vordefinierte geometrische Konturabschnitte 27.1 und/oder ebene
Flächenabschnitte 27.2 ein die Prüfvorschriften für die Restschmutzanalyse berücksichtigender Überprüfungsparametersatz Ü D an zulässigen Sollwerten als vordefiniertes Überprüfungsmodul ÜPR hinterlegt ist, das einem entsprechenden Flächenabschnitt 28 zuordnet werden kann, für den vorhergehend die
Auswertedaten AD ermittelt wurden. Die Zuordnung des Überprüfungsmoduls ÜPR für einen entsprechenden Flächenabschnitt 28 kann dabei softwarebasiert, unter Einbeziehung der Bildverarbeitungseinheit BVE, erfolgen. Übersteigen dabei ein oder mehrere Auswertedaten AD in ihrem mittels der Auswerteroutine ATR ermittelten Istwert einen durch die Überprüfungsdaten ÜD vordefinierten Sollwert, so wird der Oberflächenreinheitsgrad für diesen Oberflächenabschnitt 28 in einem dem vierten Schritt S40 nachfolgenden Schritt S41 als ungenügend, und damit nicht den
Prüfvorschriften für die Restschmutzanalyse entsprechend, klassifiziert. In diesem Fall kann für diesen Oberflächenabschnitt 28 in einer in der Steuereinheit 10
vorhandenen Speichereinheit 10.2 eine Fehlermeldung zumindest zeitweise abgespeichert hinterlegt werden, in der dieser Oberflächenabschnitt 28 als den Prüfvorschriften für die Restschmutzanalyse nicht entsprechend klassifiziert wird. Übersteigt hingegen keiner der Parameter in seinem jeweils ermittelten Istwert einen vorhergehend definierten Sollwert, so wird dieser Oberflächenabschnitt 28 in einem dem vierten Schritt S40 nachfolgenden 4.2 Schritt S42 als in seinem
Oberflächenreinheitsgrad ausreichend rein bzw. sauber klassifiziert und dabei insbesondere keine Fehlermeldung in der Speichereinheit 10.2 der Steuereinheit 10 abgespeichert.
In einem nachgelagerten Reinigungsschritt können die erfindungsgemäß
identifizierten, als im Schritt S41 nicht ausreichend gereinigt klassifizierten
Oberflächenabschnitte 28 zielgerichtet in einem Schritt S43 nachgereinigt werden und anschließend beispielweise nochmals den dritten und vierten Schritt S30 und S40 durchlaufen. Figur 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Steuereinheit 10, in welcher die Auswerteroutine ATR ausgeführt wird. Die Steuereinheit 10 weist hierzu wenigstens eine Prozessoreinheit 10.1 zur Ausführung der Auswerteroutine STR, eine mit der Prozessoreinheit 10.1 zusammenwirkende Speichereinheit 10.2 zum zumindest zeitweisen Speichern von Auswertedaten AD und/oder Überprüfungsdaten ÜD sowie eine erste und zweite Schnittstelle 30, 31 auf. In der Speichereinheit 10.2 können auch bereits vorgegebenene Überprüfungsmodule ÜPR für die
Auswerteroutine ATR hinterlegt sein. Die Prozessoreinheit 10.1 ist dabei
insbesondere dazu eingerichtet, mittels der Auswerteroutine ATR die Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 abhängig von Steuerungsdaten SD gesteuert zu führen und/oder den Oberflächenreinheitsgrad abhängig von Auswertedaten AD bzw.
Überprüfungsdaten Ü D zu ermitteln und zu überprüfen. Die Steuerungsdaten SD werden dabei von der Auswerteroutine ATR in Abhängigkeit der Auswertedaten AD und/oder Überprüfungsdaten Ü D bestimmt bzw. ermittelt.
Dabei kann zum Übertragen der Steuerungsdaten SD und/oder der
Überprüfungsdaten Ü D und/oder der Bilderfassungsdaten BD zwischen der zweiten Schnittstelle 31 und der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 und/oder der Inspektionseinrichtung 29 eine drahtlose oder drahtgebunden
Datenübertragungsstrecke 32 vorgesehen sein. Die erste Schnittstelle 30 steht dabei ebenfalls über eine Daten Übertragungsstrecke 32 zum Übertragen der Auswertedaten AD und/oder Bilderfassungsdaten BD mit einer Rechnereinheit 33, die beispielweise als Personal Computer, Laptop oder Tablett ausgeführt sein kann, in Verbindung. Die Rechnereinheit 33 ist hierbei zur Erzeugung von Auswertedaten AD und/oder Verarbeitung von Bilderfassungsdaten BD eingerichtet und weist die hierzu erforderlichen Programmroutinen sowie insbesondere eine Bildverarbeitungseinheit BVE auf. Ferner ist die Rechnereinheit 33 mit einer Anzeigeeinheit 34 verbunden, und zwar kann diese an die Rechnereinheit 33 angeschlossen oder darin integriert sein. Die Anzeigeeinheit 34 ist zur Anzeige von Bilderfassungsdaten BD, die insbesondere als dreidimensionale Bildaufnahmen vorliegen können, ausgebildet.
Figur 5 zeigt beispielhaft eine Anlage 1 ' mit einer ersten bis dritten
Reinigungskammer 21 , 22, 23, die prinzipiell baugleich zu der Reinigungskammer 2 der Figur 1 aufgebaut sind. Dabei weist zumindest eine Reinigungskammer 21 , 22, 23, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Figur 5 die Reinigungskammer 23, ein erfindungsgemäßes Inspektionssystem 100 auf und ist damit gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung und Überprüfung des
Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder
Maschinenbauteilen 1 1 gemäß der Figur 1 ausgebildet, indem zumindest ein
Oberflächenabschnitt 28 mittels der Inspektionseinrichtung 29 zumindest in der Reinigungskammer 23 optisch erfasst wird und ausgehend davon der
Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft wird. In der dargestellten Ausführungsvariante der Figur 5 werden die Werkstückträger 3 der angrenzenden Fördereinrichtung 20 beispielsweise maschinell gesteuert auf die der Anlage 1' zugeordnete Drehanordnungen 4 umgepackt und mittels der
Reinigungsanlagenfördereinrichtung 5 in die erste Reinigungskammer 21 eingebracht bzw. gefördert. Vorzugsweise kann das zu reinigende Werkstück oder
Maschinenbauteil 11 in ein in der ersten Reinigungskammer 21 vorgesehenes, wenigstens Salzionen enthaltendes, Wasserbad derart mittels der Drehanordnung 4 getaucht werden, dass das der jeweiligen Drehanordnung 4 zugewiesene Werkstück oder Maschinenbauteil 11 vorzugsweise bis zu einem Drittel seiner Bauteilhöhe wenigstens dreimal je Bauteilseite in das Wasserbad eingeschwenkt bzw. eingetaucht wird. Die Reinigungskammer 21 kann hierfür auch zumindest teilweise mit einem Reinigungs- und Spülmedium gefüllt bzw. geflutet werden, und zwar vorzugsweise derart, dass eine erste Grobreinigung der Werkstücke oder Maschinenbauteile zum Ausspülen der losen Späne und Spänenester in Bohrungen und/oder an
Hinterschneidungen erfolgt.
Vorteilhafterweise kann das zu reinigende Werkstück oder Maschinenbauteil 11 wenigstens während des Schwenkvorgangs mit einer Gleichspannung von 2 bis 3 Volt positiv geladen, also als Anode geschaltet sein, und der Minuspol, also Kathode, an der geerdeten Reinigungskammer 2 anliegen. Vorzugsweise wird dabei die Stromstärke mit kleiner 0,1 Ampere eingestellt.
Die zweite bzw. dritte Reinigungskammer 22, 23 weisen dabei jeweils die zu Figur 1 näher beschriebene Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 einschließlich der damit zusammenwirkenden Steuereinheit 10 auf. Insbesondere kann dabei der zweiten Reinigungskammer 22 beim erstmaligen Abfahren der mehreren
Oberflächenabschnitte 28, also einem ersten Reinigungsschritt, eine
Lanzenvorrichtung 6 zugeordnet sein, die dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Reinigungsströmung 6.1 zu erzeugen, die als eine wässrig alkalische Spülströmung ausgebildet ist. Ferner kann zwischen dem erstmaligen und dem darauffolgenden, zweitmaligen Abfahren der mehreren Oberflächenabschnitte 28, also einem zweiten Reinigungsschritt, ein vorzugsweise automatisierter Wechsel der Lanzenvorrichtung 6 durchgeführt werden und die Lanzenvorrichtung 6 beim zweitmal igen Durchlaufen der mehreren Oberflächenabschnitte 28 dazu eingerichtet sein, wenigstens eine Reinigungsströmung 6.1 zu erzeugen, die als Hochdruck-Trockendampfströmung ausgebildet ist. Es kann also vorgesehen sein, dass in ein und derselben
Reinigungskammer, hier beispielsweise der Reinigungskammer 22, verschiedene Reinigungsschritte bzw. -prozesse - in diesem Fal l Spülen mittels der alkal ischen Spülströmung in einem ersten Reinigungsschritt und Trocknen mittels der
Hochdruck-Trockendampfströmung in einem zweiten Reinigungsschritt - ausführt werden können. Alternativ wäre es jedoch auch mögl ich, die verschiedenen
Reinigungsschritte bzw. -prozesse in separaten, also unterschiedl ichen
Reinigungskammern vorzusehen.
Erfindungsgemäß erfolgt eine optische Ermittlung und Überprüfung des
Oberflächenreinheitsgrades der vorhergehend gereinigten Werkstücke oder
Maschinenbauteile 1 1 an dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 28, indem beispielsweise der Führungs- und Bewegungseinrichtung 7 der dritten
Reinigungskammer 23 eine Inspektionseinrichtung 29 zugeordnet ist.
Wird dabei mittels der Inspektionseinrichtung 29 ein oder mehrere
Restschmutzpartikel in einem oder mehreren Oberflächenabschnitten 28 optisch erfasst, und ausgehend davon ein unzulässiger, also nicht ausreichend gereinigter, Oberflächenreinheitsgrad ermittelt, so kann das Werkstück oder Maschinenbauteil 1 1 über den Auslauf 25 dem zweiten Förderabschnitt 20.2 übergeben und von diesem entgegen der Transportrichtung A der Anlage 1 erneut über den Einlauf 24 zugeführt werden.
Anschl ießend kann in der Anlage 1 beispielsweise in der zweiten Reinigungskammer 22 eine gezielte Nachreinigung dieses mit einem oder mehreren
Restschmutzpartikeln versehenen Oberflächenabschnittes 28 erfolgen, indem beispielsweise die Lanzenvorrichtung 6 mittels der Führungs- und
Bewegungseinrichtung 7 abhängig von der Auswerteroutine ATR gesteuert an diesen Oberflächenabschnitt 28 verfahren wird. Nachfolgend kann mittels der
Lanzenvorrichtung 6 wenigstens eine Reinigungsströmung 6.1 erzeugen werden, die beispielsweise als eine wässrig alkalische Spülströmung ausgebildet sein kann, um damit zielgerichtet den oder die mehreren Restschmutzpartikel in diesem
Oberflächenabschnitt 28 zu entfernen. Sind die Restschmutzpartikel in mehreren Oberflächenabschnitten 28 vorhanden, so können die mehreren, mit einem
Restschmutzpartikel versehenen Oberflächenabschnitte 28 nacheinander folgend gesteuert angefahren und gereinigt werden. Es kann vorgesehen sein, dass der eine oder die mehreren nachgereinigten Oberflächenabschnitte 28 anschließend nochmals mittels der Inspektionseinrichtung 29 optisch erfasst und ausgehend davon der Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft wird.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen und/oder Modifikationen des
Erfindungsgegenstandes möglich sind, ohne dadurch den Erfindungsgedanken zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 , 1 ' Anlage
2 Reinigungskammer
2', 2" Stirnseiten
2.1 , 2.2 Öffnung
2.3 Zuführöffnung
2.4 Abführöffnung
3 Werkstückträger
4 Drehanordnung
4', 4" Führungselemente
5 Anlagenfördereinrichtung
6 Lanzenvorrichtung
6.1 Reinigungsströmung
7 Führungs- und Bewegungseinrichtung
7.1 Roboterarme
7.2 Drehachse
8 Wechselvorrichtung
10 Steuereinheit
10.1 Prozessoreinheit
10.2 Speichereinheit
1 1 Werkstück oder Maschinenbauteil 12 Anlagenraum
20 Fördereinrichtung
20.1 ...20.4 erster bis vierter Förderabschnitt
21 erste Reinigungskammer
22 zweite Reinigungskammer
23 dritte Reinigungskammer
24 Einlauf
25 Auslauf 27.1 Konturabschnitte
27.2 Oberflächenabschnitte
28 Oberflächenabschnitt
29 Inspektionseinrichtung
30 erste Schnittstel le
31 zweite Schnittstel le
32 Datenübertragungsstrecke
33 Rechnereinheit
34 Anzeigeeinheit
1 00 Inspektionssystem
A Transportrichtung
ATR Auswerteroutine
AD Auswertedaten
BD B i Id erf ass u n gsd ate n
Ü D Überprüfungsdaten
Ü PR Überprüfungsmodul
SD Steuerungsdaten
S1 0...S43 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Ermittlung und Überprüfung des Oberflächenreinheitsgrades von industriel l gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen (1 1 ), bei dem die Werkstücke oder Maschinenbauteil (1 1 ) auf einem Werkstückträger (3) und/oder einer Drehanordnung (4) in eine Reinigungskammer (2, 22, 23, 26) eingebracht werden und die Werkstücke oder Maschinenbauteile (1 1 ) in zumindest einem Oberflächenabschnitt (28) gereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Oberflächenabschnitt (28) mittels einer Inspektionseinrichtung (29) in der Reinigungskammer (2, 22, 23, 26) optisch erfasst wird und ausgehend davon der Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur optischen
Erfassung des zumindest einen Oberflächenabschnittes (28) die
Inspektionseinrichtung (29) mittels einer Führungs- und Bewegungseinrichtung (7) gesteuert an oder entlang des zumindest einem Oberflächenabschnitt (28) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Inspektionseinrichtung (29) zumindest eine Bildaufnahme bzw.
Bilderfassungsdaten (BD) des zumindest einen Oberflächenabschnittes (28) erzeugt werden und die zumindest eine Bildaufnahme bzw. Bilderfassungsdaten (BD) zur Ermittlung des Oberflächenreinheitsgrades mittels einer
Bildverarbeitungseinheit (BVE) ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück oder Maschinenbauteil (1 1 ) an dem wenigstens einen Oberflächenabschnitt (28) abhängig von dem ermittelten Oberflächenreinheitsgrad unmittelbar in der Reinigungskammer (2, 22, 23, 26) nachgereinigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der
Oberflächenreinheitsgrad in Abhängigkeit der Prüfvorschriften für die
Restschmutzanalyse ermittelt und überprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Oberflächenreinheitsgrad basierend an Hand der Anzahl und/oder Größe und/oder geometrischen Lage der Restschmutzpartikeln des mindestens ei Oberflächenabschnittes (28) ermittelt und überprüft wird. 7. Verfahren nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der
Inspektionseinrichtung (29) dreidimensionale Bildaufnahmen bzw.
Bilderfassungsdaten (BD) mit einer Auflösung von bis zu 5 vm erzeugt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Inspektionseinrichtung (29) mehrere Bildaufnahmen von dem zumindest einen Oberflächenabschnitt (28) erzeugt und die einzelnen Bildaufnahmen mittels der Bildverarbeitungseinheit (BVE) zu einem Gesamtbild zusammengesetzt und/oder dem jeweiligen Oberflächenabschnitt (28) zugeordnet und/oder der jeweilige Oberflächenabschnitt (28) ausgewertet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der
Inspektionseinrichtung (29) Flächenaufnahmen eines eben ausgebildeten
Oberflächenabschnittes (27.2) und/oder Tiefenaufnahmen eines geometrischen Konturabschnitts (27.1 ) erzeugt werden.
10. Inspektionssystem zur Ermittlung und Überprüfung des
Oberflächenreinheitsgrades von industriell gereinigten Werkstücken oder Maschinenbauteilen (1 1 ), umfassend wenigstens eine Inspektionseinrichtung (29) und eine Steuereinheit (10), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Oberflächenabschnitt (28) des industriell gereinigten Werkstückes oder
Maschinenbauteils (1 1 ) mittels der Inspektionseinrichtung (29) optisch erfasst wird und ausgehend davon der Oberflächenreinheitsgrad ermittelt und überprüft wird.
1 1 . Inspektionssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur optischen Erfassung des zumindest einen Oberflächenabschnittes (28) die
Inspektionseinrichtung (29) mittels einer Führungs- und Bewegungseinrichtung (7) gesteuert an oder entlang des zumindest einem Oberflächenabschnitt (28) verfahrbar ist.
12. Inspektionssystem nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionseinrichtung (29) zur Erzeugung zumindest einer Bildaufnahme bzw. Bilderfassungsdaten (BD) des zumindest einen Oberflächenabschnittes (28) eingerichtet ist, wobei die zumindest eine Bildaufnahme bzw.
Bilderfassungsdaten (BD) zur Ermittlung des Oberflächenreinheitsgrades mittels einer Bildverarbeitungseinheit (BVE) ausgewertet wird. 1 3. Inspektionssystem nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
mittels der Inspektionseinrichtung (29) dreidimensionale Bildaufnahmen bzw. Bilderfassungsdaten (BD) mit einer Auflösung von bis zu 5 vm erzeugbar sind.
14. Inspektionssystem nach Anspruch 10 bis 1 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionseinrichtung (29) mehrere Bildaufnahmen von dem zumindest einen
Oberflächenabschnitt (28) erzeugt und die einzelnen Bildaufnahmen mittels der Bildverarbeitungseinheit (BVE) zu einem Gesamtbild zusammengesetzt und/oder dem jeweiligen Oberflächenabschnitt (28) zugeordnet und/oder der jeweilige Oberflächenabschnitt (28) ausgewertet wird.
1 5. Inspektionssystem nach Anspruch 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
mittels der Inspektionseinrichtung (29) Flächenaufnahmen eines eben
ausgebildeten Oberflächenabschnittes 27.2 und/oder Tiefenaufnahmen eines geometrischen Konturabschnitts 27.1 erzeugbar sind.
1 6. Inspektionssystem nach Anspruch 10 bis 1 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) zur Ausführung einer Auswerteroutine (ATR) eingerichtet ist.
1 7. Inspektionssystem nach Anspruch 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1 0) zumindest eine Prozesseinheit (1 0.1 ) aufweist, die zur Ausführung der Auswerteroutine (ATR) eingerichtet ist, wobei mittels der Auswerteroutine (ATR) die Führungs- und Bewegungseinrichtung (7) abhängig von Steuerungsdaten (SD) gesteuert geführt und/oder der
Oberflächenreinheitsgrad abhängig von Auswertedaten (AD) bzw.
Überprüfungsdaten (Ü D) ermittelt und überprüft wird. 1 8. Inspektionssystem nach Anspruch 1 0 bis 1 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (BVE) softwarebasiert an Hand der Bilderfassungsdaten (BD) Auswertedaten (AD), wie insbesondere die Anzahl und/oder Größe und/oder geometrische Lage von Fremdschmutzpartikel in dem zumindest einen Oberflächenabschnitt (28) erkennt.
1 9. Inspektionssystem nach Anspruch 1 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bildverarbeitungseinheit (BVE) zur Ermittlung der Auswertedaten (AD) auf Basis der erzeugten Bilderfassungsdaten (BD) mittels einer Grauwertbestimmung eingerichtet ist.
20. Inspektionssystem nach Anspruch 10 bis 1 9, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von vorgegebenen Prüfvorschriften für die Restschmutzanalyse dem mindestens einen Oberflächenabschnitt (28) Sol lwerte für die zulässigen Restschmutzpartikel in Form von ein oder mehrere Überprüfungsdaten (Ü D) zugeordnet werden, die mittels der in der Steuereinheit (1 0) ausgeführte
Auswerteroutine (ATR) ausgewertet werden, und zwar vorzugsweise durch Vergleich mit den optisch erfassten Auswertedaten (AD).
21 . Inspektionssystem nach Anspruch 1 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in einer mit der wenigstens einen Prozesseinheit (1 0.1 ) zusammenwirkenden Speichereinheit (1 0.2) vorgegebene Überprüfungsmodule (Ü PR) für die
Auswerteroutine (ATR) hinterlegt sind.
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