WO2018069342A1 - Vorrichtung und verfahren zum reinigen eines werkstücks - Google Patents

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WO2018069342A1
WO2018069342A1 PCT/EP2017/075848 EP2017075848W WO2018069342A1 WO 2018069342 A1 WO2018069342 A1 WO 2018069342A1 EP 2017075848 W EP2017075848 W EP 2017075848W WO 2018069342 A1 WO2018069342 A1 WO 2018069342A1
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WO
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workpiece
injector
fluid
cleaning
cavity
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PCT/EP2017/075848
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English (en)
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Inventor
Egon KÄSKE
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Ecoclean Gmbh
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B5/00—Cleaning by methods involving the use of air flow or gas flow
    • B08B5/04—Cleaning by suction, with or without auxiliary action
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
    • B01F25/3124—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characterised by the place of introduction of the main flow
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    • B08B9/0326—Using pulsations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0042—Devices for removing chips
    • B23Q11/0075—Devices for removing chips for removing chips or coolant from the workpiece after machining

Definitions

  • the present invention relates to a device for cleaning a workpiece, which comprises means for generating a negative pressure, through which a cleaning fluid from a cavity of the workpiece is sucked.
  • a workpiece to be cleaned is immersed in a container with cleaning liquid and placed an opening of a cavity present in the workpiece on an adapter which is connected via a valve provided with a suction suction pipe with a vacuum vessel. Another opening of the cavity in the workpiece is open and is covered by the cleaning liquid. After the vacuum container has been evacuated, the valve in the suction line is opened, whereby the cleaning liquid is sucked through the cavity of the workpiece in the vacuum container.
  • the present invention has for its object to provide a device for cleaning a workpiece of the type mentioned, which is simple and / or easily controlled.
  • the means for generating the negative pressure comprises an injector.
  • a negative pressure is generated by generating a jet of injection fluid according to the jet pump or Venturi principle.
  • Such injector system comprising an injector is very simple and reliable.
  • the pressurized injection fluid may be provided by a wash pump, which is usually present in a cleaning device anyway.
  • the device comprises an adapter for establishing a fluid connection between an orifice of a cavity in the workpiece and the injector.
  • Such an adapter may be rigid or, to compensate for position tolerances of the workpiece and / or the injector, flexible, in particular elastically resilient, be formed.
  • the adapter may include a seal for fluid-tight sealing between the mouth of the cavity and an exterior of the workpiece.
  • the workpiece may include a plurality of non-fluidly communicating cavities having different mouth openings.
  • the device for each such orifice comprises a respective associated adapter for establishing a fluid connection between the respective orifice and an injector.
  • the different orifices may be connected to the same injector or with different injectors.
  • the apparatus may include a suction system including the injector and at least two adapters for establishing fluid communication between each of an orifice of a cavity of the workpiece and the injector.
  • Such a suction system can be arranged in particular laterally next to the workpiece during the cleaning process.
  • the injector may include an injection nozzle for introducing an injection fluid into an interior of the injector.
  • the interior of the injector may have a constriction located downstream of the injection nozzle.
  • the injection fluid may be different from the cleaning fluid or identical to the cleaning fluid.
  • the injection fluid is preferably an injection fluid.
  • water for example, water, a wash liquor (with or without microbubbles), a solvent-based cleaner, an acid, a cooling lubricant, and / or an oil may be used as the injection fluid.
  • the cleaning fluid may be a cleaning fluid or a gaseous cleaning medium, for example air.
  • a cleaning fluid for example, water, a wash liquor (with or without microbubbles), a solvent-containing cleaner, an acid, a cooling lubricant and / or an oil can be used.
  • the cleaning fluid may be admixed with at least one adjuvant which has a cleaning action.
  • an adjuvant may, for example, be a solid, in particular in the form of granules, a salt and / or in the form of ice pellets.
  • such adjuvant may include microbubbles in a liquid medium.
  • the temperature of the cleaning fluid is preferably adjusted to the type of soiling of the workpiece and to the requirements for the cleanliness of the workpiece after cleaning.
  • the temperature of the cleaning fluid is above a standard room temperature, in particular above 30 ° C., more preferably above 50 ° C.
  • the workpiece to be cleaned may be formed of any material, for example of a metallic material, a ceramic material and / or a plastic material.
  • the workpiece to be cleaned may in particular be a machined workpiece, in the cavity of which machining residues, in particular solids, for example chips, are contained.
  • the device comprises a downstream of the injector arranged, preferably cyclically closable, outlet-closing device for closing a flow path of a fluid discharged from the injector.
  • a reversal of the flow direction of the cleaning fluid in the cavity of the workpiece and thus a mutual passage of the cavity can be achieved.
  • the cleaning effect is significantly improved. Dirt that has stuck or deposited on bottlenecks or undercuts of the cavity are dissolved in a flow reversal and transported away together with the cleaning fluid.
  • the device according to the invention preferably comprises an injection-sealing device arranged upstream of the injector for closing a flow path of an injection fluid to be supplied to the injector.
  • an injection-sealing device arranged upstream of the injector for closing a flow path of an injection fluid to be supplied to the injector.
  • the device comprises a modulation device arranged upstream of the injector for generating a modulated injection fluid flow to the injector.
  • a modulation device By means of such a modulation device is preferably a pulsating injection fluid flow generated by the injector, which has the generation of a pulsating negative pressure at the mouth opening of the cavity of the workpiece result.
  • Such a modulation device may comprise, for example, a pulse valve with a rotating valve body, as in particular in the
  • WO 03/036144 AI is described.
  • the outlet closing device and / or the injection-sealing device can in particular be designed as a switching valve.
  • the device according to the invention preferably comprises a control device, which in particular comprises the outlet-closing device, the injection-sealing device, the modulation device and / or the injection fluid pump of the device, as far as said elements are contained in the respective device, and optionally also further controllable Controls elements of the device.
  • the device may comprise at least two injectors which-preferably alternately with one another-can be brought into fluid communication with in each case one orifice opening of a cavity, preferably the same cavity, of the workpiece. This also makes it possible to achieve a cleaning effect of the device improving the direction of flow of the cleaning fluid in the cavity of the workpiece.
  • the device comprises a manipulator, by means of which the workpiece and / or at least one injector from a remote position in which the workpiece and the respective injector are separated from each other, in a connection position in which a cavity of the workpiece and the respective injectors are in fluid communication with each other, is movable.
  • the manipulator is preferably designed as a freely programmable handling device with its own drive, for example with an electric, hydraulic or pneumatic drive.
  • the manipulator comprises an industrial robot.
  • the device according to the invention may further comprise at least one jet nozzle, by means of which a jet of a jet fluid directed onto an access opening of a cavity of the workpiece can be produced.
  • a jet of a jet fluid directed onto an access opening of a cavity of the workpiece can be produced.
  • the jet fluid may be the same or different from the cleaning fluid.
  • the jet fluid may comprise a jet fluid.
  • the jet fluid comprises a gaseous jet medium, for example compressed air.
  • the device comprises a cleaning fluid container, in which the workpiece can be arranged so that an access opening of a cavity of the workpiece dips into a volume of the cleaning fluid arranged in the cleaning container.
  • Claim 13 is directed to a combination of a device according to the invention for cleaning a workpiece and a workpiece to be cleaned by means of the device.
  • the present invention further relates to a method of cleaning a workpiece comprising a cavity having an access opening and a mouth opening.
  • the present invention has the further object of providing such a method, which is feasible with little effort and in a simple manner, but nevertheless allows a thorough cleaning of the workpiece.
  • This object is achieved by a method of cleaning a workpiece according to claim 14, comprising:
  • the method according to the invention can be carried out in particular by means of the device according to the invention for cleaning a workpiece.
  • the inventive device for cleaning a workpiece is particularly suitable for carrying out the method according to the invention for cleaning a workpiece.
  • the inventive device for cleaning a workpiece is particularly suitable for use as a pre-cleaning system before an aqueous cleaning system.
  • the device according to the invention are preferably solids, in particular machining residues, such as chips, blasting agents, cast sand and the like, and liquid and / or pasty processing residues such as oils, coolants and / or fats, removed from the workpiece to be cleaned.
  • the device according to the invention can be used for cleaning a workpiece as an end cleaning device or as an intermediate cleaning device in front of an assembly line.
  • the device according to the invention can be used, in particular, for removing soiling, which has arisen through storage and / or transport of the workpiece.
  • Each cleaning system in which a filled or filled cleaning container and a washing pump are present, can be converted into a device according to the invention for cleaning a workpiece in a simple manner.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of an apparatus for cleaning a workpiece in a bath of a cleaning fluid, wherein the workpiece is connected to an injector for generating a negative pressure in a cavity of the workpiece.
  • Fig. 2 is an enlarged schematic representation of the injector of
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a second embodiment of a device for cleaning a workpiece, which comprises an outlet closure device arranged downstream of the injector for closing a flow path of a fluid discharged from the injector;
  • FIG. 4 is a schematic representation of a third embodiment of the apparatus for cleaning a workpiece, which includes a modulation device arranged upstream of the injector for cyclically closing a flow path of an injection fluid to be supplied to the injector;
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a fourth embodiment of a device for cleaning a workpiece, which comprises a suction system, by means of which a fluid connection between a plurality of orifices of a cavity in the workpiece and the injector can be produced;
  • FIG. 6 is a schematic representation of a fifth embodiment of a device for cleaning a workpiece, which comprises a plurality of injectors to which the workpiece is alternately connectable to create a vacuum in a cavity of the workpiece, wherein a cavity of the workpiece in fluid communication with a first Injector stands; and 7 is a schematic representation of the fifth embodiment of the device for cleaning a workpiece, wherein the workpiece has been moved relative to the injectors and the cavity of the workpiece is in fluid communication with a second injector.
  • a device 100 for cleaning a workpiece 102 shown as a whole as 100 in FIG. 1, comprises a cleaning container 104, which can be filled up to a level 106 with a fluid 108 of a cleaning fluid, in particular a cleaning fluid.
  • a cleaning fluid for example, water, a wash liquor (with or without microbubbles), a solvent-containing cleaner, an acid, a cooling lubricant and / or an oil can be used.
  • a gaseous cleaning fluid for example air, can be used as the cleaning fluid.
  • the temperature of the cleaning fluid is preferably adjusted to the type of soiling of the workpiece 102 and the cleanliness requirements of the workpiece 102 after it has been cleaned.
  • the temperature of the cleaning fluid is above a standard room temperature, in particular above 30 ° C., more preferably above 50 ° C.
  • the workpiece 102 to be cleaned is introduced into the volume 108 of the cleaning fluid for carrying out a cleaning operation.
  • the workpiece 102 has one or more cavities 110, wherein each cavity 110 may include a main channel 112 through which the cleaning fluid can pass and one or more secondary channels 114 through which the cleaning fluid can flow, which are in fluid communication with the main channel 112.
  • the cavity 110 of the workpiece 102 has at least one access opening 116, through which cleaning fluid can enter the cavity 110, and at least one orifice 118 different from the access opening 116, through which cleaning fluid can be sucked out of the cavity 110.
  • the access opening 116 and / or the mouth opening 118 are preferably arranged on an outer surface 120 of the workpiece 102.
  • the access openings 116 may lead directly to the main channel 112 or to a secondary channel 114 of the cavity 110.
  • the orifice 118 may be provided on the main channel 112 or on a secondary channel 114.
  • the workpiece 102 may be formed of any material, such as a metallic material, a ceramic material and / or a plastic material.
  • the device 100 further comprises an injector 122 for generating a negative pressure, through which the cleaning fluid from the cavity 110 of the workpiece 102 is sucked.
  • the injector 122 comprises a housing 124, in the interior 126 of which an injection nozzle 128 opens.
  • the injection nozzle 128 is connected to an injection fluid reservoir 132 (shown in FIG. 1) via an injection fluid line 130.
  • an injection fluid pump 134 In the injection fluid line 130, there are disposed an injection fluid pump 134 and an injection capping device 136 for closing the flow path of an injection fluid to be supplied to the injector 122.
  • the injection-sealing device 136 may be formed, for example, as a switching valve.
  • the injection sealer 136 is preferably located downstream of the injection fluid pump 134 and upstream of the injection nozzle 128.
  • the device 100 comprises a control device (not shown) which in particular controls the injection fluid pump 134 and the injection closure device 136.
  • the injector 122 further comprises an outlet 138, which comprises an inlet region 142 tapering in the flow direction 140 of the fluid through the outlet 138 and an outlet region 144 following the inlet region 142 in the flow direction 140.
  • the inlet region 142 and the outlet region 144 adjoin one another at a constriction 146 of the interior 126 of the injector 122.
  • the cross section taken perpendicular to the flow direction 140 of the interior 126 of the injector 122 is minimal at the constriction 146, which forms a bottleneck in the flow path of the fluid through the injector 122.
  • the injector 122 comprises an intake line 148, through which cleaning fluid drawn in from the cavity 110 of the workpiece 102 can be fed into the inlet region 142 of the injector 122.
  • the suction conduit 148 may be provided with an adapter 150 which, in operation of the apparatus 100, may be brought into contact with a portion of the outer surface 120 of the workpiece 102 which surrounds the mouth 118 of the cavity 110 of the workpiece 102 such that the injector 122 passes over the Adapter 150 fluid-tight against the workpiece 102 and the interior of the intake manifold 148 fluid-tight from the injector 122 surrounding volume 108 of the cleaning fluid is separated.
  • the apparatus 100 may further comprise a manipulator (not shown) by means of which the workpiece 102 and / or the injector 122 from a remote position, in which the workpiece 102 and the injector 122 are separated from each other, in a connecting position in which the cavity 110 of the workpiece 102 and the injector 122 are in fluid communication with each other, is movable.
  • a manipulator not shown
  • the cleaning container 104 is completely or partially filled with a volume 108 of the cleaning fluid.
  • the workpiece 102 to be cleaned is deposited in the completely or partially filled cleaning container 104 on a (not shown) workpiece holder or held by a (not shown) manipulator in a predetermined cleaning position.
  • the workpiece 102 is positioned relative to the injector 122 such that an orifice 118 of the cavity 110 of the workpiece 102 is in fluid communication with the suction conduit 148 of the injector 122 and sealed by the adapter 150 of the injector 122 from the periphery of the workpiece 102.
  • the adapter 150 may be rigid or flexible, preferably resilient, in particular in the manner of a bellows, in order to be able to compensate for tolerances in the positioning of the workpiece 102 relative to the injector 122.
  • the workpiece 102 is arranged so that at least one of the mouth opening 118 different access opening 116 of the cavity 110 is immersed in the arranged in the cleaning tank 104 volume 108 of the cleaning fluid.
  • This at least one access opening 116 of the cavity 110 is open so that cleaning fluid can enter the cavity 100 through this access opening 116.
  • the injector system 152 comprising the injector 122, the injection fluid pump 134, and the injection sealer 136 is activated by opening the flow path of the injection fluid through the injection obturator 136, such that the flow path of the injection fluid the (preferably continuously operating) injection fluid pump 134 from the Injetechnischsfluidreservoir 132 funded injection fluid passes through the injection nozzle 128 into the interior 126 of the injector 122 and there forms an injection fluid jet.
  • the pressure of the injection fluid at the outlet opening of the injection nozzle 128 is preferably at least 1 bar. Furthermore, the overpressure of the injection fluid at the outlet opening of the injection nozzle 128 is preferably at most about 350 bar, in particular at most about 15 bar, particularly preferably at most about 3.5 bar.
  • the injection fluid may be different from the cleaning fluid or identical to the cleaning fluid.
  • the injection fluid is preferably an injection fluid.
  • water for example, water, a wash liquor (with or without microbubbles), a solvent-based cleaner, an acid, a cooling lubricant and / or an oil can be used as the injection fluid.
  • the injection fluid pump 134 can be connected to the volume 108 of the cleaning fluid in the cleaning container 104 on the suction side; it is then not necessary to provide a separate injection fluid reservoir 132 for the injection fluid.
  • a suction flow is generated according to the jet pump or Venturi principle, which leads to a negative pressure in the suction line 148 of the injector 122, through which cleaning fluid which has penetrated into the cavity 110 of the workpiece 102 passes through the mouth opening 118 into the Injector 122 is promoted.
  • the injector system 152 thus serves as a means 155 for generating a negative pressure.
  • Cleaning fluid stream is generated through the cavity 110 of the workpiece 102, the flow direction in FIG. 1 is shown by the arrows 154.
  • Contaminants contained in the cavity 110 of the workpiece 102 for example solids, in particular chips, are carried along by the cleaning fluid stream and conveyed to the outlet opening 156 of the injector and discharged there from the injector 122.
  • the cleaning fluid may be admixed with at least one adjuvant which has a cleaning action.
  • Such an adjuvant may, for example, be a solid, in particular in the form of granules, a salt and / or in the form of ice pellets.
  • such adjuvant may include microbubbles in a liquid medium.
  • the injector system 152 Upon completion of the cleaning operation, the injector system 152 is deactivated by closing the injection sealer 136, and the workpiece 102 is released from its docking position on the injector 122 and removed from the cleaning container 104.
  • the cleaning container 104 can be dispensed with;
  • the ambient air serving as cleaning fluid can then flow from the atmosphere surrounding the workpiece 102 into the cavity 110 of the workpiece 102 when the injector system 152 is activated.
  • a second embodiment of a device 100 for cleaning a workpiece 102 shown in FIG. 3 differs from the embodiment illustrated in FIG. 1 in that the device 100 has an outlet closing device 158 arranged downstream of the injector 122 for closing the flow path of the device Injector 122 discharged fluid comprises.
  • the fluid discharged from the injector 122 includes the injection fluid and the cleaning fluid.
  • the outlet closure device 158 may comprise a switching valve that is controllable by the control device of the device 100.
  • the outlet sealer 158 is connected to the outlet 138 of the injector 122 via an outlet conduit 160.
  • the outlet conduit 160 may be passed through a wall 162 of the cleaning tank 104 so that the outlet sealing apparatus 158 may be located outside the cleaning tank 104.
  • the fluid flowing through the outlet sealer 158 when the outlet sealer 158 is open is preferably collected and disposed of in a collection container (not shown), or returned to the purification container 104 after a reprocessing, especially filtration.
  • the outlet sealing device 158 is only temporarily opened during the cleaning process, preferably cyclically, and then closed again. During the closing phases of the outlet closing device 158, a change in the flow direction of the cleaning fluid through the cavity 110 of the workpiece 102 results. This reversal of the flow direction of the cleaning fluid in the cavity 110 is shown in FIG. 3 represented by the broken arrows 164.
  • FIG. 3 illustrated second embodiment of the apparatus 100 for cleaning the workpiece 102 in terms of structure, function and method of manufacture with the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, to the above description in this respect reference is made.
  • a third embodiment of a device 100 for cleaning a workpiece 102 shown in FIG. 4 differs from that shown in FIGS. 1 and 2 in that, as an alternative or in addition to the injection-sealing device 136, the device 100 comprises a modulation device 166 arranged in the injection fluid line 130 upstream of the injector 122 for generating a modulated injection fluid flow to the injector 122.
  • a pulsating injection fluid flow through the injector 122 can be generated, which results in the generation of a pulsating negative pressure at the mouth opening 118 of the cavity 110 of the workpiece 102.
  • the modulation device 166 may comprise, for example, a pulse valve with a rotating valve body, as described in WO 03/036144 AI, to which reference is made in terms of the structure and operation of such a pulse valve.
  • the in Fig. 4 illustrated third embodiment of the apparatus 100 for cleaning the workpiece 102 in terms of structure, function and method of manufacture with the in Figs. 1 and 2 illustrated first embodiment, the above description of which reference is made.
  • a fourth embodiment of a device 100 for cleaning a workpiece 102 which is illustrated in FIG. 5, differs from the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that the injector 122 is not limited to a single orifice 118 of the cavity 110 of the workpiece 102 Fluid communication is, but with two or more orifices 118 of the cavity 110th
  • the apparatus 100 includes a suction system 168 that includes the injector 122 and at least two adapters 150 'for establishing fluid communication between each of a mouth 118 of the cavity 110 in the workpiece 102 and the injector 122.
  • the mouth opening 118 can be arranged in particular on a side wall of the workpiece 102 to be cleaned.
  • the local flow direction 154 of the cleaning fluid in the cavity 110 is directed towards the nearest outlet opening 118.
  • the device 100 may comprise one or more jet nozzles 170, by means of which in each case a jet 172 of a jet fluid directed onto an access opening 116 of the cavity 110 in the workpiece 102 can be generated.
  • the jet fluid is supplied to the respective jet nozzle 170 via a respective jet fluid line 174.
  • the jet fluid conduits 174 may be fed, for example, via a jet pump from a jet fluid reservoir (not shown).
  • the jet fluid may be the same or different from the cleaning fluid.
  • the jet fluid may comprise a jet fluid.
  • the jet nozzle 170 is preferably formed as a spray nozzle.
  • the jet fluid comprises a gaseous jet medium, for example compressed air.
  • the jet nozzle 170 is preferably formed as a compressed air nozzle.
  • the cleaning effect of the device 100 is improved, in particular in the regions of the cavity 110 of the workpiece 102 which adjoin the access openings 116 acted upon by the jets 172.
  • the fourth embodiment of the apparatus 100 for cleaning the workpiece 102 shown in FIG. 5 in terms of structure, function and method of manufacture coincides with the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, to the above description of which reference is made.
  • a fifth embodiment of a device 100 for cleaning a workpiece 102 shown in FIGS. 6 and 7 differs from that shown in FIGS. 1 and 2 in that the device 100 comprises two or more injectors 122, which can be brought into fluid communication with in each case one orifice opening 118 of the cavity 110 of the workpiece 102.
  • the workpiece 102 is in contact with a first injector 122a, which communicates with an injection fluid pump 134 via a first injection fluid line 130a and a first injection-sealing device 136a, which injection fluid from an injection fluid reservoir 132 promotes.
  • the first injection-sealing device 136a is closed.
  • the workpiece 102 is moved away from, and in contact with, a second injector 122b, such as by a manipulator (not shown), from the first injector 122a so that the cavity 110 of the workpiece 102 is now in fluid communication with the second injector 122b stands.
  • the second injector 122b is connected to the pressure-side outlet of the injection fluid pump 134 via a second injection fluid line 130b and a second injection capper 136b.
  • a second cleaning phase is initiated during which cleaning fluid is extracted from the cavity 110 of the workpiece 102 through a second orifice 118b of the cavity 110 into the second injector 122b.
  • the flow direction 154 of the cleaning fluid in the cavity 110 during the second cleaning phase is opposite to the flow direction 154 of the cleaning fluid in the cavity 110 during the first cleaning phase.
  • the second injection-sealing device 136 b is closed, and the cleaned workpiece 102 is removed from the cleaning container 104.
  • the in Figs. 6 and 7 illustrated fifth embodiment of the apparatus 100 for cleaning the workpiece 102 in terms of structure, operation and manner of manufacture with the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the above description of which reference is made.

Abstract

Um eine Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks, umfassend eine Einrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks, durch welchen ein Reinigungsfluid aus einem Hohlraum des Werkstücks absaugbar ist, zu schaffen, welche einfach aufgebaut und/oder leicht steuerbar ist, wird vorgeschlagen, dass die Einrichtung zum Erzeugen des Unterdrucks einen Injektor umfasst.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen eines Werkstücks
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks, die eine Einrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks, durch welchen ein Reinigungsfluid aus einem Hohlraum des Werkstücks absaugbar ist, um- fasst.
Eine solche Vorrichtung ist aus der EP 2 246 128 A2 bekannt.
Bei dieser bekannten Vorrichtung wird ein zu reinigendes Werkstück in einen Behälter mit Reinigungsflüssigkeit eingetaucht und eine Öffnung eines in dem Werkstück vorhandenen Hohlraums auf einen Adapter aufgesetzt, der über eine mit einem Ventil versehene Saugleitung mit einem Vakuumbehälter verbunden ist. Eine andere Öffnung des Hohlraums in dem Werkstück ist offen und wird von der Reinigungsflüssigkeit bedeckt. Nachdem der Vakuumbehälter evakuiert worden ist, wird das Ventil in der Saugleitung geöffnet, wodurch die Reinigungsflüssigkeit durch den Hohlraum des Werkstücks in den Vakuumbehälter gesogen wird.
Bei dieser bekannten Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks ist von Nachteil, dass ein Vakuumbehälter und eine Vakuumpumpe zum Evakuieren des Vakuumbehälters erforderlich sind, wodurch ein hoher Aufwand für die Vakuumtechnik und für die Steuerungsorgane der Vakuumtechnik entsteht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einfach aufgebaut und/oder leicht steuerbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Einrichtung zum Erzeugen des Unterdrucks einen Injektor umfasst. In einem solchen Injektor wird ein Unterdruck durch Erzeugen eines Strahls eines Injektionsfluids nach dem Strahlpumpen- oder Venturi-Prinzip erzeugt.
Ein solches einen Injektor umfassendes Injektorsystem ist sehr einfach aufgebaut und zuverlässig funktionsfähig . Das unter Druck stehende Injektionsfluid kann von einer Waschpumpe bereitgestellt werden, welche in einer Reinigungsvorrichtung ohnehin üblicherweise vorhanden ist.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung einen Adapter zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen einer Mündungsöffnung eines Hohlraums in dem Werkstück und dem Injektor umfasst.
Ein solcher Adapter kann starr oder, zum Ausgleich von Positionstoleranzen des Werkstücks und/oder des Injektors, flexibel, insbesondere elastisch federnd, ausgebildet sein.
Der Adapter kann eine Dichtung zum fluiddichten Abdichten zwischen der Mündungsöffnung des Hohlraums und einem Außenraum des Werkstücks umfassen.
Das Werkstück kann mehrere, nicht in Fluidverbindung miteinander stehende Hohlräume umfassen, die verschiedene Mündungsöffnungen aufweisen. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung für jede solche Mündungsöffnung einen jeweils zugeordneten Adapter zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen der betreffenden Mündungsöffnung und einem Injektor umfasst. Dabei können die verschiedenen Mündungsöffnungen mit demselben Injektor oder mit verschiedenen Injektoren verbunden sein. Die Vorrichtung kann ein Saugsystem umfassen, welches den Injektor und mindestens zwei Adapter zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen jeweils einer Mündungsöffnung eines Hohlraums des Werkstücks und dem Injektor umfasst.
Ein solches Saugsystem kann während des Reinigungsvorgangs insbesondere seitlich neben dem Werkstück angeordnet sein.
Der Injektor kann eine Injektionsdüse für das Einbringen eines Injektionsfluids in einen Innenraum des Injektors umfassen.
Der Innenraum des Injektors kann eine stromabwärts von der Injektionsdüse angeordnete Verengung aufweisen.
Das Injektionsfluid kann von dem Reinigungsfluid verschieden oder mit dem Reinigungsfluid identisch sein.
Das Injektionsfluid ist vorzugsweise eine Injektionsflüssigkeit.
Als Injektionsfluid kann beispielsweise Wasser, eine Waschlauge (mit oder ohne Mikroblasen), ein lösemittelhaltiger Reiniger, eine Säure, ein Kühlschmiermittel und/oder ein Öl verwendet werden.
Das Reinigungsfluid kann eine Reinigungsflüssigkeit oder ein gasförmiges Reinigungsmedium, beispielsweise Luft, sein.
Als Reinigungsfluid kann beispielsweise Wasser, eine Waschlauge (mit oder ohne Mikroblasen), ein lösemittelhaltiger Reiniger, eine Säure, ein Kühlschmiermittel und/oder ein Öl verwendet werden.
Dem Reinigungsfluid kann mindestens ein Hilfsstoff beigemischt sein, der eine reinigende Wirkung hat. Ein solcher Hilfsstoff kann beispielsweise ein Feststoff, insbesondere in Form eines Granulats, eines Salzes und/oder in Form von Eispellets, sein.
Ferner kann ein solcher Hilfsstoff Mikroblasen in einem flüssigen Medium umfassen.
Die Temperatur des Reinigungsfluids ist vorzugsweise an die Art der Verschmutzung des Werkstücks und an die Anforderungen an die Sauberkeit des Werkstücks nach der Reinigung angepasst.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Temperatur des Reinigungsfluids über einer üblichen Raumtemperatur, insbesondere über 30° C, besonders bevorzugt über 50° C, liegt.
Das zu reinigende Werkstück kann aus einem beliebigen Material gebildet sein, beispielsweise aus einem metallischen Material, einem keramischen Material und/oder einem Kunststoffmaterial.
Das zu reinigende Werkstück kann insbesondere ein spanend bearbeitetes Werkstück sein, in dessen Hohlraum Bearbeitungsrückstände, insbesondere Feststoffe, beispielsweise Späne, enthalten sind .
Bei einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine stromabwärts von dem Injektor angeordnete, vorzugsweise zyklisch verschließbare, Auslass-Verschließvorrichtung zum Verschließen eines Strömungswegs eines von dem Injektor abgegebenen Fluids umfasst. Durch Schließen der Auslass-Verschließvorrichtung kann eine Umkehr der Strömungsrichtung des Reinigungsfluids im Hohlraum des Werkstücks und somit ein wechselseitiges Durchströmen des Hohlraums erzielt werden . Durch das Umkehren der Strömungsrichtung des Reinigungsfluids im Hohlraum des Werkstücks wird die Reinigungswirkung erheblich verbessert. Verschmutzungen, die sich an Engstellen oder Hinterschneidungen des Hohlraums verklemmt oder abgelagert haben, werden bei einer Strömungsumkehr gelöst und zusammen mit dem Reinigungsfluid abtransportiert.
Ferner umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise eine stromaufwärts von dem Injektor angeordnete Injektions-Verschließvorrichtung zum Verschließen eines Strömungswegs eines dem Injektor zuzuführenden Injek- tionsfluids. Durch Öffnen einer solchen Injektions-Verschließvorrichtung kann das Injektorsystem in einfacher weise zum Erzeugen eines Unterdrucks aktiviert werden, und durch Schließen einer solchen Injektions-Verschließvorrich- tung kann das Injektorsystem in einfacher Weise deaktiviert werden.
Ferner kann bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine stromaufwärts von dem Injektor angeordnete Modulationsvorrichtung zum Erzeugen eines modulierten Injektionsfluidstroms zu dem Injektor umfasst.
Mittels einer solchen Modulationsvorrichtung ist vorzugsweise ein pulsierender Injektionsfluidstrom durch den Injektor erzeugbar, was die Erzeugung eines pulsierenden Unterdrucks an der Mündungsöffnung des Hohlraums des Werkstücks zur Folge hat.
Auch durch einen solchen pulsierenden Unterdruck kann eine Umkehr der Strömung des Reinigungsfluids in dem Hohlraum des Werkstücks erzeugt werden, durch welche eine Verbesserung der Reinigungswirkung erzielt wird .
Eine solche Modulationsvorrichtung kann beispielsweise ein Pulsventil mit einem rotierenden Ventilkörper umfassen, wie es insbesondere in der
WO 03/036144 AI beschrieben ist.
Die Auslass-Verschließvorrichtung und/oder die Injektions-Verschließvorrich- tung können insbesondere als ein Schaltventil ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst vorzugsweise eine Steuerungsvorrichtung, welche insbesondere die Auslass-Verschließvorrichtung, die Injek- tions-Verschließvorrichtung, die Modulationsvorrichtung und/oder die Injek- tionsfluidpumpe der Vorrichtung, soweit die genannten Elemente in der jeweiligen Vorrichtung enthalten sind, und gegebenenfalls auch weitere steuerbare Elemente der Vorrichtung steuert.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung mindestens zwei Injektoren umfasst, die - vorzugsweise abwechselnd miteinander - in Fluidverbindung mit jeweils einer Mündungsöffnung eines Hohlraums, vorzugsweise desselben Hohlraums, des Werkstücks bringbar sind. Auch hierdurch kann eine die Reinigungswirkung der Vorrichtung verbessernde Umkehr der Strömungsrichtung des Reinigungsfluids in dem Hohlraum des Werkstücks erzielt werden.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Vorrichtung einen Manipulator umfasst, mittels welchem das Werkstück und/oder mindestens ein Injektor aus einer Getrenntstellung, in welcher das Werkstück und der jeweilige Injektor voneinander getrennt sind, in eine Verbindungsstellung, in welcher ein Hohlraum des Werkstücks und der jeweilige Injektor in Fluidverbindung miteinander stehen, bewegbar ist.
Der Manipulator ist vorzugsweise als eine frei programmierbare Handhabungsvorrichtung mit einem eigenen Antrieb, beispielsweise mit einem elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Antrieb, ausgebildet.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Manipulator einen Industrieroboter umfasst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner mindestens eine Strahldüse umfassen, mittels welcher ein auf eine Zugangsöffnung eines Hohlraums des Werkstücks gerichteter Strahl eines Strahlfluids erzeugbar ist. Durch einen solchen Strahl eines Strahlfluids wird die Reinigungswirkung der Vorrichtung insbesondere in den an die mit dem Strahl beaufschlagte Zugangsöffnung angrenzenden Bereichen des Hohlraums des Werkstücks verbessert.
Das Strahlfluid kann mit dem Reinigungsfluid identisch oder aber von demselben verschieden sein.
Insbesondere kann das Strahlfluid eine Strahlflüssigkeit umfassen.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch vorgesehen sein, dass das Strahlfluid ein gasförmiges Strahlmedium, beispielsweise Druckluft, umfasst.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Vorrichtung einen Reinigungsfluidbehälter umfasst, in welchem das Werkstück so anordenbar ist, dass eine Zugangsöffnung eines Hohlraums des Werkstücks in ein in dem Reinigungsbehälter angeordnetes Volumen des Rei- nigungsfluids eintaucht.
Anspruch 13 ist auf eine Kombination aus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks und einem mittels der Vorrichtung zu reinigenden Werkstück gerichtet.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Reinigen eines Werkstücks, das einen Hohlraum mit einer Zugangsöffnung und einer Mündungsöffnung umfasst.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zu schaffen, welches mit geringem Aufwand und in einfacher Weise durchführbar ist, aber dennoch eine gründliche Reinigung des Werkstücks ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Reinigen eines Werkstücks nach Anspruch 14 gelöst, welches Folgendes umfasst:
Anordnen des Werkstücks derart, dass die Zugangsöffnung in ein Volumen eines Reinigungsfluids eintaucht; und
Erzeugen eines Unterdrucks, durch welchen Reinigungsfluid durch die Mündungsöffnung des Hohlraums aus dem Werkstück abgesaugt wird, mittels eine Injektors.
Dabei ist es für die Erzielung einer guten Reinigungswirkung besonders günstig, wenn eine Strömungsrichtung des Reinigungsfluids in dem Hohlraum des Werkstücks in zumindest einem Bereich des Hohlraums zumindest zeitweise umgekehrt wird . Durch eine Strömungsumkehr können insbesondere festsitzende Feststoffe, beispielsweise Späne, besser gelöst und zusammen mit dem Reinigungsfluid abtransportiert werden.
Besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bereits vorstehend im Zusammenhang mit besonderen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks erläutert worden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks eignet sich insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Reinigen eines Werkstücks.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks eignet sich insbesondere zur Verwendung als ein Vorreinigungssystem vor einer wässrigen Reinigungsanlage. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden vorzugsweise Feststoffe, insbesondere Bearbeitungsrückstände, wie beispielsweise Späne, Strahlmittel, Gusssand und ähnliches, und flüssige und/oder pastöse Bearbeitungsrückstände wie Öle, Kühlschmiermittel und/oder Fette, aus dem zu reinigenden Werkstück entfernt.
Hierdurch kann insbesondere die Badstandzeit in der nachfolgenden Reinigungsanlage verlängert werden.
Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks als Endreinigungsvorrichtung oder als Zwischenreinigungsvorrichtung vor einer Montagelinie verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere zum Entfernen von Verschmutzungen dienen, welche durch Lagerung und/oder Transport des Werkstücks entstanden sind.
Jede Reinigungsanlage, in der ein gefüllter oder zu füllender Reinigungsbehälter und eine Waschpumpe vorhanden sind, kann in einfacher Weise in eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks umgerüstet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks in einem Bad eines Reinigungsfluids, wobei das Werkstück an einen Injektor zum Erzeugen eines Unterdrucks in einem Hohlraum des Werkstücks angeschlossen ist; Fig. 2 eine vergrößerte schematische Darstellung des Injektors der
Vorrichtung aus Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks, welche eine stromabwärts von dem Injektor angeordnete Auslass-Ver- schließvorrichtung zum Verschließen eines Strömungswegs eines von dem Injektor abgegebenen Fluids umfasst;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks, welche eine stromaufwärts von dem Injektor angeordnete Modulationsvorrichtung zum zyklischen Verschließen eines Strömungswegs eines dem Injektor zuzuführenden Injektionsfluids umfasst;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks, welche ein Saugsystem umfasst, mittels welchem eine Fluidverbindung zwischen mehreren Mündungsöffnungen eines Hohlraums in dem Werkstücks und dem Injektor herstellbar ist;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks, welche mehrere Injektoren umfasst, an welche das Werkstück abwechselnd anschließbar ist, um einen Unterdruck in einem Hohlraum des Werkstücks zu erzeugen, wobei ein Hohlraum des Werkstücks in Fluidverbindung mit einem ersten Injektor steht; und Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende schematische Darstellung der fünften Ausführungsform der Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks, wobei das Werkstück relativ zu den Injektoren bewegt worden ist und der Hohlraum des Werkstücks in Fluid- verbindung mit einem zweiten Injektor steht.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Eine in Fig. 1 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks 102 umfasst einen Reinigungsbehälter 104, der bis zu einem Pegel 106 mit einem Fluid 108 eines Reinigungsfluids, insbesondere einer Reinigungsflüssigkeit, füllbar ist.
Als Reinigungsfluid kann beispielsweise Wasser, eine Waschlauge (mit oder ohne Mikroblasen), ein lösungsmittelhaltiger Reiniger, eine Säure, ein Kühlschmiermittel und/oder ein Öl verwendet werden.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann ein gasförmiges Reinigungsfluid, beispielsweise Luft, als Reinigungsfluid verwendet werden.
Die Temperatur des Reinigungsfluids wird vorzugsweise an die Art der Verschmutzung des Werkstücks 102 und an die Anforderungen an die Sauberkeit des Werkstücks 102 nach dessen Reinigung angepasst.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Temperatur des Reinigungsfluids über einer üblichen Raumtemperatur, insbesondere über 30° C, besonders bevorzugt über 50° C, liegt.
Das zu reinigende Werkstück 102 wird für die Durchführung eines Reinigungsvorgangs in das Volumen 108 des Reinigungsfluids eingebracht. Das Werkstück 102 weist einen oder mehrere Hohlräume 110 auf, wobei jeder Hohlraum 110 einen von dem Reinigungsfluid durchströmbaren Hauptkanal 112 und einen oder mehrere von dem Reinigungsfluid durchströmbare Nebenkanäle 114, welche in Fluidverbindung mit dem Hauptkanal 112 stehen, umfassen kann.
Der Hohlraum 110 des Werkstücks 102 weist mindestens eine Zugangsöffnung 116 auf, durch welche Reinigungsfluid in den Hohlraum 110 gelangen kann, und mindestens eine von der Zugangsöffnung 116 verschiedene Mündungsöffnung 118, durch welche Reinigungsfluid aus dem Hohlraum 110 absaugbar ist.
Die Zugangsöffnung 116 und/oder die Mündungsöffnung 118 sind vorzugsweise an einer Außenfläche 120 des Werkstücks 102 angeordnet.
Die Zugangsöffnungen 116 können direkt zum Hauptkanal 112 oder zu einem Nebenkanal 114 des Hohlraums 110 führen.
Die Mündungsöffnung 118 kann an dem Hauptkanal 112 oder an einem Nebenkanal 114 vorgesehen sein.
Das Werkstück 102 kann aus einem beliebigen Material gebildet sein, beispielsweise aus einem metallischen Material, einem keramischen Material und/oder einem Kunststoffmaterial.
Die Vorrichtung 100 umfasst ferner einen Injektor 122 zum Erzeugen eines Unterdrucks, durch welchen das Reinigungsfluid aus dem Hohlraum 110 des Werkstücks 102 absaugbar ist.
Wie am besten aus der vergrößerten Darstellung von Fig . 2 zu ersehen ist, umfasst der Injektor 122 ein Gehäuse 124, in dessen Innenraum 126 eine Injektionsdüse 128 mündet. Die Injektionsdüse 128 ist über eine Injektionsfluidleitung 130 mit einem (in Fig. 1 dargestellten) Injektionsfluidreservoir 132 verbunden.
In der Injektionsfluidleitung 130 sind eine Injektionsfluidpumpe 134 und eine Injektions-Verschließvorrichtung 136 zum Verschließen des Strömungswegs eines dem Injektor 122 zuzuführenden Injektionsfluids angeordnet.
Die Injektions-Verschließvorrichtung 136 kann beispielsweise als ein Schaltventil ausgebildet sein.
Die Injektions-Verschließvorrichtung 136 ist vorzugsweise stromabwärts von der Injektionsfluidpumpe 134 und stromaufwärts von der Injektionsdüse 128 angeordnet.
Die Vorrichtung 100 umfasst eine (nicht dargestellte) Steuerungsvorrichtung, welche insbesondere die Injektionsfluidpumpe 134 und die Injektions-Ver- schließvorrichtung 136 steuert.
Der Injektor 122 umfasst ferner einen Auslass 138, welcher einen sich in der Strömungsrichtung 140 des Fluids durch den Auslass 138 verjüngenden Einlaufbereich 142 und einen in der Strömungsrichtung 140 auf den Einlaufbereich 142 folgenden Auslaufbereich 144 umfasst.
Der Einlaufbereich 142 und der Auslaufbereich 144 grenzen an einer Verengung 146 des Innenraums 126 des Injektors 122 aneinander an.
Der senkrecht zur Strömungsrichtung 140 genommene Querschnitt des Innenraums 126 des Injektors 122 ist an der Verengung 146, welche eine Engstelle im Strömungsweg des Fluids durch den Injektor 122 bildet, minimal. Ferner umfasst der Injektor 122 eine Ansaugleitung 148, durch welche aus dem Hohlraum 110 des Werkstücks 102 angesaugtes Reinigungsfluid in den Einlaufbereich 142 des Injektors 122 einspeisbar ist.
Die Ansaugleitung 148 kann mit einem Adapter 150 versehen sein, welcher im Betrieb der Vorrichtung 100 in Kontakt mit einem Bereich der Außenfläche 120 des Werkstücks 102 bringbar ist, welcher die Mündungsöffnung 118 des Hohlraums 110 des Werkstücks 102 umgibt, so dass der Injektor 122 über den Adapter 150 fluiddicht an dem Werkstück 102 anliegt und der Innenraum der Ansaugleitung 148 fluiddicht von dem den Injektor 122 umgebenden Volumen 108 des Reinigungsfluids getrennt ist.
Die Vorrichtung 100 kann ferner einen (nicht dargestellten) Manipulator umfassen, mittels welchem das Werkstück 102 und/oder der Injektor 122 aus einer Getrenntstellung, in welcher das Werkstück 102 und der Injektor 122 voneinander getrennt sind, in eine Verbindungsstellung, in welcher der Hohlraum 110 des Werkstücks 102 und der Injektor 122 in Fluidverbindung miteinander stehen, bewegbar ist.
Mittels der vorstehend beschriebenen Vorrichtung 100 zur Reinigung des Werkstücks 102 wird ein Verfahren zum Reinigen des Werkstücks 102 wie folgt durchgeführt:
Der Reinigungsbehälter 104 wird ganz oder teilweise mit einem Volumen 108 des Reinigungsfluids gefüllt.
Das zu reinigende Werkstück 102 wird in dem ganz oder teilweise gefüllten Reinigungsbehälter 104 an einer (nicht dargestellten) Werkstückaufnahme abgesetzt oder durch einen (nicht dargestellten) Manipulator in einer vorgegebenen Reinigungsposition gehalten. Dabei wird das Werkstück 102 relativ zu dem Injektor 122 so angeordnet, dass eine Mündungsöffnung 118 des Hohlraums 110 des Werkstücks 102 in Fluidverbindung mit der Ansaugleitung 148 des Injektors 122 steht und durch den Adapter 150 des Injektors 122 gegenüber der Umgebung des Werkstücks 102 abgedichtet ist.
Der Adapter 150 kann starr oder flexibel, vorzugsweise federelastisch, insbesondere nach Art eines Faltenbalges, ausgebildet sein, um Toleranzen in der Positionierung des Werkstücks 102 relativ zu dem Injektor 122 ausgleichen zu können.
Das Werkstück 102 ist so angeordnet, dass mindestens eine von der Mündungsöffnung 118 verschiedene Zugangsöffnung 116 des Hohlraums 110 in das in dem Reinigungsbehälter 104 angeordnete Volumen 108 des Reinigungs- fluids eintaucht.
Diese mindestens eine Zugangsöffnung 116 des Hohlraums 110 ist offen, so dass Reinigungsfluid durch diese Zugangsöffnung 116 in den Hohlraum 100 eindringen kann.
Nach dem Andocken des Werkstücks 102 an den Injektor 122 wird das den Injektor 122, die Injektionsfluidpumpe 134 und die Injektions-Verschließvor- richtung 136 umfassende Injektorsystem 152 aktiviert, indem der Strömungsweg des Injektionsfluids durch die Injektions-Verschließvorrichtung 136 geöffnet wird, so dass das von der (vorzugsweise kontinuierlich in Betrieb befindlichen) Injektionsfluidpumpe 134 aus dem Injektionsfluidreservoir 132 geförderte Injektionsfluid durch die Injektionsdüse 128 in den Innenraum 126 des Injektors 122 gelangt und dort einen Injektionsfluidstrahl ausbildet.
Der Druck des Injektionsfluids an der Austrittsöffnung der Injektionsdüse 128 beträgt vorzugsweise mindestens 1 bar. Ferner beträgt der Überdruck des Injektionsfluids an der Austrittsöffnung der Injektionsdüse 128 vorzugsweise höchstens ungefähr 350 bar, insbesondere höchstens ungefähr 15 bar, besonders bevorzugt höchstens ungefähr 3,5 bar.
Das Injektionsfluid kann von dem Reinigungsfluid verschieden oder mit dem Reinigungsfluid identisch sein.
Das Injektionsfluid ist vorzugsweise eine Injektionsflüssigkeit.
Als Injektionsfluid kann beispielsweise Wasser, eine Waschlauge (mit oder ohne Mikroblasen), ein lösemittelhaltiger Reiniger, eine Säure, ein Kühlschmiermittel und/oder ein Öl eingesetzt werden.
Wenn das Injektionsfluid mit dem Reinigungsfluid identisch ist, kann die Injek- tionsfluidpumpe 134 saugseitig an das Volumen 108 des Reinigungsfluids in dem Reinigungsbehälter 104 angeschlossen werden; es ist dann nicht erforderlich, für das Injektionsfluid ein separates Injektionsfluidreservoir 132 bereitzustellen.
Durch die Aktivierung des Injektorsystems 152 wird nach dem Strahlpumpenoder Venturi-Prinzip ein Saugstrom erzeugt, der dazu führt, dass in der Ansaugleitung 148 des Injektors 122 ein Unterdruck entsteht, durch welchen in den Hohlraum 110 des Werkstücks 102 eingedrungenes Reinigungsfluid durch die Mündungsöffnung 118 in den Injektor 122 gefördert wird .
Das Injektorsystem 152 dient somit als eine Einrichtung 155 zum Erzeugen eines Unterdrucks.
Durch die mit dem Volumen 108 des Reinigungsfluids in Fluidverbindung stehenden Zugangsöffnungen 116 des Hohlraums 110 des Werkstücks 102 strömt Reinigungsfluid in den Hohlraum 110 nach, so dass ein
Reinigungsfluidstrom durch den Hohlraum 110 des Werkstücks 102 erzeugt wird, dessen Strömungsrichtung in Fig . 1 durch die Pfeile 154 dargestellt ist. In dem Hohlraum 110 des Werkstücks 102 enthaltene Verunreinigungen, beispielsweise Feststoffe, insbesondere Späne, werden von dem Reinigungsfluid- strom mitgeführt und zur Austrittsöffnung 156 des Injektors gefördert und dort aus dem Injektor 122 ausgetragen.
Dem Reinigungsfluid kann mindestens ein Hilfsstoff beigemischt sein, der eine reinigende Wirkung hat.
Ein solcher Hilfsstoff kann beispielsweise ein Feststoff, insbesondere in Form eines Granulats, eines Salzes und/oder in Form von Eispellets, sein.
Ferner kann ein solcher Hilfsstoff Mikroblasen in einem flüssigen Medium umfassen.
Nach Abschluss des Reinigungsvorgangs wird das Injektorsystem 152 durch Schließen der Injektions-Verschließvorrichtung 136 deaktiviert, und das Werkstück 102 wird aus seiner Andockstellung an dem Injektor 122 gelöst und aus dem Reinigungsbehälter 104 entnommen.
Wenn als Reinigungsfluid die Umgebungsluft verwendet wird, kann auf den Reinigungsbehälter 104 verzichtet werden; die als Reinigungsfluid dienende Umgebungsluft kann dann aus der das Werkstück 102 umgebenden Atmosphäre in den Hohlraum 110 des Werkstücks 102 nachströmen, wenn das Injektorsystem 152 aktiviert ist.
Eine in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsform einer Vorrichtung 100 zum Reinigen eines Werkstücks 102 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die Vorrichtung 100 eine stromabwärts von dem Injektor 122 angeordnete Auslass-Verschließvorrichtung 158 zum Verschließen des Strömungswegs des von dem Injektor 122 abgegebenen Fluids umfasst. Das vom Injektor 122 abgegebene Fluid umfasst das Injektionsfluid und das Reinigungsfluid .
Die Auslass-Verschließvorrichtung 158 kann insbesondere ein Schaltventil umfassen, das von der Steuervorrichtung der Vorrichtung 100 steuerbar ist.
Die Auslass-Verschließvorrichtung 158 ist über eine Auslassleitung 160 mit dem Auslass 138 des Injektors 122 verbunden .
Die Auslassleitung 160 kann durch eine Wand 162 des Reinigungsbehälters 104 hindurchgeführt sein, so dass die Auslass-Verschließvorrichtung 158 außerhalb des Reinigungsbehälters 104 angeordnet sein kann.
Das bei geöffneter Auslass-Verschließvorrichtung 158 durch die Auslass-Verschließvorrichtung 158 hindurchströmende Fluid wird vorzugsweise in einem (nicht dargestellten) Sammelbehälter gesammelt und entsorgt oder - gegebenenfalls nach einer Wiederaufbereitung, insbesondere einer Filtration - erneut dem Reinigungsbehälter 104 zugeführt.
Die Auslass-Verschließvorrichtung 158 wird während des Reinigungsvorgangs nur zeitweise, vorzugsweise zyklisch, geöffnet und dann wieder geschlossen. Während der Schließphasen der Auslass-Verschließvorrichtung 158 ergibt sich ein Wechsel der Strömungsrichtung des Reinigungsfluids durch den Hohlraum 110 des Werkstücks 102. Diese Umkehr der Strömungsrichtung des Reinigungsfluids im Hohlraum 110 ist in Fig . 3 durch die gebrochenen Pfeile 164 dargestellt.
Durch den Wechsel der Strömungsrichtung des Reinigungsfluids im Hohlraum 110 des Werkstücks 102 ergibt sich ein wechselseitiges Durchspülen des Hohlraums 110 mittels des Reinigungsfluids, wodurch sich festsitzende Verschmutzungen leichter lösen lassen. Hierdurch wird die Reinigungswirkung im Werkstück 102 erheblich verbessert.
Verschmutzungen, die sich an Engstellen oder Hinterschneidungen im Hohlraum 110 des Werkstücks 102 verklemmen oder ablagern, werden bei einer solchen Strömungsumkehr gelöst und mit dem Reinigungsfluid mitgespült.
Im Übrigen stimmt die in Fig . 3 dargestellte zweite Ausführungsform der Vorrichtung 100 zum Reinigen des Werkstücks 102 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 4 dargestellte dritte Ausführungsform einer Vorrichtung 100 zum Reinigen eines Werkstücks 102 unterscheidet sich von der in den Fig . 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass die Vorrichtung 100 alternativ oder ergänzend zu der Injektions-Verschließvorrichtung 136 eine in der Injektionsfluidleitung 130 stromaufwärts von dem Injektor 122 angeordnete Modulationsvorrichtung 166 zum Erzeugen eines modulierten Injektions- fluidstroms zu dem Injektor 122 umfasst.
Mittels der Modulationsvorrichtung 166 ist ein pulsierender Injektionsfluid- strom durch den Injektor 122 erzeugbar, was die Erzeugung eines pulsierenden Unterdrucks an der Mündungsöffnung 118 des Hohlraums 110 des Werkstücks 102 zur Folge hat.
Auch durch einen solchen pulsierenden Unterdruck kann eine Umkehr der Strömung des Reinigungsfluids in dem Hohlraum 110 des Werkstücks 102 erzielt werden, durch welche eine Verbesserung der Reinigungswirkung erzielt wird, wie vorstehend im Zusammenhang mit der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Vorrichtung 100 beschrieben. Die Modulationsvorrichtung 166 kann beispielsweise ein Pulsventil mit einem rotierenden Ventilkörper umfassen, wie es in der WO 03/036144 AI beschrieben ist, auf weiche hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise eines solchen Pulsventils Bezug genommen wird.
Im Übrigen stimmt die in Fig . 4 dargestellte dritte Ausführungsform der Vorrichtung 100 zum Reinigen des Werkstücks 102 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den Fig . 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in Fig. 5 dargestellte vierte Ausführungsform einer Vorrichtung 100 zum Reinigen eines Werkstücks 102 unterscheidet sich von der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass der Injektor 122 nicht nur mit einer einzigen Mündungsöffnung 118 des Hohlraums 110 des Werkstücks 102 in Fluidverbindung steht, sondern mit zwei oder mehr Mündungsöffnungen 118 des Hohlraums 110.
Zu diesem Zweck umfasst die Vorrichtung 100 ein Saugsystem 168, welches den Injektor 122 und mindestens zwei Adapter 150' zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen jeweils einer Mündungsöffnung 118 des Hohlraums 110 in dem Werkstück 102 und dem Injektor 122 umfasst.
Dabei kann die Mündungsöffnung 118 insbesondere an einer Seitenwand des zu reinigenden Werkstücks 102 angeordnet sein.
In diesem Fall ist die lokale Strömungsrichtung 154 des Reinigungsfluids in dem Hohlraum 110 zu der jeweils nächstliegenden Mündungsöffnung 118 hin gerichtet. Ferner ist in Fig . 5 am Beispiel der vierten Ausführungsform dargestellt, dass die Vorrichtung 100 eine oder mehrere Strahldüsen 170 umfassen kann, mittels welchen jeweils ein auf eine Zugangsöffnung 116 des Hohlraums 110 in dem Werkstück 102 gerichteter Strahl 172 eines Strahlfluids erzeugbar ist.
Das Strahlfluid wird der jeweiligen Strahldüse 170 über eine jeweilige Strahl- fluidleitung 174 zugeführt.
Die Strahlfluidleitungen 174 können beispielsweise über eine Strahifiuidpumpe aus einem (nicht dargestellten) Strahlfluidreservoir gespeist werden.
Das Strahlfluid kann mit dem Reinigungsfluid identisch oder aber von demselben verschieden sein.
Insbesondere kann das Strahlfluid eine Strahlflüssigkeit umfassen.
In diesem Fall ist die Strahldüse 170 vorzugsweise als eine Spritzdüse ausgebildet.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch vorgesehen sein, dass das Strahlfluid ein gasförmiges Strahlmedium, beispielsweise Druckluft, umfasst.
In diesem Fall ist die Strahldüse 170 vorzugsweise als eine Druckluftdüse ausgebildet.
Durch die mittels der Strahldüsen 170 erzeugten Strahlen 172 von Strahlfluid wird die Reinigungswirkung der Vorrichtung 100 insbesondere in den an die mit den Strahlen 172 beaufschlagten Zugangsöffnungen 116 angrenzenden Bereichen des Hohlraums 110 des Werkstücks 102 verbessert. Im Übrigen stimmt die in Fig. 5 dargestellte vierte Ausführungsform der Vorrichtung 100 zum Reinigen des Werkstücks 102 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in den Fig. 6 und 7 dargestellte fünfte Ausführungsform einer Vorrichtung 100 zum Reinigen eines Werkstücks 102 unterscheidet sich von der in den Fig . 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass die Vorrichtung 100 zwei oder mehr Injektoren 122 umfasst, die abwechselnd in Fluidverbin- dung mit jeweils einer Mündungsöffnung 118 des Hohlraums 110 des Werkstücks 102 bringbar sind.
Auch hierdurch kann eine die Reinigungswirkung der Vorrichtung 100 verbessernde Umkehr der Strömungsrichtung des Reinigungsfluids in dem Hohlraum 110 des Werkstücks 102 erzielt werden.
In einer in Fig. 6 dargestellten ersten Reinigungsstellung steht das Werkstück 102 in Kontakt mit einem ersten Injektor 122a, der über eine erste Injektions- fluidleitung 130a und eine erste Injektions-Verschließvorrichtung 136a mit einer Injektionsfluidpumpe 134 in Verbindung steht, welche Injektionsfluid aus einem Injektionsfluidreservoir 132 fördert.
Bei geöffneter Injektions-Verschließvorrichtung 136a wird Reinigungsfluid aus dem Hohlraum 110 des Werkstücks 102 durch eine erste Mündungsöffnung 118a in den ersten Injektor 122a abgesaugt.
Nach einer ersten Reinigungsphase wird die erste Injektions-Verschließvorrich- tung 136a geschlossen. Das Werkstück 102 wird - beispielsweise mittels eines (nicht dargestellten) Manipulators - von dem ersten Injektor 122a weg zu einem zweiten Injektor 122b hin bewegt und in Kontakt mit demselben gebracht, so dass der Hohlraum 110 des Werkstücks 102 nun in Fluidverbindung mit dem zweiten Injektor 122b steht.
Der zweite Injektor 122b ist über eine zweite Injektionsfluidleitung 130b und eine zweite Injektions-Verschließvorrichtung 136b an den druckseitigen Ausgang der Injektionsfluidpumpe 134 angeschlossen.
Durch Öffnen der zweiten Injektions-Verschließvorrichtung 136b wird eine zweite Reinigungsphase eingeleitet, während welcher Reinigungsfluid aus dem Hohlraum 110 des Werkstücks 102 durch eine zweite Mündungsöffnung 118b des Hohlraums 110 in den zweiten Injektor 122b abgesaugt wird .
Da die zweite Mündungsöffnung 118b an einem der ersten Mündungsöffnung 118a entgegengesetzten Endbereich des Werkstücks 102 angeordnet ist, ist die Strömungsrichtung 154 des Reinigungsfluids in dem Hohlraum 110 während der zweiten Reinigungsphase der Strömungsrichtung 154 des Reinigungsfluids in dem Hohlraum 110 während der ersten Reinigungsphase entgegengesetzt.
Auch bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung 100 zum Reinigen des Werkstücks 102 wird somit während des Reinigungsvorgangs eine Strömungsumkehr des Reinigungsfluids in dem Hohlraum 110 des Werkstücks 102 und damit eine verbesserte Reinigungswirkung erzielt
Am Ende der zweiten Reinigungsphase wird die zweite Injektions-Verschließ- vorrichtung 136b geschlossen, und das gereinigte Werkstück 102 wird aus dem Reinigungsbehälter 104 entnommen. Im Übrigen stimmt die in den Fig . 6 und 7 dargestellte fünfte Ausführungsform der Vorrichtung 100 zum Reinigen des Werkstücks 102 hinsichtlich Aufbau, Funktionsweise und Herstellungsweise mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks (102), umfassend eine Einrichtung (155) zum Erzeugen eines Unterdrucks, durch welchen ein Rei- nigungsfluid aus einem Hohlraum (110) des Werkstücks (102) absaugbar ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Einrichtung (155) zum Erzeugen des Unterdrucks einen Injektor (122) umfasst.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) einen Adapter (150; 150') zum Herstellen einer Fluidverbin- dung zwischen einer Mündungsöffnung (118) eines Hohlraums (110) in dem Werkstück (102) und dem Injektor (122) umfasst.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das die Vorrichtung (100) ein Saugsystem (168) umfasst, welches den Injektor (122) und mindestens zwei Adapter (150λ) zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen jeweils einer Mündungsöffnung (118) eines Hohlraums (110) des Werkstücks (102) und dem Injektor (122) umfasst.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (122) eine Injektionsdüse (128) für das Einbringen eines Injektionsfluids in einen Innenraum (126) des Injektors (122) umfasst.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (126) des Injektors (122) eine stromabwärts von der Injektionsdüse (128) angeordnete Verengung (146) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) eine stromabwärts von dem Injektor (122) angeordnete Auslass-Verschließvorrichtung (158) zum Verschließen eines Strömungswegs eines von dem Injektor (122) abgegebenen Fluids umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) eine stromaufwärts von dem Injektor (122) angeordnete Injektions-Verschließvorrichtung (136) zum Verschließen eines Strömungswegs eines dem Injektor (122) zuzuführenden Injek- tionsfluids umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) eine stromaufwärts von dem Injektor (122) angeordnete Modulationsvorrichtung (166) zum Erzeugen eines modulierten Injektionsfluidstroms zu dem Injektor (122) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) mindestens zwei Injektoren (122) umfasst, die in Fluidverbindung mit jeweils einer Mündungsöffnung (118) eines Hohlraums (110) des Werkstücks (102) bringbar sind .
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) einen Manipulator umfasst, mittels welchem das Werkstück (102) und/oder mindestens ein Injektor (122) aus einer Getrenntstellung, in welcher das Werkstück (102) und der jeweilige Injektor (122) voneinander getrennt sind, in eine Verbindungsstellung, in welcher ein Hohlraum (110) des Werkstücks (102) und der jeweilige Injektor (122) in Fluidverbindung miteinander stehen, bewegbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) mindestens eine Strahldüse (170) um- fasst, mittels welcher ein auf eine Zugangsöffnung (116) eines Hohlraums (110) des Werkstücks (102) gerichteter Strahl (172) eines Strahl- fluids erzeugbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) einen Reinigungsfluidbehälter (104) um- fasst, in welchem das Werkstück (102) so anordenbar ist, dass eine Zugangsöffnung (116) eines Hohlraums (110) des Werkstücks (102) in ein in dem Reinigungsbehälter (104) angeordnetes Volumen (108) des Rei- nigungsfluids eintaucht.
13. Kombination aus einer Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und einem mittels der Vorrichtung (100) zu reinigenden Werkstück (102).
14. Verfahren zum Reinigen eines Werkstücks (102), das einen Hohlraum (110) mit einer Zugangsöffnung (116) und einer Mündungsöffnung (118) umfasst, umfassend Folgendes:
Anordnen des Werkstücks (102) derart, dass die Zugangsöffnung (116) in ein Volumen (108) eines Reinigungsfluids eintaucht; und
Erzeugen eines Unterdrucks, durch welchen Reinigungsfluid durch die Mündungsöffnung (118) des Hohlraums (110) aus dem Werkstück (102) abgesaugt wird, mittels eines Injektors (122).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsrichtung (154; 164) des Reinigungsfluids in dem Hohlraum (110) des Werkstücks (102) in zumindest einem Bereich des Hohlraums (110) zumindest zeitweise umgekehrt wird.
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