Fertigungsintegrierte Reinigung von Schüttgut

Drei in die mit 3.800 Liter Medium gefüllte Arbeitskammer integrierte Tauchschwinger mit einer Frequenz von 25 kHz ermöglichen die schnelle und prozesssichere Reinigung der Teile. (Bildquelle: Weber Ultrasonics AG)

Die Leistung der Ultraschall-Hutschienengeneratoren lässt sich im Bereich von 10 bis 100 Prozent in 1%-Schritten regeln und dadurch optimal an teilespezifische Reinigungsprogramme anpassen. (Bildquelle: Weber Ultrasonics AG)

Massenprodukte wie Schrauben werden üblicherweise als Schüttgut in Batchprozessen gereinigt. Die Teilereinigung wird dadurch häufig zum Flaschenhals der Produktion. Um ihn zu umgehen, entwickelte Weber Ultrasonics gemeinsam mit einem Maschinenbauer ein Ultraschall-Reinigungsanlagenkonzept für die fertigungsintegrierte Einzelteilreinigung von Schüttgut. Es erhöht Produktivität, Qualität und Wirtschaftlichkeit.

Die Batchreinigung von Massenteilen macht ein aufwendiges und kostspieliges Teilehandling für das Umpacken der Werkstücke in Reinigungsbehältnisse und anschließendes Entnehmen für den nächsten Fertigungsschritt erforderlich. Außerdem beansprucht die Teilereinigung in Batchprozessen selbst viel Zeit. Nicht selten kommt es dadurch zu Staus in der Produktion. Außerdem besteht bei der Batchreinigung das Risiko einer Teilevermischung. Aufgrund dieser Nachteile suchte ein Hersteller von Massenteilen nach einer Lösung, die eine schnelle und kontinuierliche Inline-Reinigung der Werkstücke im Fertigungstakt ermöglicht. Die Zeitvorgabe lag bei 50 Sekunden.

Inline-Ultraschallreinigungsanlage für Schüttgut

Dieser Herausforderung stellten sich die Weber Ultrasonics AG, Technologieführer im Bereich Ultraschallkomponenten und -lösungen für das Schweißen, Schneiden und Reinigen, und die kundenspezifische Förder- und Verfahrenstechnik sowie Automationssysteme spezialisierten Dr. Ing. Gössling Maschinenfabrik GmbH. Auf Basis der Ergebnisse der Prozessentwicklung, die im Technikum von Weber Ultrasonics erfolgte, konzipierten die Unternehmen ein innovatives Förder- und Anlagenkonzept für die Einzelteilreinigung von Schüttgut um.

Nach der Produktion werden die Teile zu einer Bunkerschwingrinne transportiert, aus der sie auf ein Transportband gefördert werden. Hier erfolgt eine Vereinzelung der Werkstücke, so dass sie auf dem 800 mm breiten Förderband einen „Teileteppich“ bilden. Dieser durchläuft in vorgegebener Geschwindigkeit die mit rund 3.800 Litern Reinigungsmedium gefüllte Arbeitskammer. In dieser sind oben drei Tauchschwinger mit einer Frequenz von 25 kHz angeordnet. Sie übertragen die von drei Hutschienengeneratoren HS 1 mit jeweils 1.000 Watt Leistung erzeugten Schallwellen in die Reinigungsflüssigkeit. Um eine optimale Schallabgabe sicherzustellen, können die Schwinger in der Höhe und im Abstand zueinander verstellt werden. Die Reinigungswirkung basiert auf dem physikalischen Effekt der Kavitation. Er sorgt dafür, dass Verunreinigungen wie Bearbeitungsöl, Kühlschmiermittel, Späne und Abrieb schnell und prozesssicher entfernt werden.

Dem Reinigungsband folgt ein ansteigendes, gekapseltes Förderband mit integrierten Spritzdüsen für das Spülen der Teile. Sie erreichen danach einen ebenfalls gekapselten, waagrechten Bereich des Förderbandes, in dem anhaftende Wassertropfen durch Abblasen von den Werkstücken entfernt werden. Anschließend wird das Fördergut auf ein sogenanntes Polterband geleitet, das mit drei Heißluftgebläsen ausgestattet ist. Sie sorgen auf einer Strecke von rund 1,5 Metern für eine ausreichende Teiletrocknung. Nach der Reinigung und Trocknung werden die Teile automatisch zum nächsten Fertigungsschritt transportiert.

Optimal abgestimmte Ultraschalltechnik

Die Tauchschwinger sind – um dem kontinuierlichen Betrieb der Anlage Rechnung zu tragen – als Langlebe-Version ausgeführt. So verfügen sie unter anderem über eine lasergeschweißte Kapsel. Dadurch wird einerseits eine beispielhafte Verzugsarmut und Maßhaltigkeit erreicht, andererseits eine wesentlich höhere Qualität und Festigkeit der sehr glatten Schweißnaht.

Die als integrierbare, hutschienenkompatibel ausgeführten Ultraschallgeneratoren verfügen heute für die digitale Frequenzerzeugung und -regelung über einen 32-Bit Microcontroller. Die Leistung kann im Bereich von 10 bis 100 Prozent in 1%-Schritten geregelt werden und lässt sich dadurch optimal an teilespezifische Reinigungsprogramme anpassen.