Mehrstationäres Endreinigungssystem für Automobil-Crankshafts in der Motorenfertigung

Die industrielle Mehrstationen-Endreinigungsanlage Big Bird für Kurbelwellen wurde für die Endreinigung von Kurbelwellen für Kraftfahrzeuge nach der Bearbeitung und nach ölbasierter Polierbearbeitung entwickelt. Das System entfernt Zerspanungsflüssigkeiten, Metallspäne, Ölverunreinigungen sowie partikuläre Rückstände aus Ölgalerien, Gewindebohrungen und allen Außenflächen vor der Montage.

Die Anlage wird als schlüsselfertige Lösung inklusive Konstruktion, Fertigung, Installation und Inbetriebnahme bereitgestellt.

Werkstückanwendungen

Das System verarbeitet Kurbelwellenkomponenten für Kraftfahrzeuge:

Alle Werkstücke sind Automobil-Crankshafts für Motorfertigungsanwendungen. Das System ist mit einer manuellen Umrüstfunktion für zusätzliche Crankshaft-Varianten ausgelegt, die durch Austausch der Spannvorrichtung, Anpassung des Programms und Modifikation der Roboterbahn erfolgt.

Automatische Mischproduktion

Das System unterstützt die automatische Mischmodellfertigung mit:

Automatisches Be- und Entladen

• Gantry-Roboter platziert das Werkstück automatisch auf V-Block-Positioniersitzen an der Lade-Station.

• Schubantriebsmechanismus transportiert das Werkstück zur Roboter-Abholposition.

• Zentrierloch-Entstaubung vor dem Greifen durch den Roboter.

• Werkstück-Identifikationssystem (schalterbasiert) für bestehende Varianten.

• Fehlervermeidung: axiale Erkennung, radiale Erkennung sowie Orientierungserkennung für großes/kleines Ende.

• Sicherheitsabdeckung mit elektronischer Verriegelung.

Robotersystem

• ABB IRB6700-200/2.6 6-Achsen-Roboter.

• IP67 Schutz

• maximale Traglast: 100 kg.

• Roboter-Greifer mit Selbstverriegelungsfunktion (Werkstück kann bei Strom-/Luftausfall nicht herabfallen).

• Manueller Wechsel des Greifers für verschiedene Werkstückvarianten

Manuelles Entladen

• Der Bediener entnimmt das Werkstück an der Entlade-Station

• Sicherheitslichtvorhang zum Schutz des Bedieners

• Werkstück-Positioniermechanismus für die Laserbeschriftung (Lasermarkierer wird vom Kunden bereitgestellt)

Mehrstufiger Reinigungsprozess

Das System kombiniert mehrere Reinigungstechnologien in einer automatisierten 8-Stufen-Sequenz:

Stufe 1: Beladen (1. ST)

Der Portalroboter platziert das Werkstück automatisch auf V-Block-Positioniersitzen an der Lade-Station. Der Schiebe-Antriebsmechanismus transportiert das Werkstück zur Roboter-Abholposition. Der Roboter führt vor dem Greifen eine Blasreinigung der Zentrierbohrung durch und überführt das Werkstück anschließend in die Reinigungskammer.

Ein manueller Wechsel der Positionierblöcke ist beim Umschalten zwischen Werkstückvarianten erforderlich. Die Station verfügt über Werkstück-Identifikation (schalterbasiert), Fehlervermeidung (axiale Detektion, radiale Detektion, Orientierungsdetektion) sowie eine Sicherheitsabschirmung mit elektronischem Verriegelungsmechanismus.

Stufe 2: Ultraschall- & Sprühreinigung (2ST) — 0,5 MPa

Der Roboter überträgt das Werkstück auf die Palette der Ultraschallreinigungsstation. Die Palette senkt sich ab und taucht das Werkstück in den Reinigungstank ein, der zuvor mit Reinigungsflüssigkeit gefüllt wurde. Die Ultraschallreinigung (25 kHz) entfernt Verunreinigungen von allen Oberflächen und inneren Durchgängen.

Nach der Ultraschallreinigung führen Sprühdüsen auf beiden Seiten eine Sprühreinigung der Werkstückoberfläche durch. Nach der Reinigung hebt der Hebevorgang das Werkstück an, und der Roboter überträgt es zur nächsten Station.

Stufe 3: Hochdruck-Festpunkt-Reinigung (3ST) — 15–20 MPa (max. 28 MPa)

Der Roboter überträgt das Werkstück auf die Palette der Hochdruckreinigungsstation. Das XYZ-Dreiachsen-Modul positioniert die Düsen für die Hochdruckreinigung der Zentrierbohrungen an beiden Enden.

Nach der Reinigung des Zentrierbohrlochs bewegt ein Servomotor die Spannarme, um das Werkstück über die Zentrierstellen an beiden Enden zu spannen, wobei Positionierstifte in die Positionierstiftlöcher eingreifen. Die Palette senkt sich ab, und der Spannmechanismus dreht das Werkstück auf den vorgegebenen Winkel.

Das XYZ-Dreiachsenmodul führt eine punktgenaue und abtastende Hochdruckreinigung der Werkstückoberflächen und Ölkanäle durch. Nach der Reinigung trocknen Abblasdüsen das Werkstück. Anschließend überträgt der Roboter das Werkstück zur nächsten Station.

Die Spindel verfügt über einen automatischen Düsenwechsel mit drei Düsentypen: Geraddüsen, Flachstrahldüsen und Schrägduesen sowie den zugehörigen Düsenaufnahmen.

Stufe 4: Sprühspülung (4ST)

Der Roboter überträgt das Werkstück auf die Palette der Spülstation. Der Servomotor bewegt die Spannarme, um das Werkstück über die Zentrierstellen an beiden Enden zu spannen, wobei Positionierstifte in die Positionierstiftlöcher eingreifen. Die Palette senkt sich ab, und der Spannmechanismus dreht das Werkstück auf den vorgegebenen Winkel.

Das XYZ-Dreiachsenmodul führt Festpunktspritzung und Abtastspülung von Werkstückoberflächen sowie Ölkanälen durch. Nach der Spülung trocknen Abblasdüsen das Werkstück. Anschließend überträgt der Roboter das Werkstück zur nächsten Station.

Die Spindel verfügt über einen automatischen Düsenwechsel mit drei Düsentypen: Gerade Düsen, Flachstrahldüsen und Winkeldüsen.

Stufe 5: Übergabepunkt (5ST)

Der Roboter legt das gereinigte Werkstück auf die Übergabepalette. Das Kettenförderersystem transportiert das Werkstück zur nächsten Station.

Stufe 6: Heißlufttrocknung (6ST)

Das Werkstück und die Palette werden zur Heißlufttrocknungsstation gefördert. Positionierzylinder fixieren die Palette in Position. Zylinder bewegen Luftmesser vertikal entlang der Kurbelwelle für eine gründliche Trocknung.

Nach der Trocknung kehren alle Zylinder in ihre Ausgangspositionen zurück, und das Werkstück wird zur nächsten Station gefördert.

Stufe 7: Vakuumtrocknung (7ST)

Das Werkstück und die Palette werden zur Vakuumtrocknungsstation transportiert. Positionierzylinder verriegeln die Palette an ihrer Stelle. Die obere bewegliche Vakuumhaube fährt abwärts, um mit der Palette eine dichte Kammer zu bilden. Die Vakuumpumpe evakuiert die Kammer und hält das Vakuum für eine voreingestellte Zeit aufrecht, wodurch restliche Feuchtigkeit von allen Oberflächen und inneren Durchgängen entfernt wird.

Nach der Vakuumtrocknung kehren alle Zylinder in ihre Ausgangspositionen zurück, und das Werkstück wird zur nächsten Station transportiert.

Stufe 8: Entladen (8ST)

Das Werkstück und die Palette werden zur Entladeposition transportiert. Der Bediener entnimmt das Werkstück. Bei einem Wechsel der Werkstückvarianten ist ein manueller Austausch der Palettenpositionierblöcke erforderlich.

Ein Gebläse sorgt für eine Luftabblasung (mit einstellbarer Temperaturheizung) auf der Werkstückoberfläche. Ein Sicherheitslichtvorhang schützt den Bediener. Ein Werkstückpositioniersystem positioniert das Werkstück für die Laserbeschriftung (Laserbeschrifter wird vom Kunden bereitgestellt).

Hochdruckreinigungstechnologie

Das System bietet Hochdruckreinigung mit außergewöhnlicher Leistungsfähigkeit:

Technische Sauberkeitskontrolle

Für die Automobil-Motorenfertigung beeinflusst die Sauberkeit der Kurbelwellen-Ölgänge und -Oberflächen direkt Zuverlässigkeit und Leistung des Motors.

Das System ist so konzipiert, dass es strenge Reinheitsanforderungen erfüllt:

Erweitertes Filtermanagement (alle Filter mit Magnetruten)

Das System verwendet ein mehrstufiges Filtersystem mit Magnetruten in allen Beutelfiltern zur Entfernung von Pulverpartikeln:

Filtermerkmale:

• Alle Beutelfilter mit Magnetrohren zur Entfernung von Pulverpartikeln

• Magnetgitter an den Rücklaufstellen der Maschine

• Blockierungsalarm mit manuellem Schalter/Wechsel ohne Produktionsunterbrechung

• Filterwechsel ohne Unterbrechung möglich

Intelligente Fertigungsintegration

Das System erfüllt die Anforderungen von Industrie 4.0 durch umfassende Datenanbindung:

MES-Kommunikation

• Ethernet-RJ-45-Schnittstelle

• Offenes Datenprotokoll für MES-Integration

• Funktion zum Hochladen und Herunterladen von Produktionsdaten

Bedienerschnittstelle

• Siemens-HMI mit Farbdisplay

• Anzeige des Gerätestatus und von Störungen

• Akustische und optische Alarme (Rot/Gelb/Grün)

• SPS-Programm mit dreistufigem Passweltschutz

• Tägliche Wartungserinnerungen mit Eskalation (Bediener kann nicht bestätigen, Bestätigung durch Manager erforderlich)

Steuersystem

• SIEMENS S7-1500 SPS

• PROFINET-Bus-Kommunikation mit Drehzahlreglern und Feld-E/A

• Schutzart elektrischer Komponenten: IP54

• Konfiguration des Leistungsmessgeräts für die Energiemonitoring-Funktion

ANWENDUNGSFALL

Komplettlösung für die Reinigung

Big Bird Industrial bietet umfassende technische Lösungen an, darunter:

Prozessentwicklung

• Komponentenanalyse für Automobil-Kurbelwellen

• Reinigungsprozessgestaltung für Endreinigungsanwendungen

• Bewertung der Sauberkeitsanforderungen

Geräteintegration

• Mehrstationen-Reinigungssysteme

• Ultraschallreinigungstechnologie (25 kHz)

• Hochdruckreinigungssysteme (15–20 MPa, max. 28 MPa)

• Vakuumtrocknungssysteme

• Förder- und Palettenhandhabungssysteme

• Automatische Düsenwechselsysteme

Smart-Manufacturing-Anbindung

• MES-Schnittstelle

• Produktdatenakquisition

• Energieüberwachung

Warum Big Bird Industrial wählen?

Erfahrung mit Automobil-Kurbelwellen

Big Bird Industrial spezialisiert sich auf Präzisionsreinigungslösungen für Krafttrain-Komponenten im Automobilbereich und verfügt über nachgewiesene Erfahrung in der Endreinigung von Kurbelwellen für führende Automobil-Motorenhersteller.

Mehrstationen-Reinigungstechnologie

Das System integriert Ultraschallreinigung, Sprühreinigung, hochdruckgestützte Einzelpunkt-Reinigung (15–20 MPa, max. 28 MPa), Spülen, Heißlufttrocknung und Vakuumtrocknung in einer kompakten, einheitlichen Acht-Stationen-Konfiguration zur umfassenden Entfernung von Verunreinigungen.

Hochdruckreinigung mit automatischem Düsenwechsel

Das System verfügt über eine dreiaxiale Hochdruckreinigung nach dem XYZ-Prinzip mit automatischem Düsenwechsel (gerade, fächerförmige und schräge Düsen) für eine präzise Reinigung sämtlicher Ölkanäle, Zentrierbohrungen und Oberflächen.

Systemübergreifende Ingenieurkompetenz

Das Unternehmen bietet komplette Lösungen – von der Entwicklung des Reinigungsprozesses bis zur Integration in die Serienfertigung – einschließlich Ultraschallreinigung, Hochdruckreinigung, Vakuumtrocknung und MES-Anbindung.

Kundenspezifische Sondermaschinenbau-Lösungen

Jedes Bauteil und jede Fertigungslinie stellt individuelle Anforderungen. Big Bird Industrial bietet kundenspezifische Engineering-Lösungen basierend auf:

• Analyse der Bauteilstruktur und -werkstoffe

• Entwicklung des Reinigungsprozesses

• Kundenspezifischem Spann- und Automatisierungskonzept

• Integration in die Fabrikplanung und den Produktionsfluss

FAQ

Welche Komponenten verarbeitet dieses Reinigungssystem?

Dieses System ist für Automobil-Crankwellen mit einer Länge bis zu 800 mm, einem Schwingdurchmesser von Φ250 mm und einem Gewicht bis zu 60 kg in der Motorenfertigung konzipiert.

Welcher Reinigungsdruck steht zur Verfügung?

Das System liefert Hochdruckreinigung bei 15–20 MPa (maximal einstellbar bis 28 MPa) mit intelligenter Drehzahlregelung über einen Frequenzumrichter (VFD) sowie Sprühreinigung bei 0.5 MPa.

Welche Reinigungstechnologien sind integriert?

Das System integriert Ultraschallreinigung (25 kHz), Sprühreinigung, hochdruckgestützte Einzelpunkt-Reinigung, Sprüh-Spülung, Heißlufttrocknung und Vakuumtrocknung in einer 8-Stationen-Konfiguration.

Welche Verunreinigungen können entfernt werden?

Es entfernt Schneidflüssigkeiten, Metallspäne, Ölverunreinigungen und partikuläre Rückstände aus Ölgalerien, Zentrierbohrungen und allen Außenflächen.

Welche Sauberkeitsstufen sind erreichbar?

Gesamt-Restverunreinigung ≤10 mg; Ölgalerie-Verunreinigung ≤3 mg; maximale Partikelgröße ≤0,6 mm; mit strengen Grenzwerten für die Partikelanzahl je Größenbereich.

Unterstützt es die Integration in automatisierte Produktionssysteme?

Ja. Das System verfügt über automatisches Laden über eine Gantry-Roboter-Schnittstelle, automatische Werkstückidentifikation, Fehlervermeidung sowie MES-Kommunikationsfähigkeit.

Was ist die typische Zykluszeit?

Das System erreicht ≤180 Sekunden pro Werkstück (einschließlich Roboter-Laden/Entladen); die Zykluszeit ist an die Anforderungen der jeweiligen Fertigungslinie anpassbar.

Endreinigung der Kurbelwelle in der Automotorenfertigung

Die Endreinigung der Kurbelwelle ist ein kritischer Prozess zwischen der Bearbeitung und der Montage in der Automobil-Motorenfertigung. Kurbelwellen mit komplexen Ölgängen, Zentrierbohrungen und Präzisionsflächen erfordern fortschrittliche Reinigungstechnologien, um Schneidflüssigkeiten, Metallspäne, Ölverunreinigungen und partikuläre Rückstände zu entfernen. Die Ultraschallreinigung erreicht innere Durchgänge, auf die herkömmliche Sprühreinigung keinen Zugriff hat, während die Hochdruckreinigung eine gründliche Entfernung hartnäckiger Verunreinigungen von allen Oberflächen gewährleistet.

Ultraschall- und Hochdruckreinigung für Kurbelwellenkomponenten

Automobilische Kurbelwellen stellen aufgrund ihrer komplexen Geometrien, Ölgalerien und präzisen Oberflächen besondere Reinigungsherausforderungen dar. Ultraschallreinigung entfernt wirksam Verunreinigungen aus inneren Durchgängen und Sacklöchern, während Hochdruckreinigung (15–20 MPa, maximal 28 MPa) die erforderliche Reinigungskraft für hartnäckige Rückstände bereitstellt. Mehrstufige Reinigungsabläufe mit integrierter Trocknung gewährleisten eine vollständige Entfernung von Verunreinigungen sowie Korrosionsschutz.

Vakuumtrocknungstechnologie zum Komponentenschutz

Die Vakuumtrocknungstechnologie gewährleistet eine vollständige Entfernung von Feuchtigkeit von Kurbelwellenoberflächen und inneren Durchgängen ohne thermische Belastung oder Wasserflecken. Die reduzierte Druckumgebung senkt die Sättigungstemperatur des Wasserdampfs und ermöglicht so eine effiziente Verdampfung der Restfeuchtigkeit. In Kombination mit Heißlufttrocknung beseitigt die Vakuumtrocknung das Risiko von Korrosion und Wasserflecken auf präzisen Oberflächen.

Magnetfiltrationstechnologie zur Entfernung von Pulverpartikeln

Eine wirksame Filtration ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Reinigungsqualität bei der Kurbelwellenreinigung. Magnetscheider und Taschenfilter mit Magnetstäben entfernen effektiv Eisenpulverpartikel aus der Reinigungsflüssigkeit, schützen Pumpen und Düsen und gewährleisten konsistente Reinigungsergebnisse. Die Möglichkeit eines kontinuierlichen Filterwechsels mit Verstopfungsalarms stellt einen ununterbrochenen Betrieb ohne Produktionsunterbrechungen sicher.

Technische Spezifikationen