Automatisches Zwischenreinigungssystem für Zylinderköpfe

Das industrielle Zylinderkopf-Zwischenreinigungssystem von The Big Bird wurde für die Reinigung von Zylinderköpfen nach der Bearbeitung in der Herstellung schwerer Dieselmotoren entwickelt. Das System entfernt Bearbeitungsrückstände vor nachfolgenden Prozessen und ermöglicht eine vollautomatische Mischmodellfertigung ohne manuellen Umrüstvorgang.

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

Werkstückanwendungen

Das System verarbeitet mehrere Varianten von Zylinderköpfen für die Herstellung schwerer Dieselmotoren:

Alle Werkstücke sind Zylinderkopf-Teilbaugruppen für Anwendungen in schweren Dieselmotoren. Das System ermöglicht eine vollautomatische Mischmodellfertigung ohne manuellen Umrüstvorgang.

Automatische Mischproduktion

Das System unterstützt eine vollautomatische Mischproduktion mit folgenden Funktionen:

QR-Code-Erkennung

QR-Code-Scangeräte lesen bei der Beladung automatisch die Werkstückidentifikation ein. Das System wählt anhand der QR-Code-Informationen das passende Reinigungsprogramm aus. Die Speicherkapazität unterstützt bis zu 256 verschiedene Teilenummern. Zur Produktionsrückverfolgbarkeit ist zusätzlich ein automatischer Barcode-Drucker (2 Einheiten) konfiguriert.

Doppeltes Werkstückhandling

Das System verfügt über zwei 6-Achsen-Roboter, die in der Lage sind, zwei Zylinderköpfe gleichzeitig zu handhaben, wodurch die Produktionsleistung verdoppelt wird; die Taktzeit beträgt 76 Sekunden pro zwei Stück (38 Sekunden pro Stück).

Automatischer Modellwechsel

Spannvorrichtungen, Düsen und Positionierkomponenten sind so konstruiert, dass sie sämtliche Varianten von Zylinderköpfen ohne manuellen Eingriff aufnehmen können. Die Positionierflächen der Spannvorrichtungen verfügen über eine automatische Reinigungsfunktion, um werkstückschädigende Späne zu vermeiden.

MES-Kommunikation

Das System ist mit dem MES zur Produktionsverfolgung, Datenerfassung und Statusaktualisierung gemäß den allgemeinen technischen Anforderungen des Automobil-OEMs verbunden.

Mehrstufiger Reinigungsprozess

Das System kombiniert mehrere Reinigungstechnologien in einer automatisierten 9-Stufen-Sequenz mit Doppel-Werkstück-Behandlung:

Stufe 1: Beladen (1. ST)

Der vorgelagerte Förderer überträgt das Werkstück auf den Lade-Rollförderer des Reinigungssystems. Der Förderer transportiert das Werkstück zum Maschineneingang. Ein QR-Code-Scanner (COGNEX) identifiziert das Werkstückmodell.

Der Maschineneingang verfügt über zwei Werkstück-Positionierungspunkte. Ein Hebe-und-Dreh-Mechanismus hebt zwei Werkstücke an und dreht sie um 180°, sodass der Roboter beide Zylinderköpfe gleichzeitig im Reinigungsraum greifen kann. Der Lade-Förderer weist ein PZR-Rollen-Design auf.

Eine Bediener-Inspektionsstation ist an der Ladeposition vorgesehen.

Stufe 2: Turbulente Reinigung (2ST) — 1,5 MPa

Roboter #1 greift zwei Werkstücke und überführt sie in den turbulenten Reinigungstank, der zuvor mit Reinigungsflüssigkeit vorgefüllt wurde. Der Roboter wechselt die Werkstückorientierung flexibel, während umgebende Düsen einen turbulenten Strahl zur Reinigung aller Oberflächen richten.

Stufe 3: Reinigung der Wassermantel-Stopfen (3ST) — 1,5 MPa

Nach der turbulenten Reinigung öffnet das Ablaufventil des Tanks für eine schnelle Entleerung. Der Roboter positioniert die Werkstücke vor Düsen mit großem Durchmesser zur Reinigung der Wassermantel-Stopfen und gewährleistet so eine gründliche Reinigung der Kühlkanäle.

Stufe 4: Punktgenaue Reinigung (4ST) — 1,5 MPa

Nach der Reinigung der Wassermantelstopfen werden die Werkstücke an feststehenden Düsenpaneelen positioniert. Jede Düse ist präzise mit den entsprechenden Bohrungen am Zylinderkopf ausgerichtet, um eine gezielte Reinigung aller Durchgänge sicherzustellen. Der Roboter ändert die Orientierung des Werkstücks, um jede Oberfläche nacheinander mit den zugehörigen Düsenpaneelen auszurichten, während die Reinigungspumpe den Turbulenztank für den nächsten Zyklus weiter auffüllt.

Stufe 5: Präzisionsreinigung des Wassermantels (5ST) — 0,6 MPa

Roboter #1 platziert zwei Werkstücke gleichzeitig auf die Positionierpaletten an dieser Station. Zylinder führen Düsen aus, um die Wassermantelstopfen zu reinigen, während gleichzeitig eine Präzisionsreinigung des gesamten Werkstücks erfolgt. Diese Station verfügt über zwei Positionen, um die Zeit für die Präzisionsreinigung zu verlängern. Roboter #1 platziert Werkstücke an einer Position, während Roboter #2 zuvor gereinigte Werkstücke von der anderen Position entnimmt. Diese Station verfügt über einen eigenständigen Wassertank, eine eigenständige Pumpe und ein eigenständiges Filtersystem.

Stufe 6: Festpunkt-Trockenblasen (6ST) — 0,2–0,4 MPa

Roboter #2 greift die Werkstücke und bewegt sie zur Trockenblasstation. Während des Transfers ändert der Roboter die Orientierung der Werkstücke für das Neigungs-Abtropfen. Anschließend positioniert der Roboter die Werkstücke an feststehenden Düsenkästen, um alle Bohrungen und Durchgänge gezielt zu trockenblasen. Jede Oberfläche verfügt über entsprechende Düsenplatten. Nach dem Festpunkt-Trockenblasen führt der Roboter ein Abtast-Trockenblasen über die Werkstückoberflächen durch. Nach dem Trocknen platziert Roboter #2 die Werkstücke auf das Schwerkraft-Rollenförderer am Maschinenausgang, während die Transfervorrichtungsstäbe beide Werkstücke gleichzeitig zur nächsten Station weiterbefördern.

Stufe 7: Sekundäres Trockenblasen (7ST)

Die Transfervorrichtungsstäbe befördern zwei Werkstücke gemeinsam mit dem Schwerkraft-Rollenförderer in die Kammer für das sekundäre Trockenblasen. Obere Zylinder fahren Düsenkästen aus, um ein festpunktbasiertes Abtast-Trockenblasen des gesamten Werkstücks durchzuführen. Nach dem sekundären Trockenblasen befördern die Transfervorrichtungsstäbe beide Werkstücke gleichzeitig zur nächsten Station.

Stufe 8: Vakuumtrocknung (8ST)

Transportstangen befördern zwei Werkstücke mittels Schwerkraft-Rollenförderer in die Vakuumkammer. Die obere bewegliche Haube schließt sich mit der unteren feststehenden Haube, wodurch eine dichte Kammer entsteht. Die Vakuumpumpe evakuiert die Kammer, wodurch die Temperatur des gesättigten Dampfes gesenkt wird, um restliche Feuchtigkeit von den Oberflächen der Komponenten zu verdampfen. Nach der Vakuumtrocknung wird die Vakuumkammer entlüftet, die Haube fährt zurück, und die Transportstangen befördern beide Werkstücke zur nächsten Station.

Stufe 9: Entladung (9ST)

Transportstangen befördern zwei Werkstücke zum Entladeplatz-Schwerkraft-Rollenförderer. Bei Ankunft senkt sich der Schwerkraftförderer ab und übergibt die Werkstücke an den motorgetriebenen Förderer, der sie einzeln an nachgeschaltete Anlagen weiterleitet. Ein manueller Prüfplatz ist vorgesehen. Der Entlade-Förderer verfügt über eine PZR-Rollenkonstruktion mit Erkennung der Werkstückanwesenheit.

Technische Sauberkeitskontrolle

Bei der Fertigung schwerer Dieselmotoren beeinflusst die Sauberkeit der inneren Kanäle unmittelbar Zuverlässigkeit und Leistung des Motors.

Das System ist so konzipiert, dass es die strengen Sauberheitsanforderungen für jeden Zylinderkopfkanal erfüllt:

Fortgeschrittene Filterungssteuerung

Das System verwendet ein dreistufiges Filtersystem für den Reinigungskreislauf und ein zweistufiges Filtersystem für den Präzisionsreinigungskreislauf:

Reinigungskreislauf-Filterung (dreistufig):

• Stufe 1: Trommelfilter — 1.500 L/min, 50 μm, Edelstahlmasche, mit automatischer Rückspülung und Spänebehälter

• Stufe 2: Automatischer Rückspülfilter — 30 μm, mit rückspülbarem Magnetseparator

• Stufe 3: Beutelfilter — 900 L/min, 10 μm, Vliesstoff (1 Reserve + 1 aktiv), mit Verstopfungsanzeige

Präzisionsreinigungskreislauf-Filterung (zweistufig):

• Stufe 1: Korbfilter — 300 L/min, 40 Maschen, Nylonmasche, mit Verstopfungsanzeige

• Stufe 2: Beutelfilter — 300 L/min, 10 μm, Vliesstoff (1 Reserve + 2 aktiv), mit Verstopfungsanzeige

Filtermerkmale:

• Alle Filter verfügen über Verstopfungsanzeigen, die auf dem HMI angezeigt werden

• Der Filterwechsel beeinträchtigt den normalen Gerätebetrieb nicht

• Automatische Trennung der Reinigungsflüssigkeit von Spänen und Rückständen

• Mobiler Spänebehälter für einfache Entsorgung

Robotersystem

Das System nutzt zwei FANUC-Roboter für ein effizientes Handling von zwei Werkstücken gleichzeitig:

Intelligente Fertigungsintegration

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

MES-Kommunikation

• Unterstützung des OPC-UA-Protokolls

• Werkstückverfolgung mittels QR-Code

• Aktualisierungen zum Produktionsstatus

Datenerfassung

• Überwachung von Gerätefehlern (Zeit, Häufigkeit)

• Aufzeichnung der Produktionsmenge und der Taktzeit

• Verfolgung der Betriebszeit der Geräte

• Überwachung des Energieverbrauchs (SIEMENS-Smart-Meter)

Bedienerschnittstelle

• 15-Zoll-TFT-Farb-Touchscreen (mindestens)

• Chinesische Sprachoberfläche

• Anzeige der Werkstückinformationen

• Auswahl des Reinigungsprogramms

• Überwachung des Reinigungsfortschritts

• Anzeige von Temperatur und Druck

• Fehldiagnose und Alarmanzeige mit Anleitung zur Fehlerbehebung

• Überwachung des Flüssigkeitsstands im Tank und Alarm

Intelligente Funktionen

• Automatische Schmierung in vorgegebenen Zeitintervallen

• Automatische Wartungshinweise auf dem HMI

• Fern-Diagnosefähigkeit

ANWENDUNGSFALL

Komplettlösung für die Reinigung

Big Bird Industrial bietet umfassende technische Lösungen an, darunter:

Prozessentwicklung

• Komponentenanalyse für Zylinderköpfe

• Reinigungsprozess-Design

• Bewertung der Sauberkeitsanforderungen

Geräteintegration

• Robotergestützte Reinigungssysteme mit Doppelwerkstück-Behandlung

• Turbulente Reinigungstechnologie

• Wassermantel-Stopfen-Reinigungssysteme

• Hochdruck-Einzelpunkt-Reinigung

• Vakuumtrocknungstechnologie

• Mehrstufiges Filtermanagement

• Automatisierte Materialflusslogistik

Smart-Manufacturing-Anbindung

• MES-Schnittstelle (OPC UA)

• QR-Code-Rückverfolgbarkeit

• Produktdatenakquisition

Warum Big Bird Industrial wählen?

Erfahrung mit schweren Motorbauteilen

Big Bird Industrial spezialisiert sich auf Präzisionsreinigungslösungen für Krafttrain-Komponenten im Automobilbereich und verfügt über nachgewiesene Erfahrung bei der Zylinderkopfreinigung für schwere Dieselmotoren.

Doppelwerkstück-Roboterhandhabung

Das System verfügt über zwei FANUC-Roboter, die zwei Zylinderköpfe gleichzeitig handhaben können, und erreicht kurze Taktzeiten von 38 Sekunden pro Werkstück bei einer OEE ≥95 % für die Großserienfertigung.

Mehrstufige Reinigungstechnologie

Das System kombiniert turbulentes Reinigen, Wasserjacken-Stöpsel-Reinigen, Fixpunkt-Reinigen, präzises Wasserjacken-Reinigen, Trockenblasen und Vakuumtrocknen zur umfassenden Entfernung von Verunreinigungen aus komplexen Zylinderkopfgeometrien.

Systemübergreifende Ingenieurkompetenz

Das Unternehmen bietet komplette Lösungen – von der Entwicklung des Reinigungsprozesses bis zur Integration in die Serienfertigung – einschließlich robotergestützter Handhabung, 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

Die Fähigkeit des Unternehmens im Bereich nichtstandardisierter Technik ermöglicht es, jedes Reinigungssystem spezifisch an die Geometrie der Komponenten, die Zykluszeitvorgaben, die Sauberkeitsstandards und den Automatisierungsgrad anzupassen.

Einhaltung der Normen

Alle Geräte entsprechen den Normen ISO 13849, IEC 62061 (SIL3), GB 5226.1 sowie geltenden chinesischen und internationalen Sicherheitsstandards. Druckbehälter sind von unabhängigen Prüfstellen zertifiziert.

FAQ

Welche Komponenten verarbeitet dieses Reinigungssystem?

Dieses System ist für Zylinderkopf-Subbaugruppen schwerer Dieselmotormodelle ausgelegt.

Welche Verunreinigungen können entfernt werden?

Es entfernt Metallspäne, Bearbeitungspartikel, Rückstände von Kühlschmierstoffen sowie innere Verunreinigungen aus Ölkanälen, Kraftstoffleitungen, Einlass-/Auslassöffnungen und Kühlwasserjacketts.

Kann es Wasserjacken und Ölkanäle reinigen?

Ja. Das System kombiniert turbulentes Reinigen, Wasserjacken-Stöpsel-Reinigen und Fixpunkt-Reinigen, um alle inneren Durchgänge zu erreichen – darunter Nockenwellen-Ölkanäle, Kraftstoff-Rücklaufkanäle, Öl-Rücklaufkanäle, Einlass-/Auslassöffnungen und Kühlwasserjacken.

Welche Sauberkeitsstufen sind erreichbar?

Ölkanal für Kipphebel ≤ 0,4 mg; Kraftstoffrücklaufkanal ≤ 1,5 mg; Ölrücklaufkanal ≤ 7,3 mg; Einlass-/Auslassöffnungen ≤ 14,5 mg; Kühljacke ≤ 56 mg.

Unterstützt das System automatisierte Mischmodellfertigung?

Ja. Die QR-Code-Erkennung wählt das geeignete Reinigungsprogramm aus. Halterungen und Düsen sind für alle Varianten ausgelegt. Ein manueller Wechsel ist nicht erforderlich.

Wie hoch ist die Taktzeit?

Das System liefert ≤ 38 Sekunden pro Werkstück (76 s / 2 Werkstücke) und unterstützt eine Produktion von ≥ 719 qualifizierten Werkstücken pro 8-Stunden-Schicht.

Unterstützt das System die Integration in ein MES?

Ja. Die OPC-UA-Kommunikation, die QR-Code-Verfolgbarkeit, die Erfassung von Produktionsdaten sowie die MES-Schnittstelle werden vollständig unterstützt.

Zwischenreinigung von Zylinderköpfen in der Schwerlast-Dieselmotorenfertigung

Die Zwischenreinigung des Zylinderkopfs ist ein kritischer Prozess zwischen der Bearbeitung und nachfolgenden Operationen in der Herstellung schwerer Dieselmotoren. Die komplexe Geometrie von Zylinderköpfen – einschließlich mehrerer Ölkanäle, Kraftstoffpassagen, Einlass-/Auslassöffnungen sowie Kühlwassermäntel – erfordert fortschrittliche Reinigungstechnologien, um Bearbeitungsrückstände, Metallspäne und Verunreinigungen durch Kühlschmierstoffe zu entfernen. Moderne Motorenhersteller fordern strenge Sauberkeitsanforderungen für innere Durchgänge, um zuverlässige Motorleistung, Kraftstoffeffizienz und die Einhaltung von Emissionsvorschriften sicherzustellen.

Turbulente Reinigung für komplexe Zylinderkopfgeometrien

Die turbulente Reinigung gewährleistet eine überlegene Entfernung von Verunreinigungen bei komplexen Zylinderkopfgeometrien. Durch das Eintauchen des Werkstücks in erhitzte Reinigungsflüssigkeit und die Erzeugung einer turbulenten Strömung erreicht die Technologie innere Kanäle und Sacklöcher, auf die herkömmliche Sprühreinigung nicht zugreifen kann. In Kombination mit der Wasserjacken-Stopfenreinigung und der Fixpunkt-Reinigung stellt die turbulente Reinigung eine gründliche Entfernung von Bearbeitungsrückständen von allen Oberflächen sowie inneren Kanälen sicher.

Robotergestützte Doppel-Werkstück-Behandlung für Hochvolumen-Produktion

Robotergestützte Doppel-Werkstück-Behandlungssysteme ermöglichen eine Hochvolumen-Produktion mit kurzen Taktzeiten. Zwei Roboter, die gleichzeitig zwei Werkstücke handhaben, erreichen Taktzeiten von 38 Sekunden pro Stück und gewährleisten dabei eine konstant hohe Reinigungsqualität. In Kombination mit QR-Code-Erkennung und automatischem Modellwechsel unterstützen diese Systeme eine vollautomatische Mischmodell-Produktion ohne manuelle Eingriffe.

Filtrationstechnologie bei der Zylinderkopfreinigung

Wirksame Filtersysteme sind grundlegend für die Aufrechterhaltung einer konsistenten Reinigungsqualität bei der Zylinderkopfreinigung. Dreistufige Filterkonfigurationen – bestehend aus Trommelfiltern, automatischen Rückspülfiltern und Beutelfiltern – ermöglichen einen kontinuierlichen Betrieb mit unterbrechungsfreiem Filterwechsel. Eine Filtergenauigkeit von bis zu 10 μm gewährleistet die Qualität der Reinigungsflüssigkeit, verringert das Risiko einer erneuten Kontamination und verlängert die Lebensdauer der Flüssigkeit.

Technische Spezifikationen