Hochdruckreinigungsanlage für Stator/Rotor von Retardern in Nutzfahrzeuggetrieben

Die industrielle Hochdruckreinigungsanlage Big Bird für Stator und Rotor wurde zur Reinigung nach der Bearbeitung von Stator- und Rotor-Komponenten entwickelt, die in Retarder-Systemen für Nutzfahrzeuggetriebe eingesetzt werden. Die Anlage entfernt Bearbeitungsspäne, Graphitpartikel, Eisenpulver und Rückstände von Kühlschmierstoffen vor der Endmontage und unterstützt die Mischserienfertigung mehrerer Werkstückvarianten.

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

Werkstückanwendungen

Die Anlage verarbeitet mehrere Varianten von Stator- und Rotor-Komponenten für Retarder-Anwendungen:

Alle Werkstücke sind Stator- und Rotor-Komponenten für Retarder in schwerlastfähigen Nutzfahrzeugen. Die Anlage ist für Teile mit Abmessungen bis zu 700 × 600 × 600 mm und einem Gewicht bis zu 80 kg ausgelegt.

Automatische Mischproduktion

Das System unterstützt die automatische Mischmodellfertigung mit:

QR-Code-Erkennung

Ein COGNEX-QR-Code-Lesegerät liest automatisch die Werkstückidentifikation beim Beladen ein. Der Scanner ist horizontal verstellbar, um eine flexible Positionierung zu ermöglichen.

Bilderkennungssystem

Ein COGNEX-Sehsystem mit Kamerainspektion bestätigt Typ und Orientierung des Werkstücks beim Beladen und stellt so die korrekte Programmwahl sicher.

Manueller Palettenwechsel

Zwei Palettenarten passen alle 12 Werkstückvarianten auf. Der Wechsel zwischen Teilefamilien (Stator vs. Rotor) erfolgt manuell mithilfe eines Schnellwechselpalettensystems.

Fehlervermeidung

Die Erkennung des Vorhandenseins des Werkstücks sowie die Überprüfung seiner Orientierung verhindern Ladefehler und gewährleisten die Prozessintegrität.

Mehrstufiger Reinigungsprozess

Das System kombiniert mehrere Reinigungstechnologien in einer sechsstufigen automatisierten Sequenz:

Stufe 1: Beladen (1. ST)

Der Bediener legt das Werkstück auf die Positionierpalette des Lade-Rollengurtförderers. Der Förderer transportiert das Werkstück zur Roboter-Abholposition. Der Roboter greift das Werkstück und überführt es in die Reinigungskammer.

Nachdem der Roboter das Werkstück entfernt hat, wird die leere Palette an die Ladeposition zurückgeführt und ist bereit für das nächste Werkstück. Diese Station verfügt über eine Erkennung der Werkstückausrichtung, eine Anwesenheitserkennung, einen QR-Code-Scanner sowie eine Sichtprüfung zur Identifizierung des Teils. Zwei Palettentypen ermöglichen alle Werkstücke; der Wechsel zwischen Stator- und Rotorvarianten erfolgt manuell.

Stufe 2: Turbulente und festpunktbasierte Reinigung (2ST) — 1,0 MPa

Der 6-Achsen-Roboter hält das Werkstück und führt es in den turbulenten Reinigungstank ein, der zuvor mit Reinigungsflüssigkeit gefüllt wurde. Der Roboter ändert flexibel die Ausrichtung des Werkstücks, während umgebende Düsen einen turbulenten Strahl erzeugen, um alle Oberflächen zu reinigen.

Nach der turbulenten Reinigung öffnet das Ablaufventil, um den Tank rasch zu entleeren (Entleerungszeit ≤ 5 Sekunden). Der Roboter positioniert das Werkstück an feststehenden Düsenboxen, die entsprechend den Lochmustern des Werkstücks angeordnet sind. Der Roboter ändert die Orientierung des Werkstücks, um jede Oberfläche mit den zugehörigen Düsenpaneelen auszurichten und sicherzustellen, dass alle Löcher und inneren Hohlräume gezielt gereinigt werden.

Zwei Düsenboxpaneele passen große und kleine Werkstückfamilien an; der Wechsel zwischen ihnen erfolgt manuell. Nach der Reinigung überträgt der Roboter das Werkstück an die nächste Station. Die Reinigungspumpe füllt den Turbulenztank weiter auf, sodass er für das nächste Werkstück bereit ist.

Stufe 3: Hochdruckreinigung (3ST) — ≥ 35 MPa (maximal einstellbar: 50 MPa)

Der Roboter überträgt das Werkstück an die Hochdruckreinigungsstation. Der Roboter ändert die Orientierung des Werkstücks, um es mit den feststehenden Hochdruck-Einzeldüsen auszurichten, und führt eine Hochdruckreinigung an kritischen Bereichen durch, darunter Sacklöcher und innere Hohlräume.

Diese Station verfügt über lineare Düsen und 90°-Winkeldüsen für eine umfassende Abdeckung. Zusätzliche Hochdruck-Drehdüsen (Spritzvorhangdurchmesser ≥60 mm) ermöglichen eine abtastende Reinigung der Werkstückoberflächen.

Nach der Hochdruckreinigung überführt der Roboter das Werkstück in die nächste Station mit Neigungs-Entwässerung während des Transfers.

Stufe 4: Umfassende Spülung (4ST) — Sprühspülung + Tauch-Turbulenzspülung + Hochleistungs-Trocknung

Der Roboter platziert das Werkstück auf der Positionierpalette innerhalb dieser Station. Spannvorrichtungen fixieren das Werkstück in Position.

Ein beweglicher Wassertank fährt aus, um das Werkstück gemeinsam mit dem feststehenden Reinigungstank einzuschließen. Feststehende Sprühdüsen spülen das Werkstück ab. Gleichzeitig füllt sich der Tank allmählich mit Wasser, wodurch das Werkstück in die Reinigungsflüssigkeit eintaucht und eine turbulente Strömung entsteht, die eine gründliche Innen- und Außenreinigung gewährleistet.

Nach dem zweistufigen Spülprozess entfernt die Hochleistungs-Trocknung die Oberflächenfeuchtigkeit vom Werkstück. Dieser Trocknungsvorgang verwendet keine Druckluft. Nach der Spülung öffnet sich der bewegliche Wassertank, die Spannvorrichtungen lösen sich, und der Roboter überführt das Werkstück auf das Auslauf-Förderband-Palette.

Um die Spülzeit zu verlängern, verfügt diese Station über zwei Positionen. Der Roboter platziert das Werkstück in einer Position, während er ein zuvor gespültes Werkstück aus der anderen Position entnimmt. Fest installierte Trockenluftdüsen sorgen bei Bedarf für eine zusätzliche Trocknung.

Diese Station verfügt über einen eigenständigen Wassertank, eine Pumpe und ein Filtersystem, die bei Umgebungstemperatur arbeiten. Zwei Palettenarten ermöglichen den Einsatz für Stator- und Rotorvarianten mit manuellem Wechsel.

Stufe 5: Vakuumtrocknung (5ST) — ≤10 mbar

Das Werkstück zusammen mit der Palette wird in die Vakuumkammer transportiert. Die obere bewegliche Vakuumhaube fährt mittels Zylinderbetätigung aus und bildet mit der unteren feststehenden Haube eine dichte Kammer.

Die Vakuumpumpe evakuiert die Kammer und senkt den Druck bis auf 10 mbar ab. Dadurch sinkt die Sättigungstemperatur des Wasserdampfs, wodurch restliche Feuchtigkeit von allen Oberflächen sowie aus inneren Hohlräumen verdunstet.

Nach der Vakuumtrocknung wird die Kammer entlüftet, die bewegliche Haube kehrt in ihre Ausgangsposition zurück und der Förderer transportiert das Werkstück zur nächsten Station.

Stufe 6: Abkühlung und Entladung (6ST)

Das Werkstück wird in den Abkühlkanal befördert. Eine Zwangsluftkühlung mit Lüftern senkt die Komponententemperatur auf Raumtemperatur ±3 °C ab. Der Abkühlkanal fasst bis zu 10 Werkstücke in der Warteschlange. Das System misst an jedem Werkstück drei oder mehr Stellen, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung sicherzustellen (Temperaturdifferenz zwischen Höchst- und Mindestwert ≤1 °C) sowie eine konsistente Temperatur bei aufeinanderfolgenden Werkstücken (Temperaturschwankung zwischen Werkstücken ≤3 °C).

Nach der Abkühlung werden Werkstück und Palette zur Entladeposition befördert. Der Bediener entnimmt das Werkstück. Leere Paletten werden über den unteren Förderer zur Ladeposition zurückgeführt, um den Palettenkreislauf zu gewährleisten. Diese Station verfügt über eine Erkennung der Werkstückanwesenheit, eine Überwachung der Raumtemperatur sowie eine Überwachung der Oberflächentemperatur des Werkstücks.

Hochdruckreinigungstechnologie

Das System verfügt über ein Hochdruckreinigungssystem mit außergewöhnlicher Leistungsfähigkeit:

Diese hohe Druckleistung ermöglicht die effektive Entfernung hartnäckiger Bearbeitungsspäne, Graphitpartikel und Eisenpulver aus Sacklochern und komplexen inneren Hohlräumen, die mit herkömmlichen Reinigungsverfahren nicht erreichbar sind.

Vakuumtrocknungstechnologie

Das System verfügt über eine fortschrittliche Vakuumtrocknung zur vollständigen Entfernung von Feuchtigkeit:

Die Vakuumtrocknung stellt sicher, dass die Komponenten für nachfolgende Prozesse vollständig trocken sind, ohne Risiko von Wasserflecken oder Korrosion.

Technische Sauberkeitskontrolle

Bei der Fertigung von Retardern für Nutzfahrzeuggetriebe beeinflusst die Sauberkeit von Stator- und Rotorbauteilen unmittelbar die Leistung und Zuverlässigkeit des Retarders.

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

Fortgeschrittene Filterungssteuerung

Das System verwendet ein dreistufiges (oder höheres) Filtersystem:

Filtermerkmale:

• Filterverstopfungsanzeige auf dem HMI

• Kontinuierlicher Filterwechsel möglich (Taschenwechsel ≥15 Tage; Hochdruckfilterwechsel ≥30 Tage)

• Differenzdrucküberwachung zur Erkennung von Taschenschäden oder Verstopfung

• Filtertaschen: Größe 180 × 810 mm

• Einfacher Zugang für Reinigung und Austausch

Ölabscheidesystem

Das System verfügt über umfassende Ölabscheidefähigkeit:

• Ausstattung: 2 Ölskimmer mit Schwimmkörper + 1 Band-Ölskimmer

• Austauschzyklus für Ölabsauger: ≥2 Jahre

• Oberflächenölbedeckung: <10 % der Flüssigkeitsoberfläche

• Ölabsaugrate:  ≥99%

• Schwimmerzuverlässigkeit: Stabiler Betrieb ≥3 Monate mit präziser Flüssigkeitsstandverfolgung

Intelligente Fertigungsintegration

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

MES-Kommunikation

• Siemens S7-1500 SPS mit PROFINET

• Zwei unabhängige Ethernet-Anschlüsse mit separaten IP-Adressen

• OPC UA-Kommunikation für Datenerfassung

• Fern-Diagnosefunktion für Online-Fehlerbehebung

Bedienerschnittstelle

• Siemens-TP1200-Touchscreen (mindestens 12 Zoll)

• Sprachumschaltung zwischen Chinesisch und Englisch

• 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

Datenerfassung

• Überwachung von Gerätefehlern (Zeit, Häufigkeit)

• Aufzeichnung der Produktionsmenge und der Taktzeit

• Verfolgung der Betriebszeit der Geräte

• Überwachung des Energieverbrauchs (SIEMENS-Smart-Meter)

• Überwachung des Wasserverbrauchs und der Luftverbrauchs

ANWENDUNGSFALL

Komplettlösung für die Reinigung

Big Bird Industrial bietet umfassende technische Lösungen an, darunter:

Prozessentwicklung

• Komponentenanalyse für Stator- und Rotorbauteile

• Reinigungsprozessgestaltung für Teile von Getrieberegelbremsen

• Bewertung der Sauberkeitsanforderungen

Geräteintegration

• Hochdruckreinigungssysteme (35 MPa, maximal 50 MPa)

• Turbulente Reinigungstechnologie

• Vakuumtrocknungssysteme

• Mehrstufiges Filtermanagement

• Förder- und Materialhandhabungssysteme

Smart-Manufacturing-Anbindung

• MES-Schnittstelle (OPC UA)

• QR-Code-Rückverfolgbarkeit

• Produktdatenakquisition

Warum Big Bird Industrial wählen?

Erfahrung mit Getriebekomponenten

Big Bird Industrial spezialisiert sich auf präzise Reinigungslösungen für Antriebsstrangkomponenten von Personenkraftwagen und Nutzfahrzeugen und verfügt über nachgewiesene Erfahrung bei der Reinigung von Stator- und Rotorbauteilen für Getrieberegelbremssysteme.

Hochdruckreinigungstechnologie

Das System bietet Hochdruckreinigung bis zu 35 MPa (maximal einstellbar auf 50 MPa) – deutlich höher als bei herkömmlichen Reinigungssystemen – und gewährleistet so die wirksame Entfernung hartnäckiger Verunreinigungen aus Sacklöchern und komplexen inneren Hohlräumen.

Vakuumtrocknungstechnologie

Das System erreicht Vakuumwerte bis zu 10 mbar, um Feuchtigkeit vollständig von allen Oberflächen, Sacklöchern und inneren Hohlräumen zu entfernen – wodurch das Risiko von Wasserflecken oder Korrosion eliminiert wird.

Systemübergreifende Ingenieurkompetenz

Das Unternehmen bietet komplette Lösungen von der Entwicklung des Reinigungsprozesses bis zur Produktionsintegration, einschließlich Hochdruckreinigung, Vakuumtrocknung, intelligibler Rückverfolgbarkeit 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.

Unterstützung der Mischserienfertigung

Das System verarbeitet 12 Werkstückvarianten mit Palettenwechsel und QR-Code-Erkennung und unterstützt eine flexible Fertigung für mehrere Bauteilfamilien.

Häufig gestellte Fragen

Welche Komponenten verarbeitet dieses Reinigungssystem?

Dieses System ist für Stator- und Rotorbauteile konzipiert, die in Retardersystemen für Getriebe von Nutzfahrzeugen eingesetzt werden – 12 Varianten aus Sphäroguss und Grauguss mit einem Gewicht von 2,43–10,5 kg.

Welcher Reinigungsdruck steht zur Verfügung?

Das System liefert eine Hochdruckreinigung mit mindestens 35 MPa; der maximale einstellbare Druck beträgt über die Drehzahlregelung (VFD) 50 MPa.

Welches Vakuumniveau wird bei der Trocknung erreicht?

Das System erreicht Vakuumniveaus bis zu 10 mbar, um Feuchtigkeit vollständig von allen Oberflächen und inneren Hohlräumen zu entfernen.

Welche Verunreinigungen können entfernt werden?

Es entfernt Metallspäne, Graphitpartikel, Eisenpulver, Reste von Zerspanungsflüssigkeit sowie Ölkontamination von Oberflächen, Sacklöchern und inneren Hohlräumen.

Welche Sauberkeitsstufen sind erreichbar?

Gesamt-Restverschmutzung ≤ 0,55 mg/kg; Metallpartikel ≤ 600 μm; Nichtmetallpartikel ≤ 1200 μm. Oberflächenreinheit bestätigt durch Abwischen mit weißem Papiertuch (5-maliges Abwischen, keine Verfärbung).

Ist das System anpassbar?

Ja. Alle Parameter – einschließlich Zykluszeit, Reinigungsdruck, Temperatur und Automatisierungsgrad – sind an die Anforderungen der jeweiligen Kundenfertigungslinie anpassbar.

Was ist die typische Zykluszeit?

Das System erreicht ≤ 2 Minuten pro Werkstück und unterstützt so die Hochvolumenfertigung für Antriebsstrangkomponenten von Nutzfahrzeugen.

Stator-/Rotor-Reinigung in der Getriebefertigung für Nutzfahrzeuge

Stator- und Rotorkomponenten in Getriebebremsanlagen erfordern eine präzise Reinigung, um eine zuverlässige Leistung sicherzustellen. Diese Präzisionskomponenten mit komplexen Geometrien – darunter Sacklöcher, innere Hohlräume und feine Oberflächenbeschaffenheiten – benötigen fortschrittliche Reinigungstechnologien, um Metallspäne, Graphitpartikel und Bearbeitungsrückstände zu entfernen. Hochdruckreinigungssysteme liefern die erforderliche Reinigungsleistung, um Verunreinigungen gründlich von diesen kritischen Komponenten zu entfernen.

Hochdruckreinigung (35 MPa) für Präzisions-Powertrain-Komponenten

Hochdruckreinigung mit 35 MPa (maximal einstellbar bis 50 MPa) gewährleistet eine überlegene Entfernung von Verunreinigungen bei Präzisionsgetriebekomponenten. Der extreme Druck löst wirksam hartnäckige Partikel aus Sacklöchern, inneren Hohlräumen und komplexen Geometrien, die mit herkömmlicher Niederdruckreinigung nicht erreicht werden können. Die Drehzahlregelung mittels Frequenzumrichter ermöglicht eine Anpassung des Drucks an unterschiedliche Komponentenanforderungen und Verschmutzungsgrade.

Vakuumtrocknungstechnologie (≤10 mbar) zum Schutz von Komponenten

Die Vakuumtrocknung bei ≤10 mbar gewährleistet die vollständige Entfernung von Feuchtigkeit von allen Oberflächen und inneren Hohlräumen ohne thermische Belastung oder Wasserflecken. Diese Umgebung mit niedrigem Druck senkt die Temperatur des gesättigten Dampfes und ermöglicht so eine effiziente Verdampfung der Restfeuchtigkeit. Das Ergebnis sind gründlich getrocknete Komponenten, die für nachfolgende Prozesse bereitstehen und das Risiko von Korrosion, Wasserflecken oder feuchtebedingter Kontamination ausschließen.

Filterung und Flüssigkeitsmanagement bei Hochdruckreinigung

Eine wirksame Filtration ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Reinigungsqualität in Hochdruck-Reinigungssystemen. Dreistufige Filtrationskonfigurationen mit Trommelfiltern, Beutelfiltern und Inline-Filtern schützen Hochdruckpumpen vor Beschädigung und gewährleisten gleichzeitig die Sauberkeit des Reinigungsmediums. Die Möglichkeit eines unterbrechungsfreien Filterwechsels stellt einen kontinuierlichen Betrieb ohne Produktionsunterbrechungen sicher. Eine Filtrationsgenauigkeit bis zu 5 μm gewährleistet die Qualität des Reinigungsmediums und damit konsistente Reinigungsergebnisse.

Spezifikationsdetails