Robotergestütztes Reinigungssystem für Zylinderköpfe schwerer Dieselmotoren

Das Big Bird Industrial Robotergestützte Reinigungssystem für Zylinderköpfe wurde für die Nachbearbeitungsreinigung von Zylinderköpfen in der Fertigung schwerer Dieselmotoren entwickelt. Das System entfernt Bearbeitungsrückstände vor der Endmontage und unterstützt vollautomatische Mischmodellfertigung ohne manuellen Umrüstvorgang.

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

Werkstückanwendungen

Das System verarbeitet mehrere Zylinderkopfvarianten für die Mischmodellfertigung:

Alle Werkstücke sind Zylinderkopf-Subbaugruppen für schwerlastige Dieselmotoren.

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 Teilenummernvarianten.

2,5D-Vision-Inspektion

Ein 2,5D-Sichtsystem (2D-Kamera + Laserentfernungsmesser, COGNEX) identifiziert automatisch Lage und Orientierung des Werkstücks und ermöglicht es dem Roboter, den Greifvorgang entsprechend anzupassen.

Sortierung von NG-/OK-Teilen

Das System identifiziert automatisch nicht konforme Werkstücke an der Ladezone, leitet sie auf ein Aussortierband um und stapelt sie robotergestützt zur Entfernung. Der Produktionsstatus des Werkstücks wird über die MES-Schnittstelle aktualisiert.

Automatischer Modellwechsel

Spannvorrichtungen, Düsen und Positionierkomponenten sind so ausgelegt, dass alle Zylinderkopfvarianten ohne manuellen Eingriff verarbeitet werden können.

Mehrstufiger Reinigungsprozess

Das System kombiniert mehrere Reinigungstechnologien in einer effizienten Produktionsabfolge:

Stufe 1: Turbulente Reinigung + feststehende Hochdruckreinigung (1,5 MPa)

Der 6-Achs-Roboter überführt den Zylinderkopf in den Reinigungstank, der bereits mit Wasser vorgefüllt ist. Der Roboter passt flexibel die Werkstückorientierung an, während die Düsen eine turbulente Reinigung durchführen.

Nach der turbulenten Reinigung öffnet das Tank-Ablassventil für eine schnelle Entleerung. Der Roboter positioniert jede Werkstückoberfläche so, dass sie mit den entsprechenden Düsenkästen für die gezielte Reinigung ausgerichtet ist; alle Bohrungen und Ölkanäle werden besonders intensiv gereinigt.

Stufe 2: Sprühspülen (1,0 MPa)

Der Roboter überführt das Werkstück in die Spülstation mit eigenem Tank und Filtersystem. Umgebende Düsen führen eine umfassende Sprühspülung des gesamten Bauteils durch.

Stufe 3: Gezieltes Trockenblasen (0,2–0,4 MPa)

Während des Transports zu dieser Station kippt der Roboter das Werkstück zur Entwässerung. Anschließend positioniert er jede Oberfläche so, dass sie mit den Düsenkästen für gezieltes und abtastendes Trockenblasen aller Bohrungen und Durchgänge ausgerichtet ist.

Stufe 4: Sekundäres Trockenblasen (0,2–0,4 MPa)

Ein Düsenkasten fährt von oben herab, um ein sekundäres gezieltes und abtastendes Trockenblasen durchzuführen und eine vollständige Entfernung der Feuchtigkeit sicherzustellen.

Stufe 5: Vakuumtrocknung

Das Werkstück betritt die Vakuumkammer. Die obere bewegliche Haube schließt sich mit der unteren feststehenden Haube und bildet so eine abgedichtete Kammer. Die Vakuumpumpe senkt den Kammerdruck, wodurch die Temperatur des gesättigten Dampfes sinkt und die restliche Feuchtigkeit von den Oberflächen der Komponenten verdampft.

Stufe 6: Kühlung

Das Werkstück wird vor dem Verlassen des Systems auf Raumtemperatur ±5 °C gekühlt, um eine sichere Handhabung bei nachgeschalteten Montageprozessen zu gewährleisten.

Technische Sauberkeitskontrolle

Bei der modernen Motorenfertigung wirkt sich die Sauberkeit der inneren Kanäle unmittelbar auf Zuverlässigkeit und Leistung des Motors aus.

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

Fortgeschrittene Filterungssteuerung

Das System verwendet ein unabhängiges vierstufiges Filtersystem für Reinigungs- und Spülkreisläufe:

Filterung im Reinigungskreislauf:

• Stufe 1: Trommelfilter – 1.500 L/min, 50 μm, Edelstahlgewebe

• Stufe 2: Zyklonabscheider – 1.400 L/min

• Stufe 3: Automatischer Rückspülfilter – 1.330 L/min, 30 μm, mit automatischer Rückspülung und unabhängigem magnetischem Abscheider für das Rückspülfluid

• Stufe 4: Beutelfilter – 1.500 L/min, 10 μm, mit Druckschalter-Automatikalarm, ein aktiver + einer Reservebetrieb für unterbrechungsfreien Beuteltausch

Spülkreisfilterung:

• Stufe 4: Beutelfilter – 300 L/min, 10 μm, mit Druckschalter-Automatikalarm

Robotersystem

Das System nutzt mehrere FANUC-Roboter:

Alle Roboter sind gemäß IP67 für Reinigungsumgebungen mit hoher Temperatur und hohem Druck geschützt. Die Roboter-Griffvorrichtungen verfügen über eine pneumatische Selbstverriegelung (Teile werden bei Druckverlust festgehalten) sowie einen Luftdichtschutz gegen Feuchtigkeitseintritt. Es ist ein Sicherheitslastzuschlag von 20 % vorgesehen.

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

• Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Schaltschrank

• Überwachung des Energieverbrauchs (SIEMENS-Smart-Meter)

Bedienerverwaltung

• Dreistufige Zugriffskontrolle (Bediener, Wartung, Supervisor)

• An- und Abmeldung des Bedieners mit Schichtaufzeichnung

Rückverfolgbarkeit

• QR-Code-Scanning beim Be- und Entladen

• Verfolgung des Fertigungsstatus von Werkstücken über das MES

• Kombinierte Barcode-Erstellung für die Palettenverwaltung

ANWENDUNGSFALL

Komplettlösung für die Reinigung

Big Bird Industrial bietet umfassende technische Lösungen an, darunter:

Prozessentwicklung

• Komponentenanalyse

• Reinigungsprozess-Design

• Bewertung der Sauberkeitsanforderungen

Geräteintegration

• Roboterreinigungsstationen

• Hochdruckreinigungssysteme

• Vakuumtrocknungstechnologie

• Automatisierte Materialflusslogistik

• Mehrstufiges Filtermanagement

Smart-Manufacturing-Anbindung

• MES-Schnittstelle (OPC UA)

• QR-Code-Rückverfolgbarkeit

• Produktdatenakquisition

• IIoT-Integration

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.

Lösungen für die Großserienfertigung

Das System liefert kurze Taktzeiten von 18 Sekunden pro Stück bei einer OEE ≥ 95 % und ermöglicht einen kontinuierlichen 24/7-Betrieb mit automatischem, mischmodelbasiertem Produktwechsel für mehrere Zylinderkopfvarianten.

Systemübergreifende Ingenieurkompetenz

Das Unternehmen bietet komplette Lösungen – von der Entwicklung des Reinigungsprozesses bis zur Integration in die Serienfertigung – inklusive Roboterhandhabung, Hochdruckreinigung, Vakuumtrocknung, intelligibler Rückverfolgbarkeit und Anbindung an das MES.

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 Kompetenz des Unternehmens im Bereich Sondermaschinenbau ermöglicht es, jedes Reinigungssystem exakt an die spezifische Bauteilgeometrie, die geforderte Taktzeit, die Sauberkeitsanforderungen sowie das gewünschte Automatisierungsniveau anzupassen – und damit Lösungen bereitzustellen, die Standardgeräte nicht leisten können.

Fachkompetenz im Bereich technische Sauberkeit

Moderne Motorenfertigung erfordert eine kontrollierte Sauberkeit der inneren Durchgänge – nicht nur die Oberflächenreinigung. Big Bird Industrial entwickelt Lösungen mit Fokus auf Restpartikelkontrolle, Sauberkeit der Ölkanäle, Prozessstabilität und Produktionsrückverfolgbarkeit.

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.

Häufig gestellte Fragen

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 Schneidflüssigkeiten, Kleberückstände sowie innere Kontamination aus Ölkanälen, Kraftstoffdurchgängen, Einlass-/Auslassöffnungen und Kühljacken.

Kann es innere Ölkanäle und Durchgänge reinigen?

Ja. Das System kombiniert turbulentes Reinigen, festpunktbezogenes Hochdruckreinigen (1,5 MPa) und Vakuumtrocknen, um alle inneren Durchgänge zu erreichen – darunter Nockenhebel-Ölgänge, Kraftstoffrücklaufgänge, Öl-Rücklaufgänge, Einlass-/Auslassöffnungen sowie Kühlwassermäntel.

Welche Sauberkeitsstufen sind erreichbar?

Nockenhebel-Ölgang ≤ 0,4 mg; Kraftstoffrücklaufgang ≤ 1,5 mg; Öl-Rücklaufgang ≤ 7,3 mg; Einlass-/Auslassöffnungen ≤ 14,5 mg; Kühlmantel ≤ 56 mg. Kein Restkleber im Bereich der Schüsselstopfen oder der Stoßstangenbuchsen.

Unterstützt das System automatisierte Mischmodellfertigung?

Ja. Das System verarbeitet automatisch mehrere Zylinderkopfvarianten. Die QR-Code-Erkennung wählt das passende Reinigungsprogramm aus. Spannvorrichtungen und Düsen sind für alle Varianten ausgelegt. Ein manueller Wechsel ist nicht erforderlich.

Welche Taktzeit ist zu erwarten?

Das System erreicht ≤ 18 Sekunden pro Werkstück (36 s/2 Werkstücke) und ermöglicht eine Produktion von ≥ 228 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.

Zylinderkopfreinigung in der Schwerlast-Dieselmotorenfertigung

Die Zylinderkopfreinigung ist ein kritischer Prozess zwischen der Bearbeitung und der Montage in der Schwerlast-Dieselmotorenfertigung. Die komplexe Geometrie der Zylinderköpfe – einschließlich mehrerer Ölkanäle, Kraftstoffpassagen, Einlass-/Auslassöffnungen und Kühlwassermäntel – erfordert fortschrittliche Reinigungstechnologien, um Bearbeitungsrückstände, Metallspäne und Verunreinigungen durch Schneidflüssigkeiten zu entfernen. Moderne Motorenhersteller fordern strenge Sauberkeitsanforderungen für innere Durchgänge, um eine zuverlässige Motorleistung, Kraftstoffeffizienz und Einhaltung der Emissionsvorschriften sicherzustellen.

Robotergestützte flexible Reinigung für die gemischte Motorenfertigung

Mit der zunehmenden Vielfalt an Motormodellen in der modernen Fertigung sind flexible Reinigungssysteme mit Robotern unverzichtbar, um eine effiziente Produktion zu gewährleisten. Sechs-Achsen-Roboter ermöglichen eine adaptive Reinigung durch flexible Werkstückpositionierung und gezielte Mehrwinkel-Düsenbestrahlung. In Kombination mit QR-Code-Erkennung und visueller Inspektion unterstützen diese Systeme eine vollautomatische Mischmodellfertigung ohne manuellen Umrüstvorgang – und liefern dabei eine konsistente Reinigungsqualität über mehrere Werkstückvarianten hinweg.

Hochvolumige Reinigungslösungen für automobile Antriebsstrangkomponenten

Die Reinigung von Komponenten des automobilen Antriebsstrangs erfordert ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Reinigungsqualität und hohem Produktionsdurchsatz. Moderne Hochvolumen-Reinigungslösungen kombinieren turbulente Reinigung, feststehende Hochdruckreinigung an definierten Stellen, Sprühspülung und Vakuumtrocknung in einer kompakten Fertigungssequenz, um Zykluszeiten von 18 Sekunden pro Werkstück bei strikter Einhaltung der Sauberkeitsanforderungen zu erreichen. Eine OEE von 95 % und höher sichert die kontinuierliche 24/7-Produktionsfähigkeit.

Filtrationstechnologie bei der industriellen Reinigung von Bauteilen

Wirksame Filtersysteme sind grundlegend für die Aufrechterhaltung einer konsistenten Reinigungsqualität bei der industriellen Reinigung von Bauteilen. Vierstufige Filterkonfigurationen – bestehend aus Trommelfiltern, Zyklonabscheidern, automatischen Rückspülfiltern und Beutelfiltern – ermöglichen einen kontinuierlichen Betrieb mit unterbrechungsfreiem Filterwechsel. Eine Filtrationsgenauigkeit bis zu 10 μm gewährleistet die Qualität des Reinigungsmediums, verringert das Risiko einer erneuten Kontamination und verlängert die Lebensdauer des Mediums.

Technische Spezifikationen