Ein Werkzeug und ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE 103 18 238 B4 bekannt. Dort ist ein Werkzeug für das Reinigen der In- nenflächen von Gewindebohrungen in einem Werkstück beschrieben, das einen lanzenförmigen Blaseinsatz hat. Dieser Blaseinsatz kann in eine Gewindebohrung eingeführt werden. In dem Blaseinsatz ist ein Zufuhrkanal für Reinigungsmedium ausgebildet. Der Zufuhrkanal hat einen Öffnungsschlitz, der sich an dem Blaseinsatz in Längsrichtung erstreckt. Der Öffnungsschlitz dient dazu, die Wandung einer Gewindebohrung direkt mit Reinigungsmedium tangential anzuströmen. Damit können die Gewindegänge in der Gewindebohrung von Schmutzpartikeln befreit werden. Um mit diesem Reinigungswerkzeug eine zufriedenstellende Reinigungswirkung zu erzielen, ist eine Anpassung der Länge des Blaseinsatzes an die Tiefe einer zu reini- genden Gewindebohrung notwendig. Das Reinigungswerkzeug hat deshalb einen Aufbau, der technisch aufwändig ist. Für das definierte Reinigen von fernab des Öffnungsschlitzes liegenden Abschnitten einer Gewindebohrung in einem Werkstück ist darüber hinaus ein rotatorisches Bewegen des Reinigungswerkzeugs erforderlich. Bei der mechanischen Bearbeitung von Werkstücken, etwa von Motorenkomponenten, z.B. Zylinderköpfen, werden Kühl Schmierstoffe eingesetzt und es entstehen Späne. Hierdurch werden Werkstücke verunreinigt. Diese Verunreinigungen können Störungen bei nachfolgenden Montageprozessen hervorrufen und die technische Funktionalität von Systemen beeinträchtigen, die aus entsprechenden Werkstücken hergestellt sind. Verunreinigungen mit Kühlschmierstoffen und Spänen in Zylinderkopfbohrungen und Einspritzdüsen können bei Verbrennungsmotoren Motorschäden verursachen, die irreparabel sind. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug mit verbesserter Reinigungsund/oder Trocknungswirkung für Ausnehmungen in einem Werkstück bereitzustellen, sowie ein verbessertes Verfahren zum Reinigen und/oder Trocknen für Werkstück-Ausnehmungen anzugeben, das insbesondere zum Entfernen von Kühlschmierstoffen und Spänen aus Bohrungen, insbesondere aus Sacklochbohrungen und aus Gewindebohrungen und zum Reinigen und/oder Trocknen von einseitig offenen zylindrischen Hohlräumen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug der eingangs genannten Art gelöst, bei dem in dem Werkstückadapter eine Düse mit einer Düsenkammer ausgebildet ist, in das der Anschluss für das Zuführen von Reinigungs- und/oder Trocknungsmedium derart mündet, dass sich in der Düse eine Zyklonströmung aus in die Düse zugeführtem Reinigungs- und/oder Trocknungsmedium ausbilden kann, die Schmutzpartikel aus der Ausnehmung in dem Werk- stück zu der Öffnung für das Austreten von Schmutzpartikeln und Reinigungsmedium und/oder Trocknungsmedium mit Flüssigkeitströpfchen bzw. Dampf in dem Werkstückadapter transportiert.

Eine Idee der Erfindung ist, dass sich die Wandung einer Ausnehmung in einem Werkstück mit hoher Effizienz reinigen bzw. trocknen lässt, indem diese wie die Wandung eines für die Fliehkraftabscheidung von Flüssiggemischen eingesetzten Hydrozyklons mit einer Zyklonströmung angeströmt wird. Darüber hinaus ist es ein Gedanke der Erfindung, die sogenannte sekundäre Zyklonströmung, die in Form des inneren, üblicherweise aufwärtsgerichteten Wirbels in einem Hydrozyklon ausgebildet wird, für den Abtrans- port von Schmutzpartikeln oder Flüssigkeitströpfchen aus einer Ausnehmung in einem Werkstück einzusetzen.

Das Werkzeug kann mit Fluiden als Reinigungsmedium betrieben werden, insbesondere mit Luft, Gas oder Wasser. Eine hohe Reinigungswirkung lässt sich erzielen, indem das Reinigungswerkzeug mit Reinigungsmedium betrieben wird, das mit Granulat oder Eiskristallen versetzt ist. Das Werkzeug kann auch zum Trocknen von Hohlräumen eingesetzt werden. Hierzu wird bei dem Werkzeug günstigerweise Heißluft als Trocknungsmedium eingesetzt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die Düsenkammer mit sich verjüngender Querschnittsgeometrie hin zu der Werkstück- Anlagefläche. Eine besonders gute Reinigungswirkung und/oder Trocknungswirkung wird erreicht, indem die Düsenkammer in einem werkstücksei- tigen Abschnitt eine Ringspaltöffnung hat. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn in der Düsenkammer ein Abflusskanal ausgebildet ist, mit dem Schmutzpartikel und Reinigungsmedium zu der Öffnung im Werkzeugadapter transportiert werden kann. Dabei ist es günstig, wenn der Abflusskanal eine in der Düsenachse fluchtende Achse hat. Indem der Abflusskanal eine verlagerbare Eintrittsöffnung für Schmutzpartikel hat, lässt sich die Abfuhr von Schmutzpartikeln aus der Ausnehmung in dem Werkstück optimieren. Vorteilhaft ist insbesondere, wenn die Eintrittöffnung des Abflusskanals für Schmutzpartikel, Flüssigkeitspartikel oder Flüssigkeitsdampf in die Ausneh- mung des Werkstücks hineinbewegt werden kann. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Werkstück-Anlagefläche mit einem vorzugsweise eine Dichtung, z.B. einen O-Ring, umfassenden Dichtabschnitt ausgebildet ist, mit dem die Ausnehmung in dem Werkstück umgeben werden kann.

Das erfindungsgemäße Werkzeug eignet sich zum Einsatz in einer Vorrich- tung zum Reinigen und/oder Trocknen, die eine Einrichtung für das Zuführen von Reinigungs- und/oder Trocknungsmedium aufweist, welche durch einen Fluidkanal mit Druck beaufschlagtes Reinigungs- und/oder Trocknungsmedium das Werkzeug bereitstellt. Dabei kann das gleichzeitige Reinigen und/oder Trocknen von mehreren Werkstücken mit Ausnehmungen oder mehreren Ausnehmungen an einem Werkstück vorgesehen werden, indem die Vorrichtung zum Reinigen und/oder Trocknen eine Vielzahl von entsprechenden Werkzeugen enthält. Insbesondere ist es günstig, bei der Vorrichtung für das Aufnehmen von Werkstücken mit Ausnehmungen, die gereinigt oder getrocknet werden sollen, einen ein- oder auch mehrachsigen Manipu- lator, insbesondere einen Handhabungsroboter vorzusehen, mittels dessen ein aufgenommenes Werkstück an die Werkstück-Anlagefläche eines Werkzeugs angelegt werden kann.

Die Erfindung besteht auch darin, eine Ausnehmung in einem Werkstück, z.B. eine Bohrung, insbesondere eine Gewindebohrung oder auch einen zylindrischen Hohlraum, etwa den Innenraum eines Rohres mit Abschluss, dadurch zu reinigen, dass in die Ausnehmung des Werkstücks Reinigungsmedium und/oder Trocknungsmedium mit einer primären Zyklonströmung geführt wird. Als Reinigungsmedium kann dabei ein flüssiges oder auch ein gasförmiges Fluid eingesetzt werden. Insbesondere ist es dabei möglich, Partikel aus der Ausnehmung mittels einer sich in der Ausnehmung ausbil- denden sekundären Zyklonströmung abzutransportieren. Für das Trocknen einer Ausnehmung in einem Werkstück ist z.B. Heißluft geeignet. Ein besonders guter Reinigungseffekt lässt sich erzielen, wenn die primäre Zyklonströmung mit einer in einem an dem Werkstück anliegenden Werkstück- adapter ausgebildeten Düse erzeugt wird. Hier ist es günstig, wenn der Werkstückadapter mit einem in einer Werkstück-Anlagefläche ausgebildeten Dichtabschnitt die Ausnehmung in dem Werkstück mit Dichtwirkung umgibt. Mit diesem Reinigungsverfahren lassen sich insbesondere Bohrungen oder Gewindebohrungen reinigen, an deren Bohrungsdurchmesser die Austritts- Öffnung der Düse angepasst ist, mittels der die primäre Zyklonströmung erzeugt wird. Außerdem können mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug auch Bohrlöcher in Wänden, in Beton oder Gestein gereinigt werden. Hierfür ist Luft oder Wasser als Reinigungsmedium besonders gut geeignet. Indem hier das mit Schmutzpartikeln versetzte Reinigungsmedium, etwa Luft und Betonstaub, das durch die Öffnung für das Austreten von Schmutzpartikeln und Reinigungsmedium in dem Werkstück strömt, durch ein Filtersystem geführt wird oder mit einem Filterbeutel aufgefangen wird, kann eine Belastung der Umwelt mit insbesondere staubförmigen Schmutzpartikeln vermieden werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schemati- scher Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt eines Werkzeugs zum Reinigen und/oder Trocknen mit einem Werkstück;

Fig. 2 einen Schnitt des Werkzeugs zum Reinigen und/oder Trocknen in der Ebene II - II aus Fig. 1 ; eine Draufsicht auf das Werkzeug zum Reinigen und/oder Trocknen in der Ebene III - III aus Fig. 1 ;

Fig. 4 eine Reinigungsvorrichtung mit mehreren Werkzeugen zum Reinigen und einen Handhabungsroboter; und

Fig. 5 einen Schnitt eines Werkzeugs zum Reinigen und Trocknen von

Rohrkörpern mit Abschluss. Die Fig. 1 zeigt ein Werkzeug 1 zum Reinigen und/oder Trocknen an einem Werkstück 2. Das Werkzeug 1 umfasst einen Werkstück-Adapater 3. Der Werkstück-Adapter 3 hat eine Werkstück-Anlagefläche 5. Er enthält eine Düse 7 mit einer Düsenkammer 9. Die Düsenkammer 9 erstreckt sich entlang einer Achse 1 1 mit Rotationssymmetrie zu einer Öffnung 13 in der Werkstück-Anlagefläche 5. In einem zu der Werkstück-Anlagefläche 5 weisenden Abschnitt 14 ist die Düsenkammer 9 konisch verjüngt, d.h. der Durchmesser des Querschnitts der Düsenkammer 9 nimmt zu der Werkstück-Anlagefläche 5 hin ab. Das Werkzeug 1 hat einen Anschluss 15 für Reinigungs- oder Trocknungsmedium. Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt des Werkzeugs zum Reinigen in der Ebene II - II aus Fig. 1 . Der Anschluss 15 ist im Bezug auf die Achse 1 1 der Düsenkammer 9 mit seitlichem Versatz durch das Gehäuse der Düsenkammer geführt. Der Anschluss 15 mündet mit einer Öffnung 16 in die seitliche Wandung 17 in der Düssenkammer 9. Dabei geht der Wandungsabschnitt 22 des Anschlusses 15 tangentenförmig in die Wandung 17 der Düsenkammer über. Dies bewirkt, dass die Fluidströmung 43 am Anschluss 15 in der Düsenkammer auf eine Kreisbahn gezwungen wird, so dass sich die gewünschte primäre Zyklonströmung 37 in der Düsenkammer 9 ausbildet. Durch den Anschluss 15 kann mit Druck beaufschlagtes Reinigungs- oder Trocknungsmedium in die Düsenkammer 9 einströmen. In die Düsenkammer 9 ragt ein Abflussrohr 19. Das Abflussrohr 19 bildet einen Abflusskanal 20 für Reinigungsmediunn, das mit Schmutzpartikeln 6 versetzt ist, oder für Trocknungsmedium, das mit Flüssigkeits- und/oder Dampfpartikeln versetzt ist.

Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Werkstück-Anlagefläche 5 des Werkstück-Adapters 3. In dem Stirnabschnitt 23 gibt es eine Öffnung 24, durch die Reinigungsfluid, das mit Schmutzpartikeln versetzt ist oder entsprechendes Trocknungsmedium, in das Abflussrohr 19 einströmen kann. Die im Be- reich der Werkstück-Anlagefläche 5 liegende Wandung 25, 27 des Abflussrohrs 19 begrenzt mit der Wandung 17 der Düsenkammer 9 an der Werkstück-Anlagefläche 5 einen Ringspalt 29.

Günstig ist ein Außendurchmesser des Abflussrohres 19, der drei mal so groß wie die Breite des Ringspalts 29. Versuche haben ergeben, dass sich mit dem Werkzeug 1 eine sehr gute Reinigungswirkung bzw. Trocknungsmedium erzielen lässt, wenn die Länge der Düsenkammer 9 etwa dem 8- fachen des Durchmessers beträgt, mit dem der Anschluss 15 für Reinigungsmedium in die Düsenkammer 9 mündet.

Das Abflussrohr 19 ist in der Düsenkammer 9 entsprechend dem Doppelpfeil 21 verstellbar angeordnet. Das Abflussrohr 19 hat einen werkstückseitigen Stirnabschnitt 23. Durch Bewegen des Abflussrohrs 19 entsprechend dem Doppelpfeil 21 kann die Position von dessen Öffnung 24 initiiert werden. Die Öffnung 24 kann im Inneren der Düsenkammer 9 positioniert werden. Günstig ist aber auch eine Einstellung des Abflussrohres 19, bei dem sich die Öffnung 24 in der Ebene der Werkstück-Anlagefläche befindet. Von Vorteil ist auch die Möglichkeit der Einstellung des Abflussrohrs 19 in eine Position, bei der die Öffnung 24 im Inneren einer Ausnehmung 4 in dem Werkstück 2 angeordnet ist. Eine besonders gute Reinigungs- bzw. Trocknungswirkung lässt sich mit dem Werkzeug 1 insbesondere bei Werkstück-Bohrungen erzielen, deren Durchmesser 30 dem Durchmesser der Öffnung 13 der Düsenkammer 9 in der Werkstück-Anlagefläche 5 entspricht.

Die Ausnehmung 4 in dem Werkstück 2 hat eine Gewindebohrung 4. In der Gewindebohrung 4 befinden sich Schmutzpartikel 6. Die Gewindebohrung 4 ist ein Sackloch, das eine Geometrie am Bodenbereich 12 hat, die sich verjüngt. Um die Gewindebohrung 4 von den Schmutzpartikeln 6 zu reinigen, wird das Werkstück 2 mit der Gewindebohrung 4 so an die Werkstück- Anlagefläche 5 des Werkstück-Adapters 3 angelegt, dass die Achse 8 der Gewindebohrung 4 mit der Achse 1 1 der Düsenkammer 9 in dem Werkzeug 1 fluchtet. Um ein dichtes Anliegen der Werkstück-Anlagefläche 5 an dem Werkstück 2 zu ermöglichen, hat die Werkzeug-Anlagefläche 5 einen Dicht- abschnitt 31 mit einer Dichtung in Form eines O-Rings 33.

Für das Reinigen der Gewindebohrung 4 wird für den Anschluss 15 an dem Werkzeug 1 mit Druck beaufschlagtes Reinigungsmedium 35 seitlich in die Düsenkammer 9 eingeströmt. Dabei bildet sich in der Düsenkammer 9 eine primäre Zyklonströmung 37 aus, mit der das Reinigungsmedium in die Gewindebohrung 4 des Werkstücks 2 gelangt.

In der Gewindebohrung 4 reißt die primäre Zyklonströmung 37 die in Gewindegängen 10 fest sitzenden Schmutzpartikel mit sich. Aufgrund der sich ko- nisch verjüngenden Geometrie im Abschnitt 14 der Düsenkammer 9 kommt es zu einer Verdrängung von Reinigungsmedium in Richtung der Achse 1 1 der Düsenkammer 9. Das führt zu einem Aufstau in der Gewindebohrung 3. Hierdurch entsteht in dem Bohrloch 12 eine sekundäre Zyklonströmung 39, welche Schmutzpartikel aus der Gewindebohrung 4 zum Werkzeug 1 hin transportiert. Diese sekundäre Zyklonströmung 39 wird von dem Abflusska- nal 20 des Abflussrohrs 19 aufgenommen. Sie gelangt über die Austrittsöff- nung 41 im Abflussrohr 19 zusammen mit den Schmutzpartikeln 6 ins Freie.

Die Fig. 4 zeigt eine Reinigungsvorrichtung 50, die mehrere Reinigungs- Werkzeuge 52, 54, 56, 58 enthält. Jedes Reinigungswerkzeug 52, 54, 56, 58 hat einen Aufbau, der demjenigen des Werkzeugs 1 aus Fig. 1 und 2 entspricht. Die Reinigungswerkzeuge 52, 54, 56, 58 sind an einem Reinigungsblock 60 aufgenommen. An dem Reinigungsblock 60 werden die Reinigungswerkzeuge 52, 54, 56, 58 über Druckanschlüsse 62, 64, 66, 68 mit Reinigungsmedium versorgt. Dieses Reinigungsmedium wird über einen Pumpenblock 70 aus einem Fluidbehälter 71 gefördert. Dem Reinigungsblock 60 ist ein Abflusskanal 72 für das Abführen von mit Schmutzpartikeln versetztem Reinigungsmedium zu einem Auffangbehälter 74 vorgesehen. Alternativ hierzu kann das mit Schmutzpartikeln versetzte Reinigungsmedi- um z.B. auch zu einer Aufbereitungsanlage für Reinigungsmedium geführt werden.

Die Reinigungsvorrichtung 50 umfasst einen Handhabungsroboter 76, mit dem ein Werkstück in Form eines Motorblocks 78 an den Reinigungswerkzeugen 52, 54, 56, 58 punktgenau angeordnet werden kann, um Gewindebohrungen 80, 82, 84, 86 in dem Motorblock 78 von Schmutzpartikeln zu reinigen.

Alternativ hierzu ist es auch möglich, für die Reinigungswerkzeuge 52, 54, 56, 58 einen ein- oder mehrgelenkigen Manipulator vorzusehen, mit dem die Reinigungswerkzeuge zu einem entsprechenden Werkstück bewegt werden können.

Das Werkzeug 90 in Fig. 5 ist für das Reinigen und Trocknen eines Rohrkörpers 92 mittels Heißluft ausgelegt, der ein zylindrisches Hohlvolumen 93 hat. Hierzu hat das Werkzeug 90 einen Werkstück-Adapter 94, der eine Dü- senkamnner 96 hat. Die Durchtrittsöffnung 97 in der Düsenkammer 96 hat einen Durchmesser, der dem Innendurchmesser des Rohrkörpers 92 entspricht. Das Werkzeug 90 hat ein Abflussrohr 96, das als Ableitung von mit Schmutzpartikeln und Flüssigkeitspartikeln versetzter Heißluft dient. Das Abflussrohr 96 ist an die Länge des Rohrkörpers 92 angepasst. Durch Einlasen von mit Druck beaufschlagter Heißluft 98 durch den Anschluss 100 des Werkzeugs 90 über die Öffnung 108 in der Düsenkammer 96, die wie die Öffnung 16 in der Düsenkammer 9 des in Fig. 1 gezeigten Werkzeugs 1 zur Achse 106 der Düsenkammer 96 seitlich versetzt ist, bildet sich in der Düsenkammer 96 und im Rohrkörper 92 eine primäre Zyklonströmung 102 aus. Die Zyklonströmung reißt Schmutzpartikel und Flüssigkeitströpfchen an der Innenwandung des Rohrkörpers 92 mit sich mit. Im Bereich des Abschlusses 106 des Rohrkörpers 92 wird eine sekundäre Zyklonströmung 104 ausgebildet. Diese Zyklonströmung 104 wird mit dem Abflussrohr 96 aufge- fangen und gelangt so ins Freie.

Zusammenfassend sind folgende bevorzugte Merkmale festzuhalten: Ein Werkzeug 1 zum Reinigen und/oder Trocknen einer Ausnehmung 4 in einem Werkstück, z.B. einer Bohrung, insbesondere einer Gewindebohrung hat einen Werkstückadapter 3. Dieser Werkstückadapter weist eine Werkstück- Anlagefläche 5 auf und hat einen Anschluss 15 für das Zuführen von Reini- gungs- und/oder Trocknungsmedium. In dem Anschluss-Adapter 3 gibt es eine Öffnung 41 für das Austreten von mit Schmutzpartikeln versetztem Rei- nigungs- und/oder Trocknungsmedium. In dem Werkstückadapter 3 ist eine Düse 7 mit einer Düsenkammer 9 ausgebildet. In die Düsenkammer 9 mündet der Anschluss 15 für das Zuführen von Reinigungs- und/oder Trocknungsmedium derart, dass sich in der Düse 7 eine Zyklonströmung 37 aus Reinigungs- und/oder Trocknungsmedium ausbilden kann, die aus der Düse 7 austritt. Die Zyklonströmung 37 transportiert Schmutzpartikel 6 aus der Ausnehmung 4 in dem Werkstück 2 zu der Öffnung 41 für das Austreten von Schmutzpartikeln 6 in dem Werkstückadapter 41 .