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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine Düsenstrahlmessvorrichtung für Medienstrahlwerkzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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In industriellen Reinigungs-, Lackier-, Misch- und Kühlprozessen werden Düsen eingesetzt zum Entfernen, Aufbringen, Verteilen und Mischen von gasförmigen, festen oder flüssigen Medien. Bei festen Medien handelt es sich hier im Allgemeinen um eine Mischung eines flüssigen Trägermediums mit Festkörperpartikel. Häufig werden diese Düsen zur gezielten und positionsgenauen Applikation der Medien eingesetzt. Betroffen sind dabei insbesondere die Industriezweige der industriellen Reinigungstechnologie, der Pharma-, Lebensmittel-, Chemie-, Stahl- und Lackierindustrie sowie der Holzverarbeitung. Die Anwendungszwecke erfordern einen mit Hilfe der Düse erzeugten, möglichst über einen langen Betriebszeitraum konstanten Medienstrahl, da im Anwendungsfall Oberflächen, Beschichtungen oder vollständige Produkte hoher Güte geschaffen werden.
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Problematisch ist, dass in den Düsen zum einen Ablagerungen der Medien und zum anderen durch Abrasionen ein Düsenverschleiß sowohl die Medienstrahlmenge als auch die Medienstrahlrichtung beeinträchtigen. Beide Vorgänge, das heißt sowohl die Ablagerungen in den Düsen als auch die Abrasionen, welche zu einer unkontrollierten Erweiterung einer Düsenöffnung der Düse führen, ergibt. einen Verlust einer Strahlkraft des Medienstrahls. Dies ergibt mangelhaften Güten der entsprechenden Produkte. Ein Resultat der mangelhaften Güten können hohe Prozesskosten sein, da es beispielsweise unter Umständen zu einer Auftragung der mit Hilfe des Medienstrahlwerkzeugs entfernten Schicht und somit zu einem unerwünschten Arbeitsvorgang, welcher zeit- und kostenintensiv ist, kommen kann, oder beispielsweise führt dies zu einem nicht verkaufbaren Produkt, welches als so genanntes Ausschußteil im besten Falle einem Recyclingprozess wieder zur Verfügung gestellt werden kann. Das bedeutet, dass ein Qualitätsmangel aufgrund einer ungenügenden Bearbeitungsqualität (bspw. Entgraten, Reinigen, Strahlen, etc.) zu höheren Kosten durch eine Nachbearbeitung sowie verlorener Wertschöpfung führt.
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Eine Überprüfung des Medienstrahls in Bezug auf seine der Anforderung entsprechenden Eigenschaften, wozu beispielsweise auch eine Strahlausbreitung in Form eines Strahlwinkels oder eine Strahlrichtung oder ein Volumenstrom zu zählen sind, ist eine Messung der Strahlkraft bzw. des Strahldruckes, wobei der Strahldruck ein Wirkdruck auf eine Werkstückoberfläche bezeichnet.
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STAND DER TECHNIK
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Grundsätzlich bekannt ist die Messung von Strahlkräften für so genannte Außenbearbeitungsmedienstrahlwerkzeuge. Eine Außenbearbeitung ist die Bearbeitung von Objekten an ihrer Außenoberfläche, wohingegen unter einer Innenbearbeitung die Bearbeitung von Flächen im Inneren der Objekte, beispielsweise rohrförmig ausgestaltete Objekte, zu verstehen ist.
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Eine von dem Medienstrahl erzeugte Kraft kann dadurch gemessen werden, dass der Medienstrahl auf einen Prallkörper gerichtet wird, welcher mit einer Messvorrichtung verbunden ist. Die Messvorrichtung selbst kann dabei mechanischer oder elektronischer Art sein, wobei die durch den Medienstrahl erzeugte Verformung oder Lageänderung des Prallkörpers ein Maß für die auf den Prallkörper wirkende Kraft erfasst werden.
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Aus der Offenlegungsschrift
US 1 249 484 A geht beispielsweise eine Messvorrichtung hervor, mit deren Hilfe ein vom Medienstrahl erzeugter Volumenstrom messbar ist. Es wird dabei der Medienstrahl auf einen innerhalb eines Messrohres ausgebildeten Prallkörper gerichtet, welcher mit einer mechanischen Messvorrichtung verbunden ist. Eine Auslenkung der mechanischen Messvorrichtung wird dabei als Maß zur Messung des Durchflusses herangezogen. Das Medienstrahlwerkzeug selbst ist dabei außerhalb des Messrohres positioniert.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 007 332 A1 geht ein Beispiel zu Messung einer Intensitätsverteilung eines Hochdruckwasserstrahls hervor. Hier ist ein Messprinzip zur Messung des Strahldruckes offenbart. Dabei ist ein stiftförmiges, mit einem Sensor verbundenes Tastelement in einen Wasserstrahl richtbar, so dass eine Intensität des Wasserstrahls ermittelbar ist. Auch hier wird das oben genannte Grundprinzip zur Messung einer vom Medienstrahl erzeugten Kraft angewandt. Der Offenlegungsschrift kann entnommen werden, dass mit Hilfe der angegebenen Vorrichtung ein Profil der Medienstrahlkraft über eine Fläche, welche vom Medienstrahl getroffen wird, messbar ist. Es bedarf mehrerer Einzelmessungen, bevor ein Profil der Medienstrahlkraft über der Fläche in aussagekräftiger Weise darstellbar ist.
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Aus der Patentschrift
DE 195 17 775 C2 geht eine Messvorrichtung zur Ermittlung eines Reinigungsvermögens von zur Rohr- und Kanalreinigung vorgesehenen, einen Medienstrahl erzeugenden Reinigungsgeräten hervor. Hier ist ebenfalls das Grundprinzip zur Kraftmessung eines Medienstrahls eingesetzt. Es ist ein Messrohr vorgesehen, welches an einem Ende einen Prallkörper aufweist, welcher mit einer Messvorrichtung verbunden ist, wobei die Messung der Kraft durch eine Lageänderung des Prallkörpers initiiert wird. Des Weiteren lassen sich mit dieser Art der Messvorrichtung ausschließlich die von Düsen, welche an einem Ende eines Medienstrahlwerkzeuges positioniert sind, erzeugten Medienstrahlkräfte messen.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Düsenstrahlmessvorrichtung für Medienstrahlwerkzeuge bereit zu stellen, mit deren Hilfe Medienstrahlkräfte von Medienstrahlwerkzeugen auf einfache Weise messbar sind.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Düsenstrahlmessvorrichtung für Medienstrahlwerkzeuge mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Düsenstrahlmessvorrichtung für Medienstrahlwerkzeuge mit einem Gehäuse und einem im Gehäuse angeordneten Prallkörper, wobei ein mit Hilfe einer Düse des Medienstrahlwerkzeugs erzeugter Medienstrahl auf den Prallkörper richtbar ist zur Messung einer vom Medienstrahl erzeugten Kraft, weist eine im Gehäuse vorgesehene Öffnung auf in welche mindestens teilweise das Medienstrahlwerkzeug einführbar ist. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung ist, dass diese Düsenstrahlmessvorrichtung zur Prüfung von stabförmigen oder lanzenförmigen Medienstrahlwerkzeugen geeignet ist. Diese derartigen Medienstrahlwerkzeuge werden überwiegend zur Innenbearbeitung von Werkstücken mit Hohlräumen eingesetzt. Viele der zur Innenbearbeitung eingesetzten Medienstrahlwerkzeuge weisen an ihrer Mantelfläche Düsenöffnungen auf. Eine Prüfung der vom Medienstrahl des Medienstrahlwerkzeugs erzeugten Kraft mit Hilfe der üblichen, dem Stand der Technik entsprechenden Vorrichtungen ist aufgrund der Stab- oder Lanzenform der Medienstrahlwerkzeuge nicht möglich, da es insbesondere bei langen Medienstrahlwerkzeugen der genannten Art zu Schwingungen eines die Düsen aufweisenden Bereiches des Medienstrahlwerkzeuges kommen kann. Das bedeutet, dass der vom Medienstrahlwerkzeug erzeugte Medienstrahl unkontrolliert und somit nicht gleichmäßig einer Düsenstrahlmessvorrichtung gemäß dem Stand der Technik zuführbar ist. Das heißt, eine Stabilisierung der Medienstrahlwerkzeuge war mit den Düsenstrahlmessvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik nicht gegeben. Aufgrund der Öffnung der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung ist eine Stabilisierung des Medienstrahlwerkzeugs während dem Mess- oder Prüfungsverfahren gegeben und ermöglicht somit eine qualifizierte Messung.
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In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung weist das Gehäuse einen ersten Gehäuseabschnitt und einen zweiten Gehäuseabschnitt auf, wobei der erste Gehäuseabschnitt zur Einführung des Medienstrahlwerkzeugs ausgestaltet ist und der zweite Gehäuseabschnitt zur Aufnahme eines Kraftaufnehmers ausgebildet ist. Im Betrieb der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung wird ein Prüfmedium eingesetzt, welches einem üblichen, auch im Betrieb des Medienstrahlwerkzeugs eingesetzten Medium entsprechen kann. Während des Prüfvorganges bzw. des Messvorganges könnte ein unerwünschter Kontakt des Prüfmediums mit einem im Kraftaufnehmer aufgenommenen Sensor zustande kommen, welcher aufgrund der modularen Bauweise ausgeschlossen ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Düsenstrahlmessvorrichtung weist der erste Gehäuseabschnitt ein Formelement mit einem ersten Formelementabschnitt und einem zweiten Formelementabschnitt auf, wobei zumindest der erste Formelementabschnitt unabhängig vom Gehäuse bewegbar ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung ist zwischen Oberflächen des Formelements und diesen Oberflächen gegenüberliegend positionierten Gehäuseabschnittsflächen ein Minimalspalt ausgebildet, derart, dass das Formelement weitestgehend berührungslos im ersten Gehäuseabschnitt aufgenommen ist. Somit kann im Einsatz der Düsenstrahlmessvorrichtung ein Eindringen eines Mediums zwischen die Flächen minimiert werden, wobei insbesondere eine Berührung benachbarter Flächen bei einer Bewegung des ersten Formelementteiles vermeidbar ist. Die Berührung der benachbarten Flächen würde zu einer Verfälschung des Messergebnisses führen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung sind im ersten Gehäuseabschnitt Stützelemente zur weiteren Stabilisierung des Medienstrahlwerkzeugs vorgesehen. Diese Stützelemente dienen einer Führung des Medienstrahlwerkzeugs. Gleichzeitig sichern sie einen Aufbau des Strahldruckes und dienen der Ausrichtung, Zentrierung und Stabilisierung des Medienstrahlwerkzeugs.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung ist der Kraftaufnehmer mit dem ersten Gehäuseabschnitt verbindbar. Mit Hilfe der Verbindungsmöglichkeit des Kraftaufnehmers mit dem ersten Gehäuseabschnitt besteht die Möglichkeit sowohl das Formelement als auch die im ersten Gehäuseabschnitt positionierten Stützelemente austauschbar im ersten Gehäuseabschnitt anzuordnen. Somit können sowohl das Formelement als auch die Stützelemente dem zu prüfenden Medienstrahlwerkzeug angepasst werden, wodurch die Messgenauigkeit wesentlich erhöht wird, unter Beibehaltung einer räumlichen Trennung des Kraftaufnehmers mit dem Formelement zum Schutz des Sensors vor Abrasion und vor einem Eindringen des Prüfmediums. Sowohl das Formelement als auch die Stützelemente können somit als Verschleißteile ausgebildet sein, so dass die Düsenstrahlmessvorrichtung eine mehrfache und dauerhafte Anwendung bietet.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung ist der Kraftaufnehmer mit dem ersten Formelementabschnitt form- und kraftschlüssig verbindbar. Dadurch kann eine Kraftmessung in so genannter Echtzeit, also ohne eine Zeitverzögerung erfolgen und diese in Echtzeit ermittelten Messsignale können schnell an ein entsprechendes Speichermedium weitergeleitet werden. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn die Düsenstrahlmessvorrichtung zur Überwachung einer terminierten Produktion herangezogen wird. Somit kann schnell und ohne Zeitverzögerung Abhilfe bei eventuellen Problemen geschaffen werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung weist das Gehäuse eine Abflussvorrichtung zum Ableiten eines Mediums auf, so dass eine gezielte Abführung des Prüfmediums aus dem Gehäuse hinaus gesichert ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung ist ein weiterer Prallkörper zur Messung einer vom Medienstrahl einer Düse eines Medienstrahlwerkzeugs für eine Außenstrahlanwendung erzeugten Kraft vorgesehen. Der Prallkörper kann dabei beispielsweise aus dem Gehäuse herausragend angeordnet sein. Ebenso kann er auch im Gehäuse so aufgenommen sein, dass er von außen zugänglich ist, beispielsweise kann der Prallkörper mit einer Gehäuseoberfläche bündig abschließend angeordnet sein. Durch die Anordnung eines weiteren Prallkörpers, welcher aus dem Gehäuse herausragend angeordnet ist, ist es möglich mit Hilfe der erfindungsgemäße Düsenstrahlmessvorrichtung nicht nur Medienstrahlwerkzeuge zur Innenbearbeitung sondern auch Medienstrahlwerkzeuge zur Außenbearbeitung zu prüfen. Sofern der weitere Prallkörper mit einem zweiten Kraftaufnehmer verbunden ist, besteht mit Hilfe der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung die Möglichkeit parallel, also auch zeitgleich die Messung eines Medienstrahlwerkzeugs für Innenbearbeitung sowie die Messung eines Medienstrahlwerkzeugs für Außenbearbeitung durchzuführen. Dies führt zu einer deutlichen Zeitersparnis im Prüfungsverfahren. Es versteht sich, dass mehrere Prallkörper zur Messung einer vom Medienstrahl einer Düse eines Medienstrahlwerkzeugs für eine Außenstrahlanwendung erzeugten Kraft vorgesehen sein können.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
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1 in einer perspektivischen Darstellung die erfindungsgemäße Düsenstrahlmessvorrichtung,
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2 in einer perspektivischen Darstellung ein Formelement der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung gem. 1,
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3 in einer perspektivischen Darstellung das Formelement gem. 2 in Verbindung mit einem Kraftaufnehmer und Stützelemente der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung gem. 1 und
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4 in einer perspektivischen Darstellung ein Ausschnitt eines beispielhaften Medienstrahlwerkzeugs.
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WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Eine erfindungsgemäße Düsenstrahlmessvorrichtung 1 ist gemäß einer in 1 dargestellten perspektivischen Darstellung aufgebaut. Die Düsenstrahlmessvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem ersten Gehäuseabschnitt 3, einem zweiten Gehäuseabschnitt 4 und einem dritten Gehäuseabschnitt 5 auf. Im zweiten Gehäuseabschnitt 4 sind ein erster Kraftaufnehmer 6 und ein zweiter Kraftaufnehmer 7 positioniert. Der dritte Gehäuseabschnitt 5 weist Mittel zur Aufnahme und Speicherung von Messdaten sowie zur Stromversorgung auf.
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Der im zweiten Gehäuseabschnitt 4 ausgebildete erste Kraftaufnehmer 6 sowie der zweite Kraftaufnehmer 7 weisen jeweils einen Sensor, einen ersten Sensor 8 und einen zweiten Sensor 9 auf. Der erste Sensor 8 und der zweite Sensor 9 weisen eine wasserdichte bzw. mediumdichte Schutzschicht oder Schutzhülle auf, beispielweise aus Edelstahl, so dass in den zweiten Gehäuseabschnitt 4 im Betrieb der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung 1 möglicherweise eindringendes Prüfmedium nicht den ersten Sensor 8 oder den zweiten Sensor 9 in seiner Funktion zerstören kann. In einer ersten Außenwand 10 des zweiten Gehäuseabschnitts 4 sind Abflußöffnungen 11 eingebracht, über die das in den zweiten Gehäuseabschnitt 4 eingedrungenes Prüfmedium abfließen kann.
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Das Prüfmedium kann dem im Betrieb des Medienstrahlwerkzeugs eingesetzten Medium entsprechen, das heißt, es kann eine Flüssigkeit, ein Gas oder eine Festkörperpartikel aufweisende Flüssigkeit oder ein Festkörper aufweisendes Gas sein.
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In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Außenwand 10 an ihrer dem ersten Kraftaufnehmer 6 und dem zweiten Kraftaufnehmer 7 zugewandt angeordneten Fläche konvexförmig gekrümmt ausgestaltet, derart, dass ein Zwangsabfluß ausgebildet ist, wobei ein Bereich der Krümmung, dessen Krümmungssteigung den Wert Null aufweist, mindestens eine Abflußöffnung 11 aufweist.
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Im dritten Gehäuseabschnitt 5 sind Mittel zur Aufnahme und Speicherung von Messdaten in Form einer Messelektronik 12 aufgenommen. Eine Datenübertragung zwischen der Messelektronik 12 und dem ersten Kraftaufnehmer 6 bzw. dem zweiten Kraftaufnehmer 7 erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Übertragungskabels 13. Ebenso könnte die Datenübertragung auch schnurlos, sozusagen „wireless”, bspw. mit Hilfe von Funkwellen erfolgen.
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Das Übertragungskabel 13 weist ein erstes Kabelende 14 und ein zweites Kabelende 15 auf, wobei das erste Kabelende 14 mit dem ersten Kraftaufnehmer 6 und das zweite Kabelende 15 mit der Messelektronik 12 verbunden ist, wobei über eine erste Kabelöffnung 16 in einer ersten Zwischenwand 17, welche zwischen dem zweiten Gehäuseabschnitt 4 und dem dritten Gehäuseabschnitt 5 ausgebildet ist, das Übertragungskabel 13 aus dem zweiten Gehäuseabschnitt 4 in den dritten Gehäuseabschnitt 5 hineinführbar ist.
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Auf die gleiche Art und Weise ist ein oder sind mehrere nicht näher dargestelltes weiteres Übertragungskabel vorgesehen, welches bzw. welche den zweiten Kraftaufnehmer 7 mit der Messelektronik 12 verbindet.
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Der dritte Gehäuseabschnitt 5 ist an seinen der Messelektronik 12 zugewandt ausgebildeten Innenflächen 18 ebenfalls wasserdicht bzw. mediumdicht ausgestaltet. Auch die erste Kabelöffnung 16 weist eine entsprechende Schutzvorrichtung auf, damit kein Prüfmedium vom zweiten Gehäuseabschnitt 4 über die erste Kabelöffnung 16 in den dritten Gehäuseabschnitt 5 dringen kann.
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Die Messelektronik 12 weist eine Verbindungsvorrichtung 19 auf, mit dessen Hilfe eine Verbindung zwischen einer unabhängig von der Düsenstrahlmessvorrichtung 1 ausgebildeten Datenspeichervorrichtung 20, bspw. einem Personalcomputer oder einem USB-Stick oder ähnliches, und der Messelektronik 12 herbeiführbar ist. Dazu ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in einer zweiten Außenwand 21 des dritten Gehäuseabschnitts 5 eine Steckvorrichtung 22 angeordnet, mit deren Hilfe eine Verbindung der Datenspeichervorrichtung 20 mit der Messelektronik 12 hergestellt werden kann. Die Steckvorrichtung 22 weist dazu eine steckerartige Verbindung mit Hilfe eines Steckmoduls 23 auf, welches auch in Form eines Verbindungskabels ausgestaltet sein könnte, wobei das Steckmodul 23 bzw. das Verbindungskabel einenends mit der Steckvorrichtung 22 und anderenends mit der Messelektronik 12 mit Hilfe eines Steckplatzes 24 der Messelektronik 12, einer so genannten Schnittstelle, verbunden ist. Mit Hilfe der Steckvorrichtung 22 kann dann eine Verbindung zwischen der Datenspeichervorrichtung 20 und der Messelektronik 12 hergestellt werden. Ebenso könnte die zweite Außenwand 21 beispielsweise eine Klappe aufweisen, welche einen Zugriff auf den Steckplatz 24 der Messelektronik 12 erlaubt. Die Steckvorrichtung 22 ist ebenfalls wasserdicht bzw. mediumdicht ausgebildet. Auch könnte das Verbindungskabel 23 über eine Öffnung in der Außenwand 21 aus dem dritten Gehäuseabschnitt hinausgeführt und an seinem der Messelektronik 12 abgewandt positioniertem Ende mit der Datenspeichervorrichtung 20 verbunden werden.
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Die Messelektronik 12 selbst verarbeitet vom ersten Sensor 8 bzw. vom zweiten Sensor 9 übermittelte Signale und speichert diese. Ebenso möglich wäre, dass die Messelektronik 12 im dritten Gehäuseabschnitt 5 mit Hilfe einer lösbaren Verbindung fixiert ist, derart, dass die Messelektronik 12 dem dritten Gehäuseabschnitt 5 entnehmbar ist. Für dieses Ausführungsbeispiel könnte eine lösbare Verbindung in Form von so genannten „dockingstations” vorgesehen sein, wie sie beispielsweise derzeit für tragbare Computer, Laptops, vorgesehen sind. Es besteht die Möglichkeit einer Datenauswertung mit Hilfe üblicher Computer, da die Messelektronik auch gängige Dateiformate aufweist.
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Die Energieversorgung der Düsenstrahlmessvorrichtung 1 kann auf zwei unterschiedliche Arten und Weisen erfolgen. Eine nicht näher dargestellte Stromversorgungseinrichtung ist im dritten Gehäuseabschnitt 5 untergebracht. Eine erste Art und Weise ist die so genannte Fremdenergieversorgung, wobei einer gehäusefremden und von der Düsenstrahlmessvorrichtung 1 unabhängigen Energiequelle Energie zur Energieversorgung entnommen wird. Dies erfolgt mit Hilfe eines nicht näher dargestellten Stromkabels, welches einenends mit der nicht näher dargestellten Stromversorgungseinrichtung verbunden wird und anderenends, welches steckerförmig ausgebildet ist, mit der gehäusefremden Energiequelle verbunden wird. Eine zweite Art und Weise besteht in der Energieversorgung mit Hilfe von nicht näher dargestellten Batterien oder Akkus, welche im dritten Gehäuseabschnitt 5 angeordnet und mit der nicht näher dargestellten Stromversorgungseinrichtung verbunden sind. Durch diese netzunabhängige Stromversorgung ist die erfindungsgemäße Düsenstrahlmessvorrichtung 1 örtlich ungebunden und somit flexibel und unabhängig von ausgebildeten Stromnetzen einsetzbar. Diese unabhängige Stromversorgung in Verbindung mit einem kompakten Aufbau der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung ergibt eine transportable Messvorrichtung, welche problemlos von einem Medienstrahlwerkzeug zum anderen führbar ist. Das bedeutet, dass zum einen die Düsenstrahlmessvorrichtung zum Medienstrahlwerkzeug und zum anderen das Medienstahlwerkzeug zur Düsenstrahlmessvorrichtung gebracht werden kann. Ebenso können bewegte oder rotierende Medienstrahlwerkzeuge mit Hilfe der Düsenstrahlmessvorrichtung 1 einer Messung unterzogen werden.
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Im ersten Gehäuseabschnitt 3 ist ein Formelement 25 angeordnet, welches zwischen zwei im ersten Gehäuseabschnitt 3 angeordneten Stützelementen, einem ersten Stützelement 26 und einem zweiten Stützelement 27, positioniert ist. Das Formteil 25, das erste Stützelement 26 sowie das zweite Stützelement 27 sind als Verschleißteile ausgestaltet, das bedeutet, dass sie auswechselbar sind. Das Formteil 25, das erste Stützelement 26 sowie das zweite Stützelement 27 sind somit für jedes Medienstrahlwerkzeug anpassbar.
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Das Formelement 25 umfasst ein erstes Formelementteil 28 und ein zweites Formelementteil 29. Das erste Formelementteil 28 und das zweite Formelementteil 29 sind unabhängig voneinander ausgebildet, wobei sie einander gegenüberliegend im ersten Gehäuseabschnitt 3 positioniert sind. Eine erste Formteiloberfläche 30 des ersten Formelementteils 28 und eine zweite Formteiloberfläche 31 des zweiten Formelementteils 29, welche sich gegenüberliegend angeordnet sind, sind bereichsweise komplementär zueinander ausgebildet.
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Das zweite Formelementteil 29 ist zwischen dem ersten Stützelement 26 und dem zweiten Stützelement 27 angeordnet, wobei auch eine verspannende Anordnung möglich ist, da das zweite Formelementteil 29 fixiert zwischen dem ersten Stützelement 26 und dem zweiten Stützelement 27 positioniert ist. Das zweite Stützelement 27 ist in Form eines Auslaufstabilisators ausgebildet und weist somit neben seiner das Medienstrahlwerkzeug stützenden Funktion die Funktion zur Gewährleistung eines homogenen Strahlverhältnisses über einem Gesamtmessbereich auf.
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Das Formelement 25 ist in einer perspektivischen Darstellung in 2 detaillierter dargestellt. Das erste Formelementteil 28 weist gegenüber dem zweiten Formelementteil 29 eine in Richtung des Richtungspfeiles 32 geringere Erstreckung auf, das heißt es ist in Richtung des Richtungspfeiles 32 kleiner ausgebildet als das zweite Formelementteil 29. Dies ist in der Ausbildung eines Bewegungsspaltes begründet, welcher zwischen einer ersten Stützelementfläche 33 des ersten Stützelementes 26, die einer dritten Formteiloberfläche 35 des ersten Formelementteiles 28 gegenüberliegend angeordnet ist und einer zweiten Stützelementfläche 34 des zweiten Stützelementes 27, die einer vierten Formteiloberfläche 36 des ersten Formelementteils 28 gegenüberliegend angeordnet ist, vorliegt. Dieser Bewegungsspalt ermöglicht eine Bewegung des ersten Formelementteiles 28 senkrecht zur Richtung des Richtungspfeiles 32 ohne Berührung der sich einander gegenüberliegenden Flächen. Ebenso weist das erste Formelementteil 28 gegenüber dem zweiten Formelementteil 29 eine in Richtung eines Richtungspfeiles 32' geringere Erstreckung auf, so dass auch zwischen den dem ersten Formelementteil 28 in dieser Richtung 32' gegenüber positioniert angeordneten Wänden und dem ersten Formelementteil 28 keine Berührung möglich ist. Das erste Formelementteil 28 ist mit dem ersten Kraftaufnehmer 6 im dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Verbindungselementes 50 form- und kraftschlüssig verbunden und ist als Prallkörper ausgebildet, s. 3.
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Der erste Gehäuseabschnitt 3 weist eine Längsachse 37 auf, welche durch einen Querschnittsmittelpunkt 38 des ersten Gehäuseabschnitts 3, sich in Richtung des ersten Richtungspfeiles 32 erstreckend ausgebildet ist. Im ersten Stützelement 26 und im zweiten Stützelement 27 sowie im Formelement 25 sind Öffnungen ausgebildet, eine erste Öffnung 39 im Formelement 25, eine zweite Öffnung 40 im ersten Stützelement 26 und eine dritte 41 Öffnung im zweiten Stützelement 27, wobei die Öffnungen 39, 40, 41 einen nahezu gleichen Querschnitt aufweisen und koaxial im Formelement 25 sowie im ersten Stützelement 26 bzw. im zweiten Stützelement 27 mit einer Achse 42 angeordnet sind. Die Achse 42 entspricht im dargestellten Ausführungsbeispiel der Längsachse 37. Ebenso könnte die Achse 42 auch parallel mit einer Desachsierung zur Längsachse 37 im ersten Gehäuseabschnitt 3 angeordnet sein.
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Das zweite Stützelement 27 weist eine nicht näher dargestellte Abflussvorrichtung zum Abfließen eines Prüfmediums auf.
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Im Einsatz der Düsenstrahlmessvorrichtung 1 wird ein Medienstrahlwerkzeug 45, in 4 ist ein beispielhaftes Medienstrahlwerkzeug abgebildet, welches beispielsweise lanzenförmig ausgebildet ist und mindestens eine an einer Mantelfläche 46 des Medienstrahlwerkzeugs 45 angeordnete Düsenöffnung 47 einer Düse 48 aufweist, soweit in die erste Öffnung 39 und die zweite Öffnung 40 eingeführt, bis die Düsenöffnung 47 der ersten Formteiloberfläche 30 gegenüberliegend positioniert ist. Das erste Stützelement 26 und das zweite Stützelement 27 haben dabei eine stabilisierende Funktion. Diese stabilisierende Funktion erfolgt im Betrieb des Medienstrahlwerkzeugs infolge des Mediumstrahls.
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Üblicherweise weisen die Medienstrahlwerkzeuge für eine Innenbearbeitung mindestens zwei am Umfang sich gegenüberliegende Düsenöffnungen 47 auf. Das heißt, wenn eine der beiden Düsenöffnungen in Richtung des Prallkörpers 28 gerichtet ist, trifft der aus dieser, dem Prallkörper 28 gegenüberliegend positionierten Düsenöffnung 47 austretende Medienstrahl auf den Prallkörper 28. Die andere der beiden Düsenöffnungen 47 ist gegen eine Innenfläche des zweiten Formelementteils 29 gerichtet, so dass der über diese Düsenöffnung 47 austretende Medienstrahl auf diese Innenfläche trifft und somit eine abstützende Funktion ausgebildet ist. Weist das Medienstrahlwerkzeug 45 mehrere über seine Mantelfläche 46 verteilt positionierte Düsenöffnungen 47 auf, so wirken die über die im Bereich des ersten Stützelements 26 bzw. im Bereich des zweiten Stützelements 27 positionierten Düsenöffnungen 47 austretenden Medienstrahle wie oben beschrieben abstützend. Somit ist eine zentrierte Führung des Medienstrahlwerkzeugs 45 gesichert.
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Das Prüfmedium wird unter den im normalen Betrieb üblichen Drücken durch das Medienstrahlwerkzeug 45 geleitet, wobei das Prüfmedium in Form eines Medienstrahls über die Düse 48 aus der Düsenöffnung 47 austritt. Dieser Medienstrahl trifft auf die erste Formteiloberfläche 30, des als Prallkörper ausgebildeten ersten Formelementteils 28, wobei der Medienstrahl mit einer Kraft auf die erste Formteiloberfläche 30 auftrifft, welche eine Bewegung des ersten Formelementteils 28 senkrecht zur Richtung des Richtungspfeiles 32 initiiert. Mit Hilfe der Verbindung des ersten Formelementteiles 28 mit dem ersten Kraftaufnehmer 6 wird die vom Medienstrahl auf den Prallkörper erzeugte Kraft gemessen.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Düsenstrahlmessvorrichtung 1 ist, dass es sich um ein transportables, handliches Messgerät handelt, welches beispielsweise durch eine Industrieanlage beispielsweise mit Hilfe eines Roboters geführt werden kann und systematisch die von den vorhandenen Medienstrahlwerkzeugen 45 erzeugte Medienstrahlkräfte aufnehmen und protokollieren kann.
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Des Weiteren bietet die erfindungsgemäße Düsenstrahlmessvorrichtung 1 die Möglichkeit mit Hilfe des zweiten Kraftaufnehmers 7, welcher im zweiten Gehäuseabschnitt 4 aufgenommen ist, auch eine so genannte Außenstrahlmessung durchzuführen. In diesem Fall wird eine nicht näher dargestellte Düsenöffnung einer nicht näher dargestellten Düse eines Medienstrahlwerkzeugs für eine Außenbearbeitung auf einen weiteren Prallkörper 49 gerichtet, welcher eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mit dem zweiten Kraftaufnehmer 7 aufweist. Da das als Prallkörper ausgebildete erste Formelementteil 28 mit dem ersten Kraftaufnehmer 6 und der weitere Prallkörper 49 mit dem zweiten Kraftaufnehmer 7 unabhängig vom ersten Kraftaufnehmer 6 verbunden sind besteht die Möglichkeit einer Messung mit Hilfe des ersten Formelementteils 28, also einer Innenbearbeitung gleichzeitig mit einer Messung mit Hilfe des weiteren Prallkörpers 49, also einer Außenbearbeitung. Ebenso wäre es möglich das Gehäuse 2 mit weiteren Kraftaufnehmern zu bestücken, welche mit weiteren Prallkörpern verbunden wären, sodass eine gleichzeitige Messung weiterer Medienstrahlwerkzeuge möglich wäre.
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Mit Hilfe des Prallkörpers 49 besteht ebenso die Möglichkeit die Strahlkräfte von Düsen rotierender Medienstrahlwerkzeuge 45 bzw. einen mit Düsen und entsprechenden Düsenöffnungen bestückter rotierender Bestandteil eines Medienstrahlwerkzeuges 45 über die Düsenstrahlmessvorrichtung 1 zu messen.
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Das Gehäuse 2 weist widerstandfähige und nichtrostende Außenwände in Form von Prallblechen auf. Diese Prallbleche dienen dem Schutz der Düsenstrahlmessvorrichtung 1 und sind auswechselbar. Ein Verschleiß dieser Prallbleche ist beispielsweise dann gegeben, wenn die Einführung des Medienstrahlwerkzeugs 45 während des Betriebes einer Anlage durchgeführt wird. Die Prallbleche können auch mit Anzeigevorrichtungen zur Anzeige des Verschleißes, so genannte Verschleißanzeigen, bestückt sein.
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Das erfindungsgemäße Düsenstrahlmessvorrichtung ist vorteilhafterweise in einer Serienproduktion zur Begleitung eines Herstellungsprozesses und zur Überwachung und Feststellung der entsprechenden Werkzeugparameter einsetzbar. Durch eine kontinuierliche Überwachung des Herstellungsprozesses können schnell und zeitnah eventuelle Korrekturen durchgeführt werden, wodurch Prozesskosten reduziert werden können. Das heißt es kann eine statistische Prozesskontrolle und eine Dokumentation der aktuellen Prozessparameter, die vom Medienstrahl des mit Hilfe der Düse des Medienstrahlwerkzeugs erzeugten Kraft, erkannt werden und rechtzeitig Eingriffe während der Produktion durchgeführt oder Warnungen ausgegeben werden. Ebenso können Kennlinien ermittelt und Kennwerte für eine Prozessentwicklung, Prozessoptimierung, Prozessfreigabe oder einen Serienfähigkeitsnachweis (bspw. nach VDA) vorgegeben werden.
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Aufgrund ihres modularen Aufbaus und ihrer geringen Baugröße ist die erfindungsgemäße Düsenstrahlmessvorrichtung 1 universal in üblichen Strahl-Anlagen einsetzbar. So kann sie beispielsweise auf einer Grundplatte einer Roboteraufnahme adaptiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 1249484 A [0007]
- DE 102008007332 A1 [0008]
- DE 19517775 C2 [0009]
