DE102017006969A1

DE102017006969A1 - Anordnung und Verfahren zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs

Info

Publication number: DE102017006969A1
Application number: DE102017006969.7A
Authority: DE
Inventors: Frank Bayrau; Florian Schulz; Matthias Mrochen
Original assignee: Fimro GmbH
Current assignee: Fimro GmbH
Priority date: 2017-07-22
Filing date: 2017-07-22
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Der Erfindung, welche eine Anordnung und ein Verfahren zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs (1) betrifft, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzugeben, womit eine kostengünstige und zeiteffiziente Prüfung und Dokumentation der Funktion bzw. Funktionsfähigkeit von Sprühdüsen (2) eines Sprühwerkzeugs (1) bereitgestellt wird. Außerdem sollen Produktionsausfälle durch Störungen und/oder Fehlausrichtungen der Sprühdüsen (2) vermieden und die Qualität von hergestellten Gussprodukten gewährleistet werden. Diese Aufgabe wird anordnungsseitig dadurch gelöst, dass vor dem Sprühwerkzeug (1) ein Prüfkörper (4) angeordnet ist, welcher eine zum Sprühwerkzeug (1) gerichtete erste Oberfläche aufweist, und dass ein Erfassungssystem (7) zum Erfassen eines sich auf der ersten Oberfläche des Prüfkörpers (4) abzeichnenden Sprühmusters (6) angeordnet ist. Die Aufgabe wird verfahrensseitig dadurch gelöst, dass ein aktuelles Sprühmuster (6), erzeugt auf einem Prüfkörper (4), erfasst wird, wobei das Sprühmuster (6) mehrere benetzte Flächen (5) beinhaltet, welche durch je einen Sprühkegel (3) hervorgerufen werden, dass ein Vergleich des aktuell erfassten Sprühmusters (6) mit einem Referenz-Sprühmuster erfolgt, dass für den Fall, dass bei dem Vergleich Unterschiede zwischen dem aktuell erfassten Sprühmuster und dem Referenz-Sprühmuster ermittelt werden, welche eine vorgegebene Toleranzschwelle überschreiten, ein Fehlersignal erzeugt wird und dass das Fehlersignal ausgegeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs, welches mehrere Sprühdüsen aufweist, welche in verschiedene Richtungen ausgerichtet sind und je einen Sprühkegel erzeugen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs, wobei das Sprühwerkzeug mit mehreren Sprühdüsen bereitgestellt wird, welche in verschiedene Richtungen ausgerichtet sind und je einen Sprühkegel erzeugen, und wobei zur Prüfung der Funktion ein Sprühstoß je Sprühdüse des Sprühwerkzeugs gleichzeitig abgegeben wird.
In der Gießereitechnik werden sogenannte Sprühwerkzeuge, die mit einer meist großen Anzahl von Düsen bzw. Sprühdüsen bestückt sind, eingesetzt. Diese Sprühwerkzeuge dienen beispielsweise zur Kühlung und zur Reinigung von Gussteilen oder Gussformen. Diese Sprühwerkzeuge dienen auch zum Auftrag von Trennmitteln, beispielsweise auf eine oder in eine mehrteilige Gussform, wobei das Trennmittel bei einem Abformprozess wie dem Gießen ein Verkleben der Gussform mit dem herzustellenden Gussteil verhindern soll und derart das Entnehmen des Gussteils aus der Gussform erleichtert. Das Auftragen des Trennmittels erfolgt vor dem Vorgang des Gießens eines gewünschten Gussteils in die Gussform bzw. die Gussformteile.
Derartige Sprühwerkzeuge sind meist mit sogenannten Zweistoffdüsen bestückt. Diese arbeiten in der Regel mit Druckluft und einer Flüssigkeit, wobei die Druckluft ein Zerteilen einer Flüssigkeit, welche das Trennmittel sein kann, in feinste Tröpfchen als sogenanntes Aerosol oder Sprühnebel in einem Gas ermöglicht, welches im vorliegenden Einsatzfall üblicherweise Luft ist. Dieser Vorgang wird auch als Zerstäuben oder Sprühen bezeichnet.
Das eingesetzte Sprühwerkzeug weist eine vom jeweiligen Einsatzfall abhängige Anzahl von Sprühdüsen auf, welche vorteilhafterweise so angeordnet und ausgerichtet sind, dass der durch diese Sprühdüsen erzeugte Nebel bzw. Sprühnebel beispielsweise eine vollständige und gleichmäßige Benetzung zumindest eines Teils der mehrteiligen Gussform ermöglicht. Diese gleichmäßige Benetzung der Innenseite der Gussform ist eine Voraussetzung für eine geforderte gleichmäßige und hohe Qualität bei der Fertigung von Spritzgussteilen, da sich diese somit leicht und zerstörungsfrei aus der Gussform entnehmen lassen.
Um eine große Flexibilität bei der Gestaltung von Sprühwerkzeugen zu erreichen, ist die geometrische Ausrichtung der einzelnen Sprühdüsen frei einstellbar. Dabei kann ein Sprühwerkzeug seine Aufgabe bei der Kühlung, bei der Reinigung oder dem Auftragen von Trennmittel nur dann einwandfrei erfüllen, wenn alle Sprühdüsen des Sprühwerkzeugs funktionsfähig und korrekt ausgerichtet sind und es auch bleiben.
Unter den in einer Gießerei häufig vorherrschenden rauen Bedingungen können einzelne Sprühdüsen des Sprühwerkzeugs verschmutzen oder ihre geometrische Ausrichtung, beispielsweise durch eine mechanische Einwirkung auf die Sprühdüse, ändern. Dies führt zu einer unvollständigen Reinigung oder zu einer unvollständigen Trennmittelbenetzung. In der Folge kommt es in der laufenden Produktion zur Herstellung von sogenannten Ausschussteilen, da beispielsweise ein leichtes und vollständiges Lösen des Gussteils aus der Gussform nicht mehr möglich ist. Außerdem kann es zu Produktionsausfällen aufgrund der in diesem Fall notwendigen Wartungsarbeiten zur Instandsetzung des Sprühwerkzeuges kommen.
Um die hieraus entstehenden hohen Kosten zu vermeiden, ist es ratsam, das durch den Sprühnebel der Sprühdüsen erzeugte sogenannte Sprühbild oder Sprühmuster des Sprühwerkzeuges regelmäßig zu überprüfen und bei Bedarf, durch eine geeignete Veränderung der Position und/oder der Ausrichtung einer oder mehrerer Sprühdüsen neu einzustellen. Alternativ kann auch ein Ersatz einer oder mehrerer Sprühdüsen und deren Justage erfolgen.
Nach dem Stand der Technik erfolgt in einer Gießerei eine Kontrolle der Sprühwerkzeuge bzw. der Sprühdüsen derzeit visuell durch einen Techniker. Erkennt dieser eine Veränderung an den Sprühdüsen, erfolgt eine Justage der entsprechenden Düse durch den Techniker, um den ursprünglichen Zustand des Sprühwerkzeuges wiederherzustellen. Diese Kontrolle ist sowohl sehr zeitaufwändig als auch sehr unzuverlässig, aufgrund dessen, dass die Sprühstrahlausbreitung kaum mit dem menschlichen Auge erfassbar ist und aufgrund der Komplexität der Sprühwerkzeuge.
Aus dem Stand der Technik sind auch eine Vielzahl von Messverfahren zur Bestimmung spezieller Sprayeigenschaften, wie einer Tropfengeschwindigkeit und einem Tropfendurchmesser, beispielsweise mittels einer Phasen-Doppler-Anemometrie, oder wie einer Sprühstrahlweite und -eindringtiefe, beispielsweise mittels Hochgeschwindigkeitsvisualisierung, bekannt.
Aus der US 2010/0172471 ist eine Vorrichtung zum Erfassen von Spraystrukturen anhand von Variationen in der Gasdichte eines in einem metallischen Gehäuse, welches für optisches Licht undurchsichtig ist, eingeschlossenen Gasvolumens bekannt.
Die Vorrichtung enthält eine Röntgenstrahl-Quelle, die an einer ausgewählten Stelle außerhalb der geschlossenen Metallwand positioniert ist, sowie einen Detektor, welcher ebenfalls außerhalb der geschlossenen Metallwand an einer Stelle positioniert ist und welcher geeignet ist, die Röntgenstrahlen von der Quelle zu erfassen, die vollständig durch einen Teil des von der geschlossenen Metallwand umgebenen Volumens verlaufen.
Der Detektor weist mehrere Sensoren auf, die in mindestens einer Reihe angeordnet sind, um verschiedene Ansichten der detektierten Röntgenstrahlen zu erfassen. Ein Prozessor, welcher mit einem Ausgang des Detektors gekoppelt ist, analysiert die Daten, die in einer geeigneten graphischen oder bildlichen zweidimensionalen Darstellung zur Anzeige gebracht werden. Die geschlossene Metallwand kann ein Gehäuse für eine Flamme, ein Spray oder eine andere gasförmige Verteilung definieren.
Das Gehäuse kann auch auf einer Drehplattform montiert werden, um die Erzeugung mehrerer Ansichten des gleichen Gehäuses und des Inhalts aus verschiedenen Winkeln zu ermöglichen. Die Gesamtheit des Gerätes, mit Ausnahme der Anzeige, kann mit einem Strahlungsschild aus Blei oder einem anderen geeigneten Material angeordnet sein, um jegliche Streuführung von Röntgenstrahlen zu verhindern.
Aus der US 8,134,703 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung von Leistungsmerkmalen einer Düse zum Sprühen von Fluiden bekannt. Insbesondere bezieht sich die Beschreibung auf das Messen eines Sprühwinkels, einer Sprühgleichförmigkeit und einer Sprühgeschwindigkeit unter Verwendung der Laserblatttomographie, wobei das Messen eines durch ein Spray gebildeten Auslöschungsbildes in zwei Laserblättern erfolgt und wobei diese in einer bekannten Entfernung voneinander beabstandet sind.
Zur Anwendung kann das Verfahren beispielsweise in der Automobilindustrie kommen, wobei beispielsweise eine Kraftstoffverteilung und ein Sprühwinkel von Kraftstoffeinspritzdüsen ermittelt werden können, um die Verbrennung in Verbrennungsmotoren zu erfassen und zu steuern. Alternativ kann im Bereich der Beschichtungsindustrie eine Düsencharakterisierung erfolgen, um eine korrekte Beschichtungsdicke und Gleichmäßigkeit des Aussehens zu gewährleisten. Der Einsatz ist sowohl bei Lackieranwendungen, in pharmazeutischen Anwendungen als auch in landwirtschaftlichen Anwendungen vorgesehen, wobei Eigenschaften wie eine Beschichtungsdicke, Beschichtungsgleichmäßigkeit, Sprühneigung und -winkel, Sprühwinkel und eine gleichmäßige Kraftstoffverteilung geprüft werden können.
Aus der EP 2 693 190 A1 ist eine Nebelprüfvorrichtung bekannt, welche eine Nebel-Einfriereinheit enthält, die die Nebelteilchen eines Sprühnebels einfriert. Von einem Einspritzventil eingespritzter Nebel gelangt in eine Gefrier-Nebel-Halte-Einheit, die die gefrorenen Nebel-Teilchen, welche von der Nebel-Einfriereinheit eingefroren werden, fixiert. Eine Analysier-Einheit analysiert diese gefrorenen Nebelteilchen, welche von der Gefrier-Nebel-Halte-Einheit gehalten werden. Bei der Nebelprüfvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Nebelteilchen derart eingefroren, dass die Nebelpartikel ihre Nebelform behalten und derart als gefrorene Nebelpartikel analysiert werden können.
Mit diesen bekannten Messverfahren könnte auch die Ausrichtung der Sprühdüsen eines Sprühwerkzeugs ermittelt werden. Diese Messverfahren kommen aber in den Gießereibetrieben nicht zum Einsatz, weil sie signifikante Nachteile aufweisen, wie beispielsweise hohe Kosten für die Messtechnik, eine zu zeitaufwendige Messprozedur oder eine zu hohe Empfindlichkeit der Messvorrichtung gegenüber der vorherrschenden Verschmutzung oder eventuellen mechanischen Einwirkungen.
Konventionelle Messverfahren wie beispielsweise die Phasen-Doppler-Anemometrie oder die Hochgeschwindigkeitsvisualisierung zur Vermessung von Sprays sind in der Regel nur an einzelnen Sprühstrahlen effizient einsetzbar. Darüber hinaus sind auch diese Systeme kostenintensiv, empfindlich gegenüber Verschmutzungen oder weisen lange Messdauern auf.
Somit besteht ein Bedarf an einem verbesserten robusten Verfahren zur Prüfung der Sprühdüsen von Sprühwerkzeugen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine Anordnung und ein Verfahren zur Prüfung der Funktion bzw. Funktionsfähigkeit eines Sprühwerkzeugs anzugeben, womit eine kostengünstige und zeiteffiziente Prüfung und Dokumentation der Funktion von Sprühdüsen eines Sprühwerkzeugs bereitgestellt wird. Außerdem sollen Produktionsausfälle durch Störungen und/oder Fehlausrichtungen der Sprühdüsen vermieden und die Qualität von hergestellten Gussprodukten gewährleistet werden.
Die Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 8 angegeben.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 9 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen 10 bis 16 angegeben.
Um die Funktionsfähigkeit der einzelnen Sprühdüsen eines Sprühwerkzeugs gemeinsam bestimmen zu können, wird ein Prüfkörper mit einer ersten Oberfläche nah vor dem Sprühwerkzeug positioniert. Dieser Prüfkörper kann beispielsweise die Form einer flachen quadratischen oder rechteckigen Platte aufweisen. Der Prüfkörper wird mit seiner ersten Oberfläche, welche eine der zwei größten parallel angeordneten Oberflächen des Prüfkörpers sein soll, derart vor dem Sprühwerkzeug ausgerichtet positioniert, dass möglichst alle Sprühdüsen auf diese erste Oberfläche des Prüfkörpers ausgerichtet sind. Eine derartige Ausrichtung der ersten Oberfläche des Prüfkörpers gegenüber dem Sprühwerkzeug wird beispielsweise als erste Orientierung des Prüfkörpers bezeichnet.
Wurde der Prüfkörper beispielsweise in dieser ersten Orientierung positioniert, erfolgt anschließend eine kurze gleichzeitige Einspritzung aller Sprühdüsen des Sprühwerkzeuges. Das heißt, alle Sprühdüsen des Sprühwerkzeuges werden gleichzeitig in Betrieb genommen und erzeugen je einen Sprühnebel oder Sprühkegel in der Richtung ihrer Ausrichtung, so wie es auch im normalen Einsatz des Sprühwerkzeuges geschieht. Zur Erzeugung des Sprühnebels kann dabei eine ohnehin genutzte Flüssigkeit wie ein Trennmittel, Wasser oder eine andere liquide Substanz zum Einsatz kommen.
Der von den Sprühdüsen des Sprühwerkzeuges erzeugte Sprühnebel breitet sich über den jeweiligen Sprühkegel aus und gelangt auf die erste Oberfläche des Prüfkörpers. Dort erzeugt der auftreffende Sprühnebel ein sogenanntes Sprühmuster.
Hierbei ist es vorteilhaft, die erste Oberfläche des Prüfkörpers in einem Abstand beispielsweise zwischen etwa 5 cm und etwa 40 cm vom Sprühwerkzeug beabstandet anzuordnen. Ein optimaler Abstand, bei welchem sich ein signifikantes, gut zu erkennendes bzw. zu unterscheidendes Sprühmuster ergibt, kann empirisch ermittelt werden und mit seinem gefundenen optimalen Abstandswert beispielsweise mit Daten, welche die erste Orientierung beschreiben, gespeichert werden.
Vorgesehen ist es, dieses sich aus den Flüssigkeitsablagerungen des Sprühnebels der Sprühdüsen bzw. aus der Wechselwirkung der Sprühstrahlen der Sprühdüsen mit der ersten Oberfläche des Prüfkörpers ergebende Muster bzw. Sprühmuster mit Hilfe eines Erfassungssystems, wie beispielsweise einer Kamera, zu erfassen. Derart wird ein aktuelles Sprühmuster erzeugt und abgespeichert.
Vorgesehen ist es auch, einen derartigen Vorgang des Erfassens eines Sprühmusters mit einem ordnungsgemäß eingerichteten und voll funktionsfähigem Sprühwerkzeug vor dessen regulärem Einsatz durchzuführen und derart ein sogenanntes Referenz-Sprühmuster zu erfassen. Das derart erfasste Referenz-Sprühmuster wird im System gespeichert.
Mit Hilfe einer geeigneten Software kann nun jedes zu einem beliebigen Zeitpunkt im regulären Einsatz des Sprühwerkzeugs erfasste aktuelle Sprühmuster mit dem gespeicherten Referenz-Sprühmuster verglichen werden.
Bei diesem Vergleich kann ein genauer Vergleich der positionsabhängigen Bilddaten bzw. Sensordaten des Referenz-Sprühmusters mit einem aktuellen Sprühmuster erfolgen. Hierbei können auch gewisse Toleranzen vorgegeben werden. Bewegt sich das Ergebnis eines derartigen Bildvergleichs innerhalb der vorgegebenen Toleranzen wird die volle Funktionstüchtigkeit des Sprühwerkzeugs erkannt und der Produktionsprozess kann ungehindert fortgesetzt werden.
Werden bei diesem Vergleich Abweichungen zwischen dem Referenz-Sprühmuster und dem aktuellen Sprühmuster festgestellt, welche außerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs liegen, wird ein Fehler an mindestens einer Sprühdüse des Sprühwerkzeugs festgestellt und ein entsprechendes Fehlersignal erzeugt und ausgegeben. Eine derartige Ausgabe eines Fehlersignals kann in verschiedenen, üblichen Arten sowohl optisch als auch akustisch erfolgen.
Da sich neben der Erzeugung eines Referenz-Sprühmusters auch je ein Sprühmuster für kleinere Untereinheiten des Sprühwerkzeuges, welche dann separat anzusteuern sind, erstellen lässt, kann in der Regel für jede Sprühdüse der auf der ersten Oberfläche des Prüfkörpers zugehörige Bereich, also die zugehörige benetzte Fläche, ermittelt werden. Somit kann bei einer Abweichung zwischen dem Referenz-Sprühmuster und dem aktuellen Sprühmuster in einem bestimmten Bereich, also einer bestimmten benetzten Fläche, auch auf die zuständige Sprühdüse geschlossen werden. Diese Information, welche eine Nummer oder eine Position der Sprühdüse beinhaltet, kann zusätzlich zum Fehlersignal ausgegeben werden.
Somit kann eine Instandsetzung einer bestimmten ermittelten Sprühdüse zeitnah erfolgen und der Produktionsprozess nach kurzer Zeit fortgesetzt werden. Bei dieser Instandsetzung kann beispielsweise eine Reinigung, ein Austausch oder eine erneute Justage einer fehlhaften Sprühdüse erfolgen.
Vorgesehen ist es, dass der Vergleich eines aktuell aufgenommenen Sprühmusters mit dem Referenz-Sprühmuster automatisiert durch eine geeignete Software in einer geeigneten Hardwareumgebung erfolgt. Hierfür können neben dem bereits beschriebenen Vergleich in einer ersten Vergleichsmethode, bei welcher einzelne Bildpunkte bzw. Sensordaten verglichen werden, auch andere Vergleichsmethoden genutzt werden.
Vorgesehen ist es auch, in einer zweiten Vergleichsmethode, beispielsweise eine Bestimmung der Größen der einzelnen benetzten Flächen bzw. der Strahlauftreffflächen auf der ersten Oberfläche des Prüfkörpers im Referenz-Sprühmuster vorzunehmen. Wird der Prüfkörper mit seiner Oberfläche in einem Abstand zum Sprühwerkzeug angeordnet, welcher beispielsweise kleiner als der übliche Abstand zu einer mit einem Trennmittel zu besprühenden Gussform im laufenden Betrieb ist, kommt es zu einer Ausbildung von mehreren benetzten Flächen auf der ersten Oberfläche des Prüfkörper und nicht zu einer Gleichverteilung des beispielsweise eingesetzten Trennmittels über der ersten Oberfläche.
Diese benetzten Flächen werden durch je eine oder mehrere Sprühdüsen verursacht. Diese benetzten Flächen werden in ihrer Abmessung, wie beispielsweise einem Durchmesser, oder in ihrer Erstreckung in X- und Y-Richtung im Referenz-Sprühmuster bestimmt und derart Daten für einen Vergleich mit einem aktuellen Sprühmuster erzeugt und gespeichert. Für einen durchzuführenden Vergleich werden auch in einem aktuellen Sprühmuster die Abmessungen oder Erstreckungen der benetzten Flächen bestimmt und nachfolgend ein Vergleich der Abmessungen oder Erstreckungen des aktuellen Sprühmusters mit den Abmessungen oder Erstreckungen des Referenz-Sprühmusters durchgeführt.
Eine beispielsweise in einer dieser benetzten Flächen erkannte Abweichung in der Erstreckung lässt bei diesem durchgeführten Vergleich mit dem aktuellen Sprühmuster auf einen Defekt einer zugehörigen Sprühdüse oder einer der zugehörigen Sprühdüsen schließen. Vorgesehen ist es, dass bei einer Abweichung, welche über einer festgelegten Toleranzschwelle liegt, ein entsprechendes Fehlersignal erzeugt und ausgegeben wird.
Vorgesehen ist es auch, in einer dritten Vergleichsmethode beispielsweise eine Bestimmung der Mittelpunkte der einzelnen benetzten Flächen bzw. der Strahlauftreffflächen auf der ersten Oberfläche des Prüfkörpers im Referenz-Sprühmuster vorzunehmen. Aus den derart bestimmten Mittelpunkten der benetzten Flächen im Referenz-Sprühmuster werden die Daten für einen Vergleich mit einem aktuellen Sprühmuster erzeugt und abgespeichert.
Bei einem durchzuführenden Vergleich werden auch in einem aktuellen Sprühmuster die Mittelpunkte der benetzten Flächen bestimmt und anschließend die Koordinaten der Mittelpunkte des aktuellen Sprühmusters mit den Koordinaten der Mittelpunkte des Referenz-Sprühmusters miteinander verglichen. Weichen die Daten eines oder mehrerer Mittelpunkte voneinander ab, so weist dies auf eine Veränderung an einer oder mehreren zugehörigen Sprühdüsen hin, welche verschmutzt oder defekt sein können. Auch bei diesem Vergleich ist es vorgesehen, eine Toleranzschwelle festzulegen, bei deren Überschreiten erst eine Veränderung oder ein Defekt erkannt und ein entsprechendes Fehlersignal erzeugt und ausgegeben wird.
Vorgesehen ist es auch, eine dieser Vergleichsmethoden allein oder mehrere dieser Vergleichsmethoden gemeinsam bei einem durchzuführenden Vergleich zwischen einem aktuellen Sprühmuster und dem jeweiligen Referenz-Sprühmuster zu nutzen.
Das erzeugte und ausgegebene Fehlersignal beinhaltet Daten, welche die genaue Position einer oder mehrerer Sprühdüsen angeben, zu welchen der durchgeführte Vergleich eine Abweichung erkannt hat. Somit kann ein Bediener oder das Wartungspersonal gezielt eine Instandsetzung, Neujustage oder einen Austausch beispielsweise einer Sprühdüse vornehmen.
Mit Hilfe des neu entwickelten Verfahrens zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs kann erstmals die Funktionsfähigkeit bzw. das Benetzungsverhalten eines Sprühwerkzeuges innerhalb nur einer Einspritzung unter industriell raueren Bedingungen und zu geringen Kosten erfasst und automatisiert bewertet werden. Somit ist ein derartiger Test, welcher nur einen sehr geringen Zeitaufwand verursacht, in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen möglich und unterbricht den Produktionsbetrieb nur unwesentlich.
So kann ein derartiger Test während eines Öffnens und Herausnehmens eines fertiggestellten Gussteils oder während des Gießens selbst erfolgen, also in Zeitabschnitten, in welchen das Sprühwerkzeug nicht im eigentlichen Produktionsablauf benötigt wird. Zu diesem Zweck wird der Prüfkörper beispielsweise automatisiert mit seiner ersten Oberfläche in geeigneter Weise vor dem Sprühwerkzeug in einer ersten Position oder Orientierung angeordnet. Nachfolgend wird das Sprühwerkzeug derart angesteuert, dass ein kurzer definierter Sprühstoß aller Sprühdüsen ausgelöst und somit von jeder Sprühdüse ein Sprühkegel erzeugt wird. Derart gelangt beispielsweise die Arbeitsflüssigkeit auf die erste Oberfläche des Prüfkörpers und bildet dort das aktuelle Sprühmuster mit mehreren benetzten Flächen ab.
Möglich ist auch eine Prüfung des Sprühwerkzeugs auf einem separaten Platz außerhalb der Produktion, wodurch beispielsweise die einwandfreie Funktion des Sprühwerkzeuges zu Produktionsbeginn sichergestellt werden kann.
Das Sprühmuster wird mit mindestens einem Erfassungssystem erfasst und mittels der erfassten Daten des aktuellen Sprühmusters ein Vergleich mit dem bereits erstellten und im System gespeicherten Referenz-Sprühmuster nach mindestens einer der oben beschriebenen Vergleichsmethoden durchgeführt.
Hierzu ist es vorgesehen, dass bei Verwendung eines strahlungsbasierten Erfassungssystems, wie einer Kamera, dieses derart angeordnet ist, dass es die erste Oberfläche des Prüfkörpers zumindest zu einem sehr großen Teil oder vollständig einsehen kann.
Eine derartige Anordnung eines Erfassungssystems, wie einer Kamera, bei einem geringen Abstand zwischen dem Sprühwerkzeug und der ersten Oberfläche des Prüfkörpers ist sehr schwierig, besonders wenn eine ausreichend hohe Aufnahmequalität des zu erfassenden Sprühmusters erwartet wird.
Daher ist in einer alternativen Ausführung vorgesehen, das strahlungsbasierte Erfassungssystem gegenüber der zweiten Oberfläche des Prüfkörpers anzuordnen, wobei der Prüfkörper derart ausgeführt ist, dass die zweite Oberfläche parallel zur ersten Oberfläche angeordnet ist. Das Erfassungssystem, wie eine Kamera, wird somit beispielsweise in der Verlängerung einer zwischen dem Sprühwerkzeug und dem Prüfkörper liegenden Geraden, vom Sprühwerkzeug aus gesehen hinter dem Prüfkörper, angeordnet. Derart kann das Erfassungssystem optimal und möglichst mittig über der zweiten Oberfläche des Prüfkörpers angeordnet werden. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine qualitativ hochwertige optische Erfassung des Sprühmusters auf dem Prüfkörper.
Vorgesehen ist es, dass der Prüfkörper aus einem durchsichtigen Material wie Glas oder einem geeigneten Kunststoff besteht, so dass das auf der ersten Oberfläche entstehende aktuelle Sprühmuster von dem über der zweiten Oberfläche angeordneten Erfassungssystem optisch ohne wesentliche Verluste aufgezeichnet oder erfasst werden kann.
Vorgesehen ist es auch, dass der Prüfkörper eine satinierte Oberfläche aufweist, welche auf der ersten Oberfläche des Prüfkörpers angeordnet ist. Wird beispielsweise auf einer Oberfläche eines Klarglases eine Technik wie eine Sandstrahltechnik, ein Siebdruck oder eine Behandlung mit Flusssäure zur Anwendung gebracht, so entsteht eine sogenannte satinierte Oberfläche durch die Anwendung eines dieser Verfahren. Ein derart behandeltes satiniertes Glas zeichnet sich dadurch aus, dass es undurchsichtig, aber lichtdurchlässig ist.
Mit dem Einsatz eines Prüfkörpers aus einem satinierten Glas wird für ein über der zweiten Oberfläche des Prüfkörpers angeordnetes Erfassungssystem eine undurchsichtige Oberfläche bereitgestellt und derart alle für das Erfassungssystem hinter dem Prüfkörper liegenden, für das eigentliche Verfahren nicht relevanten Bildanteile ausgeblendet.
Werden Teile dieser satinierten Glasoberfläche beispielsweise bei der Erzeugung eines aktuellen Sprühmusters durch eine Flüssigkeit benetzt, so ändern sich die optischen Eigenschaften in den benetzten Flächen, sie erscheinen beispielsweise zumindest teilweise heller oder dunkler. Diese Veränderungen können von dem Erfassungssystem mit einem guten Kontrast im Gegensatz zu den anderen nicht benetzten Flächen unterschieden bzw. erkannt werden.
Werden komplexe Gussformen zum Gießen von Teilen verwendet, ist es oft notwendig, die Sprühdüsen des Sprühwerkzeuges in verschiedene Richtungen oder Raumrichtungen auszurichten, damit die Gussform in allen ihren inneren Bereichen entsprechend mit einem Trennmittel benetzt werden kann. Eine Erfassung der Funktionstüchtigkeit aller Sprühdüsen des Sprühwerkzeuges ist in solchen Fällen mit einem aktuell erzeugten Sprühmuster und einem Prüfkörper, welcher an einer Stelle mit einer Orientierung angeordnet wird, nur eingeschränkt möglich.
Vorgesehen ist es, für derart komplexe Sprühwerkzeuge, deren Düsen in verschiedene Raumrichtungen orientiert sind, mehrere Aufnahmen von mehreren aktuellen Sprühmustern zu erzeugen und für den Vergleich mit mehreren Referenz-Sprühmustern zu nutzen.
Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Prüfkörper mit seiner dem Sprühwerkzeug zugewandten ersten Oberfläche an einer ersten Position und in einer ersten Orientierung ausgerichtet werden und in dieser Position des Prüfkörpers ein erstes aktuelles Sprühmuster erzeugt werden. Dieses aktuelle Sprühmuster wird mit einem ersten Referenz-Sprühmuster verglichen, welches zuvor angefertigt worden ist, wobei sich der Prüfkörper in genau der eben beschriebenen ersten Position und Orientierung ausgerichtet befunden hatte.
Nachfolgend wird der Prüfkörper an eine zweite Position verschoben und in einer zweiten Orientierung ausgerichtet. Hierbei erfolgt beispielsweise neben dem Verschieben des Prüfkörpers ein Kippen oder Schwenken, um eine optimale Ausrichtung für das nun zu erzeugende zweite aktuelle Sprühmuster zu gewährleisten.
Nach dem Erzeugen des zweiten aktuellen Sprühmusters erfolgt wiederum ein Vergleich mit diesem zweiten aktuellen Sprühmuster und einem entsprechenden zweiten Referenz-Sprühmuster, welches wiederum zuvor erzeugt worden ist, in einem Zustand, in dem das Sprühwerkzeug und seine Sprühdüsen voll funktionstüchtig waren. Die Positionierung und Orientierung bzw. Ausrichtung des Prüfkörpers bei der Erzeugung des zweiten Referenz-Sprühmusters entspricht genau der Positionierung und Orientierung bei der Erzeugung des zweiten aktuellen Sprühmusters. Somit können die Sprühmuster miteinander verglichen und eine Aussage über den Zustand der Sprühdüsen des Sprühwerkzeugs getroffen werden.
Sind weitere aktuelle Sprühmuster zur Bewertung des Sprühwerkzeugs notwendig, werden diese in der oben beschriebenen Weise erzeugt und mit den zugehörigen Referenz-Sprühmustern verglichen.
Alternativ kann es vorgesehen werden, dass mehrere Prüfkörper, an unterschiedlichen Positionen angeordnet und eventuell unterschiedlich ausgerichtet genutzt werden. In diesem Fall können mit einem Sprühstoß gleichzeitig mehrere aktuelle Sprühmuster auf den angeordneten Prüfkörpern erzeugt werden. Diese Sprühmuster können auch mit mehreren Erfassungssystemen gleichzeitig erfasst werden. Nachfolgend erfolgen mehrere Vergleiche der aktuellen Sprühmuster mit ihren jeweils zugehörigen Referenz-Sprühmustern und derart ein Erkennen von eventuellen Fehlern oder Defekten von Düsen des Sprühwerkzeugs.
In einer besonderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der Prüfkörper keine plane Oberfläche aufweist. Der Prüfkörper kann beispielsweise Wölbungen, Wellen oder Rundungen aufweisen welche es ermöglichen, dass ein derartiger Prüfkörper auch zur Prüfung von Sprühwerkzeugen geeignet ist, welche aufgrund ihrer Düsenausrichtung auf flachen Prüfkörpern kein gut auswertbares Sprühbild erzeugen.
Auch in diesem Fall kann ein aktuelles Sprühmuster wie üblich erzeugt und mit einem Erfassungssystem aufgenommen werden. Alternativ können, beispielsweise zur Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit, auch zwei Erfassungssystem zum Einsatz kommen. In jedem Fall erfolgt in üblicher Weise je ein Vergleich eines aktuellen Sprühmusters mit seinem zugehörigen Referenz-Sprühmuster.
Als Erfassungssystem kann eine Kamera oder Videokamera zum Einsatz kommen, wobei beispielsweise nur ein zu einem bestimmten, festgelegten Zeitpunkt aufgenommenes einzelnes Bild für den Vergleich des aktuellen Sprühmusters mit dem zugehörigen Referenz-Sprühmuster benötigt wird.
In einer Alternative wird eine Infrarotkamera als Erfassungssystem eingesetzt. In diesem Fall kann es zusätzlich sinnvoll sein, auch einen Heizer zu nutzen, welcher den Prüfkörper beispielsweise durch Anstrahlung erwärmt. Wird dieser vorgewärmte Prüfkörper beispielsweise durch ein von den Sprühdüsen des Sprühwerkzeugs versprühtes Fluid getroffen, kann aufgrund der daraufhin eintretenden lokalen Temperaturänderungen ein gutes kontrastreiches Bild mit der Infrarotkamera aufgezeichnet werden. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass die versprühte Flüssigkeit eine wesentlich geringere Temperatur aufweist als der erwärmte Prüfkörper.
In dieser Alternative kann als Prüfkörper eine Metallplatte zum Einsatz kommen, welche auf ihrer zweiten Oberfläche zur Erzielung eines hohen Emissionsgrades geschwärzt ist. Der Prüfkörper wird derart positioniert, dass die zweite Oberfläche der Infrarotkamera und dem Heizstrahler zugewandt ist, während die erste Oberfläche den Sprühdüsen des Sprühwerkzeugs zugewandt ist. Dadurch kann wiederum ein aktuelles Sprühmuster mit einem zuvor aufgenommenen Referenz-Sprühmuster verglichen werden.
Somit beschreibt die vorliegende Erfindung eine Anordnung und ein Verfahren zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs, womit eine Erfassung eines Sprühmusters eines Sprühwerkzeuges mit einer Vielzahl von Einzeldüsen realisiert werden kann und womit auf der Grundlage des erfassten Sprühmusters durch einen automatisierten Vergleich mit einem entsprechenden Referenz-Sprühmuster eine Aussage über den qualitativen Zustand der Sprühdüsen des Sprühwerkzeuges bereitgestellt wird.
Die zuvor erläuterten Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfältigem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der hier bevorzugten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltungen der Erfindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser zu verstehen und zu bewerten, welche zeigen:

1: ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs,
2: ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs mit einem alternativen Prüfkörper,
3: ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs mit zwei Prüfkörpern und zwei Erfassungssystemen,
4: ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs mit einem alternativen Erfassungssystem und einem Heizstrahler und
5: eine besondere Ausführung der Erfindung zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs mit einem mit Sensoren ausgestatteten Prüfkörper.

Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs 1, bei welchem eine Erfassung eines Sprühmusters 6 eines Sprühwerkzeugs 1 mit Hilfe eines Prüfkörper 4 erfolgt. Dargestellt ist das Sprühwerkzeug 1 mit mehreren Sprühdüsen 2, welche in verschiedene Richtungen oder Raumrichtungen ausgerichtet sein können.
Werden alle Sprühdüsen 2 des Sprühwerkzeuges 1 gleichzeitig in Betrieb genommen, erzeugt jede Sprühdüse 2 einen Sprühnebel, welcher sich in je einem sogenannten Sprühkegel 3 in der Richtung des in der 1 dargestellten Prüfkörpers 4 ausbreitet. Trifft der von einer Sprühdüse 2 erzeugte Sprühnebel auf eine erste Oberfläche des Prüfkörpers 4, welche den Sprühdüsen 2 des Sprühwerkzeuges 1 zugewandt ist, so entsteht auf dieser ersten Oberfläche eine sogenannte benetzte Fläche 5. Derart entstehen auf der ersten Oberfläche des Prüfkörpers 4 mehrere benetzte Flächen 5, welche ein sogenanntes Sprühmuster 6 bilden.
In der 1 ist ausgehend vom Sprühwerkzeug 1 hinter dem Prüfkörper 4 ein Erfassungssystem 7 dargestellt, welches das auf der ersten Oberfläche des Prüfkörpers 4 entstehende Sprühmuster 6 erfasst. Dieses Erfassungssystem 7 kann beispielsweise eine Kamera sein, welche eine Aufnahme des Sprühmusters 6 erzeugt. Um dies zu ermöglichen, ist der Prüfkörper 4 durchsichtig und ist beispielsweise eine Glas- oder Kunststoffplatte. Vorteilhaft ist eine Ausführung des Prüfkörpers 4, in welcher die erste Oberfläche eine satinierte Oberfläche ist.
Um das Benetzungsverhalten eines Sprühwerkzeuges 1 zu bestimmen, wird auf die erste Oberfläche des Prüfkörpers 4, welche den Sprühdüsen 2 des Sprühwerkzeugs 1 zugewandt ist, eine Flüssigkeit wie beispielsweise ein Trennmittel, Wasser oder eine andere liquide Substanz aufgespritzt. Das sich aus der Flüssigkeitsablagerung bzw. aus der Wechselwirkung des Sprühnebels mit dem Prüfkörper 4 ergebende Sprühmuster 6 wird anschließend mit Hilfe des Erfassungssystems 7 (Kamera) detektiert. Dieses detektierte oder erfasste Sprühmuster 6, welches auch als aktuelles Sprühmuster 6 bezeichnet wird, wird nachfolgend automatisiert mit einem sogenannten Referenz-Sprühmuster verglichen.
Ein Referenz-Sprühmuster wurde zuvor von dem funktionsfähigen, korrekt eingerichteten Sprühwerkzeug 1 vor dessen regulärem Einsatz und unter Zuhilfenahme des beschriebenen Prüfkörpers 4 aufgenommen und beispielsweise in einem digitalen Datenformat abgespeichert. Somit kann ein Vergleich der Daten des aktuellen Sprühmusters 6 und der Daten des gespeicherten Referenz-Sprühmusters in einer geeigneten Hardwareumgebung und programmgesteuert automatisch erfolgen. Bei diesem Vergleich erkannte Abweichungen, welche eine vorgegebene Toleranzschwelle überschreiten, weisen auf eine Veränderung bzw. einen Defekt an mindestens einer Sprühdüse 2 des Sprühwerkzeugs 1 hin.
Derartig erkannte Veränderungen bzw. Defekte führen zu einer Erzeugung eines entsprechenden Fehlersignals, welches ausgegeben wird. Somit kann das Wartungspersonal automatisch alarmiert werden und eine Instandsetzung des Sprühwerkzeugs 1 vornehmen. Da im aktuellen Sprühbild 6 jede benetzte Fläche 5 zu einer entsprechenden Sprühdüse 2 zugeordnet werden kann, kann das Fehlersignal auch entsprechende Informationen beinhalten, welche einen Rückschluss auf eine defekte Sprühdüse 2 und ihre genaue Position oder Nummer im Sprühwerkzeug 1 erlauben.
Als defekt wird eine Sprühdüse 2 beispielsweise für den Fall angesehen, dass sich die von dieser Sprühdüse 2 versprühte Menge an Flüssigkeit reduziert hat oder wenn sich die Richtung des von der Sprühdüse 2 erzeugten Sprühkegels 3 verändert hat.
In der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs 1 dargestellt, bei welchem das Sprühmuster 6 eines Sprühwerkzeugs 1 mit einem alternativen Prüfkörper 4 erfasst wird. Dargestellt ist wiederum ein Sprühwerkzeug 1 mit mehreren Sprühdüsen 2, welche in verschiedene Richtungen oder Raumrichtungen ausgerichtet sein können.
In dieser Ausführung wird ein durchsichtiger Prüfkörper 4 wie eine Glas- oder Kunststoffplatte verwendet, dessen erste Oberfläche eine satinierte Oberfläche ist.
Dargestellt ist auch ein Erfassungssystems 7, wie eine Kamera, mit welchem das aktuelle Sprühmuster 6, in welchem die benetzten Flächen 5 beinhaltet sind, erfasst werden kann. Im Unterschied zur 1 ist der dargestellte Prüfkörper 4 nicht plan oder eben, sondern weist Wölbungen, Wellen oder Rundungen auf. Ein derart gestalteter Prüfkörper 4 erlaubt eine verbesserte Erfassung aller benetzten Flächen 5, insbesondere von Sprühdüsen 2, deren Ausrichtungen nicht in einer gedachten Geraden zwischen dem Sprühwerkzeug 1 und dem Prüfkörper 4 liegen.
Mittels eines derartig gestalteten Prüfkörpers 4 kann ein bei komplexen Sprühwerkzeugen 1 sonst notwendiges Ermitteln mehrerer aktueller Sprühmuster 6 vermieden werden. Üblicherweise müssen bei komplexen Sprühwerkzeugen 1 mehrere aktuelle Sprühmuster 6 erzeugt werden, wobei der Prüfkörper 4 vor jeder Erzeugung eines Sprühmusters 6 jeweils in eine geeignete Position mit einer geeigneten Ausrichtung verbracht werden muss. Mittels eines wie in der 2 beispielhaft gezeigten Prüfkörpers 4 kann somit die Anzahl der aktuellen Sprühbilder 6 und insbesondere die Zeit für deren Anfertigung wesentlich verkürzt werden.
Der in der 2 gezeigte Prüfkörper 4 ist nur eine beispielhafte Ausführung und wird von einem Fachmann an die Gegebenheiten und Erfordernisse eines jeweiligen Sprühwerkzeugsl angepasst.
In der 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel zur Erfassung eines Sprühmusters 6 eines Sprühwerkzeugs 1 mit zwei Prüfkörpern 4a und 4b und zwei Erfassungssystemen 7a und 7b dargestellt.
Für den Fall, dass für ein sehr komplexes Sprühwerkzeug 1, welches Sprühdüsen 2 aufweist, deren Ausrichtungen wesentlich voneinander abweichen, eine Erfassung eines Sprühmusters 6 auch mit einem speziellen wie in der 2 gezeigten Prüfkörpers 4 nicht mehr möglich ist, können zwei oder mehr Prüfkörper 4 zum Einsatz kommen. Im Beispiel der 3 weicht die Ausrichtung der Sprühdüsen 2 beispielsweise etwa 90 Grad voneinander ab, wobei die Abweichungen in der Praxis auch größer sein können.
In diesem Fall wird vorgeschlagen, zwei Prüfkörper 4a und 4b zu verwenden, auf denen jeweils ein aktuelles Sprühmuster 6a und 6b abgebildet wird. Für eine zeitnahe Erfassung der beiden aktuellen Sprühmuster 6a und 6b sind zwei Erfassungssysteme 7a und 7b vorgesehen. Für eine Prüfung der Funktion des Sprühwerkzeugs 1 werden zwei Vergleiche benötigt. Bei diesen Vergleichen wird das aktuelle Sprühmuster 6a mit seinem Referenz-Sprühmuster und das aktuelle Sprühmuster 6b mit seinem zugeordneten Referenz-Sprühmuster verglichen. Bei Abweichungen in einem oder beiden Vergleichen kann wiederum auf eine oder mehrere defekte Sprühdüsen 2 geschlossen werden.
In dieser Ausführung werden zwei durchsichtige Prüfkörper 4a und 4b wie je eine Glas- oder Kunststoffplatte verwendet, wobei die erste Oberfläche der Prüfkörper 4a und 4b jeweils als eine satinierte Oberfläche ausgebildet ist.
In der 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel zur Erfassung eines Sprühmusters 6 eines Sprühwerkzeugs 1 mit einem alternativen Erfassungssystem 7 und einem Heizstrahler 8 gezeigt. Dargestellt ist wiederum ein Sprühwerkzeug 1 mit mehreren Sprühdüsen 2, welche in verschiedene Richtungen ausgerichtet sind.
In dieser Ausführung wird der Prüfkörper 4 als eine lichtundurchlässige Metallplatte bzw. ein Blech ausgeführt. Vorgesehen ist auch ein Heizelement 8, welches derart ausgerichtet und angebracht ist, dass es den Prüfkörper 4 anstrahlt und erwärmt. Derart kann der Prüfkörper 4 auf eine bestimmte festgelegte Temperatur erwärmt werden. Mittels einer geeigneten nicht dargestellten Steuerung kann die erreichte Temperatur des Prüfkörpers 4 auch gemessen und konstant gehalten werden.
Werden alle Sprühdüsen 2 des Sprühwerkzeuges 1 gleichzeitig in Betrieb genommen, erzeugt jede Sprühdüse 2 einen Sprühnebel, welcher sich in je einem Sprühkegel 3 in der Richtung des in der 4 dargestellten metallischen Prüfkörpers 4 ausbreitet. Trifft der von einer Sprühdüse 2 erzeugte Sprühkegel 3 mit seinem Sprühnebel auf die erste Oberfläche des Prüfkörpers 4, welche den Sprühdüsen 2 des Sprühwerkzeuges 1 zugewandt ist, so entsteht auf dieser ersten Oberfläche wieder eine benetzte Fläche 5. Da der auftreffende Sprühnebel eine geringere Temperatur als der Prüfkörper 4 aufweist, kommt es in den benetzten Flächen 5 zu einer lokalen Abkühlung des Prüfkörpers, deren Intensität beispielsweise von der Menge und dem Impuls des auftreffenden Sprühnebels abhängig ist.
Die somit entstehenden Temperaturunterschiede lassen sich auf der zweiten Oberfläche des dünnen metallischen Prüfkörpers 4 detektieren oder erfassen und können mittels eines Erfassungssystems 7 wie einer Infrarotkamera in einem sogenannten Wärmebild sichtbar gemacht werden. Derart wird wiederum ein aktuelles Sprühmuster 6 erfasst, welches mit seinem zugehörigen Referenz-Sprühmuster oder Referenz-Wärmebild verglichen werden kann. Auch in diesem Fall lassen sich Abweichungen zwischen den Sprühmustern und somit defekte Sprühdüsen 2 ermitteln.
Zur Verbesserung der Qualität der Aufnahmen mit der Infrarotkamera 7 wird die zweite Oberfläche des Prüfkörpers 4 mit einer Beschichtung mit einem Emissionsgrad größer 0,8 ausgeführt.
In der 5 ist eine besondere Ausführung der Erfindung zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs 1 gezeigt, bei welchem eine Erfassung eines Sprühmusters 6 des Sprühwerkzeugs 1 erfolgt. Auch die 5 zeigt ein Sprühwerkzeug 1 mit mehreren Sprühdüsen 2, welche in verschiedene Richtungen ausgerichtet sind.
In der wesentlichen Ausrichtung der von den Sprühdüsen 2 erzeugten Sprühkegel 3 ist wiederum ein Prüfkörper 4 angeordnet, so dass sich auf seiner ersten Oberfläche benetzte Flächen 5 ausbilden können. Hierfür ist es vorgesehen, dass das Sprühwerkzeug 1 einen kurzen Sprühstoß abgibt.
Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungen wird das Erfassungssystem 7 zum Ermitteln oder Aufzeichnen des aktuellen Sprühmusters 6 durch eine Vielzahl von Sensoren 9 gebildet, welche über der ersten Oberfläche des Prüfkörpers 4 verteilt angeordnet sind. Die 5 ist nur als eine Skizze zu verstehen, in der die Anordnung der Sensoren 9 auf bzw. über der ersten Oberfläche des Prüfkörpers 4 nicht gezeigt ist. Sowohl die Sensoren 9 als auch die auf der ersten Oberfläche entstehenden benetzen Flächen 5 erscheinen vereinfacht in der Skizze auf der zweiten Oberfläche des Prüfkörpers 4.
Diese Sensoren 9, welche beispielsweise Thermoelemente (PT100), Drucksensoren oder kapazitive Feuchtigkeitssensoren sein können, werden beispielsweise in Form einer Matrix, mit mehreren Zeilen und mehreren Spalten, über der ersten Oberfläche des Prüfkörpers 4 verteilt angeordnet. Somit können mittels der Signale der Vielzahl von verteilten Sensoren 9 aktuelle Sprühmuster 6 erzeugt werden. Eine Auswertung der derart erzeugten aktuellen Sprühmuster 6 erfolgt wiederum durch einen Vergleich des aktuellen Sprühmusters 6 mit seinem zuvor erzeugten und gespeicherten Referenz-Sprühmuster.
In diesem Fall wurde das Referenz-Sprühmuster ebenfalls zuvor unter Nutzung der Vielzahl von verteilten Sensoren 9 und unter Verwendung eines funktionstüchtigen, korrekt eingerichteten Sprühwerkzeugs 1 erzeugt und beispielsweise in einem digitalen Datenformat abgespeichert.
Die Ergebnisse der verschiedenen Vergleiche von aktuellen Sprühmustern 6 mit ihren jeweiligen Referenz-Sprühmustern können auch zur Dokumentation der Funktionsfähigkeit eines Sprühwerkzeugs 1 genutzt und abgespeichert werden.
Bezugszeichenliste

1: Sprühwerkzeug
2: Sprühdüse
3: Sprühkegel
4, 4a, 4b: Prüfkörper
5: benetzte Fläche
6, 6a, 6b: Sprühmuster
7, 7a, 7b: Erfassungssystem (Kamera)
8: Heizstrahler
9: Sensoren (Thermosensor, kapazitiver Sensor)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2010/0172471 [0011]
US 8134703 A1 [0015]
EP 2693190 A1 [0017]

Claims

Anordnung zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs (1), welches mehrere Sprühdüsen (2) aufweist, welche in verschiedene Richtungen ausgerichtet sind und je einen Sprühkegel (3) erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Sprühwerkzeug (1) ein Prüfkörper (4) angeordnet ist, welcher eine zum Sprühwerkzeug (1) gerichtete erste Oberfläche aufweist und dass ein Erfassungssystem (7) zum Erfassen eines sich auf der ersten Oberfläche des Prüfkörpers (4) abzeichnenden Sprühmusters (6) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (4) eine lichtdurchlässige Platte ist und dass die erste Oberfläche des Prüfkörpers (4) eine satinierte Oberfläche ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (4) eine lichtundurchlässige Platte aus Metall ist und dass eine zweite Oberfläche des Prüfkörpers (4) eine Beschichtung mit einem Emissionsgrad größer 0,8 aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (4) eine plane Platte oder eine Platte, welche Wölbungen, Wellen oder Rundungen aufweist, ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssystem (7) zum Erfassen eines sich auf der ersten Oberfläche des Prüfkörpers (4) abzeichnenden Sprühmusters (6) gegenüber der parallel zur ersten Oberfläche des Prüfkörpers (4) verlaufenden zweiten Oberfläche des Prüfkörpers (4) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssystem (7) eine Kamera oder eine Infrarotkamera ist oder durch mehrere auf der ersten Oberfläche des Prüfkörpers (4) angeordnete Sensoren (9) gebildet wird.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heizstrahler (8) zum Erwärmen des Prüfkörpers (4) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Prüfkörper (4a, 4b) und mehrere Erfassungssysteme (7a, 7b) angeordnet sind.
Verfahren zur Prüfung der Funktion eines Sprühwerkzeugs (1), wobei das Sprühwerkzeug (1) mit mehreren Sprühdüsen (2) bereitgestellt wird, welche in verschiedene Richtungen ausgerichtet sind und je einen Sprühkegel (3) erzeugen und wobei zur Prüfung der Funktion ein Sprühstoß je Sprühdüse (2) des Sprühwerkzeugs (1) gleichzeitig abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktuelles Sprühmuster (6), erzeugt auf einem Prüfkörper (4), erfasst wird, wobei das Sprühmuster (6) mehrere benetzte Flächen (5) beinhaltet, welche durch je einen Sprühkegel (3) hervorgerufen werden, dass ein Vergleich des aktuell erfassten Sprühmusters (6) mit einem Referenz-Sprühmuster erfolgt, das für den Fall, dass bei dem Vergleich Unterschiede zwischen dem aktuell erfassten Sprühmuster (6) und dem Referenz-Sprühmuster ermittelt werden, welche eine vorgegebene Toleranzschwelle überschreiten, ein Fehlersignal erzeugt wird und dass das Fehlersignal ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die bei dem Vergleich ermittelten Unterschiede einer benetzten Fläche (5) zugeordnet werden, dass somit ein Rückschluss auf die zugehörige Sprühdüse (2) erfolgt und dass eine Lage und/oder eine Nummer der ermittelten Sprühdüse (2) mit dem Fehlersignal ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung des auf einem Prüfkörper (4) erzeugten aktuellen Sprühmusters (6) durch eine Bildaufzeichnung in einem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich oder in einem Infrarotwellenlängenbereich erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenz-Sprühmuster mit einem eingerichteten und funktionstüchtigen Sprühwerkzeug (1) und einem Prüfkörper (4) erzeugt und abgespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich automatisch softwaregesteuert abläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich ein Bildpunktvergleich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass für den Vergleich eine Bestimmung von Größen der einzelnen benetzten Flächen (5) im aktuellen Sprühmuster (6) und/oder eine Bestimmung von Mittelpunkten der einzelnen benetzten Flächen (5) im aktuellen Sprühmuster (6) erfolgt und dass der Vergleich unter Berücksichtigung der Größen der einzelnen benetzten Flächen (5) und/oder der Mittelpunkte der einzelnen benetzten Flächen (5) mit entsprechenden gespeicherten Referenz-Sprühmustern, welche auch Informationen zu den Größen der benetzten Flächen (5) und/oder Informationen zu den Mittelpunkten der benetzten Flächen (5) beinhalten, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere aktuelle Sprühmuster (6a, 6b) ermittelt werden und dass mehrere Vergleiche mit je einem zugehörigen Referenz-Sprühmuster durchgeführt werden.