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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, einen Umlenkstift und ein Verfahren zum Bearbeiten von Oberflächen in Totraumbohrungen.
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Bei vielen industriellen Bearbeitungsverfahren, wie dem Schweißen, dem Bohren oder dem Drehen entstehen für die spätere Verwendung eines Werkstücks ungewollte Oberflächenschäden. Solche Oberflächenschäden können beispielsweise Grate oder Schweißrückstände sein. Um Werkstücke von solchen Oberflächenschäden zu befreien, wird häufig ein Strahlverfahren angewendet. Gängige Strahlverfahren sind beispielsweise das Kugelstrahlen oder das Sandstrahlen.
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Beim Sandstrahlverfahren werden mittels eines Druckluftstrahls abrasive Partikel auf die zu bearbeitende Oberfläche abgegeben, so dass die Partikel beim Auftreffen auf die Oberfläche feinste Grate, Verzunderungen, Farbreste oder Roststellen entfernen. Als Partikel kommen in einem Sandstrahlverfahren üblicher weise Sand, Hochofenschlacke, Glasgranulat, Korund, Stahl, Kunststoffgranulat, Nussschalen oder Soda zum Einsatz. Diese Strahlmittel werden dabei anhand der zur bearbeitenden Oberfläche hinsichtlich Form, Partikelgröße, Härte und Wiederverwendbarkeit ausgewählt.
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Das Kugelstrahlverfahren (im Englischen als Shot-Peening bezeichnet) wird, wie auch das Sandstrahlverfahren, häufig zum abrasiven Reinigen von Oberflächen verwendet. Darüber hinaus ist das Kugelstrahlverfahren aber auch für die Oberflächenverfestigung geeignet. Bei diesem Verfahren werden kleine Strahlmittelkörner durch eine Schleuderrad-, Druckluft-, oder Injektor-Strahlanlagen mit hoher Geschwindigkeit gegen die zu behandelnde Oberfläche geschleudert. Beim Kugelstrahlen tritt der Aspekt der Einbringung von Druckeigenspannungen in den Vordergrund, um die Dauerfestigkeit des Werkstoffes zu steigern.
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Entsprechend der Form eines Werkstücks lassen sich Oberflächen mehr oder weniger gut mit einem meist sperrigen Strahlgerät bearbeiten. Besondere Probleme bei der Nachbearbeitung von Werkstücken mittels Partikelstrahlen bereiten innen liegende Hohlräume oder Hinterschneidungen am Werkstück, da diese Bereiche durch den Partikelstrahl nicht befriedigend erreicht werden können.
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Aus der
DE 20 2017 100 159 U1 ist eine Strahlsonde zum Einbringen eines körnigen Strahlmittels in einen Hohlraum bekannt. Die Strahlsonde umfasst ein Strahlrohr, über das ein Strahlgut zu einer Strahldüse zugeführt werden kann, wobei an der Strahldüse eine schräg zur Längsachse des Strahlrohrs verlaufende Prallfläche angeordnet ist. Über die Prallfläche können Partikel aus ihrer Strahlrichtung abgelenkt werden.
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Die
EP 0 727 282 B1 zeigt eine Vorrichtung zum Sandstrahlen von Bohrungs- und Rohrwänden, mit einem Rohr zum Zuführen des Strahlguts und einem weiteren Rohr zum Zuführen von Druckluft, wobei die beiden Rohre im Bereich der Strahlgutabgabe einen Winkel zueinander bilden, so dass das Strahlgut aus seiner anfänglichen Richtung abgelenkt wird.
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Insbesondere im Bereich von Totraumbohrungen, die Hinterschneidungen in rohrartigen Werkstücken darstellen, versagen bekannte Partikelstrahleinrichtungen bei der Oberflächenbearbeitung.
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Es ist daher das Ziel dieser Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mittels derer Totraumbohrungen innerhalb von rohrartigen Werkstücken bezüglich ihrer Oberfläche flexibel und gründlich bearbeitet werden können.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Oberflächen in Totraumbohrungen angegeben, umfassend einen Umlenkstift, ein Einspannmittel und eine Partikelstrahleinrichtung, vorzugsweise eine Sand- oder Kugelstrahleinrichtung, wobei ein zu bearbeitendes Werkstück mit einer Totraumbohrung derart in die Vorrichtung einbringbar ist, dass das Einspannmittel das Werkstück halten kann und der Umlenkstift in einen Hohlraum des Werkstücks eingeführt werden kann, wobei mittels der Partikelstrahleinrichtung ein Partikelstrahl derart in den Hohlraum abgebbar ist, dass der Partikelstrahl auf den Umlenkstift trifft und über diesen auf eine Oberfläche der Totraumbohrung des Werkstücks abgelenkt wird, sodass die Oberfläche der Totraumbohrung mittels des Partikelstrahls bearbeitet werden kann.
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Demnach wird eine Vorrichtung angegeben, mittels derer Oberflächen in Totraumbohrungen bearbeitet werden können. Eine derartige Bearbeitung ist beispielsweise notwendig, wenn sich während der Herstellung der Totraumbohrung Grate gebildet haben oder im Bereich der Totraumbohrung herstellungsbedingte oder durch die Nutzung des Werkstücks bedingte Verunreinigungen zurückbleiben. In einem solchen Fall wird das Werkstück, dessen Totraumbohrung es von Graten oder Verunreinigungen zu befreien gilt, in die Vorrichtung eingesetzt. Während des Einsetzens oder danach wird der Umlenkstift in einem Hohlraum des Werkstücks eingeführt, anschließend wird der Umlenkstift so innerhalb des Hohlraums auf die Totraumbohrung ausgerichtet, dass nach Aktivierung der Partikelstrahleinrichtung ein Partikelstrahl über den Umlenkstift auf die Oberfläche der Totraumbohrung abgegeben werden kann.
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Der Hohlraum des Werkstücks kann dabei ein durchgehender Hohlraum von einem Ende des Werkstücks zu einem anderen Ende des Werkstücks sein, wobei sich die Totraumbohrung im Inneren des Werkstücks an den Hohlraum des Werkstücks anschließt. Denkbar ist aber auch, dass der Hohlraum des Werkstücks nicht zwei offene Enden des Werkstücks verbindet. In einem solchen Fall, wenn also das Werkstück nur eine Öffnung hat, müsste der Umlenkstift über die gleiche Öffnung in den Hohlraum des Werkstücks eingebracht werden, über die anschließend auch der Partikelstrahl der Partikelstrahleinrichtung abgegeben wird.
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Insbesondere T-Abzweigungen von Rohrleitungen können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Graten oder Verunreinigungen im Bereich der Totraumbohrungen befreit werden. Die Anwendung des Umlenkstifts, um einen Partikelstrahl aus einer Richtung in eine andere Richtung zu lenken, ist generell nicht auf die Oberflächen von Totraumbohrungen beschränkt. So kann beispielsweise auch ein T-Stück, bei dem ein Rohr an eine Bohrung eines anderen Rohres angeflanscht ist, mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung von einem in dem einen Rohr gebildeten Grat befreit werden. Verunreinigungen, die mittels der Vorrichtung und dem Umlenkstift besonders einfach beseitigt werden können, bilden sich beispielsweise im Verbrennungsraum eines Motors, oder in dessen Abgastrakt. Insbesondere, wenn Rückstände innerhalb eines Motors nicht durch genügend Hitze vollständig verbrannt werden, besteht innerhalb des Motors oder des Abgastraktes die Gefahr, dass sich diese Rückstände ablagern und die Leistung oder Funktionsfähigkeit beeinträchtigen.
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Vorteilhafterweise befinden sich der Umlenkstift und die Partikelstrahleinrichtung auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Vorrichtung, wobei das zu bearbeitende Werkstück mittels des Einspannmittels zwischen dem Umlenkstift und der Partikelstrahleinrichtung gehalten werden kann. Der Umlenkstift und das Einspannmittel können auf einer gemeinsamen Bodenplatte der Vorrichtung montiert sein, so dass beim Einführen eines Werkstücks in die Vorrichtung von vorn herein eine Lagebeziehung zwischen dem Umlenkstift und dem Werkstück hergestellt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann individuell für einzelne Werkstücke oder variabel einstellbar für unterschiedliche Werkstücke vorgesehen werden.
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Das Einspannmittel kann beispielsweise als Klammer, Schelle oder als mittels von der Bodenplatte herausragender Stäbe gebildet werden. Das Einspannmittel kann dazu ausgelegt sein das Werkstück so aufzunehmen, dass zwischen der Vorrichtung und dem Werkstück ein Freiraum bleibt, über welchen Partikel der Partikelstrahleinrichtung das Werkstück verlassen können oder mittels einer Absaugeinrichtung abgesaugt werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Umlenkstift verschiebbar, sodass er nach dem Einführen in das Werkstück entlang der Oberfläche der Totraumbohrung verschoben werden kann.
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Demnach ist der Umlenkstift in der Vorrichtung nicht innerhalb einer Aufnahme in der Vorrichtung fixiert, sondern kann über seine Längsachse im Werkstück verschoben werden. Dies ist besonders deswegen vorteilhaft, weil dann entweder unterschiedliche Werkstücke mit ein und derselben Vorrichtung bearbeitet werden können oder Werkstücke mit einer großen Totraumbohrung bearbeitet werden können. Besonders vorteilhaft ist, wenn der Umlenkstift durch eine Durchdringung der Vorrichtung auf einer der Partikelstrahleinrichtung gegenüberliegenden Seite geführt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das Einspannmittel und der Umlenkstift derart zueinander ausrichtbar, dass der Umlenkstift konzentrisch zum Hohlraum ausrichtbar ist.
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Demnach ergibt sich bereits beim Einsetzen des Werkstücks in die Vorrichtung und während der Fixierung mittels des Einspannmittels, dass der Umlenkstift eine bestimmte Position zum Werkstück einnimmt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn stets das gleiche Werkstück mit der gleichen Vorrichtung bearbeitet wird. Ferner ist somit sichergestellt, dass beispielsweise bei innerhalb des Hohlraumes umlaufenden Toträumen der Partikelstrahl der Partikelstrahleinrichtung in den gesamten Raumbereich der Totraumbohrung umgeleitet wird. Vorteilhafterweise kann bei der Bearbeitung unterschiedlicher Werkstücke auf vorbestimmte Einstellungen des Einspannmittels und des Umlenkstiftes zurückgegriffen werden, so dass eine Einstellung nicht im Einzelfall erfolgen muss. Einmal ausgerichtete Einstellungen können beispielsweise mittels einer Markierung in der Vorrichtung angezeigt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Werkstück durch das Einspannmittel derart gehalten werden, dass zwischen der Vorrichtung und dem Werkstück ein Freiraum bleibt, über welchen Partikel des Partikelstrahls aus dem Hohlraum des Werkstücks entweichen können.
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Demnach wird das Werkstück in die Vorrichtung so eingebracht, dass dieses auf einer dem Umlenkstift zuweisenden Seite nicht durch die Vorrichtung abgeschlossen wird. Demnach können Partikel aus der Partikelstrahleinrichtung den Hohlraum des Werkstücks in eine Richtung verlassen, so dass auch bei längeren Bearbeitungen ein durch den Hohlraum des Werkstücks ziehender Luftstrom der Partikelstrahleinrichtung gewährleistet ist. Neben einem derartigen Abstand, der beispielsweise zwischen einer Bodenplatte der Vorrichtung und dem Werkstück gebildet sein kann, ist auch vorstellbar, dass im Bereich des Hohlraums um den Umlenkstift herum in der Bodenplatte der Vorrichtung Öffnungen vorgesehen sind, durch welche Partikel aus dem Partikelstrahl entweichen können.
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Vorteilhafterweise ist die gesamte Vorrichtung aus diesem Grund aus einem gehärteten Material gefertigt, so dass Partikel des Partikelstrahles nur eine beschränkte Abnutzung der Vorrichtung erzeugen. Als gehärtetes Material bietet sich Stahl an, jedoch können auch weitere Legierungen, insbesondere mit Titan für die Vorrichtung verwendet werden. Nicht vom Partikelstrahl betroffene Bereiche der Vorrichtung hingegen, können aus einem weicheren Material wie beispielsweise Aluminium, Kunststoff oder Kupfer hergestellt werden.
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Gemäß der Erfindung wird auch ein Umlenkstift zur Verwendung in einer Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ausführungsformen angegeben, umfassend eine erste Umlenkeinrichtung zum Umlenken von Partikeln aus einer Partikelstrahleinrichtung und einen stiftartigen Körper, wobei die erste Umlenkeinrichtung auf einer ersten Stirnseite des Körpers anordenbar ist.
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Demnach ist es mit dem Umlenkstift möglich, einen Partikelstrahl aus einer Partikelstrahleinrichtung innerhalb eines rohrartigen Körpers auf eine gewünschte Stelle umzulenken. Insbesondere bei Totraumbohrungen, deren Oberflächen üblicherweise eine Hinterschneidung innerhalb eines Rohres bilden, ist es möglich, Oberflächen, mit beispielsweise Verschmutzungen oder Graten durch Partikelstrahlen zu bearbeiten. Der Umlenkstift wird üblicherweise so gewählt, dass er in den Hohlraum des Werkstücks einbringbar ist und gleichzeitig ein zwischen dem Umlenkstift und dem Hohlraum radial verlaufender Freiraum, durch den überschüssige Partikel der Partikelstrahleinrichtung entweichen können, bleibt.
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Durch die getrennte Ausführung von Partikelstrahleinrichtung und Umlenkstift ist es auf einfache Weise möglich verschiedene Geometrien der Werkstücke zu berücksichtigen. Insbesondere kann in einem engen Werkstück, in die eine Sonde eines Strahlgerätes nicht eingeführt werden kann, aber der dünne Partikelstrahl hineinreicht, eine an die Innenoberfläche angrenzende Fläche oder die Innenoberfläche selbst bearbeitet werden.
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Entsprechend der Geometrie des Werkstücks ist es aber auch möglich, dass der Umlenkstift den Hohlraum abschließt, wenn die Partikel der Partikelstrahleinrichtung beispielsweise über eine seitliche Öffnung, wie beispielsweise ein angeflanschtes Rohr, entweichen können. Die Umlenkeinrichtung ist so geformt, dass ein auf sie treffender Strahl von Partikeln aus einer Partikelstrahleinrichtung in eine gewünschte Richtung abgelenkt wird. Hierbei kann die Umlenkeinrichtung radial symmetrisch sein, so dass eine Ablenkung in 360° rund um die Längsachse des Umlenkstiftes erfolgen kann, oder die Umlenkeinrichtung kann so geformt sein, dass der abgelenkte Partikelstrahl nur in einem bestimmten Raumbereich gelenkt wird.
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Insgesamt ergibt sich durch die getrennte Ausführung der Umlenkeinrichtung und der Strahlsonde der Partikelstrahleinrichtung, dass ein Bereich rund um die Strahlachse bearbeitet werden kann, ohne dass in diesem Bereich eine Konstruktion im Wege steht, die Sonde und Umlenkeinrichtung miteinander verbindet. Ebenfalls wirkt auf die Strahlsonde keine weitere ablenkende zusätzliche Kraft außer derjenigen, die sich aus der Abgabe der Partikel ergibt. Insbesondere wirkt keine zusätzliche Kraft durch die Ablenkung der Partikel.
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Insbesondere kann der Umlenkstift einen entlang seiner Längsachse variierenden Durchmesser aufweisen. Bei der Benutzung ein und derselben Vorrichtung zum Bearbeiten von Oberflächen in Totraumbohrungen könnte beispielsweise aus einer Auswahl unterschiedlicher Umlenkstifte der zu dem bearbeitenden Werkstück passende Umlenkstift gewählt werden. Dabei könnten unterschiedliche Umlenkstifte so ausgeführt sein, dass die Aufnahme oder Führung in der Vorrichtung zum Bearbeiten von Oberflächen in Totraumbohrungen standardisiert ist.
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Zur schnelleren Wahl eines entsprechenden Umlenkstiftes mit entsprechender Umlenkeinrichtung kann dieser beispielsweise farblich oder mittels Zeichen gekennzeichnet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist an einer zweiten Stirnseite des Körpers eine zweite Umlenkeinrichtung anordenbar.
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Demnach können insbesondere zwei unterschiedliche Umlenkeinrichtungen auf den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Körpers angeordnet werden. Somit ist beispielsweise ein schneller Wechsel zwischen unterschiedlichen Umlenkeinrichtungen bei der Bearbeitung eines Werkstücks möglich, wenn die zu bearbeitende Oberfläche im Hohlraum des Werkstücks dies erforderlich macht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist an der zweiten Stirnseite des Körpers eine Verschiebeeinrichtung anordenbar, mittels derer der Umlenkstift innerhalb des Hohlraums verschoben werden kann.
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Insbesondere bei zu bearbeitenden Oberflächen, die sich über eine Längsrichtung des Hohlraumes des Werkstücks erstrecken, ist es notwendig, mit dem Umlenkstift entlang dieser zu bearbeitenden Oberfläche zu fahren. Die Verschiebeeinrichtung kann als fester stabartiger Körper, als Kette oder als flexibler Draht ausgeführt sein. Insbesondere Glasfaserdrähte, wie sie als Zugdraht bei der Elektroinstallation innerhalb von Leerrohren verwendet werden, kommen als Verschiebeeinrichtungen in Frage, da diese sowohl ein Ziehen als auch ein Drücken ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung geht von dem Körper mindestens ein radial verlaufender Abstandhalter aus, so dass der Umlenkstift innerhalb des Hohlraumes in einer gewünschten Position zur Oberfläche der Totraumbohrung gehalten werden kann.
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Der Umlenkstift kann also so gewählt werden, dass dieser konzentrisch im Hohlraum des zu bearbeitenden Werkstücks gehalten werden kann. Der konzentrische Abstand zwischen dem Körper des Umlenkstiftes und dem Hohlraum wird dabei über Abstandshalter gewährleistet. Die Abstandhalter können entweder als radial umlaufende Stufen, ähnlich einer Ringscheibe oder als einzelne radial verlaufende Elemente ausgeführt sein. Insbesondere bietet es sich an, auf unterschiedlichen Bereichen entlang der Längsachse des Körpers mehrere Abstandhalter anzuordnen, so dass beispielsweise die Längsachse des Körpers parallel und konzentrisch zur Längsachse des Hohlraums verläuft. Durch entsprechende Wahl der Abstandhalter ist es aber auch möglich, dass die Längsachse des Körpers und somit die Längsachse des Umlenkstiftes nicht parallel zur Längsachse des Hohlraumes verlaufen.
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Vorteilhafterweise werden die Abstandshalter so ausgeführt, dass Partikel aus der Partikelstrahleinrichtung über den Freiraum zwischen Umlenkstift und Hohlraum abgeführt werden können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Umlenkstift bezüglich seiner Länge oder seiner Flexibilität derart ausgelegt, dass er um Biegungen und Winkel innerhalb des Hohlraumes führbar ist, wobei die Flexibilität materialabhängig sein oder durch ein oder mehrere Gelenke erreicht werden kann.
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Demnach ist es möglich, mit dem Umlenkstift in Bereiche eines Werkstücks zu fahren, die durch einen nicht geradlinig verlaufenden Hohlraum erreicht werden müssen. Bei der Verwendung von Gelenken können diese beispielsweise ein Verkippen in einen Raumöffnungswinkel von bis zu 180° ermöglichen, wie beispielsweise eine kardanische Aufhängung. Durch die Konstruktion kann aber auch eine Vorzugsrichtung vorgegeben werden, beispielsweise, wenn benachbarte Gelenke über ein Scharnier verbunden sind. Geeignete Materialien, die eine Flexibilität zulassen, sind beispielsweise Kunststoffe oder weiche Metalle. Insbesondere kann der Umlenkstift unterschiedliche Materialien umfassen, wobei beispielsweise die Umlenkeinrichtung aus einem besonders hartem Material und der Körper aus einem weichen flexiblen Material bestehen kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Umlenkstift aus einem gehärteten Material gefertigt, um die Abnutzung durch Partikel des Partikelstrahls zu reduzieren.
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Demnach wird der Umlenkstift aus beispielsweise Stahl oder Titan gefertigt, so dass die Abnutzung des Umlenkstiftes auf ein Minimum begrenzt wird. Vorteilhafterweise kann der Umlenkstift aber auch aus zwei unterschiedlich gehärteten Materialien gefertigt sein, wobei die Umlenkeinrichtung aus einem besonders harten Material, wie beispielsweise Titan und der Körper dahingegen aus einem etwas weicheren Stahl gefertigt sein können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Umlenkeinrichtung des Umlenkstiftes entsprechend der zu bearbeitenden Oberfläche der Totraumbohrung aus einer Auswahl unterschiedlicher Größen, Geometrien und Materialien wählbar ist.
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Anhand der Größe, Geometrie und des Materials lässt sich die Ablenkcharakteristik der Umlenkeinrichtung beeinflussen. So werden von einer keilförmigen Umlenkeinrichtung Partikel beispielsweise in einen kleineren Raumbereich geleitet als durch eine Umlenkeinrichtung mit radial symmetrischer Form. Die Auswahl unterschiedlicher Umlenkeinrichtungen findet üblicherweise unter Beachtung des zu bearbeitenden Werkstückes statt. Unter Nutzung einer der vorgenannten Ausführungsformen können auf beiden Seiten des Umlenkstiftes unterschiedliche Umlenkeinrichtungen angebracht werden, sodass ein Werkstück- oder Oberflächenangepasster Wechsel durch einfaches Umdrehen des Umlenkstiftes rasch möglich ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Umlenkeinrichtung über ein Schraubgewinde mit dem Körper des Umlenkstiftes verbindbar.
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Demnach können Umlenkeinrichtungen während der Bearbeitung eines Werkstückes bequem gewechselt werden oder entsprechend ihrer Abnutzung durch neue Umlenkeinrichtungen ersetzt werden. Weitere Alternativen bezüglich der reversiblen Befestigung der Umlenkeinrichtung am Körper sind beispielsweise Bajonettverschlüsse, Klemmverbindungen oder Steckverbindungen, bei denen ein Teil der Umlenkeinrichtung in den Körper eingesteckt wird.
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Neben reversiblen Verbindungen können beispielsweise auch feste Verbindungen, wie Schweißverbindungen oder Pressverbindungen gewählt werden. Insbesondere ist die Umlenkeinrichtung mit dem Umlenkstift auch dann irreversibel verbunden, wenn diese aus einem gemeinsamen zylindrischen Körper, beispielsweise in einer drehenden Verarbeitung, hergestellt wurden.
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Gemäß der Erfindung wird auch ein Verfahren zur Behandlung von Oberflächen in Totraumbohrungen mit einer Vorrichtung und einem Umlenkstift angegeben, das die folgenden Schritte umfasst. Zunächst wird ein Werkstück mit einer Totraumbohrung, deren Oberfläche zu bearbeiten ist, in das Einspannmittel der Vorrichtung eingebracht, anschließend wird der Umlenkstift in den Hohlraum des Werkstücks eingeführt, daraufhin wird der Umlenkstift auf die Oberfläche der Totraumbohrung ausgerichtet, woraufhin die Partikelstrahleinrichtung aktiviert wird, so dass ein Partikelstrahl freigegeben wird, der nach einer Umleitung mittels des Umlenkstiftes die Oberfläche der Totraumbohrung bearbeitet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Umlenkstift während der Aktivierung der Partikelstrahleinrichtung über der Oberfläche der Totraumbohrung bewegt, so dass die ganze Oberfläche vom abgeleiteten Partikelstrahl erfasst und bearbeitet wird.
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Insgesamt ist ein Verfahren angegeben, bei dem zu bearbeitende Oberflächen innerhalb eines Werkstücks, insbesondere im Bereich von Totraumbohrungen, mittels eines Partikelstrahls bearbeitet werden können. Die Bearbeitung von derartigen Hinterschneidungen erfolgt mittels eines über einen Umlenkstift umgelenkten Partikelstrahls.
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Um eine gute Durchströmung des Hohlraumes durch den Partikelstrahl zu erreichen, kann an einer Öffnung des Hohlraums ein Absauggerät, wie beispielsweise ein Staubsauger vorgesehen sein. Idealerweise liegen die Partikelstrahleinrichtung und die Absaugeinrichtung auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Hohlraumes. Um das Absaugen bzw. das Herausfallen von Partikeln aus dem Hohlraum zu erleichtern, kann das Werkstück so in die Vorrichtung eingebracht werden, dass zwischen dem Werkstück und der Vorrichtung ein Freiraum bleibt. Idealerweise kann auch in der Vorrichtung eine Durchgangsbohrung, die mit dem Hohlraum des Werkstücks korrespondiert, vorgesehen sein, so dass Partikel aus dem Hohlraum über die Durchgangsbohrung entweichen können.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung,
- 2 eine Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung,
- 3 eine Detailansicht des Schnittes durch die erfindungsgemäße Vorrichtung,
- 4 einen ersten erfindungsgemäßen Umlenkstift in einer Frontansicht,
- 5 einen zweiten erfindungsgemäßen Umlenkstift in einer Frontansicht,
- 6A einen dritten erfindungsgemäßen Umlenkstift in einer Frontansicht,
- 6B den in 6A gezeigten Umlenkstift in einer ersten geschnittenen Darstellung,
- 6C den in 6A gezeigten Umlenkstift in einer zweiten geschnittenen Darstellung,
- 7 einen vierten erfindungsgemäßen Umlenkstift in einer Frontansicht.
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In den Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung VR zum Bearbeiten von Oberflächen in Totraumbohrungen mit einer Partikelstrahleinrichtung SE, einem Einspannmittel EM gezeigt. In der geschnittenen Darstellung aus 2 ist der in den Hohlraum HR des Werkstücks WS eingeführte Umlenkstift SL gezeigt.
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In 1 wurde das Werkstück WS derart in die Vorrichtung VR eingeführt, dass die Einspannmittel EM das Werkstück so fixieren, dass die Partikelstrahleinrichtung SE auf den durch die Längsachse verlaufenden Hohlraum ausgerichtet ist. Auf einer der Partikelstrahleinrichtung gegenüberliegenden Seite der Deckplatte DP ist ein Ansatz AN zum Zuführen von Partikeln und Druckluft vorgesehen. Die Deckplatte DP ist über ein Tragwerk TW von einer Bodenplatte BP der Vorrichtung VR beanstandet.
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Die Bodenplatte BP ist mit dem Einspannmittel EM verbunden und nimmt, wie in 2 gezeigt, den Umlenkstift SL in einer Aufnahme AU auf. Dabei sind das Einspannmittel EM, der Umlenkstift SL und das in die Vorrichtung eingeführte Werkstück WS so zueinander ausgerichtet, dass der Umlenkstift SL konzentrisch in den Hohlraum HR des Werkstücks WS eingeführt ist. Wie in 1 gezeigt ist, sind an der der Deckplatte DP zugewandten Seite des Tragwerks TW Aufsatzelemente AE vorgesehen, über welche sich die Deckplatte DP von der Vorrichtung VR lösen lässt, so dass das Werkstück WS nach der Bearbeitung entnommen werden kann.
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An der Bodenplatte sind Justagemittel JM zum Ausrichten der Vorrichtung vorgesehen.
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Wie 2 zeigt, ist der Umlenkstift SL in den Hohlraum HR des Werkstücks WS eingeführt, wobei ein nach oben weisender Bereich des Umlenkstiftes SL mit einem Bereich einer Totraumbohrung TB korrespondiert. Der Umlenkstift SL befindet sich konzentrisch im Hohlraum
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Wie 3 zeigt, ist dieser obere Teil des Umlenkstiftes, die sogenannte Umlenkeinrichtung UE so geformt, dass ein entlang der in 2 gezeigten Strahlachse SA abgegebener Partikelstrahl der Partikelstrahleinrichtung in Richtung der Totraumbohrung TB abgelenkt wird. Die Oberfläche OF der Totraumbohrung TB wird somit bearbeitet, obwohl diese sich bezogen auf die Strahlachse SA in einer Hinterschneidung befindet. Die Oberfläche OF der Totraumbohrung TB erstreckt sich, wie in 3 gezeigt, über einen größeren Bereich als die Umlenkeinrichtung UE abdecken kann, so dass es bei der Bearbeitung der Oberfläche notwendig ist, den Umlenkstift SL entlang der Strahlachse SA hin und her zu bewegen. Zum Ausführen dieser Bewegung kann an der der Aufnahme AU zuweisenden Seite des Umlenkstiftes ein Verschiebemittel VM angeordnet sein. Ein solches Verschiebemittel VM ist beispielsweise in 4 gezeigt.
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4 zeigt einen Umlenkstift, dessen Umlenkeinrichtung UE über ein Gewinde mit einer Gewindebohrung an der Stirnseite SS des Körpers KO verbindbar ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist an der zweiten Stirnseite eine Verschiebeeinrichtung VE ebenfalls über ein Gewinde mit dem Körper verbindbar. Über die Verschiebeeinrichtung, die beispielsweise wie in aus der in 2 gezeigten Aufnahme AU aus der Bodenplatte BP herausragen kann, kann der Umlenkstift während der Bearbeitung der Oberfläche verschoben werden.
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5 zeigt ebenfalls einen Umlenkstift SL mit einem Körper KO, an dessen beiden Stirnseiten SS zwei unterschiedliche Umlenkeinrichtungen UE angebracht sind. Eine der beiden Umlenkeinrichtungen UE weist dabei einen keilförmigen Querschnitt auf, wohingegen die andere einen radial symmetrischen Querschnitt aufweist, der vom Körper ausgehend spitz zuläuft.
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In 6A ist eine weitere Ausführungsform des Umlenkstiftes SL gezeigt, bei dem an zwei verschiedenen Positionen bezüglich seiner Längsachse Abstandshalter AH montiert sind. In 6B ist der im Bereich der Umlenkeinrichtung UE befindliche Abstandshalter AH in einer Schnittdarstellung gezeigt. Die in 6B gezeigten Abstandshalter sind zu den in 6C gezeigten Abstandshalter, die sich bezüglich der Längsachse der in 6A gezeigten Strahleinrichtung auf einer anderen Höhe befinden, um 90° versetzt.
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Mittels der Abstandshalter AH wird der Umlenkstift SL in einer gewünschten Position innerhalb des Hohlraumes eines Werkstückes gehalten, so dass eine Bearbeitung einer Oberfläche einer Totraumbohrung ermöglicht wird. Typischerweise sind gegenüberliegende Abstandshalter bezüglich ihres Abstandes zur Mittelachse symmetrisch, so dass der Umlenkstift konzentrisch innerhalb des Hohlraumes des Werkstücks gehalten wird. Die Abstandshalter AH können auch als umlaufende Kreisscheiben ausgeführt sein.
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In 7 ist eine weitere Ausführungsform des Umlenkstiftes gezeigt, wobei nun der Körper KO in einzelne Segmente aufgeteilt ist, wobei die Segmente über Gelenke GE miteinander verbunden sind. Mittels der Gelenke GE kann der Umlenkstift SL entlang der Krümmungsrichtung KR flexibel bewegt werden. An der ersten Stirnseite des Umlenkstiftes SL ist eine Umlenkeinrichtung UE mit dreiecksförmigem Querschnitt gezeigt, wohingegen an der zweiten Stirnseite des Umlenkstiftes eine Verschiebeeinrichtung VE angeordnet ist.
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Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedenen Kombinationen vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202017100159 U1 [0006]
- EP 0727282 B1 [0007]
