DE19527856C1 - Musterwerkstück und Sensor für die Kontrolle der Justierung der Spritzdüsen von Werkstück-Spritzreinigungsanlagen - Google Patents

Description

Vor allem zuvor zerspanend bearbeitete Werkstücke müssen häufig anschließend gereinigt werden, um Späne und/oder andere Verunreinigungen, wie z. B. Reste von Kühl- und Schneidflüssigkeiten, Schleifkörner und dergleichen von den Werkstücken zu entfernen. Besonders kritisch ist die Reini­ gung von Bauteilen von Verbrennungsmotoren, Getrieben und dergleichen, und als typisches Beispiel seien hier nur Zylinderköpfe erwähnt, welche einerseits nicht nur eine stark zerklüftete Oberfläche, sondern auch eine Vielzahl von Boh­ rungen, auch Gewindebohrungen, aufweisen.

Für die Reinigung solcher Werkstücke haben sich in der Praxis sogenannte Spritzreinigungsanlagen bewährt, in denen die zu reinigenden Werkstücke mit Hilfe von Spritzdüsen abgespritzt und dabei gereinigt werden; diese Spritzdüsen werden mit einer unter hohem Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit be­ schickt, bei der es sich in der Regel um eine wäßrige, Tenside enthaltende Reinigungsflüssigkeit handelt. Damit die Reinigung zuverlässig erfolgt, müssen die Spritzdüsen nicht nur einen verhältnismäßig scharf gebündelten Flüssigkeits­ strahl erzeugen, sondern dieser muß vor allem zuverlässig auf die reinigungskritischen Werkstückstellen auftreffen, weil es sonst nicht gelingt, z. B. Späne aus einer Gewindebohrung vollständig zu entfernen.

Im allgemeinen werden in solchen Spritzreinigungsanlagen nacheinander lauter identische Werkstücke gereinigt, d. h. Werkstücke gleicher Gestaltung, deren jedes für die Reinigung bezüglich der Spritzdüsen auch exakt positioniert werden muß, denn sonst ist trotz einer genauen Justierung der Spritzdüsen eine zuverlässige Reinigung der Werkstücke nicht gewähr­ leistet.

Aus alledem ergibt sich, daß bei einer Serienfertigung die Gefahr besteht, daß schon geringfügige Fehljustierungen der Spritzdüsen und/oder eine geringfügige Fehlpositionierung des zu reinigenden Werkstücks relativ zu den Spritzdüsen zur Folge haben kann, daß reinigungskritische Werkstückstellen, wie Gewindebohrungen und dergleichen, ungenügend gereinigt werden, was dann häufig erst zu spät festgestellt wird.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, einfache und unempfindliche Mittel zu schaffen, mit denen sich dennoch zuverlässig überprüfen läßt, ob bei der Spritzreinigung die Spritzdüsen bezüglich eines zu reinigenden Werkstücks richtig orientiert sind, um so die vorstehend erörterten Nachteile zu vermeiden.

Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß in einer Spritz­ reinigungsanlage üblicherweise zumindest über einen gewissen Zeitraum hinweg, z. B. während eines Arbeitstages, aus­ schließlich Werkstücke gleicher Gestaltung gereinigt werden, z. B. lauter Zylinderköpfe für einen bestimmten Motor, und eine Ausgangsüberlegung für die Lösung der gestellten Aufgabe ist es, eines dieser Werkstücke als Musterwerkstück zu ver­ wenden, es an allen seinen besonders reinigungskritischen Stellen jeweils mit einem Sensor zu versehen, mit dem sich die richtige Justierung der auf die betreffende reinigungs­ kritische Stelle gerichteten Spritzdüse überprüfen läßt, und dann dieses Musterwerkstück einem Reinigungsvorgang zu unter­ ziehen, und zwar insbesondere zu Beginn eines Arbeitstages oder einer Schicht, so daß erforderlichenfalls die Spritz­ düsen nachjustiert werden können.

Bei der Firma Dürr GmbH war nun schon daran gedacht worden, ein solches Musterwerkstück an seinen reinigungskritischen Stellen, wie z. B. Sacklöchern, Gewindebohrungen und der­ gleichen, mit Sensoren zu versehen, welche auf eine Druck­ einwirkung ansprechen und ein dem einwirkenden Druck z. B. proportionales elektrisches Signal erzeugen, welches dann über eine Leitung oder drahtlos zu einer Auswertestation übertragen wird, um dort feststellen zu können, ob die durch die Drucksensoren ermittelten Druckwerte denjenigen entspre­ chen, welche bei richtig justierten Spritzdüsen gemessen werden. Derartige Drucksensoren sind auf dem Markt verfügbar und auch so gestaltet, daß sie sich z. B. in eine Gewinde­ bohrung so einsetzen lassen, daß die drucksensitive Fläche des Sensors mit der Werkstückoberfläche an der betreffenden reinigungskritischen Stelle bündig ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß in der Praxis derartige Meßeinrichtungen viel zu störanfällig sind, wobei man sich in diesem Zusammenhang die rauhen, in einer Spritzreinigungsanlage vorherrschenden Be­ triebsbedingungen vor Augen halten muß, und außerdem sind solche Meßeinrichtungen natürlich außerordentlich kostspielig.

Unter Verwendung eines Musterwerkstücks für eine Spritzrei­ nigungsanlage, in welcher zu reinigende Werkstücke gleicher Gestaltung mittels mindestens einer auf eine reinigungskri­ tische Stelle des betreffenden Werkstücks gerichteten und mit einer Reinigungsflüssigkeit beschickten, einen Flüssigkeits­ strahl erzeugenden Spritzdüse gereinigt werden, läßt sich nun die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch lösen, daß das Musterwerkstück an der reinigungskritischen Stelle mit einer durch einen Drucksensor zumindest im wesentlichen verschlos­ senen Vertiefung versehen ist und daß der Sensor ein durch den Flüssigkeitsstrahl der korrekt ausgerichteten Spritzdüse dauerhaft mechanisch veränderbarer Sensor ist.

Wie sich aus dem folgenden noch ergeben wird, läßt sich ein solcher mechanischer Sensor ohne weiteres so gestalten, daß er nur dann dauerhaft mechanisch verändert wird, wenn der zu überprüfende Flüssigkeitsstrahl an der richtigen Stelle des Musterwerkstücks auf dieses auftrifft, und zwar auch mit dem für eine ausreichende Reinigung hinreichenden Mindestdruck, so daß sich mit einem solchen Sensor nicht nur überprüfen läßt, ob die betreffende Spritzdüse richtig justiert ist, sondern auch ob diese einen Flüssigkeitsstrahl mit ausrei­ chendem Druck erzeugt.

In der einfachsten und billigsten Form handelt es sich bei einem solchen Sensor um eine auf das Werkstück aufklebbare und durch den Flüssigkeitsstrahl der korrekt ausgerichteten Spritzdüse durchlöcherbare Folie, denn durch Wahl eines ge­ eigneten Folienmaterials läßt sich immer gewährleisten, daß das den Sensor bildende Folienstück durch einen auf die rei­ nigungskritische Stelle richtig auftreffenden Flüssigkeits­ strahl, der auch den notwendigen Mindestdruck aufweist, durchlöchert wird. Selbst bei verhältnismäßig kompliziert gestalteten Werkstückoberflächen ist es auch immer möglich, ein verhältnismäßig kleines Folienstück auf jede der reini­ gungskritischen Stellen des Musterwerkstücks aufzukleben, und ein solcher Sensor ist nicht nur billig, sondern auch einfach zu handhaben sowie unter den widrigen Einsatzbedingungen einer Spritzreinigungsanlage brauchbar.

Durch die Erfindung wird aber auch ein wiederverwendbarer Sensor vorgeschlagen, der sich dadurch auszeichnet, daß er ein in eine an der betreffenden reinigungskritischen Stelle des Musterwerkstücks vorgesehene Vertiefung einsetzbares und in letzterer stationär gehaltenes Gehäuse besitzt, in dem ein durch den Flüssigkeitsstrahl mit Druck beaufschlagbares Sen­ sorelement bewegbar ist, und zwar durch den Flüssigkeits­ strahl der korrekt ausgerichteten Spritzdüse entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft aus einer Ruhestellung heraus in eine stabile Anzeigestellung. Soweit es sich bei den reini­ gungskritischen Stellen um Gewindebohrungen handelt, könnte das Sensorgehäuse z. B. die Gestalt einer in eine solche Ge­ windebohrung einschraubbaren Gewindebuchse mit Außengewinde haben, das Gehäuse könnte aber auch so gestaltet sein, daß es sich in eine glatte Bohrung des Musterwerkstücks mit Preßsitz einsetzen läßt; schließlich ist es möglich, das Musterwerk­ stück an jeder seiner reinigungskritischen Stellen mit einer an das Sensorgehäuse angepaßten Ausnehmung zu versehen, in die dann der Sensor in geeigneter Weise so eingesetzt wird, daß er sich während des Prüfreinigungsvorganges gegenüber dem eigentlichen Werkstück nicht verschiebt oder in anderer Weise bewegt.

Das Sensorelement eines solchen wiederverwendbaren Sensors könnte z. B. eine gegenüber dem auftreffenden Flüssigkeits­ strahl schrägstehende Stirnseite haben und quer zur Richtung dieses Flüssigkeitsstrahls im Sensorgehäuse entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder bewegbar gehalten sein, sei es verschiebbar oder verschwenkbar, so daß es durch einen auf die reinigungskritische Stelle mit richtiger Orientierung und richtigem Mindestdruck auftreffenden Flüssigkeitsstrahl in die stabile Anzeigestellung bewegt wird.

Die Anzeigestellung könnte z. B. dadurch stabil gemacht werden, daß sich das Sensorelement nur unter Überwindung einer nicht unerheblichen Reibung bewegen läßt, funktions­ sicherer und deshalb zu bevorzugen sind aber solche Ausfüh­ rungsformen des erfindungsgemäßen wiederverwendbaren Sensors, bei denen der Anzeigestellung eine lösbare Rastvorrichtung für das Sensorelement zugeordnet ist.

Weitere Merkmale bevorzugter Ausführungsformen des erfin­ dungsgemäßen wiederverwendbaren Sensors ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ist Gegenstand der vor­ liegenden Erfindung nicht nur ein Musterwerkstück mit einem oder mehreren erfindungsgemäßen Sensoren, sondern auch ein solcher Sensor als solcher, mit dem der Betreiber einer Spritzreinigungsanlage jeweils eines der zu reinigenden Werk­ stücke versieht.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung eines erfindungsge­ mäßen Musterwerkstücks sowie einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, wiederverwendbaren Sensors; in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 den Sensor in einem Längsschnitt, und

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Getriebegehäuses als Musterwerkstück, welches an mehreren reinigungskri­ tischen Stellen mit erfindungsgemäß gestalteten Sen­ soren versehen ist, wobei das Musterwerkstück an diesen Stellen aufgeschnitten dargestellt wurde und wobei ferner in Fig. 2 auch die diesen reinigungs­ kritischen Stellen zugeordneten Spritzdüsen darge­ stellt wurden.

Der in Fig. 1 dargestellte und als Ganzes mit 10 bezeichnete Sensor hat ein Gehäuse 12 in Form eines hohlen Kreiszylinders mit einer kreiszylindrischen Außenwand 14 und einer ebenfalls kreiszylindrischen Innenwand 16, welchletztere an einem Ge­ häuseboden 18 endet, während das Sensorgehäuse oben offen ist. In der von der kreiszylindrischen Gehäuseinnenwand 16 gebildeten Führung ist ein Sensorelement 20 verschiebbar ge­ führt, welches die Form eines gleichfalls kreiszylindrischen Kolbens hat, an dessen hinterer Stirnseite 22 sich eine als Druckschraubenfeder ausgebildete Rückstellfeder 24 abstützt, deren anderes Ende gegen den Gehäuseboden 18 anliegt. Die Konstruktion könnte nun so ausgebildet sein, daß die Rück­ stellfeder 24 druckentlastet ist, wenn das Sensorelement 20 mit seiner vorderen Stirnseite 26 mit der vorderen Stirnseite 28 des Sensorgehäuses 12 bündig ist, bevorzugt wird jedoch die in Fig. 1 dargestellte Alternative, bei der am kolben­ förmigen Sensorelement 20 eine Kolbenstange 30 befestigt ist, welche eine Führungsöffnung 32 im Gehäuseboden 18 durchquert und an ihrem vom Sensorelement 20 abgewandten Ende einen Kopf 34 hat, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der Führungsöffnung 32 ist und der infolgedessen einen unter der Wirkung der Rückstellfeder 24 gegen die Außenfläche des Ge­ häusebodens 18 anliegenden Anschlag bilden kann. Ein den Weg des Sensorelements 20 gemäß Fig. 1 nach oben begrenzender Anschlag ist also ein besonders vorteilhaftes Merkmal des erfindungsgemäßen Sensors.

In seinem oberen Endbereich hat das kolbenförmige Sensor­ element 20 eine Umfangsnut 36 mit V-förmigem Querschnitt, d. h. mit zwei geneigten Flanken 36a und 36b. Diese Umfangs­ nut 36 stellt ein erstes Element einer Rastvorrichtung dar, mit dem ein Rastelement 40 zusammenwirkt. Letzteres ist als eine Art Gleitstück oder Kolben ausgebildet und in einer radialen Bohrung 42 des Sensorgehäuses 12 verschiebbar ge­ halten sowie mit einem Vorsprung 44 versehen, welcher in die Umfangsnut 36 des Sensorelements 20 eingreifen kann, wenn die Umfangsnut dem Rastelement gegenüberliegt. Die radiale Boh­ rung 42 liegt im Bereich einer Umfangsnut 46 des Sensorge­ häuses 12, welche eine Ringfeder 48 in Form eines üblichen Gummi-O-Rings aufnimmt, die das Rastelement 40 in radialer Richtung nach innen zu drängen versucht. Die Umfangsnut 46 ist dabei so tief ausgebildet, daß die Ringfeder 48 den Vor­ sprung 44 in die Umfangsnut 36 des Sensorelements 20 einfal­ len läßt, wenn diese Umfangsnut dem Rastelement gegenüber­ liegt.

Wenn nun ein durch den Pfeil S repräsentierter Flüssigkeits­ strahl mit dem für eine hinreichende Werkstückreinigung aus­ reichenden Mindestdruck auf die vordere Stirnseite 26 des Sensorelements 20 auftrifft, verschiebt dieser Flüssigkeits­ strahl das Sensorelement 20 entgegen der Wirkung der Rück­ stellfeder 24 so weit gemäß Fig. 1 nach unten, bis das Rast­ element 40 in die Umfangsnut 36 einfallen kann. Das Sensor­ element hat dann seine stabile Anzeigestellung im Sinne der beigefügten Ansprüche erreicht, während die Fig. 1 das Sen­ sorelement 20 in seiner Ruhestellung zeigt.

Um den Sensor wieder "scharf" zu machen, d. h. das Sensor­ element 20 in seine in Fig. 1 dargestellte Ruhestellung zu bringen, kann der Kopf 34 nach oben gedrückt werden, was aus­ reicht, weil die Flanke 36a der Umfangsnut 36 des Sensorele­ ments 20 eine Aufgleitfläche für den Vorsprung 44 des Rast­ elements 40 bildet. Wenn aber aufgrund der Gestaltung des Musterwerkstücks der Kopf 34 nicht zugänglich ist, kann das Sensorelement 20 auch mit einem geeigneten Werkzeug nach oben gezogen werden; hierfür ist es nur erforderlich, an der vor­ deren Stirnseite 26 des Sensorelements 20 eine Angriffsstelle für ein Werkzeug, einen Finger oder dergleichen vorzusehen. Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt das Sensorele­ ment 20 eine axiale Gewindebohrung 60, in die als "Werkzeug" eine Schraube eingedreht werden kann, mit deren Hilfe sich das Rastelement 20 aus seiner Rast- oder Anzeigestellung heraus nach oben ziehen läßt. Bei dieser Ausführungsform trifft der das Sensorelement betätigende Flüssigkeitsstrahl S auf den Boden der Gewindebohrung 60 auf, so daß bei dieser Ausführungsform die drucksensitive Fläche des Sensorelements gegenüber der vorderen Stirnseite des Sensors zurückgesetzt ist.

Es liegt auf der Hand, daß die Ansprechempfindlichkeit des Sensors 10 zumindest im wesentlichen von der Federkonstanten der Rückstellfeder 24 bestimmt wird, welche natürlich durch Auswahl einer entsprechenden Feder beliebig gewählt werden kann.

Die Fig. 2 zeigt ein Getriebegehäuse 100, welches an drei reinigungskritischen Stellen mit Sensoren 10 versehen wurde und ein Musterwerkstück bildet. Die auf diese reinigungskri­ tischen Stellen bzw. die Sensoren 10 gerichteten Spritzdüsen wurden mit 102 bezeichnet, die von diesen Spritzdüsen erzeug­ ten Flüssigkeitsstrahlen mit S. Die einstellbaren Haltemittel für die Spritzdüsen 102 wurden nicht dargestellt, da es sich dabei ebenso wie bei den anderen Bestandteilen einer Spritz­ reinigungsanlage um dem Stand der Technik zuzurechnende Ele­ mente handelt.

Zur Fig. 2 sei noch bemerkt, daß die Sensorgehäuse 12 (siehe Fig. 1) der Sensoren 10 entweder in bereits von Hause aus vorhandene Bohrungen 104 des Getriebegehäuses 100 eingesetzt sein können oder daß an den reinigungskritischen und zu über­ prüfenden Stellen des als Musterwerkstück dienenden Getriebe­ gehäuses 100 entsprechende Bohrungen 104 erzeugt werden müs­ sen, in die die Sensoren 10 eingesetzt werden.

Claims (15)

1. Musterwerkstück für eine Spritzreinigungsanlage, in welcher zu reinigende Werkstücke gleicher Gestaltung mittels mindestens einer auf eine reinigungskritische Stelle des betreffenden Werkstücks gerichteten und mit einer Reinigungsflüssigkeit beschickten, einen Flüssig­ keitsstrahl erzeugenden Spritzdüse gereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Musterwerkstück (100) an der reinigungskritischen Stelle mit einer durch einen Drucksensor (10) zumindest im wesentlichen verschlos­ senen Vertiefung (104) versehen ist und daß der Sensor ein durch den Flüssigkeitsstrahl (S) der korrekt ausge­ richteten Spritzdüse (102) dauerhaft mechanisch verän­ derbarer Sensor (10) ist.

2. Musterwerkstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor eine auf das Musterwerkstück aufgeklebte und durch den Flüssigkeitsstrahl der korrekt ausgerich­ teten Spritzdüse durchlöcherbare Folie ist.

3. Musterwerkstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) ein in die Vertiefung (104) einsetz­ bares und in letzterer stationär gehaltenes Gehäuse (12) besitzt, in dem ein durch den Flüssigkeitsstrahl (S) mit Druck beaufschlagbares Sensorelement (20) durch den Flüssigkeitsstrahl (S) der korrekt ausgerichteten Spritzdüse (102) entgegen der Wirkung einer Rückstell­ kraft (24) aus einer Ruhestellung heraus in eine stabile Anzeigestellung bewegbar ist.

4. Musterwerkstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigestellung eine lösbare Rastvorrichtung (36, 40, 48) für das Sensorelement (20) zugeordnet ist.

5. Musterwerkstück nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sensorelement (20) im Gehäuse (12) verschiebbar geführt ist.

6. Musterwerkstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) eine vordere, durch den Flüssig­ keitsstrahl (S) beaufschlagbare Stirnseite (26) hat und das Sensorelement (20) ungefähr senkrecht zu dieser Stirnseite verschiebbar ist.

7. Musterwerkstück nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (20) ein im Ge­ häuse (12) verschiebbar geführter Kolben ist.

8. Musterwerkstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der von der vorderen Sensorstirnseite (26, 28) abgewandten Kolbenseite (22) und einem vom Gehäuse (12) gebildeten Widerlager (18) eine den Kolben (20) in Richtung auf die vordere Sensorstirnseite drängende Druckfeder (24) angeordnet ist.

9. Musterwerkstück nach Anspruch 4 sowie einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvorrichtung (36, 40, 48) ein unter der Wirkung einer Feder (48) quer zur Verschieberichtung des Sensor­ elements (20) zwischen einer unwirksamen Stellung und einer Raststellung bewegbares Rastelement (40) besitzt, welches vom Sensorelement (20) zwischen dessen Ruhestel­ lung und dessen Anzeigestellung in seiner unwirksamen Stellung gehalten und in der Anzeigestellung des Sensor­ elements durch die Feder (48) in seine Raststellung ge­ drängt wird, in welcher es das Sensorelement (20) in dessen Anzeigestellung hält.

10. Musterwerkstück nach Anspruch 9 sowie Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (20) eine Um­ fangsnut (36) für einen Eingriff des Rastelements (40) besitzt.

11. Musterwerkstück nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (12) eine eine Ringfeder (48) auf­ nehmende Umfangsringnut (46) sowie eine von dieser aus­ gehende und in die Kolbenführung (16) mündende radiale Bohrung (42) zur Führung des durch die Ringfeder (48) beaufschlagten Rastelements (40) aufweist.

12. Musterwerkstück nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge­ kennzeichnet,daß die Umfangsnut (36) des Kolbens (20) zumindest auf ihrer von der vorderen Sensorstirnseite (26, 28) abgewandten Seite eine als schräge Auflauf­ fläche für das Rastelement (40) wirksame Nutseitenwand (36a) besitzt.

13. Musterwerkstück nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (20) an seiner durch den Flüssigkeitsstrahl (S) beauf­ schlagbaren Seite (26) eine Angriffsstelle (60) für ein dem Vorziehen des Sensorelements (20) in seine Ruhestel­ lung dienendes Betätigungselement besitzt.

14. Musterwerkstück nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) in eine die Vertiefung bildende Bohrung (104) des Muster­ werkstücks (100) eingesetzt ist, welche sich quer zur Werkstückoberfläche an der reinigungskritischen Stelle erstreckt.

15. An einem Musterwerkstück (100) für eine Spritzreini­ gungsanlage anzubringender Sensor (10) mit den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 3 bis 13.