DD215395A1 - Vorrichtung zur bestimmung der haftfestigkeit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Haftfestigkeit zwischen den gefuegten Teilen von Werkstuecken, insbesondere von Schaltstuecken, durch Anwenden einer Scherkraft auf die ebene Verbindung zwischen den Teilen. Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer einfachen, platzsparenden Vorrichtung zur Ausfuehrung einer Vielzahl von Messungen in der Zeiteinheit. Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung einer Vorrichtung, die unabhaengig von einer Pruefmaschine arbeitet und ortsveraenderlich ist und eine Speicherung und Verarbeitung des Messwertes zulaesst. Die Loesung besteht aus einem gefuehrte Scherbacken tragenden Unterteil, einer Fuehrungsplatte, die eine Kraftmesseinrichtung und einen durch ein auf einem Oberteil angeordnetes Krafterzeugungsmittel bewegbaren Stempel traegt, und einer Steuereinheit, die die Bewegung des Krafterzeugungsmittels steuert und eingangsseitig mit einem Spitzenwertspeicher und Analog/Digital-Wandler und ausgangsseitig mit einem Zaehler und einem Komparator und Sollwertspeicher verbunden ist.

Description

Vorrichtimg zur Bestimmung der Haftfestigkeit - ·, .

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Haftfestigkeit zwischen den gefügten Teilen von Ferkstükken, insbesondere der Haftfestigkeit zwischen der Edelmetallauf lage und dem Unedelmetallträger von Schaltstücken, durch Anwendung einer Scherkraft auf die ebene Verbindung zwischen den Teilen. . λ \

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Es ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Haftfestigkeit zwischen zwei Werkstücken durch Anwendung einer Scherkraft bekannt. Diese bekannte Vorrichtung besteht aus einer die kurze zylindrische Probe aufnehmenden Grundplatte, an der ein rollengeführter Gleitkörper befestigt ist,, der sich auf einem Schienenpaar auf der Grundplatte bewegen kann. Oberhalb der Probe ist ein Formblock, der mit dem,Gleitkörper verbunden ist, angeordnet. Der andere -Werkstoff, dessen Haftfestigkeit an der Probe bestimmt werden soll, wird flüssig in den Raum zwischen Formblock und Probe eingebracht und erstaart dort. Gegen den Gleitkörper wirkt ein Zwischenstück, an dem der eine Kraftmeßdose tragende Stern-, pel einer hydraulischen Presse angreift. Die Vorrichtung wird in einer Prüfmaschine befestigt, der hydraulische Stempel greift am Zwischenstück an, das den Gleitkörper über der Grundplatte solange bewegt, bis der Bruch zwischen-

den Werkstoffen eintritt, wobei Öle Kraft bestimmt wird "(US-PS 4.346.602). . ^:

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Die Nachteile dieser Vorrichtung bestehen darin, daß sie in einer Prüfmaschine befestigt werden muß und deshalb an eine solche Maschine gebunden ist. Sie erfordert außerdem ' besondere Mittel zur Befestigung in dieser Maschine und ermöglicht nur eine geringe Anzahl von Messungen in der Zeiteinheit. Die Vorrichtung weist eine unzureichende Führung auf, denn bereits bei kleinen Hüben (in der Größenordnung von 0,5 mm) ist eine parallele Führung zwischen Grundplatte und Gleitkörper nicht mehr gewährlei- .

stet, so daß keine reine Scherbeanspruchung auftritt und der Meßwert verfälscht wird. Nachteilig ist weiterhin, daß die Verbindung, deren Haftfestigkeit bestimmt werden soll, erst in der Vorrichtung erzeugt wird. Der Aufbau der Vorrichtung wird dadurch kompliziert, die Vorrichtung ist .schwierig handhabbar und nicht dafür geeignet, unterschiedlich geformte Werkstücke einzusetzen und die Haftfestigkeit deren Schichten zu bestimmen. ,

Ziel der Erfindung -

Ziel der Erfindung ist es, eine einfache platzsparende Vor-,richtung zur Bestimmung der Haftfestigkeit zu entwickeln, . die ein leichtes und schnelles Einlegen der Probe zuläßt -und eine hohe Zahl von Messungen in der Zeiteinheit ermöglicht . .-·.' · ' ' ·^:. ^:.

Wesen der Erfindung

Die bekannte Vorrichtung zur Bestimmung der Haftfestigkeit ist auf eine bestimmte Ausführung von Proben ausgerichtet, deren auf Haftfestigkeit zu .prüfender Verbund erst in der Vorrichtung erzeugt wird. Die Vorrichtung läßt lediglich die Bestimmung der .Maximalkraft zu, bei der die Bindung' zwischen den Schichten zerstört wird. Sie ist nur zusammen mit einer Prüfmaschine einsetzbar„ .

; Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung zur Bestimmung der Haftfestigkeit zwischen den gefügten Teilen von Werkstücken, insbesondere von Schaltstücken, unter Anwendung einer Scherkraft zu entwickeln, die unabhängig von einer Prüfmaschine arbeitet und ortsveränderlich ist, die die erforderliche Scherkraft selbst erzeugt, die eine Speicherung und Verarbeitung des Meßwertes der Haftfestigkeit sowie die Vorgabe eines Sollwertes¹ Und die Stillsetzung der Vorrichtung in Abhängigkeit von diesem Sollwert zuläßt und die die Prüfung unterschiedlich geformter Werkstücke und kurze Meß- und Rüstzeiten zuläßt sowie einfach handhabbar ist. ' ν Brfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung aus einem in einer einstellbaren Führung ein Paar Scherbacken tragenden Unterteil, aus einem mit dem Unterteil über Säulen o.a. starr verbundenen Oberteil und aus einer durch die Säulen geführten Führungsplatte, die eine Kraftmeßeinrichtung und einen mit einer der Scherbacken in V7irkverbindung tretenden Stempel aufweist und durch ein am Oberteil angeordnetes Kraf terz.eugungsmittel bewegbar ist, sowie aus einer dem Kräfterzeugungsmittel zugeordneteii'^ΐβύ-ereinheit besteht, die dessen Hub- und Hubrichtung steuert und eingangsseitig mit einem den Meßwert der Kreftmeßeinrichtung aufnehmenden Spitzenwertspeicher und Anälög/Digital-Wandler verbunden und rückgekoppelt ist und ausgangsseitig mit einem Zähler verbunden und mit einem Komparator urtd SoIlv/ertspeicher verbunden und rückgekoppelt ist, wobei der Zähler eingangsseitig mit dem Spitzenwertspeicher und Analog/ Digital-Wandler und ausgangsseitig mit dem Komparator und Sollwertspeicher, einem Anzeigemittel und wahlweise einem Drucker verbunden ist und der Komparator und Sollwertspeicher ausgangsseitig mit einem mit dem Drucker verbundenen Zähler und Speicher für die GUT- und SCHLECHT-Messung Verbunden ist. : · ' ... / >. -. .. '.'

Die Scherbacken weisen Ausnehmungen zur Aufnahme des zu prüfenden Teiles derart auf, daß die Scherlinie des zu prüfenden Teiles durch die aneinanderstoßenden Flächen der Scher-

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backen bestimmt wird. .- '

Der Querschnitt der Scherbacken ist halbkreisförmig, drei-

^ eckig, viereckig o,ä.

Die Führung sitzt auf dem Unterteil auf, ihr Innenquerschnitt entspricht dem Querschnitt de,s Scherbackenpaares. Die Führung kann mit einem Mittel zum Festlegen wenigstens einer der Scherbacken versehen sein. .

Das Oberteil trägt ein Krafterzeugungsmittel, beispielsweise einen pneumatisch betätigten Arbeitszylinder, dessen Kolben- , stange die Führungsplatte bewegt. _: . ^: '

'Die Führungsplatte trägt eine Kraftmeßeinrichtung, beispielsweise eine Kraftmeßdose, und in deren Verlängerung einen Sternpel, der gegen eine Scherbacke wirkt. Der in der Kraftmeßein-'richtung gewonnene Meßwert ist das Eingangssignal für den Spitzenwertspeicher und Analog/Digital-Wandler und für die Steuereinheit, die außerdem Signale aus dem Komparator und Sollwertspeicher erhält und ihrerseits die Steuerbefehle für den Spitzenwertspeicher und Analog/Digital-Wandler, für den Zähler, für den Komparator und Spitzenwertspeicher und für das Krafterzeugungsmittel liefert.

Der Steuereinheit ist ein Starter zugeordnet.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemaßen "Vorrichtung ist folgende:

Ein Werkstück, dessen Haftfestigkeit der Teile bestimmt/werden soll, wird in die Scherbacken eingesetzt» Durch Betätigen des Starters werden die Einheiten der Vorrichtung in die nullstellung gebracht und das Krafterzeugungsmittel mit Druckmedium beaufschlagt. Der Stempel setzt auf eine Scherbacke auf und schert dadurch das entsprechende Teil des Ferkstückes ab. Die beim Abscheren auftretende Kraft wird von der Kraftmeßeinrichtung aufgenommen und in. ein elektrisches Signal umgeformt. Die Kraft und das elektrische Signal liegen nur einen kurzen Moment an, deshalb wird das Maximum im Spitzenwertspeicher gespeichert. Der gespeicherte Wert kann .. im Analog/Digital-Wandler in elektrische Impulse umgewandelt werden, die gezählt und angezeigt werden.

Die Anzeige entspricht der Haftfestigkeit der Teile* Der Spitzenwertspeicher ist mit der Steuereinheit rückgekoppelt, so daß nach Überschreiten des Höchstwertes der Kraft die Steuereinheit das Krafterzeugungsmittel umsteuert, so daß der Stempel von der Scherbacke abhebt. Danach;werden die abgescherten Teile aus den Scherbacken entnommen, es wird erneut ein Werkstück eingesetzt und der Zyklus be- V ginnt von vorn. .

Für den automatischen Sollwert/Istwert-Vergleich ist ein Sollwertspeicher vorgesehen, dem die gewünschte Anzahl von ' Sollwerten vorgegeben wird. Der gewünschte Sollwert wird durch Betätigen einer Taste abgerufen. Am Komparator liegt

^:. dann der Sollwert sowie der Istwert von Zähler an. Wird der Sollwert nicht erreicht, so erscheint ein Signal am Änzei-*· gemittel. Bereits bei Erreichen des Sollwertes kann über die Steuereinheit das Krafterzeugungsmittel umgesteuert werden . .Ein weiterer Speicher summiert in Abhängigkeit: vonr _; Sollwert die Istwerte in Gruppen von GUT-Werten und SCHLECHT-

_Λ Werten, die über einen Drucker ausgedruckt werden kÖniienV Am Drucker stehen demnach v/ahlweise die Meßwerte anhand des Zählerstandes oder die Summe der GUT-Messungen undr:SeHEEGHT-Messungen zur Verfügung. ;; .

Ausführungsbeispiel ' :

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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. In der zugehörigen Zeichnung zeigen .

?ig. 1: einen Schnitt durch den mechanischen Teil der Vorrichtung zu Beginn des Abschervorganges,

Pi'g. 2: ein Schema des Meß- und Auswerteteiles de^r Vorrichtung für das Ausdrucken einzelner Meßwerte und sum-" mierter Meßwerte. , / ^ :·.. ;:.:

Sin Arbeitszylinder 1 ist an einem Oberteil 2 befestigt, und seine Kolbenstange" 4 trägt eine in Säulen 3 geführte Führungsplatte 5, an der eine Kraftmeßdose 6 mit einem Stempel 7 angeordnet^ist. , . . .-

Die Säulen 3 sind in einem Unterteil 8 befestigt, das eine Führung 9 trägt, in der ein Paar Scherbacken 10; 11 geführt werden, die in einer Aussparung das Prüfteil 12 aufnehmen. Der Meßwert 13 aus der Kraftmeßdose'β liegt am Spitzenwertspeicher und Analog/Digital-Wandler 14 an. Dem Spitzenwertspeicher und Analog/Digital -Wandler 14. ist ein Zähler 16 und eine Steuereinheit 15 zugeordnet, die über einen Startschalter eingeschaltet und mit dem Arbeitszylinder 1 und mit dem Zähler 16 verbunden und mit dem Komparator und Sollv/ertspeicher 17 verbunden und rückgekoppelt, ist. Der Zähler 16 steht, außerdem mit dem Komparator und Sollwertspeicher 17, dem Drucker 19 und dem Anzeigemittel 20 in Verbindung. Sowohl die Steuereinheit 15 als auch der Zähler 16 sind über den Komparator und Sollwertspeicher 17 mit dem' Zähler und Speicher 18 für die GUT-Messung und SCHLECHT-Messung verbunden, der ausgangsseitig mit dem Drucker 19 verbunden ist.,

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:

In den Scherbacken 10; 11 liegt das Prüfteil 12." Die Scherbacken 10; 11 befinden sich derart in der Führung 9, die auf dem Unterteil 8 ruht, daß die Scherbacke 10 auf dem Unterteil 8 aufsitzt und die Scherbacke 11 durch den abzuscherenden Teil des Prüfteiles 12 in einer solchen Lage gehalten wird, daß die Scherbacke 11 den erforderlichen Scherweg zurücklegen kann. Durch Betätigen eines (nicht gezeigten) Tasters wird im Komparator>und ßollwertspeicher 17 der dem Prüfteil 12 entsprechende Sollwert abgerufen und im Zähler und Speicher 18 werden die entsprechenden Speicherplätze für die GUT-Messung und SCHLEGHT-Messung aufgerufen. Das Belegen der,Spelcherplatze wird durch Änzgigeelemente angezeigt. Durch Betätigen der START-Taste wird der automatische Meßvorgang eingeleitet. Durch die Steuereinheit 15 wird der Arbeitszylinder 1 mit Druckluft beaufschlagt, der über seine Kolbenstange 4 die Führungsplatte 5 mit der Kraftmeßdose 6 und dem Stempel 7 abwärts bewegt und dabei das in der Scherbacke 11 geführte Teil vom Prüf teil 12, abgeschert wird. .

Die beim Abscheren auftretende Kraft wird von der Kraftmeßdose 6 aufgenommen und als Spannungswert 13 dem St)itzenwertsoeicher und Analog/Digital-!"and ler 14 zugeleitet, der den Spannungswert 13 speichert und in eine entspi-echende Anzahl von Impulsen umwandelt. Die Impulse pro Zeiteinheit werden im Zähler 16 gezählt und das Ergebnis am Anzeigemittel 20 sichtbar gemacht. Die Haftfestigkeit der Schichten des Prüfteiles 12 steht dadurch fest. Durch die Rückkopplung des Spitzenwertspeichers und Analog/Digital-Wand- ler 14 zur Steuereinheit 15 wird nach Erreichen des Maximalwertes der Scherkraft der Arbeitszylinder T durch die Steuereinheit 15 umgesteuert. Es besteht die Möglichkeit, das im Zähler 16 anliegende Meßergebnis im Drucker 19auszudrucken. Mit dem Ausdrucken des Prüfergebnisses beginnt der Prüfzyklus von vorn, indem ein neues Prüfteil 12elnge-. ·' legt und die START-Taste betätigt wird. -V ; ,>:; Durch Betätigen eines (nicht gezeigten)Schalters an der Steuereinheit ,15 kann auf den automatischen Sollwert/Istwert-Vergleich umgeschaltet werden. Dabei vergleicht der Komparator und Sollwertspeicher 17 den vom Zähler 16 ausgegebenen Istwert mit einem vorgegebenen Sollwert. Wird der Sollwert nicht erreicht, so erscheint ein Signal am Anzeigemittel 20. Bei Erreichen oder Überschreiten des gewünschten Sollwertes wird durch die Rückkopplung des Komparators und Sollwertspeicbers 17 zur Steuereinheit "15 dör Arbeitszylinder 1 durch die Steuereinheit 15 umgesteuert. Das vom Komparator und Sollwertspeicher 17 durch den Sollwert/Istwertvergleicb bereitgestellte Signal wird in den Zähler und Speicher 18 eingelesen. Nach Beendigung der Prüfung einer Serie von Prüfteilen 12 wird der Drucker 19 ausgelöst und der Inhalt des Speichers und Zählers 18 ausgedruckt und der Ausdruck der Prüfserie beigefügt.

Die Vorteile der erfindungsgemälien Vorrichtung bestehen darin, daß die Vorrichtung leicht, transportabel und unabhängig von einer Prüfmaschine ist. Sie kann an das betriebliche Druckluftnetz angeschlossen werden.

Durch die Ausgestaltung der Scherbacken kann die Vorrichtung zur Prüfung unterschiedlicher Prüfteile eingesetzt werden. Sie ermöglicht ein Stillsetzen in Abhängigkeit vom erreichten Maximalwert oder von einem voreingestellten Sollwert, so daß der Hub begrenzt und die Produktivität erhöht wird. Die Speicherung des Meßwerte-s hält den Meßwert auch nach Beendigung der Messung fest. Die Anzeige des Meßwertes entlastet die Bedienungsperson und ermöglicht den Einsatz der'Vorrichtung zur Überwachung und Einstellung von Anlagen, deren Parameter an der Haftfestigkeit der Prüfteile gemessen werden. Das Ausdrucken der Meßwerte schaltet subjektive Fehler aus. ^as Ausdrucken der Ergebnisse von Prüfreihen verringert den Erfassungs- und Auswerteaufwand. Durch die Schaffung von Belegen in Form von Ausdrucken können die erforderlichen Messungen eingeschränkt werden, da belegbgre Messungen nicht wiederholt werden müssen. Die Zusammenfassung der Meßwerte in summarische Angaben über die Anzahl der GUT- und.'SCIiLECHT-Messungen ermöglicht die sofortige Beurteilung der Qualität der Prüfteile und verringert außerdem eine gegebenenfalls erwünschte weitere Auswertung der Meßer- -g.ebnisse-, ,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich sowohl für die Produktionsüberwachung als auch für-reine Prüfaufgaben einsetzen, sie schafft vergleichbare Meßergebnisse unabhängig von der Bedienungsperson. Sie eignet sich vorzugsweise für den Dauerbetrieb und läßt sich bequem eichen. Das Einlegen ... der Prüf teile erfolgt ohne Aufwand und schnell, _sebenso die Entnahme der durch die Scherprüfung deformierten Teile, Die Ausgestaltung der Vorrichtung vermeidet das Auftreten einer Biegebeanspruchung des Prüfteiles und das Verfälschen des Meßwertes der Scherkraft. ' ,

Claims (5)

: . . . ;. 9 Erfindungsansoruch

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Haftfestigkeit zwischen den gefügten Teilen von Werkstücken, die aus einer Grundplatte, einem Paar Scherbacken und einem eine Kraftmeß-. dose tragenden, von einer Presse angetriebenen Stempel besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einem in einer einstellbaren Führung (9) ein Paar Scherbacken (10; 11) tragenden Unterteil (8), aus einem'mit- dem Unterteil (8) über Säulen (3) starr verbundenen Oberteil \{2) und aus- einer durch die Säulen (3) geführten Führungsplatte (5), die eine Kraftmeßeinrichtung (6) und einen mit einer der Scherbacken (10; 11) in Wirkverbindung tretenden Stempel (7) auf v/eist und durch ein am Oberteil (2) angeordnete's Krafterzeugungsmittel (1) bewegbar ist, sowie aus einer dem Krafterzeugungsmittel (1) zugeordneten Steuereinheit (15) besteht, die den Hub und:die Hubricht'ung des Kraf terzeugungsmittels (1) steuert und' eingangs-. seitig mit einem den Meßwert (13) der KraftmeBeinrichtung (6) aufnehmenden Spitzenwertsoeicher und Analqg/Digital-Wandler (14) verbunden und rückgekoppelt ist und aus- , gangsseitig mit einem Zahler (16) verbunden und mit" einem Komparator und Sollwertspeicher (17) verbunden und ruckgekoppelt ist, wobei der Zähler (16) eingangsseitig mit dem Spitzenwertspeicher und Analog/Digital-Wandler (14) und äusgangsseitig mit dem Komparator und Sollwertspeicher (17), einem Anzeigemittel (20) und wahlweise einem Drucker (19) verbunden ist und der Komparator und Sollwertspeicher (17) äusgangsseitig mit einem mit dem Drucker (19) verbundenen Zähler und Speicher (18) für die GUT-Messung

und SCHLBCHT-Messimg verbunden ist. . _; ^;: ' ,

2. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (15) den Hub des Krafterzeugungsmittels (1) in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Sollwert oder.in Abhängigkeit vom Erreichen der Kraftspitze steuert.

3. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwertspeicher und Analog/Digital-Wandler (14) den Meßwert (13) auch nach Erreichen des Sollwertes oder der Kraftspitze speichert.

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4. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator und Sollwertspeicher (17) eine Vielzahl von Sollwerten aufnimmt.

5· Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigemittel (20) das Uichterreichen des Sollwertes sig-

-nalisiert. . . .

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