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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Umformteilen aus Blech
oder Kunststoff auf Risse.
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Umformteile
aus Blech oder Kunststoff werden in der Automobilindustrie, insbesondere
im Karosseriebau in großem
Umfang verwendet. Beim Umformen von duktilen Materialien, wie z.
B. Bleche oder Kunststofffolien, kann es in den besonders stark verformten
Bereichen zur Rißbildung
kommen. Solche Risse müssen
möglichst
frühzeitig
entdeckt werden, um das schadhafte Umformteil aussondern zu können. Zu
spät entdeckte
Risse verursachen Nachkontrollen und Rückwärtsprüfungen bis hin zu internen
oder sogar externen Rückrufaktionen,
falls die schadhaften Umformteile bereits in ein Fahrzeug eingebaut
sind. Es besteht daher ein Bedarf an automatisch arbeitenden Prüfeinrichtungen.
Bekannt sind automatisch durchgeführte Durchleuchtprüfungen mit
einer besonders ausgebildeten Digitalkamera und einem Rechnerprogramm.
Es ist auch eine mit Infrarotlicht arbeitende Durchleuchtungseinrichtung bekannt.
Diese bekannten Durchleuchtverfahren sind zwar automatisierbar,
aber sehr aufwendig. Es ist auch eine magnetische Rißprüfung bekannt.
Die entsprechenden Magneten sind aus Platzgründen zumeist nicht in das Werkzeug
selbst, sondern in eine Beschnitteinrichtung eingebaut. Es wurde
auch bereits eine mit einem Druckgas arbeitende Vorrichtung zur
Rißprüfung vorgeschlagen,
die in das Umformwerkzeug integriert ist. Dabei sind an der Stelle, wo
das Blech zum Reißen
neigt, in der Matrize und im Stempel des Umformwerkzeugs einander
etwa gegenüberliegende
Bohrungen angeordnet. Die eine der beiden Bohrungen ist über ein
Steuerventil mit einer Druckgasquelle verbunden, und die andere
Bohrung ist mit einem auf das Gas ansprechenden Sensor verbunden,
der eine Warneinrichtung auslösen kann.
Nach Beendigung des Umformvorgangs des Blechs wird eine der einander
gegenüberliegenden Bohrungen
mit der Druckgasquelle verbunden. Falls sich in der Nähe der Bohrung
in dem Blech ein Riß gebildet
haben sollte, dann wird zumindest ein Teil des Druckgases durch
diesen Riß hindurch
zur Gegenseite des Blechs überströmen und
durch die korrespondierende Bohrung abströmen. Dieser Vorgang wird von
dem zugeordneten Sensor ermittelt, der sodann die Warneinrichtung
betätigt.
Die Ausbildung der Bohrungen im Stempel und in der Matrize ist aber verhältnismäßig aufwendig
und kostenintensiv.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüfvorrichtung zu schaffen, die
sich mit geringen Kosten verwirklichen läßt und die zugleich eine hohe
Zuverlässigkeit
aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einer Vorrichtung gelöst, die gekennzeichnet ist
durch einen an einem Umformteil zur Anlage bringbaren Prüfsaugnapf,
der über
eine Leitung mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, ein in der
Leitung angeordnetes Steuerventil, ein in der Leitung zwischen dem
Steuerventil und dem Prüfsaugnapf
angeordnetes Druckmeßgerät, und eine
dem Druckmeßgerät zugeordnete
Anzeigeeinrichtung. Nachdem der Prüfsaugnapf an einer hinsichtlich
Rißbildung
kritischen Stelle eines Umformteils zur Anlage gebracht wurde, wird
die Leitung bei geöffnetem
Steuerventil mit der Unterdruckquelle verbunden. Wenn das Umformteil in
Ordnung ist, dann bleibt der Unterdruck in der Leitung erhalten.
Falls sich in dem Umformteil jedoch ein Riß gebildet hat, dann kann die
unter atmosphärischem
Druck stehende Umgebungsluft von der Rückseite des Umformteils her
in die Leitung einströmen.
Der dadurch bewirkte Druckanstieg in der Leitung wird von dem Druckmeßgerät ermittelt
und von der Anzeigeeinrichtung angezeigt. Das erforderlich Festsaugen
des Prüfsaugnapfes
an dem zu prüfenden
Umformteil ist von dessen Oberflächenqualität weitgehend
unabhängig.
Der Prüfsaugnapf
kann an allen Gefährdungsstellen
des Umformteils zur Anlage gebracht werden, wobei im Einzelfall
ein an die Kontur des Umformteils angepaßter Saugnapf erforderlich
sein kann. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann eine Überprüfung des
Umformteils an verschiedenen Orten seiner Herstellung und in verschiedenen
Herstellungsphasen durchgeführt
werden. Hierbei ist die Zugänglichkeit
jeweils nur von einer Seite des Umformteils erforderlich.
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Das
Druckmeßgerät besteht
vorzugsweise aus einem Druckschalter, der in einem Warnstromkreis
enthalten ist. Wenn das Druckmeßgerät einen durch
einen Riß des
Umformteils bewirkten Druckanstieg feststellt, dann wird der Warnstromkreis
aktiviert, um eine entsprechende Warneinrichtung zu betätigen. Vorzugsweise
ist zu der den Prüfsaugnapf mit
dem Steuerventil verbindenden Leitung eine Druckmeßleitung
parallel geschaltet, in der ein Membranschalter und eine Drossel
angeordnet sind. Falls durch einen Riß des Umformteils Umgebungsluft
in den Prüfsaugkopf
einströmen
sollte, dann wird der Druck in dem die Drossel aufweisenden Abschnitt
der Druckmeßleitung
langsamer ansteigen als in dem anderen Abschnitt. Wegen der auf
beiden Seiten des Membranschalters herrschenden unterschiedlichen Drücke wird
die Membran ausgelenkt, um den Warnstromkreis zu aktivieren. Bei
einer besonders kostengünstigen
Ausführungsform
der Prüfvorrichtung
ist vorgesehen, daß einer
der beiden durch den Membranschalter voneinander getrennten Abschnitte
der Druckmeßleitung
länger
und/oder dünner
ist als der andere Abschnitt und somit als Drossel wirkt.
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In
dem Warnstromkreis ist vorzugsweise ein mit dem Druckschalter gesteuertes
Relais enthalten. Wenn dieses Relais mit einer Zeitverzögerung anspricht,
dann kann eine unbeabsichtigte Aktivierung des Warnstromkreises
infolge kurzfristiger Druckschwankungen, die nicht durch einen Riß des Umformteils
bedingt sind, verhindert werden.
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Ein
wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung besteht darin,
daß sie
ohne große
Umbaukosten in eine bestehende Umformanlage eingebaut werden kann.
Der Prüfsaugknopf
kann beispielsweise in eine zur Abstützung des Umformteils dienende
Aufnahme integriert sein. Damit lassen sich alle Bereiche des Umformteils
auf Risse überprüfen, die
an der Aufnahme zur Anlage gelangen.
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Die
Prüfvorrichtung
kann auch in eine Anlage zum Transport von Umformteilen eingebaut
werden. Der oder die Prüfsaugnäpfe können beispielsweise
in einen mit einer Greifeinrichtung versehenen, beweglich abgestützten Greifkopf integriert
sein. Falls ein solcher Greifkopf mit einem oder mehreren Transportsaugnäpfen ausgerüstet ist,
die über
ein Steuerventil mit einer Unterdruckquelle verbindbar sind, dann
kann diese Unterdruckquelle zugleich für die Versorgung der Prüfsaugnäpfe verwendet
werden. Wegen der beweglichen Anordnung des Greifkopfes sollten
die den oder die Prüfsaugnäpfe mit
der Unterdruckquelle verbindenden Leitungen aus einem flexiblen
Material bestehen.
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Bei
dem den Prüfsaugnapf
mit der Unterdruckquelle verbindenden Steuerventil handelt es ich vorzugsweise
um ein Magnetventil. Ein derartiges Magnetventil kann von einer
Programmsteuerung betätigt
werden, was einen automatisierten Betrieb der Anlage ermöglicht.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend
näher erläutert. Es
zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Prüfen von
Umformteilen auf Risse, und
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2 eine
Transporteinrichtung für
Umformteile, die mit Prüfvorrichtungen
ausgerüstet
ist.
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Die
gezeigte Prüfvorrichtung
umfaßt
einen Prüfsaugnapf 3,
der über
eine Leitung 1 mit einer Saugpumpe 19 verbunden
ist. In der Leitung 1, die von einem flexiblen Schlauch
gebildet sein kann, ist ein Magnetventil 18 angeordnet.
Zu der den Prüfsaugnapf 3 mit
dem Magnetventil 18 verbindenden Leitung 1 ist
eine Druckmeßleitung 2 parallel
geschaltet. In der Druckmeßleitung 2 ist
ein Membranschalter 6 angeordnet, der diese in zwei Abschnitte unterteilt.
Dabei ist der linke Abschnitt der Druckmeßleitung 2 aus einem
nachfolgend näher
erläuterten Grund
länger
als der rechte Abschnitt. Der Membranschalter 6 ist über Stromleitungen 7 mit
einer Spannungsquelle 8 und mit einem Relais 9 verbunden. Das
Relais 9 steuert die Verbindung der Spannungsquelle 8 mit
einer akustischen Warneinrichtung 10, einer optischen Warneinrichtung 11 und
einem Stopschalter 12 einer Produktionsanlage.
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Der
in der Art einer Saugglocke ausgebildete Prüfsaugnapf 3 kann an
einem Umformteil 4 zur Anlage gebracht werden. Das Umformteil 4 kann
in dem zu prüfenden
Bereich eben oder auch gekrümmt sein.
In jedem Fall muß der
aus einem elastischen Material bestehende Prüfsaugnapf 3 an die
Kontur des Umformteils 4 angepaßt sein, so daß er an
dieses abdichtend zur Anlage bringbar ist. Das Umformteil 4 kann
aus Blech oder Kunststoff bestehen, und der Kontur und Rauhigkeit
seiner Oberfläche
sind nur insofern Grenzen gesetzt als eine dichte Anlage des Prüfsaugkopfes
gewährleistet
sein muß.
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Nachfolgend
wird die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Prüfvorrichtung
erläutert. Nachdem
der Prüfsaugnapf 3 an
dem Umformteil 4 in dem zu prüfenden Bereich zur Anlage gebracht
wurde, wird das Magnetventil 18 geöffnet, und mit Hilfe der Saugpumpe 19 wird
in der Leitung 1 der Druck auf ungefähr 0,2 Bar abgesenkt. Wenn
der Prüfsaugnapf 3 an
dem Umformteil 4 ordnungsgemäß anliegt und das Umformteil
keinen Riß aufweist,
dann bleibt der Unterdruck in der Leitung 1 und damit in
der Druckmeßleitung 2 erhalten.
Wenn das Umformteil 4 jedoch einen Riß aufweist, der in der Zeichnung durch
den Spalt 5 angedeutet ist, dann kann Umgebungsluft unter
dem atmosphärischen
Druck in den Prüfsaugnapf 3 und
in die Leitung 1 einströmen,
so daß der
Innendruck ansteigt. Dieser Druckanstieg in der Leitung 1 pflanzt
sich auch in die Druckmeßleitung 2 fort.
Da der Abschnitt der Druckmeßleitung 2 links
vom Membranschalter 6 länger
ist als der den gleichen Querschnitt aufweisende rechte Abschnitt und
somit als Drossel wirkt, kommt es in dem rechten Abschnitt zu einem
schnelleren Druckanstieg. Infolge der auftretenden Druckdifferenz
verformt sich die Membran des Membranschalters 6, so daß der Kontakt
geschlossen und die Spannungsquelle 8 über die Stromleitung 7 mit
dem Relais 9 verbunden wird. Das Relais 9 stellt
sodann mit einer gewissen Zeitverzögerung die Verbindung der akustischen
und der optischen Anzeigeeinrichtung 10 und 11 und
des Stopschalters 12 mit der Spannungsquelle 8 her.
Das Vorhandensein eines Risses in dem zu prüfenden Umformteil wird somit
angezeigt, und die Produktionsanlage wird stillgesetzt. Da das Relais 9 mit
einer gewissen Zeitverzögerung
auf das Schließen
des Membranschalters 6 reagiert, werden Fehlalarme bei
kurzfristigen Druckschwankungen unterbunden. Das Relais 9 spricht
mit Verzögerung
an, und es fällt
mit Verzögerung
ab.
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Selbstverständlich ist
auch eine Ausführungsform
möglich,
bei der nur eine der beiden Anzeigeeinrichtungen 10 und 11 oder
nur der Stopschalter 12 vorhanden ist. Ebenso ist eine
Saugdruckprüfung
mit Atmosphärengegendruck
ohne Druckmeßleitung 2 möglich, die
aber eine "in Ordnung" Signalgebung mit
genau abgestimmter Saugdruck-erreicht-Grenze erfordert.
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2 zeigt
eine Transporteinrichtung zum Überführen von
Umformteilen von einer Bearbeitungsstation zur nächsten. Bei den gezeigten zwei Bearbeitungsstationen
handelt es sich um Umformwerkzeuge, bestehend aus einem Pressentisch 17, einem
ortsfesten Unterwerkzeug 13, einem vertikal beweglichen
Oberwerkzeug 14 und einem nach oben vorgespannten Blechhalter 20.
Zwischen den beiden Umformwerkzeugen ist eine Zwischenablage 16 angeordnet.
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Die
Transporteinrichtung zum Überführen eines
Umformteils 4 von dem linken Umformwerkzeug zu der Zwischenablage 16 besteht
aus einem Arm 15, der in einer Rollenschiene 21 horizontal
verschiebbar gelagert ist und an dessen freiem Ende ein Greifkopf 22 vertikal
verstellbar angeordnet ist. Der Greifkopf 22 ist mit mehreren
Transportsaugnäpfen 23 versehen,
die über
eine elastische Schlauchleitung 1 mit einer (nicht gezeigten)
Saugpumpe 19 verbunden sind. Zum Aktivieren und Deaktivieren
der Transportsaugnäpfe 23 ist
in der Leitung 1 ein Magnetventil 18 angeordnet.
In den Greifkopf 22 ist die in 1 gezeigte
Prüfvorrichtung
integriert. Der Prüfsaugnapf 3 und
die Transportsaugfnäpfe 23 sind
an die gleiche Leitung 1 angeschlossen. Es ist erkennbar,
daß die
dem Prüfsaugnapf 3 zugeordnete
Druckmeßleitung 2 von
dem Membranschalter 6 in zwei unterschiedlich lange Abschnitte
unterteilt wird, um den vorstehend erläuterten Drosseleffekt zu bewirken.
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Nachdem
das Oberwerkzeug 14 nach Durchführung des Umformvorgangs vom
Unterwerkzeug 13 hinreichend weit abgehoben wurde, wird
der Arm 15 in der Rollenschiene 21 so weit nach
links verfahren, daß sich
der Greifkopf 22 über
dem Umformteil 4 befindet. Daraufhin wird der Greifkopf 22 abgesenkt,
so daß die
daran angeordneten Transportsaugnäpfe 23 an der Oberseite
des Umformteils 4 zur Anlage gelangen. Zugleich gelangt
der oder gelangen die an dem Greifkopf 22 angeordneten
Prüfsaugnäpfe 3 an
der dem Arm 15 zugekehrten rechten Seitenfläche des
Umformteils 4 zur Anlage. Daraufhin wird das Magnetventil 18 geöffnet, um
die Leitung 1 mit der Saugpumpe 19 zu verbinden,
so daß in
den Transportsaugnäpfen 23 und
den Prüfsaugnäpfen 3 ein
Unterdruck entsteht. Sobald der Druck in der Leitung 1 hinreichend
abgesenkt ist und die Transportsaugnäpfe 23 und die Prüfsaugnäpfe 3 an
dem Umformteil 4 fest anhaften, wird das Umformteil 4 in
der vorstehend anhand von 1 erläuterten
Weise auf das Vorhandensein eines Risses geprüft. Wenn das Umformteil 4 fehlerfrei
ist und der Membranschalter 6 nicht anspricht, dann wird
der Arm 15 in der Rollenschiene 21 so weit nach
rechts verfahren, daß sich das
Umformteil 4 über
der Zwischenablage 16 befindet. Daraufhin wird der Greifkopf 22 so
weit abgesenkt, bis das Umformteil 4 auf der Zwischenablage 16 aufsitzt.
Dm Anschluß daran
wird die Leitung 1 belüftet,
um den Unterdruck in den Transportsaugnäpfen 23 und den Prüfsaugnäpfen 3 aufzuheben.
Zum Belüften
der Leitung 1 kann das Magnetventil 18 als Dreiwegevenil
ausgebildet sein, so daß die
Leitung 1 wahlweise mit der Atmosphäre oder mit der Saugpumpe 19 verbunden
oder abgeschlossen ist. In die Zwischenablage 16 ist ebenfalls
eine Prüfvorrichtung der
in 1 gezeigten Art integriert, die über ein
Magnetventil 18' an
die Leitung 1 angeschlossen ist. Wie dargestellt, gefangen
die dieser Prüfvorrichtung
zugeordneten Prüfsaugnäpfe 3' an der Unterseite
des Umformteils 4 zur Anlage.
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In
der Rollenschiene 21 ist ein nach rechts weisender weiterer
Arm 15' horizontal
verschiebbar gelagert. Am rechten freien Ende des Arms 15' ist ein Greifkopf 22' befestigt.
Der Greifkopf 22' ist ähnlich ausgebildet
wie der am linken Arm 15 angeordnete Greifkopf 22,
so daß sich
eine weitere Erläuterung
erübrigt.
Ein Unterschied besteht allerdings darin, daß der oder die Prüfsaugnäpfe 3'' der in den Greifkopf 22' integrierten
Prüfvorrichtung
an der Oberseite des Umformteils 4 zur Anlage gelangen.
Grundsätzlich wäre es aber
auch möglich,
die Prüfvorrichtung
so in den Greifkopf 22' zu
integrieren, daß deren
Prüfsaugnäpfe 3'' an der linken Seitenfläche des
Umformteils 4 zur Anlage gelangen. In der Praxis wird man
wird die Anordnung der Prüfsaugnäpfe im linken
und im rechten Greifkopf 22 bzw. 22' sowie in der Zwischenablage 16 so
wählen,
daß sie
an Bereichen des Umformteils 4 zur Anlage gelangen, in
denen eine erhöhte
Gefahr der Rißbildung
besteht.
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Nachdem
der rechte Greifkopf 22' das
auf der Zwischenablage 16 angeordnete Umformteil 4 erfaßt hat,
wird er zusammen mit diesem angehoben, und der Arm 15' wird sodann
in der Rollenschiene 21 nach rechts verfahren, um das Umformteil 4 auf
den Stempel 13 des rechten Umformwerkzeugs abzusetzen.
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Während der Überführung des
Umformteils 4 von der Zwischenablage 16 auf das
rechte Umformwerkzeug steht genügend
Zeit zur Verfügung,
um die bereits beschriebene Prüfung
auf das Vorhandensein eines Risses durchzuführen. Die beiden Arme 15 und 15' sind in der
zwei parallele Schienen umfassenden Rollenschiene 21 so
gelagert, daß sie
sich aneinander vorbei bewegen können.
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Die
Magnetventile 18 und die Antriebe der Arme 15 und 15' sowie der diesen
zugeordneten Greifköpfe 22 und 22' können mit
einer elektronischen Steuereinheit gesteuert werden, so daß eine automatische Überführung und
Prüfung
der Umformteile 4 möglich
ist.
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Wie
dies vorstehend erläutert
wurde, ist es für
die Funktionsweise des Membranschalters 6 wesentlich, daß im Falle
eines schadhaften Umformteils 4 auf beiden Seiten der Membran
ein unterschiedlicher Druck entsteht. Dies wird dadurch erreicht,
daß der
Strömungswiderstand
in den durch den Membranschalter 6 voneinander getrennten
Abschnitten der Druckmeßleitung 2 unterschiedlich
ist. Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird dieser
unterschiedliche Strömungswiderstand
durch die unterschiedliche Länge
der beiden Abschnitte der Druckmeßleitung 2 erreicht.
Die gleiche Wirkung könnte
aber erzielt werden, wenn die Abschnitte gleich lang sind, aber
einen unterschiedlichen Strömungsquerschnitt
haben oder einer von ihnen mit einer Drossel versehen ist.
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- 1
- Leitung
- 2
- Druckmeßleitung
- 3
- Prüfsaugnapf
- 4
- Umformteil
- 5
- Riß
- 6
- Membranschalter
- 7
- Stromleitung
- 8
- Spannungsquelle
- 9
- Relais
- 10
- akustische
Anzeigeeinrichtung
- 11
- optische
Anzeigeeinrichtung
- 12
- Stopschalter
- 13
- Unterwerkzeug
- 14
- Oberwerkzeug
- 15
- Arm
- 16
- Zwischenablage
- 17
- Pressentisch
- 18
- Magnetventil
- 19
- Saugpumpe
- 20
- Blechhalter
- 21
- Rollenschiene
- 22
- Greifkopf
- 23
- Transportsaugnapf