DE102009057765A1

DE102009057765A1 - Signal guiding device for manufacturing electrical contact with sensor in deformation tool, has pins extending from front side of body to rear side of body, where device is arranged between shaping area of tool and outer side of tool

Info

Publication number: DE102009057765A1
Application number: DE200910057765
Authority: DE
Inventors: André Dipl.-Ing. Albert; Saskia Dipl.-Ing. Biehl; Frank Dipl.-Ing. Hauschild; Sebastian Dipl.-Ing. Staufenbiel; Thomas Dr. Reul
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Fractal Technologies GmbH
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2011-06-16

Abstract

The device has a base body (2), and electrically conducting pins (1a-1c) that extend from a front side (3) of the base body to a rear side (4) of the base body, where the device is arranged in a deformation tool between a shaping area of the tool and an outer side of the tool. The base body is electrically insulated by an insulation layer and made from ceramic or plastic, where the insulation layer is designed as a microscopically thin insulation layer. The insulation layer is formed by a foil and/or casing, where the pins are attached to the base body in a fixed manner. Independent claims are also included for the following: (1) a method for manufacturing a signal guiding device (2) a method for deforming a component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Signalführungsvorrichtung sowie einen mit einer solchen Signalführungsvorrichtung ausgestatteten Sensor. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Signalführungsvorrichtung sowie ein Umformungsverfahren und ein Umformungswerkzeug unter Verwendung der Signalführungsvorrichtung und des Sensors.The invention relates to a signal-carrying device and a sensor equipped with such a signal-carrying device. The invention also relates to a method of manufacturing such a signal-carrying device and to a forming method and a forming tool using the signal-carrying device and the sensor.

Ein wesentliches Problem von Umformungsprozessen liegt im Auftreten von fehlerhaft ausgeformten Teilen, Rissen und Faltenbildung, welche die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigen. Ursache für das Auftreten solcher Fehler sind vor allem unkontrollierte Schwankungen der Prozessparameter, wie beispielsweise der Werkstoffkennwerte.A major problem of forming processes is the appearance of improperly formed parts, cracks and wrinkles that affect economy. The cause of the occurrence of such errors are above all uncontrolled fluctuations of the process parameters, such as the material characteristics.

Zur Verbesserung von Umformungsprozessen ist eine geregelte Prozessführung Voraussetzung, bei welcher der Prozess jederzeit anhand von Messungen der aktuellen Prozessparameter gesteuert und korrigiert werden kann. Interessante Informationen sind hierbei beispielsweise der jeweilige Ausformungsgrad und die Bauteillage.In order to improve forming processes, a regulated process control is a prerequisite in which the process can be controlled and corrected at any time on the basis of measurements of the current process parameters. Interesting information here is, for example, the respective degree of deformation and the component position.

Zur Erfassung der Prozessparameter wäre es notwendig, den Umformungsprozess mittels Sensoren zu vermessen. Derartige Sensoren könnten beispielsweise in einem Werkzeugaktivteil untergebracht sein. Bekannt sind hier beispielsweise dünne sensorische Schichten zur Kraftmessung, wie sie in der DE 10 2006 019 942 A1 beschrieben sind. Verwendet werden derartige Schichtsensoren beispielsweise in Wälzlagern mit integrierter Zustandsmessung, wie sie in der DE 103 13 060 A1 beschrieben sind.To record the process parameters, it would be necessary to measure the deformation process by means of sensors. Such sensors could for example be accommodated in a tool active part. For example, thin sensory layers for measuring force are known here, as they are known in the art DE 10 2006 019 942 A1 are described. Such layer sensors are used for example in rolling bearings with integrated state measurement, as shown in the DE 103 13 060 A1 are described.

Problematisch bei Schichtsensoren dieser Art ist jedoch die Kontaktierung des Sensors, die für den Einsatz in Umformungswerkzeugen nur bedingt geeignet ist. Sensorische Schichten müssen zur Erfassung der Signale auf ihrer Oberseite mit Leitungen kontaktiert werden. Bei Umformungsprozessen, wie insbesondere beim Innenhochdruck-Umformen (IHU), führt eine derartige Kontaktierung mit Leitungen jedoch dazu, dass die Kontaktierungen und Leitungen nicht tolerierbare Abdrücke auf den Bauteilen hinterlassen würden.The problem with layer sensors of this type, however, is the contacting of the sensor, which is only partially suitable for use in forming tools. Sensory layers must be contacted with leads to detect the signals on their top. In forming processes, in particular in hydroforming (hydroforming), such contacting with leads, however, results in the contacts and leads leaving unacceptable marks on the components.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Signalführungsvorrichtung anzugeben, die insbesondere auch in Umformungswerkzeugen eine Kontaktierung eines im Umformungsbereich befindlichen Objektes, wie beispielsweise eines Sensors, ermöglicht. Dabei soll die Kontaktierung so ausgeführt sein, dass sie das Ergebnis des Umformungsprozesses nicht beeinträchtigt, insbesondere Abdrücke im Bauteil vermeidet.It is an object of the present invention to provide a signal-carrying device which, in particular also in forming tools, makes it possible to make contact with an object located in the transformation area, for example a sensor. The contact should be designed so that it does not affect the result of the forming process, in particular, avoids imprints in the component.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Signalführungsvorrichtungen nach Anspruch 1 und 16, den Sensor nach Anspruch 20, das Verfahren zur Herstellung einer Signalführungsvorrichtung nach Anspruch 22, durch das Umformungsverfahren nach Anspruch 26 sowie das Umformungswerkzeug nach Anspruch 30. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Signalführungsvorrichtung, des Sensors, des Herstellungsverfahrens und des Umformungsverfahrens an.This object is achieved by the signal-carrying devices according to claim 1 and 16, the sensor according to claim 20, the method for producing a signal-carrying device according to claim 22, by the forming method according to claim 26 and the forming tool according to claim 30. The respective dependent claims give advantageous developments of Signaling device according to the invention, the sensor, the manufacturing process and the forming process.

Erfindungsgemäß wird eine Signalführungsvorrichtung angegeben, die zumindest einen Grundkörper aufweist, sowie zumindest einen elektrisch leitenden Stift, der sich von einer Vorderseite des Grundkörpers zu einer dieser gegenüber liegenden Rückseite des Grundkörpers erstreckt. Bei einem Einsatz in einem Umformungswerkzeug würde die Signalführungsvorrichtung mit der Vorderseite des Grundkörpers dem zu formenden Bauteil zugewandt angeordnet bzw. jenem Bereich des Umformungswerkzeugs, welcher beim Umformen das Bauteil berührt. Die Rückseite wäre einer Außenseite des Umformungswerkzeuges zugewandt und würde eine Kontaktierung des Stiftes von außen ermöglichen.According to the invention, a signal-carrying device is specified, which has at least one main body, and at least one electrically conductive pin, which extends from a front side of the main body to a rear side of the main body opposite this. When used in a forming tool, the signal guiding device would be arranged with the front side of the base body facing the component to be molded or that region of the forming tool which contacts the component during forming. The back would face an outer side of the forming tool and would allow contacting of the pin from the outside.

Unter einem Umformungswerkzeug wird hier jenes Teil einer Umformungsmaschine verstanden, welches die tatsächliche Umformung bewirkt. Das Umformungswerkzeug kann z. B. eine Freiform, ein Gesenk, eine Walze, ein Stempel oder ein ähnliches Werkzeug sein.Under a forming tool is here understood that part of a forming machine, which causes the actual transformation. The forming tool can, for. As a freeform, a die, a roller, a stamp or a similar tool.

Der Grundkörper kann unterschiedliche Formen haben. Er kann insbesondere an die Form des Umformungswerkzeuges angepasst sein, so dass er mit einer das Bauteil formenden Fläche des Umformungswerkzeuges eine kontinuierliche stufenlose Fläche bildet. Für viele Anwendungen ist ein quaderförmiger Grundkörper bevorzugt.The main body can have different shapes. It may in particular be adapted to the shape of the forming tool, so that it forms a continuous stepless surface with a component forming surface of the forming tool. For many applications, a cuboid base body is preferred.

Der Grundkörper weist vorzugsweise eine für die Herstellung von Dünnschichtsensoren ausreichend harte und glatte Oberfläche auf.The main body preferably has a sufficiently hard and smooth surface for the production of thin-film sensors.

Bevorzugterweise weist die Signalführungsvorrichtung mehrere, also zumindest zwei, drei oder mehr Stifte auf. Es ist bevorzugt, wenn zumindest ein Teil der Stifte gegeneinander isoliert ist. Über unterschiedliche Stifte können dann unterschiedliche Pole gebildet oder kontaktiert werden.Preferably, the signal-carrying device has a plurality, that is to say at least two, three or more pins. It is preferred if at least some of the pins are insulated from each other. Different pins can then be used to form or contact different poles.

Die Stifte sollten vorzugsweise außerdem gegenüber dem Grundkörper isoliert sein. Alternativ kann auch der Grundkörper elektrisch nicht leitend ausgeführt sein. Hierdurch ist eine Kontaktierung ausschließlich über die Stifte möglich, ohne dass Strom durch den Grundkörper fließt.The pins should also preferably be insulated from the body. Alternatively, the base body may be electrically non-conductive. As a result, a contact is possible only via the pins without current flowing through the body.

Eine Isolation der Stifte gegenüber dem Grundkörper ist auf unterschiedliche Weise möglich. Es kann hierzu zumindest eine Isolationsschicht vorgesehen sein. Diese kann auf den Stiften, auf dem Grundkörper, insbesondere auf einer Innenwand einer Aufnahme für den entsprechenden Stift des Grundkörpers, oder auf beiden angeordnet sein. Eine solche Isolationsschicht kann eine mikroskopisch dünne Isolationsschicht sein, deren Dicke vorzugsweise ≥ 1 μm, bevorzugt ≥ 5 μm, besonders bevorzugt ≥ 10 μm, besonders bevorzugt ≥ 20 μm, besonders bevorzugt ≥ 40 μm und/oder ≤ 100 μm, bevorzugt ≤ 80 μm, besonders bevorzugt ≤ 60 μm ist. An isolation of the pins relative to the base body is possible in different ways. It can be provided for this purpose at least one insulation layer. This can be arranged on the pins, on the base body, in particular on an inner wall of a receptacle for the corresponding pin of the base body, or on both. Such an insulating layer can be a microscopically thin insulating layer whose thickness is preferably ≥ 1 μm, preferably ≥ 5 μm, particularly preferably ≥ 10 μm, particularly preferably ≥ 20 μm, particularly preferably ≥ 40 μm and / or ≦ 100 μm, preferably ≦ 80 μm , particularly preferably ≦ 60 microns.

Die Isolationsschicht kann aber auch eine dickere Isolationsschicht sein, wie sie beispielsweise durch eine Folie und/oder eine Hülse und/oder zumindest ein Zwischenbauteil gebildet wird. Die Isolationsschichten können durch Dünn- oder Dickschichtverfahren aufgetragen werden. Sie können außerdem ein-, zwei oder mehrschichtig sein.However, the insulation layer can also be a thicker insulation layer, as it is formed for example by a film and / or a sleeve and / or at least one intermediate component. The insulation layers can be applied by thin or thick film method. They can also be one, two or more layers.

Bevorzugterweise werden die Stifte in dem Grundkörper kraft- und/oder formschlüssig eingesetzt, beispielsweise eingeklebt, was bedeutet, dass sie im Grundkörper fest sitzen. Bevorzugterweise weist hierfür der Grundkörper für jeden Stift eine Aufnahme auf, in welcher dieser entsprechende Stift einbringbar ist. Vorzugsweise hat die Aufnahme die gleiche Form wie der Stift, so dass sie ihn führt. Sie kann sich von der Vorderseite zur Rückseite des Grundkörpers erstrecken.Preferably, the pins are non-positively and / or positively inserted in the body, for example, glued, which means that they are firmly seated in the body. For this purpose, the base body for each pin preferably has a receptacle in which this corresponding pin can be inserted. Preferably, the receptacle has the same shape as the pen, so that it leads him. It can extend from the front to the back of the body.

Die Stifte können aber auch in den Grundkörper einsetzbar und/oder aus ihm entfernbar sein, was bedeutet, dass sie nicht im Grundkörper fest sitzen oder mit diesem kraftschlüssig verbunden sind.However, the pins can also be inserted into the base body and / or be removable from it, which means that they are not firmly seated in the base body or are non-positively connected thereto.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Signalführungsvorrichtung sind die Stifte nicht als separate Elemente in den Grundkörper eingesetzt und/oder gegen den Grundkörper isoliert, sondern sind als leitfähige Bereiche in dem Grundkörper und mit dem Grundkörper integriert ausgebildet. Die leitfähigen Bereiche bzw. Stifte und der Grundkörper sind also aus einem gemeinsamen Stück oder Material monolithisch gebildet und der leitfähige Bereich ist durch Modifizieren des Materials des Grundkörpers im Grundkörper hergestellt. Das Material des restlichen Grundkörpers selbst ist vorzugsweise nicht leitend. Die leitfähigen Bereiche bzw. Stifte können besonders bevorzugt durch Dotieren hergestellt werden.In an advantageous embodiment of the signal routing device, the pins are not used as separate elements in the base body and / or isolated from the main body, but are designed as conductive areas integrated in the base body and with the base body. The conductive areas or pins and the base body are thus monolithically formed from a common piece or material, and the conductive area is made by modifying the material of the base body in the base body. The material of the remaining body itself is preferably non-conductive. The conductive regions or pins can be produced particularly preferably by doping.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Stifte nicht unmittelbar im Grundkörper selbst untergebracht, sondern in einem Einsatz, der seinerseits in den Grundkörper eingesetzt wird. Hierbei kann der Grundkörper eine Ausnehmung aufweisen, deren Form der Form des Einsatzes entspricht bzw. zu dieser identisch ist, so dass die Ausnehmung den Einsatz führt. Der Einsatz mit den darin angeordneten Stiften ist dann in diese Ausnehmung einsetzbar.In an advantageous embodiment of the invention, the pins are not housed directly in the body itself, but in an insert, which in turn is inserted into the body. Here, the base body may have a recess whose shape corresponds to the shape of the insert or is identical to this, so that the recess leads the insert. The insert with the pins arranged therein can then be inserted into this recess.

Die Isolierung der Stifte gegenüber dem Einsatz kann entsprechend der Isolierung der Stifte gegenüber dem Grundkörper, wie oben beschrieben, erfolgen, also beispielsweise durch dünne Schichten, dicke Schichten oder Zwischenbauteile zwischen dem Einsatz und dem entsprechenden Stift. Vorteilhafterweise kann auch der Einsatz elektrisch nicht leitend ausgeführt sein. In diesem Fall ist eine weitere Isolation der Stifte nicht notwendig.The isolation of the pins from the insert can be done according to the insulation of the pins relative to the base body, as described above, so for example by thin layers, thick layers or intermediate components between the insert and the corresponding pin. Advantageously, the insert can also be made electrically non-conductive. In this case, further insulation of the pins is not necessary.

Bevorzugterweise weisen die Stifte Stahl auf oder bestehen daraus. Auch der Grundkörper und/oder der Einsatz können Stahl aufweisen oder daraus bestehen. Sollen der Grundkörper und/oder der Einsatz elektrisch nicht leitend ausgeführt werden, so können sie vorzugsweise Kunststoff und/oder Keramik und/oder Glas aufweisen oder daraus bestehen.Preferably, the pins have or consist of steel. The base body and / or the insert may also comprise or consist of steel. If the base body and / or the insert are to be made electrically non-conductive, then they may preferably comprise and consist of plastic and / or ceramic and / or glass.

Es können in einem Grundkörper ein Einsatz oder auch zwei, drei oder mehrere Einsätze vorgesehen sein. In jedem Einsatz können ein, zwei, drei oder mehr Stifte angeordnet sein.It can be provided in a base body insert or two, three or more inserts. In each insert, one, two, three or more pins can be arranged.

Unter einem Stift wird im Sinne dieser Erfindung allgemein ein Bauteil mit einer länglichen Form verstanden. Der Stift weist eine Längsachse auf, wobei er im Grundkörper so angeordnet ist, dass sich die Längsachse von der Vorderseite zur Rückseite des Grundkörpers erstreckt. Bevorzugterweise steht die Längsachse senkrecht auf Vorder- und/oder Rückseite.For the purposes of this invention, a pin is generally understood to mean a component having an elongate shape. The pin has a longitudinal axis, wherein it is arranged in the main body so that the longitudinal axis extends from the front to the back of the main body. Preferably, the longitudinal axis is perpendicular to the front and / or back.

Bevorzugt sind solche Stiftformen, deren Querschnittsform in einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse sich entlang der Längsachse nicht ändert, was jedoch eine Änderung der Abmessungen der Querschnittsform zulässt. Im einfachsten Fall können die Stifte zylinderförmig ausgestaltet sein, wobei die Längsachse der Zylinderachse entspricht.Preference is given to those pin shapes whose cross-sectional shape in a cross section perpendicular to the longitudinal axis does not change along the longitudinal axis, but which allows a change in the dimensions of the cross-sectional shape. In the simplest case, the pins can be designed cylindrical, wherein the longitudinal axis of the cylinder axis corresponds.

In einer bevorzugten Ausgestaltung haben der oder die Stifte oder ein Teil der Stifte eine konische Form. Ein Konus ist hierbei als Kegelstumpf zu verstehen, wobei die Grundfläche des Kegels die Grundfläche des Konus ist. Jene dieser gegenüber liegende Fläche des Konus, an welcher die Kegelspitze abgeschnitten ist, wird als Deckfläche des Konus bezeichnet. Die Längsachse verläuft hierbei vom Mittelpunkt der Grundfläche zum Mittelpunkt der Deckfläche. Der Querschnitt des Konus hat in einer einfachen Ausführung überall die Form einer Kreisfläche, wobei sich jedoch der Radius von der Grundfläche zur Deckfläche hin verkleinert. Der Querschnitt des Konus kann aber auch teilweise oder ganz eine nicht rotationssymmetrische Form haben und somit gleichzeitig als Verdrehsicherung dienen.In a preferred embodiment, the pin or pins or part of the pins have a conical shape. A cone is to be understood as a truncated cone, wherein the base of the cone is the base of the cone. That of this opposite face of the cone, at which the apex is cut off, is called the top surface of the cone. The longitudinal axis runs from the center of the base to the center of the top surface. The cross-section of the cone has in a simple design everywhere the shape of a circular area, but with the radius of the base area to the top surface decreases. The cross-section of the cone can not be partially or completely one have rotationally symmetrical shape and thus simultaneously serve as rotation.

Konische Stifte können in dem Grundkörper oder dem Einsatz in entsprechend konisch geformten Aufnahmen angeordnet sein. Der Konus ist hierbei vorzugsweise so angeordnet, dass die Grundfläche der Vorderseite des Grundkörpers zugewandt ist, also bei Anwendung in einem Umformungswerkzeug dem Inneren des Umformungswerkzeugs zugewandt ist. Hierdurch wirkt beim Umformen entstehender Druck auf die Grundfläche und kann von den Seitenflächen des Konus und den Seitenflächen der Aufnahme des Stiftes aufgenommen werden. Der Stift wird also in die Aufnahme hineingedrückt.Conical pins may be disposed in the body or insert in correspondingly tapered seats. In this case, the cone is preferably arranged such that the base surface faces the front side of the base body, ie faces the interior of the shaping tool when used in a forming tool. As a result, pressure arising on forming acts on the base surface and can be absorbed by the side surfaces of the cone and the side surfaces of the receptacle of the pin. The pin is thus pressed into the receptacle.

Die konische Form des Stiftes kann auch als hinterschnittig bezeichnet werden. Der Querschnitt des Stiftes ist also auf der Druck-belasteten Seite größer als auf der gegenüber liegenden Seite.The conical shape of the pin can also be called as an undercut. The cross section of the pin is thus greater on the pressure-loaded side than on the opposite side.

Sowohl Stifte als auch Aufnahmen für Stifte in dem Einsatz oder dem Grundkörper können Gewinde aufweisen, so dass die Stifte in den Grundkörper oder den Einsatz einschraubbar sind. Derartige Gewinde können geeignet sein, wie oben beschrieben auf Stifte wirkende Drücke aufzunehmen.Both pins and receptacles for pins in the insert or the body may have threads so that the pins can be screwed into the body or insert. Such threads may be suitable for receiving pressures acting on pins as described above.

Auch andere kraft- und/oder formschlüssige Verbindungen zwischen dem Stift und dem Einsatz oder Grundkörper sowie andere geometrische Formen von dem Stift und dem Einsatz oder Grundkörper sind möglich.Other non-positive and / or positive connections between the pin and the insert or body and other geometric shapes of the pin and the insert or body are possible.

Es ist besonders günstig, wenn zwei, drei oder mehr Stifte an einem gemeinsamen Verbindungselement mit zueinander parallelen Längsachsen nebeneinander angeordnet sind. Sie bilden dann also einen Kamm. Hierdurch können die Stifte besonders einfach in den Grundkörper oder Einsatz eingebracht werden, insbesondere wenn die Stifte kleine Abmessungen haben oder geringe Abstände zueinander. Es ist hierbei möglich, bereits diesen Kamm mit einer Isolation zu versehen, durch welche dann auch die Stifte gegenüber dem Grundkörper oder Einsatz elektrisch isoliert sind. Der Kamm kann als ein Teil in den Grundkörper eingebracht werden. Nach dem Einbringen kann das Verbindungselement oder der Verbindungssteg entfernt werden, so dass nur noch die Stifte in dem Grundkörper vorhanden sind, welche jetzt aber nicht mehr miteinander verbunden sind.It is particularly advantageous if two, three or more pins are arranged next to one another on a common connecting element with mutually parallel longitudinal axes. So they form a comb. As a result, the pins can be particularly easily introduced into the body or insert, especially if the pins have small dimensions or small distances to each other. It is possible in this case to provide this comb already with an insulation, by which then the pins are electrically isolated from the main body or insert. The comb can be introduced as a part in the body. After insertion, the connecting element or the connecting web can be removed, so that only the pins are still present in the body, which are now no longer connected to each other.

Erfindungsgemäß wird außerdem ein Sensor angegeben, welcher zumindest eine Signalführungsvorrichtung, wie oben beschrieben, aufweist. Dabei ist auf der Vorderseite des Grundkörpers zumindest eine Sensorschicht angeordnet. Dies kann beispielsweise eine piezoresistive Schicht sein.According to the invention, a sensor is also provided which has at least one signal-carrying device, as described above. At least one sensor layer is arranged on the front of the base body. This can be, for example, a piezoresistive layer.

Über die erfindungsgemäße Signalführungsvorrichtung kann nun die Sensorschicht von der Rückseite kontaktiert werden. Beim Einsatz in Umformungswerkzeugen ist daher eine Kontaktierung einer solchen Sensorschicht möglich, ohne dass Kontakte auf der Vorderseite der Sensorschicht angeordnet werden müssten, was zu unerwünschten Eindrücken im Bauteil führen würde.The sensor layer can now be contacted by the rear side via the signal-carrying device according to the invention. When used in forming tools, therefore, a contacting of such a sensor layer is possible without contacts having to be arranged on the front side of the sensor layer, which would lead to undesired impressions in the component.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Umformungsverfahren, wobei mit zumindest einem Sensor, wie vorstehend beschrieben, eine Lage und/oder ein Ausformungszustand und/oder andere Parameter des Umformungsprozesses bestimmt werden. Vorzugsweise erfolgt die Bestimrung kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich, so dass der Zustand des Prozesses jederzeit bekannt ist und der Prozess entsprechend geregelt werden kann.The invention also relates to a forming method, wherein at least one sensor, as described above, a position and / or a molding state and / or other parameters of the forming process are determined. The determination preferably takes place continuously or quasi-continuously, so that the state of the process is known at all times and the process can be regulated accordingly.

Es können hier beispielsweise ein Blecheinzug beim Tiefziehen gemessen werden oder eine Bauteillage oder Falten in Werkzeugen in einer Wirkmedien-basierten Blechumformung, wie beispielsweise dem Innenhochdruck-Umformverfahren (IHU) bestimmt werden.For example, it is possible here to measure a sheet metal feed during deep drawing or to determine a component position or folds in tools in a working medium-based sheet metal forming, such as, for example, the hydroforming process (IHU).

Die erfindungsgemäße Signalführungsvorrichtung ist jedoch auch sonst überall dort anwendbar, wo eine Übertragung elektrischer Signale und/oder Ströme durch Festkörper erforderlich ist.However, the signal-carrying device according to the invention is also applicable everywhere else where a transmission of electrical signals and / or currents through solid state is required.

Beim Innenhochdruck-Umformungsprozess wird bisher der maximale Innendruck so hoch gewählt, dass auch im ungünstigsten Fall, was heißt bei härtesten Werkstoffen, die Fertigung des Bauteils garantiert wird. Dadurch ist der Druck deutlich höher als dies eigentlich notwendig wäre. Im erfindungsgemäßen Umformverfahren, auch unter Verwendung des erfindungsgemäßen Umformungswerkzeugs und des erfindungsgemäßen Sensors, kann die Bauteilausformung an kritischen Stellen jederzeit gemessen werden. Der Umformungsprozess kann geregelt beendet werden, wenn die Sensoren anzeigen, dass das Bauteil anliegt. Es muss hier also nur noch der geringste notwendige Innendruck aufgebracht werden, was zu einer deutlichen Verkürzung der Taktzeiten und einer verringerten Belastung der Werkzeuge führt.In the hydroforming process, the maximum internal pressure has so far been chosen so high that even in the most unfavorable case, which means in the case of the hardest materials, the production of the component is guaranteed. As a result, the pressure is much higher than it would actually be necessary. In the forming process according to the invention, also using the forming tool according to the invention and the sensor according to the invention, the component formation can be measured at critical points at any time. The forming process can be terminated in a controlled manner when the sensors indicate that the component is in contact. So here, only the slightest necessary internal pressure has to be applied, which leads to a significant shortening of the cycle times and a reduced loading of the tools.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren beispielhaft erläutert werden. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Merkmale.In the following, the invention will be explained by way of example with reference to some figures. In this case, the same reference numerals designate the same or corresponding features.

Es zeigtIt shows

1 eine erfindungsgemäße Signalführungsvorrichtung, 1 a signal guiding device according to the invention,

2 eine erfindungsgemäße Signalführungsvorrichtung mit Isolationsschichten zwischen den Stiften und dem Grundkörper, 2 a signal guiding device according to the invention with insulating layers between the pins and the main body,

3 eine erfindungsgemäße Signalführungsvorrichtung mit einem Einsatz, in welchem die Stifte untergebracht sind, 3 a signal guiding device according to the invention with an insert in which the pins are accommodated,

4 eine erfindungsgemäße Signalführungsvorrichtung mit konischen Stiften und 4 a signal guiding device according to the invention with conical pins and

5 die Herstellung einer erfindungsgemäßen Signalführungsvorrichtung mit zu einem Kamm zusammengefassten Stiften. 5 the production of a signal guiding device according to the invention with combined into a comb pins.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Signalführungsvorrichtung mit einem quaderförmigen Grundkörper 2 sowie drei nebeneinander mit parallelen Achsen in dem quaderförmigen Grundkörper 2 angeordneten elektrisch leitenden Stiften 1a, 1b, 1c, die sich von einer Vorderseite 3 zu einer Rückseite 4 des Grundkörpers 2 erstrecken. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Signalführungsvorrichtung in einem Sensor kann auf der Vorderseite 3 eine Sensorschicht angeordnet sein. Im in 1 gezeigten Beispiel sollte der Grundkörper 2 elektrisch isolierend sein, also beispielsweise aus Keramik oder Kunststoff hergestellt sein. 1 shows a signal guiding device according to the invention with a cuboid base body 2 and three adjacent to each other with parallel axes in the cuboid base body 2 arranged electrically conductive pins 1a . 1b . 1c extending from a front 3 to a back 4 of the basic body 2 extend. When using the signal guiding device according to the invention in a sensor can on the front 3 a sensor layer may be arranged. Im in 1 example shown should be the main body 2 be electrically insulating, so be made for example of ceramic or plastic.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Signalführungsvorrichtung entsprechend der in 1 gezeigten. Hier sind jedoch die drei Stifte 1a, 1b, 1c gegenüber dem Grundkörper 2 durch jeweils eine elektrisch isolierende Schicht 5 gegenüber dem Grundkörper 2 isoliert. Die isolierende Schicht 5 kann hierbei auf den Stiften 1a, 1b, 1c oder auf der Innenwand der jeweiligen Aufnahme der Stifte 1a, 1b und 1c oder auch auf beiden untergebracht sein. Sie umgibt dabei die Stifte 1a, 1b, 1c vollständig, so dass diese gegenüber dem Grundkörper 2 isoliert sind. Der Grundkörper 2 muss hierbei nicht aus einem isolierenden Material hergestellt sein, sondern kann beispielsweise auch Metall aufweisen oder daraus bestehen. 2 shows a signal guiding device according to the invention according to the in 1 shown. Here are the three pens 1a . 1b . 1c opposite the main body 2 by an electrically insulating layer 5 opposite the main body 2 isolated. The insulating layer 5 can do this on the pins 1a . 1b . 1c or on the inner wall of the respective recording of the pins 1a . 1b and 1c or be accommodated on both. It surrounds the pins 1a . 1b . 1c completely, leaving these opposite the main body 2 are isolated. The main body 2 must not be made of an insulating material, but may, for example, metal or consist of it.

3 zeigt eine erfindungsgemäße Signalführungsvorrichtung mit drei Stiften 1a, 1b, 1c, die wie jene in den 1 und 2 gezeigten Stifte 1a, 1b, 1c angeordnet sind. Hierbei sind jedoch die Stifte 1a, 1b, 1c nicht direkt im Grundkörper 2 angeordnet, sondern in einem Einsatz 6, der seinerseits im Grundkörper 2 eingesetzt ist. Der Grundkörper 2 weist hierzu eine der Form des Einsatzes 6 entsprechende Ausnahme auf. Die Stifte können hier, wie in 2 gezeigt, gegenüber dem Einsatz isoliert sein, es ist aber auch möglich, dass der Einsatz elektrisch isolierend ist. In diesem Falle ist zur Isolation der Stifte keine weitere Isolation notwendig und auch der Grundkörper 2 kann elektrisch leitend sein. Es ist hier nicht notwendig, dass der Einsatz 6 sich über die volle Breite des Grundkörpers 2 zwischen Vorderseite 3 und Rückseite 4 erstreckt. Der Einsatz 6 kann auch nur bis zu einer gewissen Tiefe in den Grundkörper 2 hineinragen. Die Stifte 1a, 1b, 1c können über den Einsatz in Richtung der die Öffnung der Ausnahme aufweisenden Oberfläche 3 oder 4 entgegen gesetzte Richtung hinausragen, da die Stifte sich von der Vorderseite 3 bis zur Rückseite 4 erstrecken. 3 shows a signal guiding device according to the invention with three pins 1a . 1b . 1c like those in the 1 and 2 shown pins 1a . 1b . 1c are arranged. Here are the pins 1a . 1b . 1c not directly in the body 2 arranged but in an insert 6 , in turn, in the main body 2 is used. The main body 2 has this one of the shape of the insert 6 appropriate exception. The pins can be here as in 2 shown isolated from the insert, but it is also possible that the insert is electrically insulating. In this case, no further isolation is necessary to isolate the pins and also the base body 2 can be electrically conductive. It is not necessary here that the use 6 over the full width of the body 2 between front 3 and back 4 extends. The use 6 can only up to a certain depth in the main body 2 protrude. The pencils 1a . 1b . 1c can over the use in the direction of the opening of the exception having surface 3 or 4 protrude in the opposite direction, as the pins are from the front 3 to the back 4 extend.

Die in den 1, 2 und 3 gezeigten Stifte 1a, 1b, 1c sind zylinderförmig, wobei sich die Zylinderachse von der Vorderseite 3 zur Rückseite 4 erstreckt und senkrecht auf diesen steht.The in the 1 . 2 and 3 shown pins 1a . 1b . 1c are cylindrical, with the cylinder axis from the front 3 to the back 4 extends and is perpendicular to this.

Die in 4 gezeigten Stifte 1a, 1b, 1c sind hingegen konisch ausgeformt, wobei eine Grundfläche 7 des Konus an der Oberseite 3 des Grundkörpers 2 liegt, während die Deckfläche 8 der konischen Stifte an der Unterseite 4 des Grundkörpers 2 liegt. Bei Verwendung in einem Umformungsprozess wäre die Oberseite 3 des Grundkörpers 2 die druckbelastete Seite. Hierdurch können die Wände der Aufnahmen im Grundkörper 2 einen auf die Stifte 1a, 1b, 1c wirkenden Druck aufnehmen.In the 4 shown pins 1a . 1b . 1c are conically shaped, with a base 7 the cone at the top 3 of the basic body 2 lies while the top surface 8th the conical pins on the bottom 4 of the basic body 2 lies. When used in a forming process, the top would be 3 of the basic body 2 the pressure-loaded side. This allows the walls of the shots in the main body 2 one on the pins 1a . 1b . 1c absorb acting pressure.

5 zeigt schematisch eine besonders vorteilhafte Möglichkeit der Herstellung einer erfindungsgemäßen Signalführungsvorrichtung. Hierbei sind die drei Stifte 1a, 1b, 1c, die im gezeigten Beispiel zylindrisch sind, aber auch andere Formen, wie beispielsweise konische Form haben können, mit parallelen Achsen an einem Verbindungselement 9 angeordnet. Sie bilden dadurch die im oberen Teil der 5 gezeigte Kammstruktur. Der Kamm kann nun mit den drei Stiften 1a, 1b, 1c, die über das Verbindungselement 9 verbunden sind, als Ganzes in den Grundkörper 2 in die entsprechenden Aufnahmen der Stifte 1a, 1b, 1c eingeführt werden. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Stifte nicht einzeln ausgerichtet und eingeführt werden müssen, sondern als gemeinsames Element. Das Verbindungselement 9 kann im Anschluss an das Einsetzen entfernt werden, so dass die Stifte 1a, 1b, 1c in den ihnen entsprechenden Aufnahmen im Grundkörper 2 verbleiben. 5 schematically shows a particularly advantageous possibility of producing a signal guiding device according to the invention. Here are the three pins 1a . 1b . 1c , which are cylindrical in the example shown, but may have other shapes, such as conical shape, with parallel axes on a connecting element 9 arranged. They form the upper part of the 5 shown comb structure. The comb can now handle the three pins 1a . 1b . 1c passing over the connecting element 9 connected as a whole in the body 2 in the corresponding pictures of the pins 1a . 1b . 1c be introduced. The advantage here is that the pins do not have to be individually aligned and inserted, but as a common element. The connecting element 9 can be removed following insertion, leaving the pins 1a . 1b . 1c in their corresponding recordings in the main body 2 remain.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006019942 A1 [0004]
DE 10313060 A1 [0004]

Claims

Signal guiding device for producing an electrical contact by a forming tool, which has at least one base body and with at least one electrically conductive pin which extends from a front side of the main body to one of these opposite back of the body, wherein the signal guiding device is suitable in the forming tool between a forming portion of the forming tool and an outside of the forming tool.

Signaling device according to the preceding claim, characterized in that the signal guiding device has at least two, three or more of the pins.

Signaling device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one pin is electrically insulated from the base body and / or with respect to other pins and / or that the base body is electrically non-conductive.

Signaling device according to the preceding claim, characterized in that the insulation is formed by at least one insulating layer on the at least one pin and / or on a wall of a receptacle of the pin in the base body and / or by at least one insulating intermediate component between the base body and pin.

Signal guiding device according to the preceding claim, characterized in that the insulating layer is a microscopically thin insulating layer, which is preferably applied in one or more layers, more preferably in a thin or thick film process.

Signaling device according to the preceding claim, characterized in that the insulating layer has a thickness of ≥ 1 μm, preferably ≥ 5 μm, more preferably ≥ 10 μm, more preferably ≥ 20 μm, particularly preferably ≥ 40 μm and / or 100 μm, preferably ≤ 80 μm, more preferably ≤ 60 μm.

Signaling device according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating layer is formed by at least one film and / or at least one sleeve.

Signaling device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one pin is firmly inserted into the base body and not removable from its receptacle in the base body.

Signaling device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one pin is inserted into and / or removable from its receptacle in the base body.

Signaling device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the at least one pins is arranged in at least one insert, wherein the at least one insert is arranged in the base body and wherein a contact surface between the pin and the insert or the insert itself electrically insulating is.

Signaling device according to the preceding claim, characterized in that in at least one of the inserts two, three or more pins are arranged.

Signal guiding device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the at least one pins has a conical shape, wherein an axis of symmetry of the cone extends from the front to the back of the body and preferably wherein a base of the cone having a larger diameter than an opposite top surface of the cone, facing the front of the body.

Signaling device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the at least one pins is cylindrical, with its cylinder axis preferably perpendicular to the sensor surface and / or to the back.

Signaling device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one pin and / or a receptacle for the at least one pin in the base body or in the insert has a thread between the pin and the base body or the insert.

Signaling device according to one of the preceding claims, characterized in that two, three or more of the pins are arranged on a common connecting element side by side with mutually parallel axes, so that they form a comb.

Signal guiding device for producing an electrical contact by a forming tool which has a base body with at least one electrically conductive region extending from a front side of the base body to a rear side of the base body opposite thereto and at least one electrically non-conductive region, wherein the at least one electrically conductive region is monolithic with the Base body and / or the at least one electrically non-conductive region is formed and wherein the signal guiding device is adapted to be arranged in the forming tool between a forming portion of the forming tool and an outer side of the forming tool.

Signaling device according to the preceding claim, characterized in that the base body and / or the at least one electrically non-conductive region comprises or consists of an electrically non-conductive material and that the at least one electrically conductive region is formed by doping the electrically non-conductive material is.

Signaling device according to one of claims 16 or 17, characterized in that the signal guiding device is a signal guiding device according to one of claims 1 to 15, wherein the at least one conductive pin is formed by the electrically conductive region.

Signal guiding device according to the preceding claim, characterized in that the basic body is cuboidal.

Sensor with a signal-carrying device according to one of the preceding claims, wherein at least one sensor layer is arranged on the front side of the base body.

Sensor according to the preceding claim, characterized in that the sensor layer is a piezoresistive layer.

A method of producing a signal-carrying device according to any one of claims 1 to 18, wherein at least one electrically conductive pin is inserted into a receptacle in a base body or in an insert.

Method according to the preceding claim, characterized in that at least two pins, which are arranged on a common connecting element with axes parallel to one another, forming a comb, are simultaneously inserted into the basic body or the insert.

Method according to the preceding claim, characterized in that the common connecting element is removed after insertion.

Method according to one of claims 22 to 24, characterized in that pins are inserted into at least one insert and the at least one insert is inserted into the base body.

Forming process, wherein at least one sensor according to one of claims 20 or 21, a position and / or a molding state of a component to be molded and / or at least one other process parameters of the forming process is determined.

Forming method according to the preceding claim, characterized in that the determination is carried out continuously and / or quasi-continuously.

Forming process according to one of the two preceding claims, characterized in that the forming process is a hydroforming process or a deep-drawing process.

Forming method according to one of the three preceding claims, characterized in that a control of the deformation process by means of data determined by the sensor with respect to component position and / or degree of deformation of the component to be formed and / or at least one other process parameter.

Forming tool with at least one signal-carrying device according to one of claims 1 to 19 and / or with at least one sensor according to one of claims 20 or 21.