DE102012100096B4

DE102012100096B4 - Forming tool with acoustic quality control

Info

Publication number: DE102012100096B4
Application number: DE102012100096.4A
Authority: DE
Inventors: Christof Arens; Sergey Orlov
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2016-10-27
Anticipated expiration: 2032-01-07
Also published as: DE102012100096A1

Abstract

Umformwerkzeug (1) zum Umformen von Blechplatinen (19) zu dreidimensional geformten Blechbauteilen (4), wobei das Umformwerkzeug (1) ein Oberwerkzeug (2) und ein Unterwerkzeug (3) aufweist, wobei an dem Oberwerkzeug (2) und/oder dem Unterwerkzeug (3) mindestens ein Körperschallsensor (12) zur Detektion eines bei der Umformung an der Blechplatine auftretenden Risses oder Einschnürung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Körperschallsensor (12) eine erste Ebene überwacht und ein zweiter Körperschallsensor (12) eine zweite Ebene überwacht, wobei die zweite Ebene in einem Winkel von 70 Grad bis 120 Grad zu der ersten Ebene angeordnet ist, und ein dritter Körperschallsensor (12) eine dritte Ebene überwacht, wobei die dritte Ebene in einem Winkel von 70 Grad bis 170 Grad jeweils zu der ersten Ebene und zu der zweiten Ebene angeordnet ist, so dass die lokale Lage des Risses oder der Einschnürung in dem geformten Blechbauteil (4) feststellbar ist.Forming tool (1) for forming sheet metal blanks (19) into three-dimensionally shaped sheet metal components (4), wherein the forming tool (1) has an upper tool (2) and a lower tool (3), wherein on the upper tool (2) and / or the lower tool (3) at least one structure-borne sound sensor (12) for detecting a crack or constriction occurring during the deformation of the sheet metal blank, characterized in that a first structure-borne sound sensor (12) monitors a first level and a second structure-borne sound sensor (12) monitors a second level wherein the second plane is disposed at an angle of 70 degrees to 120 degrees to the first plane, and a third structure-borne sound sensor (12) monitors a third plane, the third plane being at an angle of 70 degrees to 170 degrees with respect to the first plane Level and arranged to the second level, so that the local position of the crack or the constriction in the formed sheet metal part (4) is detectable.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug zum Umformen von Blechplatinen zu insbesondere dreidimensional geformten Blechbauteilen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.The present invention relates to a forming tool for forming sheet metal blanks in particular three-dimensionally shaped sheet metal parts according to the features in the preamble of claim 1.

Im Automobilbau hat sich zur Herstellung von Kraftfahrzeugkarosserien die Herstellung der Kraftfahrzeugkarosseriebauteile aus metallischen Blechen etabliert. Hierzu werden vorkonfektionierte Blechplatinen in Umformwerkzeuge eingelegt und durch Kalt- oder aber Warmumformverfahren in die gewünschte Endkontur umgeformt. Bei der Umformung, insbesondere beim Tiefziehen von Metallblechen, können in Bereichen mit hohen Umformgeraden Risse, Einschnürungen oder sonstige Beschädigungen entstehen. Die hohen Spannungskonzentrationen in dem Material selber werden durch die Bildung der Defekte abgebaut. Auch fehlerhafte Ausgangsmaterialien, beispielsweise Lufteinflüsse, Poren, Kratzer oder inhomogene Legierungszusammensetzungen, innerhalb der Blechplatinen können zu solchen Fehlerbildungen führen.In the automotive industry, the manufacture of motor vehicle body components from metallic sheets has established itself for the production of motor vehicle bodies. For this purpose, pre-assembled sheet metal blanks are placed in forming tools and formed by cold or hot forming into the desired final contour. During forming, in particular during the deep drawing of metal sheets, cracks, constrictions or other damage may occur in areas with high deformation straight lines. The high stress concentrations in the material itself are degraded by the formation of the defects. Even faulty starting materials, such as air, pores, scratches or inhomogeneous alloy compositions, within the sheet metal blanks can lead to such errors.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, um an den hergestellten Bauteilen eine Qualitätskontrolle bzw. Fehlerüberprüfung durchzuführen. Neben metallurgischen Untersuchungen, die beispielsweise in einem Aufschneiden und Erzeugen eines Schliffbildes bestehen, gibt es zerstörungsfreie Werkstoffprüfungsverfahren. Beispielsweise wird mittels manueller Sichtkontrolle das hergestellte Werkstück auf Risse oder sonstige Beschädigungen geprüft. Auch gibt es magnetische, elektrische, optische oder aber auch thermooptische Prüfungsverfahren, bei denen das hergestellte Werkstück auf Fehler überprüft wird.Various possibilities are known from the prior art to perform a quality control or error check on the manufactured components. In addition to metallurgical investigations, which for example consist in cutting and producing a microsection, there are non-destructive material testing methods. For example, the workpiece produced is checked for cracks or other damage by means of manual visual inspection. There are also magnetic, electrical, optical or even thermo-optical inspection methods in which the workpiece produced is checked for errors.

Aus dem Stand der Technik sind auch akustische Prüfungsverfahren bekannt. Die akustischen Prüfungsverfahren lassen sich in zwei Kategorien einteilen. Eine erste Kategorie sieht vor, dass das Bauteil in einer Prüfstation, bei einem Umformverfahren also das hergestellte Bauteil in einer separaten Prüfstation, zum Schwingen angeregt wird. Ein auf dem Bauteil aufgesetzter Körperschallsensor detektiert die Eigenschwingungsmodi als zeitliche Antwort des Bauteils. In der Frequenzanalyse des Zeitsignals wird sichtbar, dass ein Riss eine Änderung der Eigenfrequenzen zu Folge hat. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 10 2007 060 278 A1 bekannt. Acoustic testing methods are also known from the prior art. The acoustic test procedures can be divided into two categories. A first category envisages that the component is excited to oscillate in a test station, ie in a forming process, ie the component produced in a separate test station. A structure-borne sound sensor mounted on the component detects the natural vibration modes as a temporal response of the component. The frequency analysis of the time signal shows that a crack results in a change in the natural frequencies. Such a method is for example from the DE 10 2007 060 278 A1 known.

Die zweite Kategorie bildet eine akustische Prüfung, die während des Umformprozesses durchgeführt wird. Hierbei sind Sensoren als Inlinesensoren in das Umformwerkzeug derart direkt integriert, dass sie beim Umformen die Bauteiloberfläche berühren. Beispielsweise ist ein solches Verfahren aus der DE 198 373 69 A1 bekannt. Das Verfahren basiert dabei auf einer Differenzmessung von 2 Signalen, die über zwei verschiedene Körperschallsensoren aufgenommen werden, wobei nach Differenzwertbildung der Signale das Frequenzspektrum eines rissbehafteten Bauteils detektierbar ist und somit eine Aussage über die Qualität des hergestellten Bauteils gemacht werden kann. Die in zuvor genannter Offenlegungsschrift beschriebene Methode basiert darauf, dass ein Körperschallsensor an einem äußeren Bereich der Bauteiloberfläche angeordnet ist und ein zweiter Körperschallsensor in einem Bereich mit hohem Rissaufkommen angeordnet ist.The second category is an acoustic test performed during the forming process. Here, sensors are integrated as inline sensors in the forming tool so directly that they touch the component surface during forming. For example, such a method is known from DE 198 373 69 A1 known. The method is based on a difference measurement of 2 signals, which are recorded by two different structure-borne sound sensors, whereby the frequency spectrum of a component subject to cracking is detectable after forming the difference value of the signals and thus a statement can be made about the quality of the manufactured component. The method described in the aforementioned publication is based on the fact that a structure-borne sound sensor is arranged on an outer region of the component surface and a second structure-borne sound sensor is arranged in a region with a high cracking rate.

Auch die DE 42 42 442 C2 zeigt ein Verfahren zum Einstellen der Klemmkraft eines Niederhalters von Ziehpressen. Dieses Verfahren greift darauf zurück, dass zuerst in einer Erprobungsphase empirisch die Rahmenbedingungen für den beanspruchten Ziehprozess anhand von Körperschallsensoren ermittelt werden und diese im laufenden Betrieb als Soll-Größen angegeben werden. Bei einer Abweichung der Ist-Größe von der Soll-Größe reguliert sich die Vorrichtung selbst und passt den Niederhaltedruck an. Also the DE 42 42 442 C2 shows a method for adjusting the clamping force of a hold-down of drawing presses. This method is based on the fact that the basic conditions for the claimed drawing process are first empirically determined in a test phase using structure-borne sound sensors, and these are specified during operation as nominal values. If the actual size deviates from the desired size, the device regulates itself and adjusts the hold-down pressure.

Auch die DE 10 2006 023 716 B3 zeigt eine Vorrichtung zur Zustands- oder Bruchüberwachung eines Werkstückes in einem maschinellen Prozess. Bei diesem Verfahren wird mindestens mit einem oder zwei Körperschallsensoren während oder nach der Herstellung eines Werkstückes dessen Eigenschaften anhand der Differenz der Schallwellen zu der Geräuschquelle ermittelt und so Rückschlüsse auf eine gegebenenfalls auftretende Rissbildung geschlossen. Also the DE 10 2006 023 716 B3 shows a device for state or break monitoring of a workpiece in a machine process. In this method, at least with one or two structure-borne sound sensors during or after the production of a workpiece, its properties are determined on the basis of the difference of the sound waves to the noise source and so conclusions on an optionally occurring cracking closed.

Auch die DE 198 37 369 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Risserkennung bei der Tiefziehverformung. Hierbei werden mindestens zwei Körperschallsensoren eingesetzt. Ein Körperschallsensor befindet sich dabei in einem Bereich des Werkstücks, welches keiner Verformung unterzogen wird und so eine Referenzmessung durchführt. Der zweite Körperschallsensor ist gerade im Bereich einer Verformung angeordnet, um so einen Rückschluss auf gegebenenfalls auftretende Risse zu ermöglichen. Also the DE 198 37 369 A1 shows a method and apparatus for crack detection in the thermoforming. In this case, at least two structure-borne sound sensors are used. A structure-borne sound sensor is located in a region of the workpiece, which is not subjected to deformation and thus performs a reference measurement. The second structure-borne sound sensor is located just in the region of a deformation, so as to make it possible to draw conclusions about any cracks that may occur.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit bereitzustellen, um eine akustische zerstörungsfreie Werkstoffprüfung innerhalb der Fertigungslinie, insbesondere innerhalb eines Umformwerkzeuges, durchführen zu können, die gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Methoden verbessert ist. Object of the present invention is therefore to provide a way to perform an acoustic non-destructive material testing within the production line, in particular within a forming tool, which is improved over known from the prior art methods.

Der gegenständliche Teil der Aufgabe wird mit einem Umformwerkzeug zum Umformen von Blechplatinen gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst. The objective part of the object is with a forming tool for forming Sheet metal blanks solved according to the features in claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der abhängigen Patentansprüche.Advantageous embodiments of the present invention are part of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug zum Umformen von Blechplatinen zu insbesondere dreidimensional geformten Blechbauteilen, bevorzugt zu Kraftfahrzeugbauteilen, wobei das Umformwerkzeug ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug aufweist, wobei an dem Oberwerkzeug und/oder an dem Unterwerkzeug mindestens ein Körperschallsensor zur Detektion eines bei der Umformung einer Blechplatine auftretenden Risses oder einer Einschnürung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Körperschallsensor eine erste Ebene überwacht und ein zweiter Körperschallsensor eine zweite Ebene überwacht, wobei die zweite Ebene in einem Winkel von 70 Grad bis 120 Grad zu der ersten Ebene angeordnet ist und ein dritter Körperschallsensor eine dritte Ebene überwacht, wobei die dritte Ebene in einem Winkel von 70 Grad bis 170 Grad jeweils zu der ersten Ebene und zu der zweiten Ebene angeordnet ist. Im Rahmen der Erfindung ist es natürlich auch vorstellbar, dass sowohl Risse als auch Einschnürungen, die gleichzeitig an einem Bauteil auftreten, mit ein und demselben Körperschallsensor zu detektieren. The present invention relates to a forming tool for forming sheet metal blanks in particular three-dimensionally shaped sheet metal parts, preferably to automotive components, wherein the forming tool has an upper tool and a lower tool, wherein on the upper tool and / or on the lower tool at least one structure-borne sound sensor for detecting a during the forming of a Sheet metal occurring crack or constriction is arranged, characterized in that a first structure-borne sound sensor monitors a first plane and a second structure-borne sound sensor monitors a second plane, wherein the second plane is disposed at an angle of 70 degrees to 120 degrees to the first plane and a third structure-borne sound sensor monitors a third plane, wherein the third plane is arranged at an angle of 70 degrees to 170 degrees to each of the first plane and the second plane. In the context of the invention, it is of course conceivable that both cracks and constrictions that occur simultaneously on a component to detect with one and the same structure-borne sound sensor.

Der Körperschallsensor ist insbesondere an einem Seitenteil des Oberwerkzeuges und/oder Unterwerkzeuges angeordnet oder aber bevorzugt an einer der Formbacke des Umformwerkzeuges gegenüberliegenden Seite, also an einer Rückseite des Oberwerkzeuges oder aber an einer Rückseite des Unterwerkzeuges. Hierdurch wird erfindungsgemäß ein mechanischer Verschleiß des Körperschallsensors aufgrund der bei der Umformung auftretenden Reibung vermieden, weshalb die Qualität der mit dem erfindungsgemäßen Umformwerkzeug durchgeführten Körperschallmessung nicht mit zunehmender Stückzahl abnimmt. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, bereits mit nur einem Körperschallsensor am Oberwerkzeug oder am Unterwerkzeug die entsprechende Messung durchzuführen. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, sowohl am Oberwerkzeug als auch am Unterwerkzeug einen Körperschallsensor anzuordnen.The structure-borne noise sensor is arranged in particular on a side part of the upper tool and / or lower tool or preferably on an opposite side of the forming jaw of the forming tool, ie on a back of the upper tool or on a back of the lower tool. As a result, according to the invention, a mechanical wear of the structure-borne sound sensor due to the friction occurring during the forming is avoided, which is why the quality of the structure-borne sound measurement carried out with the forming tool according to the invention does not decrease with increasing number of pieces. In the context of the invention, it is possible to carry out the corresponding measurement with only one structure-borne sound sensor on the upper tool or on the lower tool. In the context of the invention, however, it is also possible to arrange a structure-borne sound sensor both on the upper tool and on the lower tool.

Zur gezielten Lokalisierung ist es der Erfindung möglich, die bei der Rissbildung oder aber Einschnürung entsprechenden Körperschallwellen zu erfassen. Hierzu wird bevorzugt ein erster Körperschallsensor eingesetzt, der eine erste Ebene überwacht.For targeted localization, it is possible for the invention to detect the structure-borne sound waves corresponding to crack formation or constriction. For this purpose, a first structure-borne sound sensor is preferably used which monitors a first plane.

Weiterhin wird ein zweiter Körperschallsensor an dem Werkzeugteil angeordnet, der eine zweite Ebene überwacht, wobei die zweite Ebene in einem Winkel von 70 bis 120 Grad, vorzugsweise zwischen 80 Grad und 110 Grad und insbesondere in einem Winkel von 90 Grad zu der ersten Ebene angeordnet ist. Furthermore, a second structure-borne sound sensor is arranged on the tool part, which monitors a second plane, wherein the second plane is arranged at an angle of 70 to 120 degrees, preferably between 80 degrees and 110 degrees and in particular at an angle of 90 degrees to the first plane ,

Weiterhin ist ein dritter Körperschallsensor vorgesehen, der eine dritte Ebene überwacht, wobei die dritte Ebene in einem Winkel von vorzugsweise 70 bis 120 Grad jeweils zu der ersten Ebene und der zweiten Ebene steht. Die drei Ebenen sind im Rahmen der Erfindung bevorzugt in Form einen kartesischen Koordinatensystems angeordnet, so dass durch Überwachung der drei Ebenen mit jeweiligen Gradbereichen die Überwachung eines gesamten Raumes möglich ist. Aufgrund dieser Anordnung ist eine exakte dreidimensionale Lokalisierung des Epizentrums, also der Entstehung des von der Norm bzw. Referenzmessung abweichenden Körperschallsignals, aufgrund einer Rissbildung oder aber einer Einschnürung möglich. Die jeweiligen Laufzeiten der Körperschallsignale, also beispielsweise das erstmalige Erfassen des Körperschallsignals in jeder Ebene sowie der Analyse von Frequenz und Amplitude des jeweiligen Körperschallsignals, lässt eine genaue Ortung in einem dreidimensionalen Raum des Risses und/oder der Einschnürung zu.Furthermore, a third structure-borne sound sensor is provided, which monitors a third plane, wherein the third plane is at an angle of preferably 70 to 120 degrees respectively to the first plane and the second plane. The three levels are preferably arranged in the context of the invention in the form of a Cartesian coordinate system, so that the monitoring of an entire room is possible by monitoring the three levels with respective degree ranges. Because of this arrangement, an exact three-dimensional localization of the epicenter, that is to say the formation of the structure-borne noise signal deviating from the standard or reference measurement, is possible due to cracking or constriction. The respective transit times of the structure-borne noise signals, thus for example the first detection of the structure-borne sound signal in each plane as well as the analysis of frequency and amplitude of the respective structure-borne sound signal, allows an accurate location in a three-dimensional space of the crack and / or the constriction.

Als Körperschallsensoren werden bevorzugt Dehnmessstreifen oder aber auch optische Dehnungssensoren oder aber Körperschallsensoren, die eine piezoelektrische Funktionsweise aufweisen, verwendet.Strain gauges or else optical strain sensors or structure-borne sound sensors which have a piezoelectric mode of operation are preferably used as structure-borne sound sensors.

Optional weist das Umformwerkzeug zur Umformung einen zusätzlichen Stempel auf, wobei ein Körperschallsensor an dem Stempel angeordnet ist. Im Rahmen der Erfindung kann das Umformwerkzeug auch als Tiefziehwerkzeug ausgebildet sein, wobei das Werkzeug dann aus einem Tiefziehstempel, aus einem Niederhalter und aus einer Matrize besteht. Im Rahmen der Erfindung ist es dann möglich, jeweils einen Körperschallsensor an dem Stempel und/oder der Matrize und/oder dem Niederhalter anzuordnen.Optionally, the forming tool for forming an additional punch, wherein a structure-borne sound sensor is arranged on the stamp. In the context of the invention, the forming tool can also be designed as a deep-drawing tool, wherein the tool then consists of a deep-drawing die, a hold-down and a die. In the context of the invention it is then possible to arrange in each case a structure-borne noise sensor on the punch and / or the die and / or the hold-down.

Im Rahmen der Erfindung breiten sich die Körperschallwellen als Longitudinalwellen, als Transversalwellen oder aber auch als Scherwelle oder aber auch Biegewelle ausgehend von der Rissentstehung oder Einschnürung innerhalb des Umformwerkzeuges bzw. der jeweiligen Werkzeughälfte des Umformwerkzeuges aus. Im Rahmen der Erfindung ist bevorzugt ein Körperschallsensor derart ausgebildet, dass es mindestens eine Körperschallebene in dem Umformwerkzeug überwacht, vorzugsweise überwacht ein Körperschallsensor zwei Körperschallebenen, wobei sich die Ebenen bevorzugt schneiden und insbesondere überwacht ein Körperschallsensor einen gesamten Körperschallraum. Ersteren Falls weist der Körperschallsensor ein Überwachungsbereich in einer zweidimensionalen Körperschallebene auf. Im Falle der Überwachung von zwei Körperschallebenen ist es möglich, mittels eines Körperschallsensors zwei zweidimensionale Bereiche zu überwachen. Im Falle der Überwachung eines Körperschallraumes wird eine dreidimensionale räumliche Ausdehnung von dem Körperschallsensor überwacht. In the context of the invention, the structure-borne sound waves propagate as longitudinal waves, as transverse waves or else as a shear wave or bending wave starting from the cracking or constriction within the forming tool or the respective tool half of the forming tool. In the context of the invention, a structure-borne sound sensor is preferably designed such that it monitors at least one body shell level in the forming tool, preferably a structure-borne sound sensor monitors two body shell levels, the planes preferably intersecting and, in particular, a structure-borne sound sensor monitors an entire structure-borne sound space. Former case For example, the structure-borne sound sensor has a monitoring area in a two-dimensional body shell plane. In the case of monitoring two body shell levels, it is possible to monitor two two-dimensional areas by means of a structure-borne sound sensor. In the case of monitoring a structure-borne sound space, a three-dimensional spatial extent is monitored by the structure-borne sound sensor.

Im Falle der Überwachung des Körperschallraumes ist es möglich, durch nur einen Sensor alle sich von dem Epizentrum aus ausbreitenden Körperschallwellenrichtungen zu erfassen. In the case of monitoring the structure-borne sound space, it is possible to detect all body sound wave directions propagating from the epicenter by only one sensor.

Maßgeblich im Rahmen der gesamten Erfindung sind die Körperschallwellen zu erfassen, die an der Rissstelle oder aber an der Einschnürungsstelle entstehen und ein anormales Körperschallsignal erzeugen. Hierzu ist es möglich, bereits vorbekannte kritische Bereiche gezielt durch eine Ausrichtung, durch einen Körperschallsensortyp oder aber auch durch die Anordnung des Körperschallsensors in der Nähe des kritischen Bereiches zu überwachen. Im Falle der Gesamtüberwachung einer Werkzeughälfte, also beispielsweise des gesamten Oberwerkzeuges oder aber auch des gesamten Unterwerkzeuges, ist entsprechend mindestens ein Köperschallsensor zu wählen, der dann das gesamte jeweilige Werkzeugteil überwacht, an dem er angeschlossen ist. Bei einem Verfahren zur Detektion von Rissen bei der Blechumformung, wobei eine Blechplatine in einem Umformwerkzeug umgeformt wird und zur Erkennung einer Rissbildung oder Einschnürung einer Blechplatine ein Körperschallsignal detektiert und ausgewertet wird, wird das durch die Rissbildung erzeugte Körperschallsignal erfindungsgemäß auf das Umformwerkzeug übertragen und an dem Umformwerkzeug mittels eines Körperschallsensors detektiert und in eine Auswerteeinheit ausgewertet.Decisive in the context of the entire invention, the structure-borne sound waves are to be detected, which arise at the crack site or at the constriction and produce an abnormal structure-borne sound signal. For this purpose, it is possible to monitor previously known critical areas specifically by orientation, by a structure-borne sound sensor type or else by the arrangement of the structure-borne noise sensor in the vicinity of the critical area. In the case of overall monitoring of a tool half, that is, for example, the entire upper tool or even the entire lower tool, at least one Köperschallsensor is accordingly to choose, which then monitors the entire respective tool part to which it is connected. In a method for detecting cracks in sheet metal forming, wherein a sheet metal blank is formed in a forming tool and detecting a structure-borne sound signal is detected and evaluated to detect cracking or constriction of a sheet metal blank, the structure-borne sound signal generated by the cracking is inventively transferred to the forming tool and on the Forming tool detected by a structure-borne sound sensor and evaluated in an evaluation.

Bei dem verwendeten Verfahren wird die Schallleitung der sich ausbreitenden Schallwellen durch das Umformwerkzeug ausgenutzt und mindestens ein Körperschallsensor direkt an dem Werkzeug angeordnet.In the method used, the sound conduction of the propagating sound waves is utilized by the forming tool and arranged at least one structure-borne sound sensor directly on the tool.

Hierdurch entsteht zum einen der Vorteil, dass eine in die Fertigungslinie integrierte Prüfung erfolgt, so dass kein zusätzlicher Prüfplatz und auch keine Entnahme eines umgeformten Bauteils und Verbringen des Bauteils in den Prüfplatz notwendig sind. Es ist möglich, jede Presse einer Fertigungslinie mit dem Verfahren zu betreiben, so dass jedes Bauteil überwachbar ist und aufgrund der Auswerteeinheit eine lückenlose Dokumentation der Fertigungsqualität aller Bauteile vornehmbar ist. Dadurch, dass sich der mindestens eine Körperschallsensor an dem Werkzeug und nicht in einer Umformzone oder aber im direkten Kontakt mit der Blechplatine während der Umformung befindet, erfolgt kein mechanischer Verschleiß und eine vernachlässigbare geringe mechanische Belastung.As a result, on the one hand, the advantage arises that a test integrated into the production line takes place, so that no additional testing station and also no removal of a deformed component and removal of the component into the test station are necessary. It is possible to operate each press of a production line with the method, so that each component can be monitored and due to the evaluation unit a complete documentation of the manufacturing quality of all components is vornehmbar. Due to the fact that the at least one structure-borne sound sensor is located on the tool and not in a forming zone or in direct contact with the sheet metal blank during the forming, there is no mechanical wear and a negligible low mechanical load.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist es, dass alle Bewegungsabläufe des Umformwerkzeuges mit dem Verfahren überwachbar sind. So ist der Zeitpunkt des Schließens des Umformwerkzeuges, also der erste Kontakt zwischen Umformwerkzeug und Blechplatine, bis zum Abschluss der Umformung im unteren Totpunkt des Umformwerkzeuges überwachbar. Eine dabei entstehende Fehleroder aber Rissbildung ist als Signal erfassbar und kann beispielsweise mit einem Referenzsignal verglichen werden, um somit zweifelsfrei ein fehlerbehaftetes Bauteil zu erkennen. Another advantage of the method is that all movements of the forming tool can be monitored by the method. Thus, the time of closing the forming tool, so the first contact between the forming tool and sheet metal blank, until the completion of the transformation in the bottom dead center of the forming tool monitored. A resulting fault or cracking can be detected as a signal and can be compared, for example, with a reference signal, so as to unambiguously recognize a faulty component.

Führt die zuvor benannte Messung zu einem nicht einwandfrei identifizierbaren Ergebnis, so besteht weiterhin mit dem Verfahren die Möglichkeit, beim Öffnen des Werkzeuges, also beim Herausfahren des Werkzeuges aus dem umgeformten Bauteil, weiterhin ein Körperschallsignal zu überwachen und akustisch auszuwerten. Es werden in einem fehlerbehafteten, insbesondere in einem mit einem Riss behafteten Bauteil aufgrund des veränderten Reibungsverhaltens zwischen dem Werkzeug, insbesondere einer Werkzeugbacke und dem angerissenen oder durchgerissenen Bauteil beim Auffahren des Werkzeuges emittiert. Somit ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, mittels nur eines Überwachungsinstrumentes eine redundante Überwachung des Herstellungsprozesses sicherzustellen, da das Einfahren des Werkzeuges und das Ausfahren des Werkzeuges überwacht werden können.If the previously named measurement leads to a result that can not be perfectly identified, the method continues to allow the monitoring and acoustical evaluation of a structure-borne sound signal when the tool is opened, ie when the tool is moved out of the formed component. Due to the changed friction behavior between the tool, in particular a tool jaw and the torn or torn-through component, the component is emitted in a faulty component, in particular in a component subject to a crack, when the tool is driven on. Thus, in the method according to the invention, it is possible to ensure redundant monitoring of the production process by means of only one monitoring instrument, since retraction of the tool and extension of the tool can be monitored.

Es ist möglich, insbesondere Stahlwerkstoffe während der Umformung, insbesondere während des Tiefziehens, zu überwachen. Es ist jedoch auch möglich, Leichtmetallwerkstoffe, insbesondere aluminiumlegierte Leichtmetalle, während des Umformverfahrens zu überwachen. Weiterhin bietet sich insbesondere die Möglichkeit, aufgrund des nicht direkt ausgeführten Kontaktes zwischen Bauteil und Sensor das Verfahren auch zur Überwachung von warmumgeformten Blechbauteilen zu nutzen, da die Körperschallsensoren nicht in den direkten Kontakt mit der heißen Blechplatine kommen.It is possible to monitor especially steel materials during forming, in particular during deep drawing. However, it is also possible to monitor light metal materials, in particular aluminum alloyed light metals, during the forming process. Furthermore, it is particularly possible to use the method also for monitoring hot-formed sheet metal components due to the not directly executed contact between the component and sensor, since the structure-borne sound sensors do not come into direct contact with the hot sheet metal blank.

Das Verfahren ist insbesondere mit nur einem Körperschallsensor, bevorzugt jedoch auch mit zwei oder mehr Körperschallsensoren durchführbar. Es wird jedoch vordergründig keine Differenzmessung, sondern eine Absolutmessung vorgenommen. Das gemessene Absolutsignal wird dann einer Auswertung unterzogen, mit derer dann eine Beurteilung der Qualität des Bauteils bzw. einer Rissbildung oder aber eines Anrisses des Bauteils oder aber auch eine Einschnürung möglich ist. The method can be carried out in particular with only one structure-borne sound sensor, but preferably also with two or more structure-borne sound sensors. However, superficially, no differential measurement is undertaken, but an absolute measurement. The measured absolute signal is then subjected to an evaluation, with which then an assessment of the quality of the component or a cracking or a crack of the component or even a constriction is possible.

Es ist weiterhin möglich, das Messverfahren insbesondere als lernendes Messverfahren auszuführen. So werden zunächst eine oder mehrere Referenzmessungen durchgeführt, wobei die gewonnenen Referenzsignale dann in der Auswerteeinheit gespeichert werden und zum Vergleich mit den später erfolgenden Messungen genutzt werden. Wird dann eine Abweichung der Referenzmessung festgestellt, ist darüber ein Rückschluss auf die Qualität des hergestellten Bauteils möglich. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei das Körperschallsignal nicht direkt an dem Bauteil gemessen wird, sondern an dem Umformwerkzeug zur Herstellung des Bauteils, ist jedoch auch eine Differenzmessmethode möglich. It is furthermore possible to carry out the measuring method in particular as a learning measuring method. Thus, first of all one or more reference measurements are carried out, the obtained reference signals then being stored in the evaluation unit and used for comparison with the later measurements. If a deviation of the reference measurement is then determined, it is possible to draw conclusions about the quality of the manufactured component. With the method according to the invention, wherein the structure-borne noise signal is not measured directly on the component, but on the forming tool for producing the component, however, a differential measuring method is also possible.

Es ist weiterhin möglich, eine Lokalisierung der Rissbildung oder Einschnürung aufgrund des gemessenen Körperschallsignals vorzunehmen. Hierzu werden besonders bevorzugt mindestens drei Körperschallsensoren verwendet. Durch die Ausbreitung der Körperschallwellen, ausgehend von dem Entstehungsort der Rissbildung bzw. der Einschnürung, also dem Epizentrum, werden die mindestens drei Köperschallsensoren zu unterschiedlichen Zeitpunkten erreicht. Durch Messung von Frequenz und Amplitude des Körperschallsignals sowie der Absolutzeit, bei dem das Körperschallsignal erstmalig von einem jeden Sensor detektiert wird, ist ein Rückschluss auf die lokale Lage der Rissbildung in dem Bauteil, insbesondere nach einem kartesischen Koordinatensystem möglich. So werden bevorzugt ein Sensor für die X-Richtung, ein Sensor für die Y-Richtung und ein Sensor für die Z-Richtung gewählt, wobei die Sensoren sich an den Koordinatensystem des Werkzeuges orientieren können oder aber ein relatives hierzu liegendes Koordinatensystem abdecken.It is also possible to localize the cracking or constriction due to the measured structure-borne noise signal. For this purpose, at least three structure-borne sound sensors are particularly preferably used. Due to the propagation of the structure-borne sound waves, starting from the point of origin of the crack formation or the constriction, ie the epicenter, the at least three birefringence sensors are achieved at different times. By measuring the frequency and amplitude of the structure-borne sound signal as well as the absolute time at which the structure-borne noise signal is first detected by each sensor, it is possible to draw conclusions about the local location of the crack formation in the component, in particular according to a Cartesian coordinate system. Thus, a sensor for the X-direction, a sensor for the Y-direction and a sensor for the Z-direction are preferably selected, wherein the sensors can be based on the coordinate system of the tool or cover a relative thereto lying coordinate system.

Es ist jedoch auch möglich, die Relativlaufzeit der Körperschallwellen von mindestens zwei unterschiedlichen Körperschallsensoren zu messen. Darüber ist dann ebenfalls eine Lokalisierung der Entstehung des Körperschallsignals möglich, insbesondere bei länglichen Bauteilen.However, it is also possible to measure the relative transit time of the structure-borne sound waves of at least two different structure-borne sound sensors. In addition, then a localization of the formation of the structure-borne sound signal is also possible, especially in elongated components.

Es wird weiterhin das Körperschallsignal über den gesamten zeitlichen Verlauf des Umformvorganges ausgewertet. Dies bedeutet, dass das Körperschallsignal zu Beginn des Umformprozesses, also wenn sich das Umformwerkzeug in Bewegung setzt, erfasst wird, bis zu der Rückkehr des Werkzeuges in die Startposition. Hierüber ist es dann möglich, Anormalitäten, die während des Umformvorganges auftreten können, zu erfassen.Furthermore, the structure-borne sound signal is evaluated over the entire time course of the forming process. This means that the structure-borne sound signal is detected at the beginning of the forming process, ie when the forming tool starts to move, until the tool returns to the starting position. This makes it possible to detect abnormalities that may occur during the forming process.

Es ist weiterhin insbesondere möglich, sowohl den Zeitraum der Blechumformung selber zu überwachen, also von Beginn des Umformverfahrens bis zum Abschluss der Formgebung, also bis zu einem unteren Totpunkt des Umformwerkzeuges, und zeitlich versetzt darauf folgend oder alternativ ausschließlich einen zweiten Zeitraum zu überwachen, bei dem das Umformwerkzeug aus dem umgeformten Blechbauteil ausgefahren wird. Der zweite Zeitraum beginnt also ab dem unteren Totpunkt und erstreckt sich zeitlich von hier aus bis maximal zum Erreichen des oberen Totpunktes. Die beim Ausfahren aus dem umgeformten Blechbauteil erzeugte Reibung eines Bauteils mit Riss oder Einschnürung weicht von der Reibung und der durch die Reibung erzeugten Schallemissionen eines Bauteils ohne Risse oder ohne Einschnürung ab. Hierdurch ist es möglich, mit nur einem Messsystem eine redundante Messung durchzuführen, also bei dem Umformvorgang selber und ergänzt hierzu beim dem Ausfahrvorgang. Im Ergebnis wird durch einen geringen Einsatz von Messmitteln eine Möglichkeit gegeben, eine Fertigungslinie in Echtzeit dauerhaft zu überwachen.It is furthermore possible, in particular, to monitor the period of the sheet metal forming itself, ie from the beginning of the forming process until the completion of the shaping, that is to say to a bottom dead center of the forming tool, and following this time or alternatively exclusively to monitor a second period which the forming tool is extended from the formed sheet metal component. The second period thus begins from the bottom dead center and extends in time from here to a maximum to reach the top dead center. The friction of a component with crack or constriction generated during extension from the formed sheet metal component deviates from the friction and the noise emissions generated by the friction of a component without cracks or without constriction. This makes it possible to carry out a redundant measurement with only one measuring system, ie in the forming process itself and adds to this during the extension process. As a result, a small amount of measuring equipment provides a means of permanently monitoring a production line in real time.

Die zuvor genannten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar, mit den damit einhergehenden Vorteilen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The aforementioned features can be combined with each other in the context of the invention, with the attendant advantages, without departing from the scope of the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der folgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Es zeigen:Further advantages, features, characteristics and aspects of the present invention are part of the following description. Preferred embodiments are shown in the schematic figures. Show it:

1 Ein Umformwerkzeug mit einem im Umformwerkzeug angeordneten Körperschallsensoren, 1 A forming tool with a structure-borne sound sensors arranged in the forming tool,

2 das Umformwerkzeug aus 1 mit einem entstandenen Gefäß an dem herzustellenden Bauteil, 2 the forming tool 1 with a resulting vessel on the component to be produced,

3a und b ein am Umformwerkzeug angeordneten Körperschallsensoren während der Umformung, 3a and b a structure-borne sound sensors arranged on the forming tool during the forming,

4 ein Spannungszeitdiagramm zur Rissdetektion, 4 a voltage time diagram for crack detection,

5 ein Spannungszeitdiagramm zur Rissdetektion, 5 a voltage time diagram for crack detection,

6 ein N-Dimensionales Spannungszeitdiagramm zur Rissdetektion 6 an N-dimensional voltage-time diagram for crack detection

7 ein Umformwerkzeug mit Stempel und angeordneten Körperschallsensoren 7 a forming tool with punch and arranged structure-borne sound sensors

8a und b ein Umformwerkzeug mit integrierten Körperschallsensoren während der Umformung und 8a and b a forming tool with integrated structure-borne sound sensors during the forming and

9a und b ein Bauteil mit Rissbildung, weil von der Rissbildung eine Körperschallwelle ausgeht. 9a and b a component with cracking, because of the cracking emanates a structure-borne sound wave.

In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeigen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt. In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplification.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Umformwerkzeug 1 aufweisend ein Oberwerkzeug 2 und ein Unterwerkzeug 3. In dem Umformwerkzeug 1 ist eine Blechplatine zu einem Blechbauteil 4 umgeformt worden, wobei sich innerhalb des Blechbauteils 4 Körperschallsignale 5 ausbreiten, die dann an einer Kontaktfläche 6 von der Blechbauteiloberfläche 7 an die Formfläche 8 des Oberwerkzeuges 2 oder aber auch des Unterwerkzeuges 3 übergehen. Innerhalb des Oberwerkzeuges 2 oder des Unterwerkzeuges 3 erfolgt dann eine Weiterleitung des Körperschallsignals 9, wobei das weitergeleitete Körperschallsignal 9 in Frequenz f und Amplitude A aufgrund des Übergangs in der Kontaktfläche 6 abgenommen hat. 1 shows a forming tool according to the invention 1 having an upper tool 2 and a lower tool 3 , In the forming tool 1 is a sheet metal blank to a sheet metal component 4 transformed, wherein within the sheet metal component 4 Structure-borne sound signals 5 spread out, then at a contact surface 6 from the sheet metal component surface 7 to the mold surface 8th of the upper tool 2 or even the lower tool 3 pass. Within the upper tool 2 or the lower tool 3 then carried a forwarding of the structure-borne sound signal 9 , wherein the forwarded structure-borne sound signal 9 in frequency f and amplitude A due to the transition in the contact surface 6 has decreased.

In der in 1 dargestellten Variante ist an eine äußere Seitenfläche 10 des Oberwerkzeuges 2 sowie an eine Unterseite 11 des Unterwerkzeuges 3 jeweils ein Körperschallsensor 12 angeordnet. Der Körperschallsensor 12 ist insbesondere als Beschleunigungssensor, Dehnungssensor oder Kraftsensor ausgebildet. Er nimmt die über das jeweilige Werkzeug weitergeleiteten Körperschallsignale 9 auf und gibt sie an eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit weiter. Bei der Auswerteeinheit kann es sich um eine Datenerfassung als PC oder aber auch eines Speicherbausteins oder ähnlichem handeln. In the in 1 illustrated variant is on an outer side surface 10 of the upper tool 2 as well as to a bottom 11 of the lower tool 3 each a structure-borne sound sensor 12 arranged. The structure-borne sound sensor 12 is designed in particular as an acceleration sensor, strain sensor or force sensor. He takes over the respective tool forwarded structure-borne sound signals 9 and passes them on to an evaluation unit, not shown. The evaluation unit may be a data acquisition PC or even a memory module or the like.

Das von dem Körperschallsensor 5 erfasste Signal kann weiterhin frequenzmoduliert, verstärkt oder aber auch analog digital gewandelt werden. Der erfassbare Frequenzbereich ist von dem Blechbauteil 4 selber, insbesondere der Größe und der Form des Blechbauteils 4 abhängig und kann von wenigen Hertz bis zu mehreren Megahertz reichen.That of the structure-borne sound sensor 5 detected signal can continue to be frequency modulated, amplified or converted analog digital. The detectable frequency range is of the sheet metal component 4 itself, especially the size and shape of the sheet metal component 4 dependent and can range from a few hertz to several megahertz.

2 zeigt ein analog zu 1 aufgebautes Umformwerkzeug 1 aufweisend ein Oberwerkzeug 2 sowie ein Unterwerkzeug 3 und eine entsprechende Anordnung von Körperschallsensoren 12 an dem Oberwerkzeug 2 und dem Unterwerkzeug 3. Bei dem in 2 umgeformten Blechbauteil 4 ist ein Riss 13 durch die Umformung entstanden, wobei der Riss 13 ein entsprechendes Risskörperschallsignal 14 erzeugt, das ausgehend von dem Epizentrum 15 des Risses sich in dem Blechbauteil 4 ausbreitet. Ebenfalls breitet sich das durch die Blechumformung erzeugte reguläre Körperschallsignal 5 analog zu 1 aus. In den Kontaktflächen gehen die erzeugten Körperschallsignale 5 in das Oberwerkzeug 2 bzw. Unterwerkzeug 3 über und werden dort als weitergeleitete Körperschallsignale 9 von den an dem Oberwerkzeug 2 bzw. an dem Unterwerkzeug 3 angeordneten Körperschallsensoren 12 erfasst. Aufgrund des zeitlichen Eintreffens des von dem Epizentrum 15 ausgehenden Risskörperschallsignals 14 an dem oberen Körperschallsensor 12‘ des Oberwerkzeuges 2 bzw. dem unteren Körperschallsensor 12‘ des Unterwerkzeuges und durch Analyse von Frequenz f und Amplitude A des jeweils von dem Sensor 12‘ bzw. 12‘‘ gemessenen Körperschallsignals 5 ist eine Lokalisierung des Epizentrums 15 des Risses 13 innerhalb des Blechbauteiles 4 möglich. 2 shows an analogy to 1 built-up forming tool 1 having an upper tool 2 and a lower tool 3 and a corresponding arrangement of structure-borne sound sensors 12 on the upper tool 2 and the lower tool 3 , At the in 2 formed sheet metal component 4 is a crack 13 formed by the deformation, the crack 13 a corresponding cracked body sound signal 14 generated, starting from the epicenter 15 the crack in the sheet metal component 4 spreads. Likewise, the regular structure-borne sound signal generated by the sheet metal deformation spreads 5 analogous to 1 out. In the contact surfaces, the structure-borne noise signals go 5 in the upper tool 2 or lower tool 3 over there and are there as forwarded structure-borne sound signals 9 from the on the upper tool 2 or on the lower tool 3 arranged structure-borne sound sensors 12 detected. Due to the time of arrival of the epicenter 15 outgoing cracked body sound signal 14 on the upper structure-borne sound sensor 12 ' of the upper tool 2 or the lower structure-borne sound sensor 12 ' of the lower tool and by analysis of frequency f and amplitude A of each of the sensor 12 ' respectively. 12 '' measured structure-borne sound signal 5 is a localization of the epicenter 15 the crack 13 within the sheet metal component 4 possible.

3a und b zeigen eine weitere Ausführungsvariante eines Umformwerkzeuges 1, wobei das Umformwerkzeug 1 gemäß 3 aus einem Oberwerkzeug 2 und einem Unterwerkzeug 3 sowie einem an dem Unterwerkzeug 3 angeordneten Stempel 16 ausgebildet sind. An dem Unterwerkzeug 3 sind ferner Niederhalter 17 angeordnet, wobei die Niederhalter 17 auf Federn 18 gelagert sind. An dem Stempel 16, an dem Oberwerkzeug 2 und an dem Unterwerkzeug 3 ist jeweils ein Körperschallsensor 12 angeordnet, der dann ein bei der Umformung, also bei der Überführung des Umformwerkzeuges 1 mit eingelegter Blechplatine 19 in 3a zu dem Umformwerkzeug 1 mit umgeformtem Blechbauteil 4 gemäß 3b erfolgten Umformung, ein etwaiges Abweichen des Körperschallsignal 5 aufgrund einer Entstehung einer Einschnürung oder aber einer Rissbildung erfasst. 3a and b show a further embodiment variant of a forming tool 1 , wherein the forming tool 1 according to 3 from an upper tool 2 and a lower tool 3 and one on the lower tool 3 arranged stamp 16 are formed. At the lower tool 3 are also hold-down 17 arranged, with the hold-down 17 on feathers 18 are stored. On the stamp 16 , on the upper tool 2 and on the lower tool 3 each is a structure-borne sound sensor 12 arranged, which then one during the forming, ie during the transfer of the forming tool 1 with inserted sheet metal blank 19 in 3a to the forming tool 1 with formed sheet metal component 4 according to 3b made reshaping, a possible deviation of the structure-borne sound signal 5 due to the formation of a constriction or cracking.

4 zeigt exemplarisch die Auswertung des Signals eines Körperschallsensors 12 nach Maßgabe einer Amplitude A, wobei das Signal verstärkt ist und auf der Koordinate die Amplitude A in Volt sowie auf der Abszisse die Zeit t in Sekunden angegeben sind. Kurve 1 K1 zeigt ein Bauteil, das beispielsweise aus einer Referenzmessung als intaktes Bauteil, sogenanntes iO Bauteil, gemessen ist. Kurve 2 K2 zeigt hingegen einen von der Kurve 1 K1 abweichenden Verlauf des Körperschallsignals 9, wobei das Körperschallsignal 9 gemäß Kurve K2 ein defektes Bauteil mit Rissbildung, also ein niO Bauteil, darstellt. 4 shows an example of the evaluation of the signal of a structure-borne sound sensor 12 in accordance with an amplitude A, wherein the signal is amplified and on the coordinate the amplitude A in volts and on the abscissa the time t are given in seconds. Curve 1 K1 shows a component that is measured, for example, from a reference measurement as an intact component, so-called OK component. Curve 2 K2, however, shows a deviating from the curve 1 K1 course of the structure-borne sound signal 9 , wherein the structure-borne noise signal 9 according to curve K2 a defective component with cracking, so a niO component represents.

5 zeigt wiederum die Auswertung eines Amplitudenverlaufes über der Zeit, wobei Kurve K1 wiederum ein iO Bauteil und Kurve K2 ein niO Bauteil darstellt. Der Markierungsbalken 20 stellt dabei innerhalb des Diagramms den unteren Totpunkt des Umformwerkzeuges 1 dar. Der Amplitudenverlauf auf die Bildebene bezogen auf der rechten Seite von dem Markierungsbalken ist somit das beim Auseinanderfahren des Umformwerkzeuges 1 erzeugte Körperschallsignal 9. 5 again shows the evaluation of an amplitude curve over time, wherein curve K1 again represents an OK component and curve K2 represents a NOK component. The marking bar 20 sets within the diagram the bottom dead center of the forming tool 1 The amplitude progression on the image plane relative to the right side of the marking bar is thus that when moving apart of the forming tool 1 generated structure-borne sound signal 9 ,

6 zeigt bei Verwendung von mehreren Sensoren eine n-dimensionale Auswertung der Körperschallsignale 9. Auch hier sind wiederum zwei verschiedene Kurven dargestellt, wobei Kurve K1 aufgrund einer Referenzmessung oder aber eines Anlernvorganges des Umformwerkzeuges 1 erfasst ist und Kurve K2 ein niO Bauteil darstellt. 6 shows when using multiple sensors n-dimensional analysis of structure-borne sound signals 9 , Again, two different curves are shown, with curve K1 due to a reference measurement or a learning process of the forming tool 1 is detected and curve K2 represents a niO component.

7 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Umformwerkzeuges 1 aufweisend ein Oberwerkzeug 2 sowie ein Unterwerkzeug 3, wobei in dem Oberwerkzeug 2 ein weiterer Stempel 16 angeordnet ist. Mit dem Umformwerkzeug 1 wird eine nicht näher dargestellte Blechplatine 19 zu einem dargestellten Blechbauteil 4 umgeformt. Insgesamt sind vier Körperschallsensoren 12 in dem erfindungsgemäßen Umformwerkzeug 1 angeordnet, wobei die zwei oberen dargestellten Körperschallsensoren 12‘ an einer Rückseite des Stempels 16 angeordnet sind und die beiden unteren dargestellten Körperschallsensoren 12‘‘ in das Unterwerkzeug 1 integriert sind. Ein mechanischer Kontakt zwischen Körperschallsensor 12 und Blechplatine 19 bzw. Blechbauteil 4, also ein Hineinragen oder aber ein Kontakt des Körperschallsensors 12 mit dem Formhohlraum, wird erfindungsgemäß vermieden. 7 shows a further embodiment of a forming tool according to the invention 1 having an upper tool 2 and a lower tool 3 , wherein in the upper tool 2 another stamp 16 is arranged. With the forming tool 1 is a sheet metal blank, not shown 19 to a illustrated sheet metal component 4 reshaped. In total there are four structure-borne sound sensors 12 in the forming tool according to the invention 1 arranged, the two upper structure-borne sound sensors shown 12 ' at a back of the stamp 16 are arranged and the two lower structure-borne sound sensors shown 12 '' into the lower tool 1 are integrated. A mechanical contact between the structure-borne sound sensor 12 and sheet metal plate 19 or sheet metal component 4 that is, a questioning or a contact of the structure-borne sound sensor 12 with the mold cavity, is inventively avoided.

8a und 8b zeigen eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Umformwerkzeuges 1, wobei hier in einem Oberwerkzeug 2 zwei Körperschallsensoren 12 angeordnet sind, wobei die Köperschallsensoren 12 in ihrer Längenausdehnung im Wesentlichen in einem rechten Winkel zueinander stehen. Somit werden mindestens zwei Aufnahmerichtungen bzw. zwei Überwachungsräume durch die im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordneten Körperschallsensoren 12 überwacht. In 3b ist die Blechplatine 19 aus 3a zu dem Blechbauteil 4 umgeformt. Ein dabei entstehendes Körperschallsignal 5 wird von den zwei in das Oberwerkzeug 2 integrierten Körperschallsensoren 12 erfasst. 8a and 8b show a further embodiment of a forming tool according to the invention 1 , being here in an upper tool 2 two structure-borne sound sensors 12 are arranged, wherein the Köperschallsensoren 12 in their longitudinal extension substantially at a right angle to each other. Thus, at least two receiving directions or two interstitial spaces are caused by the structure-borne sound sensors arranged essentially at right angles to one another 12 supervised. In 3b is the sheet metal blank 19 out 3a to the sheet metal part 4 reshaped. An ensuing structure-borne sound signal 5 is from the two in the upper tool 2 integrated structure-borne sound sensors 12 detected.

9a und 9b zeigen weiterhin die Ausbreitung verschieden tiefe Risse 13 innerhalb eines Blechbauteils 4. Gut zu erkennen ist, dass bei dem Riss 13 gemäß 9a das Epizentrum 15 in einem oberen Bereich des Blechbauteils 4 angesiedelt ist und, von dem Epizentrum 15 ausgehend, aufgrund des relativ zu dem Bauteil dargestellten kleinen Risses 13 das Körperschallsignal 5 eine Frequenz f und Amplitude A aufweist. 9a and 9b continue to show the propagation of different deep cracks 13 inside a sheet metal part 4 , Good to see is that at the crack 13 according to 9a the epicenter 15 in an upper region of the sheet metal component 4 is settled and, from the epicenter 15 starting, due to the small crack shown relative to the component 13 the structure-borne sound signal 5 has a frequency f and amplitude A.

Im Gegensatz hierzu ist das Epizentrum 15 gemäß dem großen Riss 13 in 9b im unteren Bereich des Blechbauteils 4 angesiedelt, wobei der größere Riss 13 nahezu einen Durchriss des Blechbauteils 4 darstellt. Aufgrund der gestiegenen Größe des Risses 13 in 9b im Gegensatz zu 9a ist eine deutlich größere Amplitude A sowie kleinere Frequenz f zu verzeichnen.In contrast, the epicenter is 15 according to the big crack 13 in 9b in the lower part of the sheet metal component 4 settled, with the larger crack 13 almost a crack of the sheet metal component 4 represents. Due to the increased size of the crack 13 in 9b in contrast to 9a is a much larger amplitude A and smaller frequency f recorded.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Umformwerkzeugforming tool
2 2: Oberwerkzeugupper tool
3 3: Unterwerkzeuglower tool
4 4: Blechbauteilsheet metal component
5 5: KörperschallsignalBorne noise signal
6 6: Kontaktflächecontact area
7 7: BlechbauteiloberflächeSheet metal component surface
8 8th: Formflächeform surface
9 9: weitergeleitetes Körperschallsignalforward structure-borne sound signal
10 10: Seitenfläche zu 2 Side surface too 2
11 11: Unterseite zu 3 Bottom to 3
12 12: KörperschallsensorAcoustic emission sensor
13 13: RissCrack
14 14: RisskörperschallsignalCrack-borne noise signal
15 15: Epizentrumepicenter
16 16: Stempelstamp
17 17: NiederhalterStripper plate
18 18: Federfeather
19 19: Blechplatinesheet metal blank
20 20: MarkierungsbalkenHighlight bar
2121: Rückseite zu 6 Back to 6
A A: Amplitudeamplitude
t t: ZeitTime
f f: Frequenzfrequency
K1K1: Kurve 1 Curve 1
K2K2: Kurve 2 Curve 2

Claims

Forming tool ( 1 ) for forming sheet metal blanks ( 19 ) to three-dimensionally shaped sheet metal components ( 4 ), wherein the forming tool ( 1 ) an upper tool ( 2 ) and a lower tool ( 3 ), wherein on the upper tool ( 2 ) and / or the lower tool ( 3 ) at least one structure-borne sound sensor ( 12 ) is arranged for detecting a crack or constriction occurring in the deformation on the sheet metal blank, characterized in that a first structure-borne sound sensor ( 12 ) monitors a first level and a second structure-borne sound sensor ( 12 ) monitors a second plane, wherein the second plane is disposed at an angle of 70 degrees to 120 degrees to the first plane, and a third structure-borne sound sensor ( 12 ) monitors a third level, the third level being at an angle of 70 Degrees to 170 degrees respectively to the first plane and to the second plane, so that the local location of the crack or neck in the formed sheet metal component (FIG. 4 ) is detectable.

Forming tool according to claim 1, characterized in that a stamp ( 16 ) is provided for further forming, wherein at least one structure-borne sound sensor ( 12 ) on the stamp ( 16 ) is arranged.

Forming tool according to claim 1 or 2, characterized in that at least one structure-borne sound sensor ( 12 ) directly on the upper tool ( 2 ) and / or the lower tool ( 3 ) is arranged.

Forming tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that as structure-borne sound sensors ( 12 ) Strain gauges and / or optical strain sensors and / or piezoelectric structure-borne noise sensors ( 12 ) are used.

Forming tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that the forming tool a hold-down ( 17 ), wherein at least one structure-borne sound sensor ( 12 ) on the hold-down ( 17 ) is arranged.