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Die Erfindung betrifft eine Sensorhalterung zum Anbringen mindestens eines Sensors an ein Werkzeug zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, so dass Prozessparameter des Faserverbund-Herstellungsprozesses mittels des Sensors ermittelbar sind, mit einem Halterungskorpus, an dem eine Sensoraufnahme zur Aufnahme des Sensors zur Ermittlung der Prozessparameter vorgesehen ist, wobei die Sensorhalterung einen mit dem Halterungskorpus zusammenwirkenden Haftmagneten aufweist, der zum lösbaren Anbringen und Halten der Sensorhalterung an dem Werkzeug ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Werkzeug hierzu. Ebenso betrifft die Erfindung eine Verwendung einer Sensorhalterung zum Anbringen eines Sensors an einem Werkzeug zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, wobei der Sensor zum Ermitteln von Prozessparametern während des Herstellungsprozesses vorgesehen ist.
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In der heutigen Faserverbundfertigung, bei dem Faserverbundbauteile aus einem Faserhalbzeug durch Infiltration eines Matrixharzes und anschließendem Aushärten gebildet werden, ist es für die Qualitätssicherung notwendig, dass bestimmte Prozessparameter während des gesamten Herstellungsprozesses ermittelt und überwacht werden. Dies betrifft insbesondere die Phase der Aushärtung, bei der das in ein Werkzeug eingebrachte Faserhalbzeug mit dem Matrixharz getränkt und unter Beaufschlagung von Temperatur und Druck in einem Autoklaven ausgehärtet wird.
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Die Notwendigkeit der Überwachung von Prozessparametern ergibt sich hierbei aus der Tatsache, dass Abweichungen von den vorgegebenen Bedingungen schnell zu Fehlstellen innerhalb des Bauteils führen können, so dass die Stabilität des fertigen Faserverbundbauteils nicht mehr gewährleistet werden kann. Derartige Bauteile sind auszusondern und stellen Ausschuss dar, der die Kosten für die Herstellung derartiger Faserverbundbauteile erhöht.
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Um in einem Autoklav die qualitätsrelevanten Parameter mit Hilfe der Sensoren sicher erfassen zu können, werden ortsfeste Sensorhalterungen an die Unterseite des Werkzeuges, in das das Faserverbundbauteil eingebracht wurde, angeschweißt. Über eine Sensoraufnahme wird dann der entsprechende Sensor an der Sensorhalterung befestigt, so dass die entsprechenden qualitätsrelevanten Prozessparameter erfassbar werden.
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Ein Autoklav ist ein druckdichter Ofen, in dem Strukturbauteile aus Faserverbund meist bei einem vakuumunterstützten Verfahren ausgehärtet werden. Die Aushärtung im Autoklav erfolgt nach einem optimierten Temperatur-Druck-Zeitverlauf, der je nach Harzsystem bei Temperaturen zwischen 100°C und 450°C und Drücken zwischen 3 Bar und 20 Bar liegen kann.
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Die Anzahl und Position der Messstellen für die Sensoren werden dabei meist bereits in der Konstruktionsphase des Faserverbundbauteils und des hierzu benötigten Werkzeuges festgelegt und an diesen Stellen fest verschweißt. Die Position und die Anzahl wird dann während des kompletten Werkzeuglebenszyklus in der Regel nicht mehr verändert, da die neue Positionierung dieser Sensorhalterungen sehr umständliche Umbaumaßnahmen mit sich bringen würde. Befindet sich nun ein Faserverbundbauteil zur Aushärtung im Autoklav, so können die eingesetzten Sensoren nur an den definierten (geschweißten) Messstellen die notwendigen Prozessparameter messen. Der große Nachteil besteht allerdings hierbei darin, dass beim Legen der Faserhalbzeuge in das Werkzeug es unter Umständen zu fehlerhaften Stellen, wie beispielsweise Überlappungen oder Spalte zwischen den einzelnen Faserhalbzeuglagen, kommen kann, die eine Nachverfolgung der qualitätsrelevanten Parameter an diesen kritischen Stellen mit sich bringt. Befindet sich die kritische Stelle jedoch außer Reichweite eines Sensors, so können während des Herstellungsprozesses die an diesen Stellen notwendigen Überwachungen der qualitätsrelevanten Parameter nicht durchgeführt werden, so dass dem gesamten Herstellungsprozess keine qualitätssichernden Daten zur Verfügung stehen. Es kann demnach an diesen Stellen keine Aussage darüber getroffen werden, inwieweit die fehlerhaften Stellen die Bauteilqualität reduziert haben. Das Fehlen dieser Daten kann dann zu einer Späterkennung eines fehlerhaften Bauteils führen, was eine ungewollte Belegzeit des Autoklav und zusätzliche Energiekosten mit sich bringt.
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Die
DE2630498 zeigt einen einstellbaren Halter, der einen magnetischen Fuß aufweist, an dem ein Korpus zum befestigen eines Sensors (Messinstrument) angeordnet ist, wobei der magnetische Fuß so ausgebildet ist, dass die gesamte Halterung an dem Werkzeug befestigbar wird.
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Aus der
DE3530776C2 ist eine Messeinrichtungfür geradlinige Relativbewegungen bei Montage verfahren bekannt, wobei die Messeinrichtung eines Skaleneinheit und eine Messkopf-Anordnung umfasst, die einem magnetischen Teilungsträger der Skaleneinheit zugeordnet ist.
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Die
DE19648847A1 offenbart ein Höhenmess- und Anreisgerät, dessen Fuß eine magnetische Halterung aufweist.
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Die
DE 10 2005 043 454 B3 offenbart eine Wechseleinrichtung, bei der mit Hilfe eines Permanentmagneten und eines Elektromagneten eine Schiebeeinrichtung zum arretieren eines Sensors gehalten werden kann.
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Die
DE69118434T2 offenbart einen magnetischen Werkzeughalter, mit dem ein automatisch aufrollbares Messband an einer am Körper tragbargen Klippvorrichtung gehalten werden kann.
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Schließlich offenbart die
DE4140403C2 ein Verfahren zur Montage eines Sensorkopfes für einen Magnetfeldgeber.
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Demnach ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren anzugeben, mit dem qualitätsrelevante Daten an den Werkzeugen sicher erfasst werden können, ohne dass große Umbaumaßnahmen an dem Werkzeug notwendig werden und die benötigten qualitätssichernden Prozessparameter dennoch sicher erfasst werden können.
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Die Aufgabe wird mit einer Sensorhalterung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Halterungskorpus einen zu einer Korpusseite offenen Hohlraum aufweist, in dem der Haftmagnet einbringbar ist und mit dem der Halterungskorpus so zusammenwirkt, dass die Sensorhalterung an dem Werkzeug lösbar anbringbar ist und gehalten wird, wobei der Haftmagnet eine Durchführung für den in der Sensoraufnahme aufgenommenen Sensor aufweist.
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Demnach wird erfindungsgemäß eine Sensorhalterung vorgeschlagen, die einen Halterungskorpus aufweist, an dem eine Sensoraufnahme zur Aufnahme eines Sensors zur Ermittlung der Prozessparameter vorgesehen ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo der Halterungskorpus der Sensorhalterung nun an das Werkzeug angeschweißt wird, schlägt die vorliegende Erfindung vor, dass die Sensorhalterung einen mit dem Halterungskorpus zusammenwirkenden Haftmagneten aufweist, der zum lösbaren Anbringen und Halten der Sensorhalterung an dem Werkzeug ausgebildet ist.
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Der Halterungskorpus hat einen zu einer Korpusseite offenen Hohlraum, in dem der Haftmagnet einbringbar ist und mit dem Halterungskorpus dann zusammenwirkt, um die Sensorhalterung an dem Werkzeug anzuheften und zu halten. Hierdurch kann der Haftmagnet platzsparend in dem Halterungskorpus untergebracht werden, wobei der Haftmagnet eine Durchführung aufweist, die mit der Sensoraufnahme so zusammenwirkt, dass der Sensor zum Messen der Prozessparameter durchgeführt werden kann.
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Dadurch wird es möglich, die Sensorhalterung mit Hilfe des mit dem Halterungskorpus zusammenwirkenden Haftmagneten an dem Werkzeug anzuheften, und zwar an denjenigen Positionen, die für den vorliegenden Herstellungsprozess qualitätsrelevant sind. Sollte es während des Einbringens des Faserhalbzeuges in das Werkzeug an bestimmten Positionen zu kritischen Stellen kommen, so kann die mit dem Haftmagneten versehene Sensorhalterung problemlos von dem Werkzeug gelöst und an die entsprechende Position angeheftet werden. Ein kompliziertes Umbauen mit Abschweißen und wieder Anschweißen entfällt damit vollständig.
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Die Erfinder haben dabei erkannt, dass zum einen ein Magnet ausreichend ist, um den Korpus und den über die Sensoraufnahme aufgenommenem Sensor an beispielsweise einer Unterseite des Werkzeuges zu halten, wobei dennoch die qualitätsrelevanten Prozessparameter mit Hilfe des Sensors trotz des Magneten sicher erfasst werden können. Auf die Qualität des Messergebnisses hat der Magnet somit keinen Einfluss.
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Unter dem Merkmal, dass der Halterungskorpus mit dem Haftmagneten zusammenwirkt, wird im Sinne der vorliegenden Erfindung grundsätzlich verstanden, dass der Haftmagnet in oder an dem Halterungskorpus fest oder lösbar so angeordnet ist, dass der Halterungskorpus an dem Werkzeug haftet, so dass die vollständige Sensorhalterung mit dem Sensor an dem Werkzeug lösbar anbringbar ist und gehalten wird.
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Der eingesetzte Magnet sollte für den Einsatz im Autoklaven bei Prozessen bis zum 250°C temperaturbeständig sein und eine Tragfähigkeit von bis zu 1,7 kg haben.
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Vorteilhafterweise wird der Haftmagnet zum Zusammenwirken mit dem Halterungskorpus verklebt, vorzugsweise mittels eines Harzes, das hochtemperaturbeständig ist. So lassen sich auch Temperaturen innerhalb eines Autoklaven von bis zu 420°C einstellen.
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Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es auch denkbar, dass der Haftmagnet formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Halterungskorpus zusammenwirkt, um die Sensorhalterung an dem Werkzeug lösbar anzubringen und zu halten. So kann der Magnet beispielsweise so ausgebildet sein, dass er passgenau mit dem Halterungskorpus zusammenwirkt und der Halterungskorpus allein durch die entstehenden Reibungskräfte an den Auflageseiten zwischen Haftmagnet und Halterungskorpus gehalten wird. Denkbar ist aber auch, dass der Haftmagnet und der Halterungskorpus ein Gewinde aufweisen, so dass die beiden Elemente miteinander verschraubbar sind. Auch eine Fixierung über eine Nut und eine Feder ist denkbar.
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Vorzugsweise wirken Halterungskorpus und Haftmagnet der Sensorhalterung so miteinander zusammen, dass eine an der Sensoraufnahme aufgenommener Sensor die notwendigen Prozessparameter ermitteln bzw. erfassen kann.
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Darüber hinaus wird die Aufgabe auch mit einem Werkzeug zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit mindestens einer Sensorhalterung der vorstehend genannten Art gelöst, um mindestens einen Sensor zur Ermittlung von Prozessparametern während des Herstellungsprozesses des Faserverbundbauteils lösbar an dem Werkzeug anzubringen und zu halten.
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Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit der Verwendung der eingangs genannten Art gelöst mit
- – Bereitstellen einer Sensorhalterung wie vorstehend beschrieben mit einem Halterungskorpus, an dem eine Sensoraufnahme zur Aufnahme des Sensors vorgesehen ist, und mit einem Haftmagneten, der mit dem Halterungskorpus zusammenwirkt,
- – Einbringen des Sensors in die Sensoraufnahme der Sensorhalterung, und
- – Anheften der Sensorhalterung mittels des mit dem Halterungskorpus zusammenwirkenden Haftmagneten an dem Werkzeug, um den Sensor an dem Werkzeug zur Ermittlung von Prozessparametern zu positionieren.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verwendung finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
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1 – schematische Darstellung einer Sensorhalterung.
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1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensorhalterung aus zwei Blickwinkeln. Die erfindungsgemäße Sensorhalterung 1 weist einen Halterungskorpus 2 auf, der kreisförmig ausgebildet ist. Axial zu dem kreisrunden Halterungskorpus 2 ist eine Sensoröffnung 3 vorgesehen, in die eine Sensoraufnahme 4 eingebracht werden kann. Denkbar ist hier beispielsweise, dass die Sensoraufnahme 4 ein Gewinde aufweist, das mit einem Gewinde in der Sensoröffnung zusammenwirkt, so dass die Sensoraufnahme in dem Halterungskorpus 2 einschraubbar ist. Denkbar ist aber auch, dass die Sensoröffnung 3 und die Sensoraufnahme 4 einstückig mit dem Halterungskorpus 2 ausgebildet ist. Einstückig meint hier fügestellenfrei.
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In die Sensoraufnahme 4 ist ein Sensor 5 einführbar, so dass die Prozessparameter an einer Werkzeugseite erfassbar sind, wenn die Sensorhalterung 1 an dem Werkzeug angebracht wird. Ein solcher Sensor 5 kann beispielsweise ein Mantelthermoelement zur Ermittlung der Temperatur sein. Denkbar sind aber auch Sensoren, wie beispielsweise Ultraschallsensoren oder dergleichen.
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Um den Halterungskorpus 2 der Sensorhalterung 1 an dem Werkzeug lösbar anzubringen und dort halten zu können ist ein Haftmagnet 6 vorgesehen, der in dem Halterungskorpus 2 eingebracht werden kann. Hierzu weist der Halterungskorpus 2 einen um die Sensoröffnung 3 verlaufenden Hohlraum 7 auf, in dem der ebenfalls kreisförmig ausgebildete Haftmagnet eingeschoben werden kann.
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Um dabei die Ermittlung der Prozessparameter durch den Sensor 5 nicht zu beeinträchtigen, weist der Haftmagnet weiterhin axial eine Durchführung 8 auf, so dass der in die Sensoraufnahme 4 eingeschobene Sensor 5 die Prozessparameter an der Werkzeugoberfläche (nicht dargestellt) erfassen kann.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 ist sowohl der Halterungskorpus als auch der Haftmagnet 6 so ausgebildet, dass er plan an der Haftseite, mit der die Sensorhalterung 1 an dem Werkzeug angebracht wird, abschließt, so dass die Erfassung der Prozessparameter durch den Sensor 5 nicht beeinträchtigt wird.
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Durch den in 1 gezeigten modularen Aufbau ist es darüber hinaus möglich, die Sensorhalterung für die unterschiedlichsten Sensorgeometrien zu verwenden. Eine klassische Sensorhalterung ist dabei für einen bestimmten Sensortyp ausgelegt und kann nur schwer auf andere Sensoren adaptiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensorhalterung
- 2
- Halterungskorpus
- 3
- Sensoröffnung
- 4
- Sensoraufnahme
- 5
- Sensor
- 6
- Haftmagnet
- 7
- Hohlraum
- 8
- Durchführung
