DE102018127991A1 - Process for the mechanical processing of a sandwich structure, tool device and sandwich structure - Google Patents

Process for the mechanical processing of a sandwich structure, tool device and sandwich structure Download PDF

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Philipp Thumm
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Abstract

Es wird ein Verfahren bereitgestellt zur mechanischen Bearbeitung einer Sandwichstruktur (12), welche ein erstes Lagenelement (18), ein zweites elektrisch leitendes Lagenelement (20) und ein zwischen dem ersten Lagenelement (18) und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement (20) angeordnetes Kernelement (16) umfasst, wobei die Sandwichstruktur (12) mittels eines Werkzeugs (14) zumindest entlang einer ersten Bearbeitungsrichtung (22) vom ersten Lagenelement (18) aus mechanisch bearbeitet wird, wobei mindestens eine von einer Eintauchtiefe (30) des Werkzeugs (14) in die Sandwichstruktur (12) entlang der ersten Bearbeitungsrichtung (22) abhängige physikalische Eigenschaft (28) zwischen dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement (20) der Sandwichstruktur (12) und dem Werkzeug (14) überwacht wird.A method is provided for the mechanical processing of a sandwich structure (12), which has a first layer element (18), a second electrically conductive layer element (20) and a core element arranged between the first layer element (18) and the second electrically conductive layer element (20) (16), the sandwich structure (12) being machined by means of a tool (14) at least along a first machining direction (22) from the first layer element (18), at least one of an immersion depth (30) of the tool (14) into the sandwich structure (12) along the first processing direction (22) dependent physical property (28) between the second electrically conductive layer element (20) of the sandwich structure (12) and the tool (14) is monitored.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur mechanischen Bearbeitung einer Sandwichstruktur, welche ein erstes Lagenelement, ein zweites Lagenelement und ein zwischen dem ersten Lagenelement und dem zweiten Lagenelement angeordnetes Kernelement umfasst.The present invention relates to a method for mechanical processing of a sandwich structure, which comprises a first layer element, a second layer element and a core element arranged between the first layer element and the second layer element.

Die Erfindung betrifft ferner eine Werkzeugeinrichtung zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren.The invention further relates to a tool device for use in a method according to the invention.

Die Erfindung betrifft ferner eine Überwachungseinrichtung.The invention further relates to a monitoring device.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Sandwichstruktur zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren.The invention further relates to a sandwich structure for use in a method according to the invention.

Insbesondere in Fügeverfahren von Sandwichstrukturen, beispielsweise zum punktförmigen Fügen, ist es häufig erforderlich, das erste Lagenelement und das Kernelement einer Sandwichstruktur mechanisch zu bearbeiten, während das zweite Lagenelement unverändert bleibt. An dem zweiten Lagenelement wird vorzugsweise ein zu fügendes Fügeelement festgelegt.In particular in joining processes of sandwich structures, for example for punctiform joining, it is often necessary to mechanically process the first layer element and the core element of a sandwich structure, while the second layer element remains unchanged. A joining element to be joined is preferably fixed on the second layer element.

Hierbei können Schwankungen in einer Materialstärke des ersten Lagenelements, in einer Materialstärke des zweiten Lagenelements und in einer Materialstärke des Kernelements zu unerwünschten Beschädigungen des zweiten Lagenelements führen.Fluctuations in a material thickness of the first layer element, in a material thickness of the second layer element and in a material thickness of the core element can lead to undesirable damage to the second layer element.

Derartige Beschädigungen führen insbesondere zu einer verminderten Qualität der Fügung.Such damage leads in particular to a reduced quality of the joining.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, bei welchem eine Beschädigung des zweiten Lagenelements detektiert werden kann und welches zudem einfach in bestehende Bearbeitungsverfahren integrierbar ist.The object of the invention is to provide a method in which damage to the second layer element can be detected and which can also be easily integrated into existing machining methods.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei welchem eine Sandwichstruktur, welche ein erstes Lagenelement, ein zweites elektrisch leitendes Lagenelement und ein zwischen dem ersten Lagenelement und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement angeordnetes Kernelement umfasst, mittels eines Werkzeugs zumindest entlang einer ersten Bearbeitungsrichtung vom ersten Lagenelement aus mechanisch bearbeitet wird, wobei mindestens eine von einer Eintauchtiefe des Werkzeugs in die Sandwichstruktur entlang der ersten Bearbeitungsrichtung abhängige physikalische Eigenschaft zwischen dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement der Sandwichstruktur und dem Werkzeug überwacht wird.This object is achieved according to the invention by a method in which a sandwich structure, which comprises a first layer element, a second electrically conductive layer element and a core element arranged between the first layer element and the second electrically conductive layer element, by means of a tool at least along a first machining direction from the first Layer element is machined mechanically, at least one physical property dependent on an immersion depth of the tool in the sandwich structure along the first machining direction being monitored between the second electrically conductive layer element of the sandwich structure and the tool.

Dies kann den Vorteil bieten, dass nicht unbemerkt Sandwichstrukturen mit beschädigten und/oder in ihrer Materialstärke geschwächten zweiten elektrisch leitenden Lagenelementen weiterverwendet werden.This can offer the advantage that sandwich structures with damaged and / or weakened second electrically conductive layer elements are weakened in their material thickness.

Insbesondere wird die mindestens eine physikalische Eigenschaft automatisch überwacht.In particular, the at least one physical property is monitored automatically.

Vorzugsweise wird die mindestens eine physikalische Eigenschaft mittels einer Überwachungseinrichtung überwacht. Die Überwachungseinrichtung ist vorzugsweise Teil einer Werkzeugeinrichtung oder bildet die Werkzeugeinrichtung. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung Teil der Sandwichstruktur ist.The at least one physical property is preferably monitored by means of a monitoring device. The monitoring device is preferably part of a tool device or forms the tool device. However, it can also be provided that the monitoring device is part of the sandwich structure.

Die Überwachungseinrichtung lässt sich bevorzugt in herkömmliche Bearbeitungsaufbauten integrieren. Ein aufwendiger Austausch von Werkzeugen ist insbesondere entbehrlich.The monitoring device can preferably be integrated into conventional machining structures. A complex exchange of tools is particularly unnecessary.

Die mindestens eine physikalische Eigenschaft wird vorzugsweise während der gesamten mechanischen Bearbeitung der Sandwichstruktur überwacht. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass in festgelegten Intervallen, beispielsweise jede Sekunde oder häufiger, eine Überwachungsmessung durchgeführt wird.The at least one physical property is preferably monitored during the entire mechanical processing of the sandwich structure. However, it can also be provided that a monitoring measurement is carried out at fixed intervals, for example every second or more frequently.

Erfindungsgemäße Verfahren eignen sich vorzugsweise zur spanabhebenden Bearbeitung einer Sandwichstruktur, wobei das Werkzeug beispielsweise ein Fräswerkzeug ist. Die Eintauchtiefe ist dabei eine Frästiefe.Methods according to the invention are preferably suitable for machining a sandwich structure, the tool being, for example, a milling tool. The immersion depth is a milling depth.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise ein Teil eines Fügeverfahrens, bei welchem ein Fügeelement an einer Innenseite des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements, beispielsweise elektrisch leitend, festgelegt wird. Die Innenseite des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements ist insbesondere dem Kernelement zugewandt.The method according to the invention is preferably part of a joining method in which a joining element is fixed on an inside of the second electrically conductive layer element, for example electrically conductive. The inside of the second electrically conductive layer element faces in particular the core element.

Insbesondere wird über die Überwachung der Eintauchtiefe des Werkzeugs in die Sandwichstruktur ein Abstand zwischen dem einen freien Ende des Werkzeugs, welches dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement der Sandwichstruktur zugewandt ist und einer dem Werkzeug zugewandten Oberfläche (Innenseite) des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements überwacht. Das freie Ende ist beispielsweise vom einem oder mehreren Schneideelementen des Werkzeugs gebildet. So wird insbesondere eine Berührung des Werkzeugs mit der Innenseite des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements mittels der Überwachungseinrichtung detektiert.In particular, monitoring the immersion depth of the tool in the sandwich structure monitors a distance between the one free end of the tool, which faces the second electrically conductive layer element of the sandwich structure, and a surface (inside) of the second electrically conductive layer element facing the tool. The free end is formed, for example, by one or more cutting elements of the tool. In particular, contact of the tool with the inside of the second electrically conductive layer element is detected by means of the monitoring device.

Zusätzlich zu einer Bearbeitung entlang der ersten Bearbeitungsrichtung kann insbesondere eine Bearbeitung entlang einer zweiten Bearbeitungsrichtung und/oder entlang einer dritten Bearbeitungsrichtung vorgesehen sein. Die zweite Bearbeitungsrichtung ist insbesondere quer, bevorzugt senkrecht, zur ersten Bearbeitungsrichtung angeordnet. Die dritte Bearbeitungsrichtung ist insbesondere quer, bevorzugt senkrecht, zur ersten Bearbeitungsrichtung und/oder zur zweiten Bearbeitungsrichtung angeordnet.In addition to machining along the first machining direction, in particular machining along a second machining direction and / or along a third machining direction can be provided. The second machining direction is in particular arranged transversely, preferably perpendicularly, to the first machining direction. The third machining direction is in particular arranged transversely, preferably perpendicularly, to the first machining direction and / or to the second machining direction.

Ein „Überwachen“ bedeutet im Sinne der Erfindung vorzugsweise ein Messen, insbesondere Aufnehmen einer Messkurve, und/oder ein Detektieren von Änderungen eines Ausgangszustands.In the sense of the invention, “monitoring” preferably means measuring, in particular recording a measurement curve, and / or detecting changes in an initial state.

Das zweite elektrisch leitende Lagenelement der Sandwichstruktur ist vorzugsweise während der Bearbeitung der Sandwichstruktur von dem Werkzeug abgewandt angeordnet und/oder bildet eine von dem Werkzeug abgewandte Oberfläche der Sandwichstruktur.The second electrically conductive layer element of the sandwich structure is preferably arranged facing away from the tool during processing of the sandwich structure and / or forms a surface of the sandwich structure facing away from the tool.

Im Sinne der Erfindung ist die elektrische Leitfähigkeit über den spezifischen Widerstand charakterisiert. Der spezifische Widerstand ist der Kehrwert der elektrischen Leitfähigkeit eines Materials.For the purposes of the invention, the electrical conductivity is characterized by the specific resistance. The specific resistance is the reciprocal of the electrical conductivity of a material.

Vorzugsweise weist das zweite elektrisch leitende Lagenelement oder andere elektrisch leitende Bestandteile einen spezifischen Widerstand von circa 100 Ω·mm2/m oder weniger, bevorzugt circa 50 Ω·mm2/m oder weniger, besonders bevorzugt circa 20 Ω·mm2/m oder weniger, auf. Die spezifischen Widerstände beziehen sich jeweils auf eine Materialtemperatur von 20°C bis 25°C.The second electrically conductive layer element or other electrically conductive components preferably has a specific resistance of approximately 100 Ω · mm 2 / m or less, preferably approximately 50 Ω · mm 2 / m or less, particularly preferably approximately 20 Ω · mm 2 / m or less, on. The specific resistances each refer to a material temperature of 20 ° C to 25 ° C.

Das erste Lagenelement und/oder das zweite elektrisch leitende Lagenelement umfassen vorzugsweise jeweils eine oder mehrere Lagen.The first layer element and / or the second electrically conductive layer element preferably each comprise one or more layers.

Vorzugsweise umfasst die Werkzeugeinrichtung eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Eintauchtiefe des Werkzeugs in die Sandwichstruktur.The tool device preferably comprises a control and / or regulating device for controlling and / or regulating the immersion depth of the tool in the sandwich structure.

Die Eintauchtiefe wird insbesondere automatisch gesteuert und/oder geregelt.The immersion depth is in particular automatically controlled and / or regulated.

Die Überwachungseinrichtung umfasst vorzugsweise ein erstes Kontaktelement und insbesondere ein zweites Kontaktelement. Mittels der Überwachungseinrichtung wird an dem ersten Kontaktelement oder zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement der Überwachungseinrichtung ein Wert der mindestens einen physikalischen Eigenschaft gemessen. Insbesondere wird von der Überwachungseinrichtung, sobald ein kritischer Wert der mindestens einen physikalischen Eigenschaft gemessen wird, ein Signal, dass ein kritischer Wert gemessen wurde, an die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung der Werkzeugeinrichtung übermittelt.The monitoring device preferably comprises a first contact element and in particular a second contact element. By means of the monitoring device, a value of the at least one physical property is measured on the first contact element or between the first contact element and the second contact element of the monitoring device. In particular, as soon as a critical value of the at least one physical property is measured, the monitoring device transmits a signal that a critical value has been measured to the control and / or regulating device of the tool device.

Dies kann den Vorteil haben, dass die Steuerung und/oder Regelung der Eintauchtiefe so unmittelbar an die Überwachungseinrichtung und die Detektion eines kritischen Werts der mindestens einen physikalischen Eigenschaft gekoppelt ist.This can have the advantage that the control and / or regulation of the immersion depth is directly coupled to the monitoring device and the detection of a critical value of the at least one physical property.

Das Signal ist insbesondere ein elektrisches Signal.The signal is in particular an electrical signal.

Vorzugsweise ist das erste Kontaktelement elektrisch leitend und/oder aus einem metallischen Material gebildet. Günstig kann es sein, wenn das erste Kontaktelement flächig ausgebildet ist und über das erste Kontaktelement insbesondere eine flächige Kontaktierung des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements erfolgt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass über das erste Kontaktelement eine im Wesentlichen punktförmige und/oder ringförmige Kontaktierung des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements erfolgt.The first contact element is preferably electrically conductive and / or formed from a metallic material. It can be expedient if the first contact element is of a flat design and the second contact element in particular makes a planar contact with the second electrically conductive layer element. However, it can also be provided that the first contact element makes an essentially punctiform and / or ring-shaped contact with the second electrically conductive layer element.

Insbesondere ist das zweite Kontaktelement elektrisch leitend und/oder aus einem metallischen Material gebildet. Günstig kann es sein, wenn das zweite Kontaktelement flächig ausgebildet ist und über das zweite Kontaktelement insbesondere eine flächige Kontaktierung des Werkzeugs erfolgt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass über das zweite Kontaktelement eine im Wesentlichen punktförmige und/oder ringförmige Kontaktierung des Werkzeugs erfolgt.In particular, the second contact element is electrically conductive and / or is formed from a metallic material. It can be expedient if the second contact element is of flat design and, in particular, the tool is contacted via the second contact element. However, it can also be provided that the second contact element makes essentially point-like and / or ring-shaped contacting of the tool.

Es kann vorgesehen sein, dass das erste Kontaktelement und/oder das zweite Kontaktelement Schleifkontakte sind.It can be provided that the first contact element and / or the second contact element are sliding contacts.

Über das erste Kontaktelement und das zweite Kontaktelement sind das Werkzeug und das zweite elektrisch leitende Lagenelement bevorzugt elektrisch kontaktierbar und/oder kontaktiert.The tool and the second electrically conductive layer element are preferably electrically contactable and / or contacted via the first contact element and the second contact element.

Vorteilhaft kann es sein, wenn der kritische Wert eine Änderung eines Ausgangswerts der mindestens einen physikalischen Eigenschaft ist. Insbesondere ist der kritische Wert ein Messwert der mindestens einen physikalischen Eigenschaft, welcher detektiert wird, sobald das Werkzeug das zweite elektrisch leitende Lagenelement zumindest näherungsweise berührt und/oder einen stofflichen und/oder elektrischen Kontakt zu dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement herstellt.It can be advantageous if the critical value is a change in an output value of the at least one physical property. In particular, the critical value is a measured value of the at least one physical property, which is detected as soon as the tool at least approximately touches the second electrically conductive layer element and / or establishes material and / or electrical contact with the second electrically conductive layer element.

Vorzugsweise weicht der kritische Wert um einen Faktor von 3 oder mehr, insbesondere um einen Faktor von 4 oder mehr, beispielsweise von 5 oder mehr, von dem Ausgangswert der mindestens einen physikalischen Eigenschaft ab.The critical value preferably deviates by a factor of 3 or more, in particular by a factor of 4 or more, for example 5 or more, from the initial value of the at least one physical property.

Es kann vorgesehen sein, dass der kritische Wert um einen Faktor von 100 oder mehr, insbesondere um einen Faktor von 500 oder mehr, beispielsweise von 1000 oder mehr, von dem Ausgangswert der mindestens einen physikalischen Eigenschaft abweicht. It can be provided that the critical value deviates from the initial value of the at least one physical property by a factor of 100 or more, in particular by a factor of 500 or more, for example 1000 or more.

Günstig kann es sein, wenn ein Vorschub des Werkzeugs entlang der ersten Bearbeitungsrichtung in die Sandwichstruktur mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung abgebremst und/oder gestoppt wird, sobald die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung das Signal, dass ein kritischer Wert gemessen wurde, erhalten und/oder verarbeitet hat.It can be advantageous if a feed of the tool along the first machining direction into the sandwich structure is braked and / or stopped by means of the control and / or regulating device as soon as the control and / or regulating device receives the signal that a critical value has been measured, received and / or processed.

Insbesondere wird mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung der Vorschub des Werkzeugs bei Detektion eines kritischen Werts mittels der Überwachungseinrichtung abgebremst. So wird insbesondere eine Kollision des Werkzeugs mit einer dem Kernelement zugewandten Innenseite des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements vermieden.In particular, by means of the control and / or regulating device, the advance of the tool is slowed down when a critical value is detected by means of the monitoring device. In particular, a collision of the tool with an inside of the second electrically conductive layer element facing the core element is avoided.

Dies kann den Vorteil bieten, dass durch das Abbremsen und/oder Stoppen des Vorschubs des Werkzeugs das zweite elektrisch leitende Lagenelement der Sandwichstruktur unbeschädigt bleibt. Insbesondere ist so eine von der mindestens einen physikalischen Eigenschaft abhängige Steuerung und/oder Regelung der Eintauchtiefe des Werkzeugs realisiert.This can offer the advantage that the second electrically conductive layer element of the sandwich structure remains undamaged by braking and / or stopping the advance of the tool. In particular, a control and / or regulation of the immersion depth of the tool that is dependent on the at least one physical property is realized in this way.

Die Überwachungseinrichtung und die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung sind insbesondere in eine Messeinrichtung integriert. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung und die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung separat ausgebildet sind.The monitoring device and the control and / or regulating device are, in particular, integrated into a measuring device. However, it can also be provided that the monitoring device and the control and / or regulating device are designed separately.

Vorzugsweise wird mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung in Abhängigkeit der mindestens einen physikalischen Eigenschaft die Eintauchtiefe des Werkzeugs in die Sandwichstruktur dynamisch geregelt und/oder die Eintauchtiefe wird derart geregelt, dass eine Materialstärke des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements während der mechanischen, insbesondere spanabhebenden, Bearbeitung im Wesentlichen unverändert bleibt.The immersion depth of the tool in the sandwich structure is preferably regulated dynamically by means of the control and / or regulating device as a function of the at least one physical property and / or the immersion depth is regulated in such a way that a material thickness of the second electrically conductive layer element during the mechanical, in particular machining, Editing remains essentially unchanged.

Es kann vorgesehen sein, dass das erste Kontaktelement an dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement festgelegt oder von dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement gebildet ist und dass das zweite Kontaktelement an der Werkzeugeinrichtung festgelegt oder von der Werkzeugeinrichtung gebildet ist. Günstig kann es sein, wenn das erste Kontaktelement und das zweite Kontaktelement, insbesondere elektrisch leitend, miteinander verbunden sind.It can be provided that the first contact element is fixed to the second electrically conductive layer element or is formed by the second electrically conductive layer element and that the second contact element is fixed to the tool device or is formed by the tool device. It can be expedient if the first contact element and the second contact element are connected to one another, in particular in an electrically conductive manner.

Vorzugsweise ist das zweite Kontaktelement an dem Werkzeug der Werkzeugeinrichtung festgelegt oder von dem Werkzeug gebildet. So sind insbesondere weitere Bauteile entbehrlich und die Überwachungseinrichtung ist einfach in bestehende Werkzeugeinrichtungen integrierbar.The second contact element is preferably fixed to the tool of the tool device or formed by the tool. In particular, additional components are unnecessary and the monitoring device can be easily integrated into existing tooling devices.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass das zweite Kontaktelement an einem Werkzeughalter der Werkzeugeinrichtung festgelegt oder von dem Werkzeughalter gebildet ist. Dies kann den Vorteil bieten, dass herkömmliche Werkzeuge verwendet werden können.Alternatively, it can be provided that the second contact element is fixed to a tool holder of the tool device or is formed by the tool holder. This can offer the advantage that conventional tools can be used.

Vorteilhaft kann es sein, wenn eine physikalische Eigenschaft der mindestens einen physikalischen Eigenschaft ein elektrischer Widerstand ist, welcher zwischen dem Werkzeug und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement gemessen wird.It can be advantageous if a physical property of the at least one physical property is an electrical resistance, which is measured between the tool and the second electrically conductive layer element.

Dabei wird vorzugsweise ein ohmscher Widerstand zwischen dem Werkzeug und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement überwacht. Dies kann den Vorteil bieten, dass in Werkstätten oder Laboren üblicherweise vorhandene Geräte zur Widerstandsmessung eingesetzt werden können, wodurch sich diese Variante des Verfahrens mit vergleichsweise geringem wirtschaftlichem Aufwand umsetzen lässt.An ohmic resistance between the tool and the second electrically conductive layer element is preferably monitored. This can offer the advantage that existing devices for resistance measurement can usually be used in workshops or laboratories, as a result of which this variant of the method can be implemented with comparatively little economic outlay.

Vorzugsweise ist das Werkzeug elektrisch leitend und/oder aus einem metallischen Material, sodass bei einer zumindest näherungsweisen Berührung des Werkzeugs und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement der Wert des elektrischen Widerstands deutlich reduziert ist, insbesondere im Wesentlichen Null ist. Beispielsweise schwankt der elektrische Widerstand R im Bereich f0,5 Ω, während er vor einer zumindest näherungsweisen Berührung im Megaohm MΩ-Bereich liegt.The tool is preferably electrically conductive and / or made of a metallic material, so that when the tool and the second electrically conductive layer element are at least approximately touched, the value of the electrical resistance is significantly reduced, in particular essentially zero. For example, the electrical resistance fluctuates R in the range f0.5 Ω, while before an at least approximate contact it lies in the megohm MΩ range.

Eine zumindest näherungsweise Berührung umfasst im Sinne der Erfindung auch eine Annährung auf circa 0,5 cm oder weniger, insbesondere circa 0,1 cm oder weniger. Es umfasst ferner einen direkten stofflichen Kontakt und/oder eine geringe Deformation des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements durch das Werkzeug.For the purposes of the invention, at least approximately touching also includes approximation to approximately 0.5 cm or less, in particular approximately 0.1 cm or less. It also includes direct material contact and / or slight deformation of the second electrically conductive layer element by the tool.

Die Überwachung des elektrischen Widerstands bietet insbesondere den Vorteil, dass mittels einer einfach und standardmäßig messbaren Größe die zumindest näherungsweise Berührung des Werkzeugs mit dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement der Sandwichstruktur detektiert werden kann.The monitoring of the electrical resistance has the particular advantage that the at least approximately contact of the tool with the second electrically conductive layer element of the sandwich structure can be detected by means of a quantity that can be measured simply and by default.

Vorzugsweise ist das erste Kontaktelement der Überwachungseinrichtung ein Dehnungssensorelement, beispielsweise ein Dehnungsmessstreifen, welches auf einer von dem Werkzeug abgewandten Oberfläche des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements festgelegt ist und durch welches eine zumindest näherungsweise Berührung des Werkzeugs und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelements detektiert wird.The first contact element of the monitoring device is preferably a strain sensor element, for example a strain gauge, which is located on one facing away from the tool Surface of the second electrically conductive layer element is fixed and by which an at least approximately contact of the tool and the second electrically conductive layer element is detected.

Mittels eines Dehnungssensorelements wird insbesondere eine Dehnung oder Streckung des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements, welche bei einer Berührung durch das Werkzeug entsteht, in eine Widerstandsänderung übersetzt. Vorzugsweise wird diese Widerstandsänderung mittels der Überwachungseinrichtung detektiert.A strain sensor element is used in particular to translate a stretch or extension of the second electrically conductive layer element, which arises when the tool comes into contact with it, into a change in resistance. This change in resistance is preferably detected by means of the monitoring device.

Die Verwendung des Dehnungssensorelements bietet insbesondere den Vorteil, dass ein zweites Kontaktelement der Überwachungseinrichtung entbehrlich ist. Die Überwachung der Eintauchtiefe erfolgt insbesondere ausschließlich über das erste Kontaktelement.The use of the strain sensor element offers in particular the advantage that a second contact element of the monitoring device is unnecessary. The immersion depth is monitored in particular exclusively via the first contact element.

Bei Varianten des Verfahrens, in welchen eine Steuerung und/oder Regelung der Eintauchtiefe über eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung vorgesehen ist, ist bevorzugt auch bei der Verwendung eines Dehnungssensorelements ein zweites Kontaktelement vorgesehen.In variants of the method in which control and / or regulation of the immersion depth is provided via a control and / or regulating device, a second contact element is preferably also provided when using a strain sensor element.

Insbesondere erfolgt eine Steuerung und/oder Regelung der Eintauchtiefe über elektrische Signale, welche über das zweite Kontaktelement an die Werkzeugeinrichtung übermittelt werden.In particular, the immersion depth is controlled and / or regulated via electrical signals which are transmitted to the tool device via the second contact element.

Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass mittels der Überwachungseinrichtung eine Impedanzmessung zwischen dem Werkzeug und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement durchgeführt wird. So kann insbesondere mittels einer dynamischen Messung eine zumindest näherungsweise Berührung des Werkzeugs mit dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement der Sandwichstruktur detektiert werden.Additionally or alternatively, it can be provided that an impedance measurement is carried out between the tool and the second electrically conductive layer element by means of the monitoring device. Thus, at least approximately contact of the tool with the second electrically conductive layer element of the sandwich structure can be detected, in particular by means of a dynamic measurement.

Vorzugsweise ist dabei ein mittels der Impedanzmessung gemessener Wechselwiderstand eine physikalische Eigenschaft der mindestens einen physikalischen Eigenschaft.An alternating resistance measured by means of the impedance measurement is preferably a physical property of the at least one physical property.

Gemäß einer weiteren Variante kann ergänzend oder alternativ zur Messung des elektrischen Widerstands vorgesehen sein, dass eine physikalische Eigenschaft der mindestens einen physikalischen Eigenschaft eine elektrische Kapazität ist, welche zwischen dem Werkzeug und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement gemessen wird.According to a further variant, in addition or as an alternative to measuring the electrical resistance, it can be provided that a physical property of the at least one physical property is an electrical capacitance which is measured between the tool and the second electrically conductive layer element.

Bei einer zumindest näherungsweisen Berührung des Werkzeugs mit dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement wird insbesondere ein kritischer Wert der elektrischen Kapazität gemessen. Zumindest vor der zumindest näherungsweisen Berührung bilden das Werkzeug, das zweite elektrisch leitende Lagenelement und ein bezüglich der ersten Bearbeitungsrichtung dazwischen angeordneter Teil der Sandwichstruktur insbesondere einen elektrischen Kondensator.When the tool comes into contact with the second electrically conductive layer element at least approximately, a critical value of the electrical capacitance is measured in particular. At least before the at least approximate contact, the tool, the second electrically conductive layer element and a part of the sandwich structure arranged between them with respect to the first machining direction form in particular an electrical capacitor.

Bei der Überwachung der elektrischen Kapazität ist die elektrische Kapazität insbesondere eine physikalische Eigenschaft, welche mit Geräten messbar ist, die üblicherweise in Werkstätten und/oder Laboren vorhanden sind. Die zumindest näherungsweise Berührung des Werkzeugs mit dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement der Sandwichstruktur kann so mit vergleichsweise geringem Aufwand detektiert werden.When monitoring the electrical capacity, the electrical capacity is in particular a physical property that can be measured with devices that are usually present in workshops and / or laboratories. The at least approximately contact of the tool with the second electrically conductive layer element of the sandwich structure can thus be detected with comparatively little effort.

Es kann vorgesehen sein, dass mittels der Überwachungseinrichtung eine schwingungsbasierte Messung, insbesondere eine Schallmessung, an dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement durchgeführt wird. Insbesondere liegt das zweite elektrisch leitende Lagenelement auf einer dem Werkzeug abgewandten Seite auf einem ersten Auflageelement der Überwachungseinrichtung und auf einem zweiten Auflageelement der Überwachungseinrichtung auf. Zwischen dem ersten Auflageelement und dem zweiten Auflageelement wird insbesondere eine Schallmessung durchgeführt, durch welche eine Schallstärkenänderung, insbesondere eine Quellstärkenänderung, detektiert wird, sobald das Werkzeug das zweite elektrisch leitende Lagenelement zumindest näherungsweise berührt.Provision can be made for a vibration-based measurement, in particular a sound measurement, to be carried out on the second electrically conductive layer element by means of the monitoring device. In particular, the second electrically conductive layer element lies on a side facing away from the tool on a first support element of the monitoring device and on a second support element of the monitoring device. In particular, a sound measurement is carried out between the first support element and the second support element, by means of which a change in sound intensity, in particular a change in source strength, is detected as soon as the tool at least approximately touches the second electrically conductive layer element.

Dabei wird insbesondere ein Schall gemessen, welcher in dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement zwischen dem ersten Auflageelement und dem zweiten Auflageelement als Welle fortschreitet. Bevorzugt wird eine Schallemission gemessen, welche ihren Wert ändert, sobald das Werkzeug das zweite elektrisch leitende Lagenelement zumindest näherungsweise berührt.In particular, a sound is measured which progresses as a wave in the second electrically conductive layer element between the first support element and the second support element. A sound emission is preferably measured, which changes its value as soon as the tool touches the second electrically conductive layer element at least approximately.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Schallmessung ohne Auflageelemente durchgeführt wird.It can also be provided that the sound measurement is carried out without support elements.

Die schwingungsbasierte Messung, insbesondere die Schallmessung, ist vorzugsweise materialunabhängig. Es kann bei der Schallmessung insbesondere ein kritischer Wert der physikalischen Eigenschaft detektiert werden, unabhängig davon aus welchem Material die einzelnen Bestandteile der Sandwichstruktur und/oder das Werkzeug hergestellt sind. Insbesondere kann auch bei einem Werkzeug aus einem nicht elektrisch leitenden Material die zumindest näherungsweise Berührung des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements und des Werkzeugs detektiert werden und insbesondere ein Vorschub des Werkzeugs mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung bei einer zumindest näherungsweisen Berührung abgebremst und/oder gestoppt werden.The vibration-based measurement, in particular the sound measurement, is preferably independent of the material. In particular, a critical value of the physical property can be detected during sound measurement, regardless of the material from which the individual components of the sandwich structure and / or the tool are made. In particular, in the case of a tool made of a non-electrically conductive material, the at least approximately contact of the second electrically conductive layer element and the tool can be detected, and in particular an advancement of the tool by means of the control and / or Control device can be braked and / or stopped when there is at least approximate contact.

Es kann vorgesehen sein, dass die Eintauchtiefe des Werkzeugs anschließend mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung reduziert wird. It can be provided that the immersion depth of the tool is subsequently reduced by means of the control and / or regulating device.

Insbesondere für eine Eignung zum punktförmigen Fügen umfasst das zweite elektrisch leitende Lagenelement der Sandwichstruktur vorzugsweise ein metallisches Material, beispielsweise Aluminium, oder ist daraus gebildet.In particular for suitability for punctiform joining, the second electrically conductive layer element of the sandwich structure preferably comprises or is formed from a metallic material, for example aluminum.

Günstig kann es sein, wenn das erste Lagenelement ein metallisches Material, beispielsweise Aluminium, umfasst oder daraus gebildet ist.It can be favorable if the first layer element comprises or is formed from a metallic material, for example aluminum.

Das Kernelement umfasst vorzugsweise ein Polymermaterial oder ist daraus gebildet.The core element preferably comprises or is formed from a polymer material.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Sandwichstruktur eine zwischen dem Kernelement und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement angeordnete elektrisch leitende Schicht, welche beispielsweise Kupfer umfasst oder daraus gebildet ist, umfasst.It can be advantageous if the sandwich structure comprises an electrically conductive layer which is arranged between the core element and the second electrically conductive layer element and comprises, for example, copper or is formed therefrom.

Es kann vorgesehen sein, dass die elektrisch leitende Schicht ein metallisches Gewebe, beispielsweise ein Kupfergewebe, ist.It can be provided that the electrically conductive layer is a metallic fabric, for example a copper fabric.

Der Einsatz einer elektrisch leitenden Schicht bietet vorzugsweise den Vorteil, dass sie einen zusätzlichen Schutz des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements vor einer Schwächung und/oder Beschädigung durch das Werkzeug bilden kann. Selbst, wenn das Werkzeug die elektrisch leitende Schicht zumindest näherungsweise berührt, resultiert dies nicht in einer Schwächung des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements.The use of an electrically conductive layer preferably offers the advantage that it can provide additional protection for the second electrically conductive layer element against weakening and / or damage by the tool. Even if the tool at least approximately touches the electrically conductive layer, this does not result in a weakening of the second electrically conductive layer element.

Es kann vorgesehen sein, dass durch die Bearbeitung der Sandwichstruktur mittels der Werkzeugeinrichtung ein im Wesentlichen sacklochförmiger Hohlraum innerhalb der Sandwichstruktur entsteht, insbesondere abgetragen wird. Der im Wesentlichen sacklochförmige Hohlraum ist insbesondere von dem Kernelement und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement teilweise umschlossen und zu einer dem Werkzeug zugewandten Seite offen. Vorzugsweise wird ein Verbindungselement, insbesondere mittels einer Klebeschicht, stoffschlüssig, bevorzugt ausschließlich, an dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement festgelegt.It can be provided that the processing of the sandwich structure by means of the tool device creates an essentially blind hole-shaped cavity within the sandwich structure, in particular removes it. The essentially blind-hole-shaped cavity is in particular partially enclosed by the core element and the second electrically conductive layer element and is open to a side facing the tool. Preferably, a connecting element, in particular by means of an adhesive layer, is firmly bonded, preferably exclusively, to the second electrically conductive layer element.

Eine im Wesentlichen direkte Festlegung des Verbindungselements an dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement ohne, dass ein elektrisch leitendes Gewebe verwendet wird, führt insbesondere zu einer verbesserten Verbindungsfestigkeit zwischen dem Verbindungselement und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement.An essentially direct attachment of the connecting element to the second electrically conductive layer element without the use of an electrically conductive fabric leads in particular to an improved connection strength between the connecting element and the second electrically conductive layer element.

Insbesondere ist eine stoffschlüssige Verbindung des Verbindungselements und dem Kernelement und/oder dem ersten Lagenelement entbehrlich.In particular, a cohesive connection of the connecting element and the core element and / or the first layer element is unnecessary.

Das Verbindungselement ist insbesondere ein Insert, welches beispielsweise ein Gewinde umfasst, in welches ein Fügeelement eingeschraubt werden kann.The connecting element is in particular an insert which, for example, comprises a thread into which a joining element can be screwed.

Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung ferner eine Werkzeugeinrichtung zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren.As mentioned at the beginning, the invention further relates to a tool device for use in a method according to the invention.

Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführten Merkmale und/oder Vorteile gelten für die erfindungsgemäße Werkzeugeinrichtung gleichermaßen.The features and / or advantages explained in connection with the method according to the invention apply equally to the tool device according to the invention.

Wie ebenfalls eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung ferner eine Sandwichstruktur zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren.As also mentioned at the beginning, the invention further relates to a sandwich structure for use in a method according to the invention.

Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführten Merkmale und/oder Vorteile gelten für die erfindungsgemäße Sandwichstruktur gleichermaßen.The features and / or advantages explained in connection with the method according to the invention apply equally to the sandwich structure according to the invention.

Die Erfindung betrifft ferner eine Überwachungseinrichtung, insbesondere zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren.The invention further relates to a monitoring device, in particular for use in a method according to the invention.

Die Überwachungseinrichtung umfasst ein erstes Kontaktelement und insbesondere ein zweites Kontaktelement. Über das erste Kontaktelement oder zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement ist mindestens eine von einer Eintauchtiefe eines Werkzeugs einer Werkzeugeinrichtung in eine Sandwichstruktur abhängige physikalische Eigenschaft überwachbar und/oder überwacht.The monitoring device comprises a first contact element and in particular a second contact element. At least one physical property dependent on a depth of immersion of a tool of a tool device in a sandwich structure can be monitored and / or monitored via the first contact element or between the first contact element and the second contact element.

Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführten Merkmale und/oder Vorteile gelten für die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung gleichermaßen.The features and / or advantages described in connection with the method according to the invention apply equally to the monitoring device according to the invention.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Varianten und Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung.The following description of preferred variants and embodiments serves in conjunction with the drawings to explain the invention in more detail.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung und einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sandwichstruktur vor einer mechanischen Bearbeitung der Sandwichstruktur mittels eines Werkzeugs der Werkzeugeinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Verfahren;
  • 2 die Werkzeugeinrichtung aus 1, wobei das Werkzeug entlang einer ersten Bearbeitungsrichtung in die Sandwichstruktur bis in ein Kernelement derselben eingedrungen ist;
  • 3 die Werkzeugeinrichtung aus den 1 und 2, wobei das Werkzeug der Werkzeugeinrichtung ein bezüglich der ersten Bearbeitungsrichtung gesehen hinten angeordnetes zweites elektrisch leitendes Lagenelement der Sandwichstruktur erreicht hat und dessen Berührung durch das Werkzeug mittels einer Überwachungseinrichtung detektiert wird;
  • 4 ein beispielhaftes Messdiagramm einer Überwachung gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren;
  • 5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung und einer erfindungsgemäßen Sandwichstruktur wie in den 1 bis 3, wobei das zweite elektrisch leitende Lagenelement der Sandwichstruktur und das Werkzeug der Werkzeugeinrichtung mittels eines ringförmigen zweiten Kontaktelements und eines flächigen ersten Kontaktelements in elektrisch leitendem Kontakt sind;
  • 6 eine schematische Darstellung einer Werkzeugeinrichtung wie in den 1 bis 3 und einer zweiten Ausführungsform einer Sandwichstruktur, wobei die Sandwichstruktur eine elektrisch leitende Schicht umfasst;
  • 7 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung und der Sandwichstruktur wie in den 1 bis 3, wobei die Überwachungseinrichtung ein Dehnungssensorelement umfasst;
  • 8 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung, mit welcher eine Schallmessung durchgeführt wird; und
  • 9 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sandwichstruktur, welche durch die mechanische Bearbeitung einen im Wesentlichen sacklochförmigen Hohlraum aufweist, in den mittels einer Klebeschicht ein Verbindungselement stoffschlüssig an dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement der Sandwichstruktur festgelegt wurde.
Show it:
  • 1 is a schematic representation of a first embodiment of a tool device according to the invention and a first embodiment of an inventive Sandwich structure before mechanical processing of the sandwich structure using a tool of the tool device with a method according to the invention;
  • 2nd the tool setup 1 , wherein the tool has penetrated into the sandwich structure into a core element thereof along a first machining direction;
  • 3rd the tooling from the 1 and 2nd , wherein the tool of the tool device has reached a second electrically conductive layer element of the sandwich structure, as seen with respect to the first machining direction, and whose contact is detected by the tool by means of a monitoring device;
  • 4th an exemplary measurement diagram of a monitoring according to a method according to the invention;
  • 5 a schematic representation of a second embodiment of a tool device according to the invention and a sandwich structure according to the invention as in the 1 to 3rd , wherein the second electrically conductive layer element of the sandwich structure and the tool of the tool device are in electrically conductive contact by means of an annular second contact element and a flat first contact element;
  • 6 is a schematic representation of a tool device as in the 1 to 3rd and a second embodiment of a sandwich structure, the sandwich structure comprising an electrically conductive layer;
  • 7 is a schematic representation of a third embodiment of a tool device according to the invention and the sandwich structure as in the 1 to 3rd , wherein the monitoring device comprises a strain sensor element;
  • 8th a fourth embodiment of a tool device according to the invention, with which a sound measurement is carried out; and
  • 9 a third embodiment of a sandwich structure according to the invention, which, as a result of the mechanical processing, has an essentially blind hole-shaped cavity, in which a connecting element has been firmly bonded to the second electrically conductive layer element of the sandwich structure by means of an adhesive layer.

In den 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung 10 gezeigt, mittels welcher eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sandwichstruktur 12 in einem erfindungsgemäßen Verfahren mechanisch bearbeitet wird.In the 1 to 3rd is a first embodiment of a tool device according to the invention 10th shown, by means of which a first embodiment of a sandwich structure according to the invention 12th is mechanically processed in a method according to the invention.

Die Sandwichstruktur 12 umfasst vorliegend ein Kernelement 16, welches auf einer dem Werkzeug 14 zugewandten Seite von einem ersten Lagenelement 18 und auf einer dem Werkzeug 14 abgewandten Seite von einem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 20 begrenzt ist. Insbesondere ist das Kernelement 16 zwischen dem ersten Lagenelement 18 und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 20 eingebettet.The sandwich structure 12th in the present case comprises a core element 16 which is on a the tool 14 facing side of a first layer element 18th and on one the tool 14 facing away from a second electrically conductive layer element 20th is limited. In particular, the core element 16 between the first layer element 18th and the second electrically conductive layer element 20th embedded.

Beispielsweise sind das erste Lagenelement 18 und das zweite elektrisch leitende Lagenelement 20 aus Aluminium hergestellt. Das Kernelement 16 ist vorliegend aus einem Polymerschaummaterial hergestellt.For example, the first layer element 18th and the second electrically conductive sheet member 20th made of aluminum. The core element 16 is made of a polymer foam material.

Die Werkzeugeinrichtung 10 umfasst vorliegend ein Werkzeug 14 und einen (nicht dargestellten) Werkzeughalter zum Halten und/oder einer Positionsstabilisierung des Werkzeugs 14 während der Bearbeitung. Das Werkzeug 14 ist beispielsweise ein Fräswerkzeug, mittels welchem zum punktförmigen Fügen Teile des ersten Lagenelements 18 und des Kernelements 16 herausgefräst werden.The tool setup 10th in the present case comprises a tool 14 and a tool holder (not shown) for holding and / or stabilizing the tool 14 during the processing. The tool 14 is, for example, a milling tool, by means of which parts of the first layer element are used for punctiform joining 18th and the core element 16 be milled out.

1 zeigt dabei einen Zustand zu Beginn des Verfahrens vor einem Abtragen von Material der Sandwichstruktur 12 durch (nicht dargestellte) Schneideelemente des Werkzeugs 14. 1 shows a state at the beginning of the method before removal of material of the sandwich structure 12th through (not shown) cutting elements of the tool 14 .

2 zeigt einen Zustand während der Bearbeitung, wobei das Werkzeug 14 das erste Lagenelement 18 durchstoßen hat und bereits in das Kernelement 16 eingedrungen ist. 2nd shows a state during machining, the tool 14 the first layer element 18th has penetrated and already in the core element 16 has penetrated.

3 zeigt einen Zustand einer maximalen Eintauchtiefe 30 des Werkzeugs 14 in die Sandwichstruktur 12. 3rd shows a state of maximum immersion depth 30th of the tool 14 into the sandwich structure 12th .

Haupterstreckungsebenen des ersten Lagenelements 18, des Kernelements 16 und des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements 20 sind während des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu einer ersten Bearbeitungsrichtung 22 ausgerichtet. Das zweite elektrisch leitende Lagenelement 20 bildet eine von dem Werkzeug 14 abgewandte Oberfläche 24 der Sandwichstruktur 12.Main extension planes of the first layer element 18th , the core element 16 and of the second electrically conductive layer element 20th are in particular essentially perpendicular to a first machining direction during the method according to the invention 22 aligned. The second electrically conductive layer element 20th forms one of the tool 14 facing surface 24th the sandwich structure 12th .

Zu einem punktförmigen Fügen der Sandwichstruktur 12 ist zwar ein Abheben und/oder Abtragen von Material des ersten Lagenelements 18 und des Kernelements 16 der Sandwichstruktur 12 erforderlich, das zweite elektrisch leitende Lagenelement 20 soll dabei jedoch, insbesondere auch bei Schwankungen in einer Materialstärke des ersten Lagenelements 18 und/oder des Kernelements 16 und/oder des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements 20, nicht geschwächt werden.For a punctiform joining of the sandwich structure 12th is a lifting and / or removing material of the first layer element 18th and the core element 16 the sandwich structure 12th required, the second electrically conductive layer element 20th should, however, especially in the case of fluctuations in the material thickness of the first layer element 18th and / or the core element 16 and / or the second electrically conductive layer element 20th , not be weakened.

Die Werkzeugeinrichtung 10 umfasst vorzugsweise eine Überwachungseinrichtung 26, mittels welcher mindestens eine physikalische Eigenschaft 28, welche abhängig ist von der Eintauchtiefe 30 des Werkzeugs 14 in die Sandwichstruktur 12 entlang der ersten Bearbeitungsrichtung 22, überwacht wird.The tool setup 10th preferably comprises a monitoring device 26 , by means of which at least one physical property 28 , which depends on the immersion depth 30th of the tool 14 into the sandwich structure 12th along the first machining direction 22 , is monitored.

Hierzu wird vorliegend das zweite elektrisch leitende Lagenelement 20 über ein erstes Kontaktelement 34 der Überwachungseinrichtung 26 und ein zweites Kontaktelement 36 der Überwachungseinrichtung 26 mit dem Werkzeug 14 elektrisch kontaktiert.For this purpose, the second electrically conductive layer element is used 20th via a first contact element 34 the monitoring device 26 and a second contact element 36 the monitoring device 26 with the tool 14 electrically contacted.

Vorliegend findet eine elektrische Kontaktierung unmittelbar am zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 20 statt, sodass insbesondere das erste Kontaktelement 34 von dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 20 gebildet und/oder in dieses integriert ist.In the present case, electrical contacting takes place directly on the second electrically conductive layer element 20th instead, so in particular the first contact element 34 from the second electrically conductive layer element 20th is formed and / or integrated into this.

Auf Seiten der Werkzeugeinrichtung 10 findet vorliegend eine elektrische Kontaktierung unmittelbar am Werkzeug 14 statt, sodass das zweite Kontaktelement 36 von dem Werkzeug 14 gebildet und/oder in dieses integriert ist.On the part of the tool setup 10th electrical contact is made directly on the tool 14 instead, so the second contact element 36 from the tool 14 is formed and / or integrated into this.

Als eine physikalische Eigenschaft 28 der mindestens einen physikalischen Eigenschaft 28 wird vorliegend ein elektrischer Widerstand R zwischen dem Werkzeug 14 und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 20 überwacht und während der spanabhebenden Bearbeitung mittels der Überwachungseinrichtung 26 stetig mittels eines Widerstandsmessgeräts aufgenommen.As a physical property 28 of the at least one physical property 28 becomes an electrical resistance in the present case R between the tool 14 and the second electrically conductive layer element 20th monitored and during machining by means of the monitoring device 26 continuously recorded using a resistance measuring device.

Ein beispielhaftes Messdiagramm ist in 4 gezeigt, anhand welchem sich die Überwachung mittels der Überwachungseinrichtung 26 während der Bearbeitung zumindest entlang der ersten Bearbeitungsrichtung 22 nachvollziehen lässt und/oder sich die Bearbeitung qualitativ mit der Eintauchtiefe 30 korrelieren lässt.An exemplary measurement diagram is in 4th shown on the basis of which the monitoring by means of the monitoring device 26 during processing at least along the first processing direction 22 can be understood and / or the processing is qualitative with the immersion depth 30th correlates.

In 4 ist auf der y-Achse der Widerstand R in Megaohm MΩ aufgetragen. Auf der x-Achse ist die Messzeit/Bearbeitungszeit t in Sekunden s aufgetragen. Bearbeitungsbeginn ist dabei ein Eindringen des Werkzeugs 14 in das erste Lagenelement 18.In 4th is the resistance on the y-axis R plotted in megohms MΩ. The measuring time / processing time t in seconds s is plotted on the x-axis. The start of machining is penetration of the tool 14 in the first layer element 18th .

Zur spanabhebenden Bearbeitung wird das Werkzeug 14 zumindest entlang der ersten Bearbeitungsrichtung 22 auf die Sandwichstruktur 12 zugeführt und dringt zuerst in das erste Lagenelement 18 der Sandwichstruktur 12 ein und trägt dort Material ab. Während des Eintauchens des Werkzeugs 14 in die Sandwichstruktur 12 (vgl. 2) wird mittels der Überwachungseinrichtung 26 ein elektrischer Widerstand R gemessen, welcher von Null verschieden ist und einen Ausgangswert darstellt.The tool is used for machining 14 at least along the first machining direction 22 on the sandwich structure 12th fed and penetrates the first layer element first 18th the sandwich structure 12th and removes material there. During the immersion of the tool 14 into the sandwich structure 12th (see. 2nd ) by means of the monitoring device 26 an electrical resistance R measured, which is different from zero and represents an initial value.

Während der spanabhebenden Bearbeitung dringt das Werkzeug 14 in Bearbeitungsrichtung 22 immer tiefer in die Sandwichstruktur 12 ein, während stetig ein elektrischer Widerstand R, welcher von Null verschieden ist und um den Ausgangswert schwankt, gemessen wird. Der elektrische Widerstand R schwankt in dem Messdiagramm in 4 in einem Bereich zwischen circa 0,6 MΩ und circa 0,75 MΩ, während das Werkzeug 14 in die Sandwichstruktur 12 eindringt.The tool penetrates during machining 14 in the machining direction 22 ever deeper into the sandwich structure 12th one while steadily an electrical resistance R , which is different from zero and fluctuates around the initial value, is measured. The electrical resistance R fluctuates in the measurement diagram in 4th in a range between approximately 0.6 MΩ and approximately 0.75 MΩ while the tool 14 into the sandwich structure 12th penetrates.

Sobald das Werkzeug 14 das zweite elektrisch leitende Lagenelement 20 an einem dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 20 zugewandten freien Ende 38 des Werkzeugs 14 zumindest näherungsweise berührt, wird von der Überwachungseinrichtung 26 ein elektrischer Widerstand R von im Wesentlichen Null gemessen (vgl. 4). Es kommt zu einer Änderung des Ausgangswerts, vorliegend zu einem Absinken des Ausgangswerts. Der bei der zumindest näherungsweisen Berührung des Werkzeugs 14 mit dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 20 gemessene Wert des elektrischen Widerstands R ist ein kritischer Wert.Once the tool 14 the second electrically conductive layer element 20th on a second electrically conductive layer element 20th facing free end 38 of the tool 14 is at least approximately touched by the monitoring device 26 an electrical resistance R measured from essentially zero (cf. 4th ). There is a change in the initial value, in the present case a decrease in the initial value. The at least approximate touch of the tool 14 with the second electrically conductive layer element 20th measured value of electrical resistance R is a critical value.

Die zumindest näherungsweise Berührung von dem Werkzeug 14 mit dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 20 ist in 3 durch die durchgezogene Linie angedeutet, welche durch die Werkzeugeinrichtung 10 und das zweite elektrisch leitende Lagenelement 20 verläuft. Es besteht ein, insbesondere direkter, elektrischer Kontakt zwischen dem Werkzeug 14 und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 20. Der elektrische Widerstand R ist hierbei im Wesentlichen Null (vgl. 4). Beispielsweise schwankt der elektrische Widerstand R im Bereich f0,5 Ω.The at least approximately touch of the tool 14 with the second electrically conductive layer element 20th is in 3rd indicated by the solid line, which by the tool device 10th and the second electrically conductive sheet member 20th runs. There is, in particular direct, electrical contact between the tool 14 and the second electrically conductive layer element 20th . The electrical resistance R is essentially zero (cf. 4th ). For example, the electrical resistance fluctuates R in the range f0.5 Ω.

Vorliegend umfasst die Werkzeugeinrichtung 10 eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 40 zur Steuerung und/oder Regelung der Eintauchtiefe 30 des Werkzeugs 14 in die Sandwichstruktur 12. Die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 40 ist an die Überwachungseinrichtung 26 gekoppelt.In the present case, the tool device comprises 10th a control and / or regulating device 40 to control and / or regulate the immersion depth 30th of the tool 14 into the sandwich structure 12th . The control and / or regulating device 40 is to the monitoring device 26 coupled.

Mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 40 wird vorliegend eine Vorwärtsbewegung (Vorschub 42) des Werkzeugs 14 entlang der ersten Bearbeitungsrichtung 22 unmittelbar gestoppt, sobald mittels der Überwachungseinrichtung 26 der kritische Wert der physikalischen Eigenschaft 28 - vorliegend in 4 ein Widerstand R von im Wesentlichen Null MΩ - detektiert wird.By means of the control and / or regulating device 40 there is a forward movement (feed 42 ) of the tool 14 along the first machining direction 22 stopped immediately as soon as by means of the monitoring device 26 the critical value of the physical property 28 - present in 4th a resistance R of essentially zero MΩ - is detected.

Unmittelbar nach der Detektion des kritischen Werts sendet die Überwachungseinrichtung 26 insbesondere ein elektrisches Signal an die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 40, woraufhin die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 40 den Vorschub 42 des Werkzeugs 14 stoppt.The monitoring device transmits immediately after the detection of the critical value 26 in particular an electrical signal to the control and / or regulating device 40 , whereupon the control and / or regulating device 40 the feed 42 of the tool 14 stops.

Es kann vorgesehen sein, dass als eine weitere physikalische Eigenschaft 28 der mindestens einen physikalischen Eigenschaft 28 mittels der Überwachungseinrichtung 26 ergänzend oder alternativ zum elektrischen Widerstand R eine elektrische Kapazität C zwischen dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 20 und dem Werkzeug 14 gemessen wird. Bei einer Überwachung und/oder Messung der Kapazität C bilden das Werkzeug 14 und die Sandwichstruktur 12 zumindest während des Vorschubs 42 des Werkzeugs 14 entlang der ersten Bearbeitungsrichtung 22 insbesondere einen elektrischen Kondensator.It can be provided that as a further physical property 28 of the at least one physical property 28 by means of the monitoring device 26 in addition or as an alternative to electrical resistance R an electrical capacitance C between the second electrically conductive layer element 20th and the tool 14 is measured. When the capacity C is monitored and / or measured, the tool is formed 14 and the sandwich structure 12th at least during the feed 42 of the tool 14 along the first machining direction 22 especially an electrical capacitor.

Ergänzend oder alternativ wird eine Impedanzmessung zwischen dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 20 und dem Werkzeug 14 durchgeführt, bei welcher unter Anlegung von Wechselstrom eine komplexwertige Funktion der Frequenz aufgenommen wird.Additionally or alternatively, an impedance measurement between the second electrically conductive layer element 20th and the tool 14 carried out, in which a complex function of the frequency is recorded by applying alternating current.

Die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 40 reagiert bevorzugt bei Detektion eines kritischen Werts der elektrischen Kapazität C und/oder der Erreichung eines kritischen Werts während der Impedanzmessung mit dem Stoppen und/oder Abbremsen des Vorschubs 42.The control and / or regulating device 40 preferably reacts when a critical value of the electrical capacitance C is detected and / or a critical value is reached during the impedance measurement by stopping and / or braking the feed 42 .

Eine in 5 gezeigte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung 50 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der in den 1 bis 3 gezeigten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung 10, dass ein erstes Kontaktelement 52 und ein zweites Kontaktelement 54 einer Überwachungseinrichtung 56 der Werkzeugeinrichtung 50 separate Bauteile sind.One in 5 shown second embodiment of a tool device according to the invention 50 differs essentially from that in the 1 to 3rd shown first embodiment of a tool device according to the invention 10th that a first contact element 52 and a second contact element 54 a monitoring device 56 the tool setup 50 are separate components.

Vorzugsweise ist das erste Kontaktelement 52 an einer einem Werkzeug 58 der Werkzeugeinrichtung 50 abgewandten Oberfläche 60 eines zweiten elektrisch leitenden Lagenelements 62 festgelegt. Insbesondere ist das erste Kontaktelement 52 in unmittelbarem stofflichem Kontakt mit dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 62 und/oder ist mit diesem verschweißt. Beispielsweise bildet das erste Kontaktelement 52 einen flächigen Kontakt.The first contact element is preferably 52 on one tool 58 the tool setup 50 facing surface 60 a second electrically conductive layer element 62 fixed. In particular, the first contact element 52 in direct material contact with the second electrically conductive layer element 62 and / or is welded to it. For example, the first contact element forms 52 a flat contact.

Das zweite Kontaktelement 54 ist vorliegend ein Teil eines Werkzeughalters 64 der Werkzeugeinrichtung 50. Beispielsweise ist das zweite Kontaktelement 54 ein zumindest näherungsweise ringförmiger Schleifkontakt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das zweite Kontaktelement 54 separat ausgebildet und an dem Werkzeughalter 64 festgelegt ist.The second contact element 54 is part of a tool holder in the present case 64 the tool setup 50 . For example, the second contact element 54 an at least approximately ring-shaped sliding contact. Alternatively, it can be provided that the second contact element 54 formed separately and on the tool holder 64 is set.

Im Übrigen stimmt die in 5 gezeigte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung 50 mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung 10 überein, sodass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Die zweite Ausführungsform der Werkzeugeinrichtung 50 eignet sich zur Verwendung in dem im Zusammenhang mit den 1 bis 4 beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren, sodass auf dessen Beschreibung ebenfalls Bezug genommen wird.Incidentally, the in 5 shown second embodiment of a tool device according to the invention 50 with that in the 1 to 3rd illustrated first embodiment of a tool device according to the invention 10th agree, so that reference is made to their description in this respect. The second embodiment of the tool device 50 is suitable for use in connection with the 1 to 4th described inventive method, so that reference is also made to the description thereof.

Eine in 6 dargestellte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sandwichstruktur 70 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform einer Sandwichstruktur 12, dass die Sandwichstruktur 70 eine elektrisch leitende Schicht 72 umfasst. Die elektrisch leitende Schicht 72 ist vorzugsweise zwischen einem Kernelement 74 und einem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 76 der Sandwichstruktur 70 angeordnet.One in 6 illustrated second embodiment of a sandwich structure according to the invention 70 differs essentially from that 1 to 3rd illustrated first embodiment of a sandwich structure 12th that the sandwich structure 70 an electrically conductive layer 72 includes. The electrically conductive layer 72 is preferably between a core element 74 and a second electrically conductive layer element 76 the sandwich structure 70 arranged.

Die elektrisch leitende Schicht 72 ist vorliegend ein elektrisch leitendes Gewebe 54, welches insbesondere ein metallisches Material umfasst oder daraus gebildet ist. Beispielsweise ist die elektrisch leitende Schicht 72 ein Kupfergewebe. Durch die elektrisch leitenden Schicht 72 ist das zweite elektrisch leitende Lagenelement 76 zusätzlich vor einer Schwächung und/oder Beschädigung durch das Werkzeug 78 geschützt.The electrically conductive layer 72 is an electrically conductive fabric 54 , which in particular comprises or is formed from a metallic material. For example, the electrically conductive layer 72 a copper mesh. Through the electrically conductive layer 72 is the second electrically conductive layer element 76 additionally against weakening and / or damage by the tool 78 protected.

Im Übrigen stimmt die in 6 dargestellte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sandwichstruktur 70 mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sandwichstruktur 12 überein, sodass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Die zweite Ausführungsform der Sandwichstruktur 70 eignet sich zur Verwendung in dem im Zusammenhang mit den 1 bis 4 beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren, sodass auf dessen Beschreibung ebenfalls insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, the in 6 illustrated second embodiment of a sandwich structure according to the invention 70 with that in the 1 to 3rd illustrated first embodiment of a sandwich structure according to the invention 12th agree, so that reference is made to their description in this respect. The second embodiment of the sandwich structure 70 is suitable for use in connection with the 1 to 4th described method according to the invention, so that reference is also made to its description in this respect.

Eine in 7 dargestellte dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung 80 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung 10, dass ein erstes Kontaktelement 82 ein Dehnungssensorelement 84 ist.One in 7 illustrated third embodiment of a tool device according to the invention 80 differs essentially from that in the 1 to 3rd illustrated first embodiment of a tool device according to the invention 10th that a first contact element 82 a strain sensor element 84 is.

Vorliegend ist das Dehnungssensorelement 84 ein Dehnungsmessstreifen. Das Dehnungssensorelement 84 übersetzt dehnende und stauchende Verformungen in eine Änderung des elektrischen Widerstands R des Dehnungssensorelements 84. So werden insbesondere minimale Verformungen des Dehnungssensorelements 84, welche aufgrund einer zumindest näherungsweisen Berührung eines Werkzeugs 86 der Werkzeugeinrichtung 80 mit einem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 88 einer Sandwichstruktur 90 hervorgerufen werden, mittels einer Überwachungseinrichtung 92 der Werkzeugeinrichtung 80 detektiert.The strain sensor element is present 84 a strain gauge. The strain sensor element 84 translates stretching and compressing deformations into a change in electrical resistance R of the strain sensor element 84 . In particular, minimal deformations of the Strain sensor element 84 which due to at least approximate contact with a tool 86 the tool setup 80 with a second electrically conductive layer element 88 a sandwich structure 90 are caused by means of a monitoring device 92 the tool setup 80 detected.

Das Dehnungssensorelement 84 ist bevorzugt unmittelbar oder über eine Zwischenschicht mit dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 88 verbunden.The strain sensor element 84 is preferably directly or via an intermediate layer with the second electrically conductive layer element 88 connected.

Im Übrigen stimmt die in der 7 dargestellte dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung 80 mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung 10 überein, sodass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Die dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung 80 eignet sich zur Verwendung in dem im Zusammenhang mit den 1 bis 4 beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren, sodass auf dessen Beschreibung ebenfalls insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, that is correct in the 7 illustrated third embodiment of a tool device according to the invention 80 with that in the 1 to 3rd illustrated first embodiment of a tool device according to the invention 10th agree, so that reference is made to their description in this respect. The third embodiment of a tool device according to the invention 80 is suitable for use in connection with the 1 to 4th described method according to the invention, so that reference is also made to its description in this respect.

Eine in 8 dargestellte vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung 100 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung 10, dass eine Überwachungseinrichtung 102 der Werkzeugeinrichtung 100 ein erstes Auflageelement 104 und ein zweites Auflageelement 106 umfasst.One in 8th Fourth embodiment of a tool device according to the invention 100 differs essentially from that in the 1 to 3rd illustrated first embodiment of a tool device according to the invention 10th that a monitoring device 102 the tool setup 100 a first support element 104 and a second support element 106 includes.

Entlang einer ersten Bearbeitungsrichtung 105 gesehen kommt auf dem ersten Auflageelement 104 und dem zweiten Auflageelement 106 insbesondere ein zweites elektrisch leitendes Lagenelement 108 einer Sandwichstruktur 110 zur Auflage und/oder ist daran fixiert. Das erste Auflageelement 104 und das zweite Auflageelement 106 sind beispielsweise Werkzeugbänke.Along a first processing direction 105 seen comes on the first support element 104 and the second support element 106 in particular a second electrically conductive layer element 108 a sandwich structure 110 for support and / or is fixed to it. The first support element 104 and the second support element 106 are, for example, tool banks.

Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der Überwachungseinrichtung 102 eine schwingungsbasierte Messung durchgeführt. Diese ist vorliegend eine Schallmessung. Es wird insbesondere eine Änderung eines Schallmesswerts, beispielsweise eine Frequenzänderung und/oder eine Quellstärkenänderung, detektiert.According to a variant of the method according to the invention, the monitoring device is used 102 carried out a vibration-based measurement. In the present case, this is a sound measurement. In particular, a change in a sound measurement value, for example a change in frequency and / or a change in source strength, is detected.

So wird die Ausbreitung des Schalls in dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 108 in Abhängigkeit einer Eintauchtiefe 109 eines Werkzeugs 112 der Werkzeugeinrichtung 100 in die Sandwichstruktur 110 überwacht.This is how the sound propagates in the second electrically conductive layer element 108 depending on an immersion depth 109 of a tool 112 the tool setup 100 into the sandwich structure 110 supervised.

Die Schallbeaufschlagung ist schematisch in der 8 angedeutet. Sie erfolgt vorliegend auf einer dem Werkzeug 112 angewandten Seite der Sandwichstruktur 110, beispielsweise mittels eines herkömmlichen Schallerzeug u ngsgeräts.The sound exposure is shown schematically in the 8th indicated. In the present case it takes place on a tool 112 applied side of the sandwich structure 110 , for example by means of a conventional sound generator.

Eine Änderung des Schallmesswerts tritt vorzugsweise auf, sobald das Werkzeug 112 das zweite elektrisch leitende Lagenelement 108 zumindest näherungsweise berührt. Aufgrund der zumindest näherungsweisen Berührung schreitet ein angelegtes Schallsignal mit einer geänderten Amplitude und/oder Frequenz in dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 108 fort.A change in the sound measurement value preferably occurs as soon as the tool 112 the second electrically conductive layer element 108 at least approximately touched. Due to the at least approximate contact, an applied sound signal with a changed amplitude and / or frequency moves in the second electrically conductive layer element 108 away.

Die Werkzeugeinrichtung 100 weist vorzugsweise eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 114 auf, mittels welcher - wie im Zusammenhang mit den 1 bis 3 beschrieben - ein Vorschub 116 des Werkzeugs 112 in die Sandwichstruktur 110 entlang der ersten Bearbeitungsrichtung 105 abgebremst und/oder gestoppt wird, sobald die Überwachungseinrichtung 102 einen kritischen (Schallmess)Wert detektiert. Der Schallmesswert ist vorliegend eine physikalische Eigenschaft 28.The tool setup 100 preferably has a control and / or regulating device 114 on, by means of which - as in connection with the 1 to 3rd described - a feed 116 of the tool 112 into the sandwich structure 110 along the first machining direction 105 is braked and / or stopped as soon as the monitoring device 102 a critical (sound measurement) value is detected. In the present case, the sound measurement value is a physical property 28 .

Es kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zur schwingungsbasierten Messung, insbesondere der Schallmessung, auch der elektrische Widerstand R oder andere im Zusammenhang mit den 1 bis 3 beschriebene physikalische Eigenschaften 28 mittels der Überwachungseinrichtung 102 überwacht werden.It can be provided that in addition to the vibration-based measurement, in particular the sound measurement, the electrical resistance R or others related to the 1 to 3rd described physical properties 28 by means of the monitoring device 102 be monitored.

Im Übrigen stimmt die in der 8 dargestellte vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinrichtung 100 und die in diesem Zusammenhang beschriebene Variante des erfindungsgemäßen Verfahren mit der im Zusammenhang mit den 1 bis 3 beschriebenen ersten Ausführungsform und Variante des Verfahrens überein, sodass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, that is correct in the 8th Fourth embodiment of a tool device according to the invention 100 and the variant of the method according to the invention described in this connection with that in connection with the 1 to 3rd described first embodiment and variant of the method, so that reference is made to the description thereof.

Wie in 9 gezeigt ist, kann vorgesehen sein, dass durch die spanabhebenden Bearbeitung einer Sandwichstruktur 120 durch eine (nicht dargestellte) Werkzeugeinrichtung ein Hohlraum 122 entsteht, welcher insbesondere im Wesentlichen sacklochförmig ist und auf einer Seite von einem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 124 der Sandwichstruktur 120 geschlossen ist. Vorzugsweise wird ein Verbindungselement 126, beispielsweise ein Insert, stoffschlüssig mit dem zweiten Lagenelement 124 verbunden, wobei in 9 ein Zustand nach dem Einbringen und stoffschlüssigem Verbinden des Verbindungselements 126 mit der Sandwichstruktur 120 gezeigt ist. Die Sandwichstruktur 120 in 9 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sandwichstruktur 120.As in 9 is shown, it can be provided that by machining a sandwich structure 120 through a tool device (not shown) a cavity 122 arises, which is in particular essentially blind hole-shaped and on one side of a second electrically conductive layer element 124 the sandwich structure 120 closed is. Preferably a connecting element 126 , for example an insert, cohesively with the second layer element 124 connected, being in 9 a state after the introduction and material connection of the connecting element 126 with the sandwich structure 120 is shown. The sandwich structure 120 in 9 is a third embodiment of a sandwich structure according to the invention 120 .

Zum stoffschlüssigen Verbinden des Verbindungselement 126 und der Sandwichstruktur 120 wurde vorliegend eine Klebeschicht 128 aus Klebstoff auf einer den Hohlraum 122 begrenzenden Oberfläche 130 des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements 124 und/oder auf einer Oberfläche des Verbindungselements 126 aufgebracht und diese aneinandergedrückt.For the integral connection of the connecting element 126 and the sandwich structure 120 was an adhesive layer in the present case 128 made of glue on one the cavity 122 limiting surface 130 of the second electrically conductive layer element 124 and / or on a surface of the connecting element 126 applied and pressed together.

Durch die im Wesentlichen direkte stoffschlüssige Verbindung, insbesondere ein Verkleben, des Verbindungselements 126 und des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements 124 ist eine Verbindungsfestigkeit der Festlegung im Vergleich zu Ausführungsformen, bei welchen zwischen dem Verbindungselement 126 und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement 124 eine elektrisch leitende Schicht angeordnet ist, vorzugsweise erhöht.Due to the essentially direct integral connection, in particular gluing, of the connecting element 126 and the second electrically conductive layer element 124 is a connection strength of the fixing compared to embodiments in which between the connecting element 126 and the second electrically conductive layer element 124 an electrically conductive layer is arranged, preferably raised.

Das Verbindungselement 126 umfasst vorzugsweise ein Gewinde, in welches ein Fügeelement zum Fügen einschraubbar ist.The connecting element 126 preferably comprises a thread into which a joining element can be screwed for joining.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010th
WerkzeugeinrichtungTool setup
1212
SandwichstrukturSandwich structure
1414
WerkzeugTool
1616
KernelementCore element
1818th
erstes Lagenelementfirst layer element
2020th
zweites Lagenelementsecond layer element
2222
erste Bearbeitungsrichtungfirst machining direction
2424th
Oberflächesurface
2626
ÜberwachungseinrichtungMonitoring device
2828
physikalische Eigenschaftphysical property
3030th
EintauchtiefeImmersion depth
3434
erstes Kontaktelementfirst contact element
3636
zweites Kontaktelementsecond contact element
3838
freies Endefree end
4040
Steuerungs- und/oder RegelungseinrichtungControl and / or regulating device
4242
VorschubFeed
5050
WerkzeugeinrichtungTool setup
5252
erstes Kontaktelementfirst contact element
5454
zweites Kontaktelementsecond contact element
5656
ÜberwachungseinrichtungMonitoring device
5858
WerkzeugTool
6060
Oberflächesurface
6262
zweites Lagenelementsecond layer element
6464
WerkzeughalterTool holder
7070
SandwichstrukturSandwich structure
7272
elektrisch leitende Schichtelectrically conductive layer
7474
KernelementCore element
7676
zweites Lagenelementsecond layer element
7878
WerkzeugTool
8080
WerkzeugeinrichtungTool setup
8282
erstes Kontaktelementfirst contact element
8484
DehnungssensorelementStrain sensor element
8686
WerkzeugTool
8888
zweites Lagenelementsecond layer element
9090
SandwichstrukturSandwich structure
9292
ÜberwachungseinrichtungMonitoring device
100100
WerkzeugeinrichtungTool setup
102102
ÜberwachungseinrichtungMonitoring device
104104
erstes Auflageelementfirst support element
105105
erste Bearbeitungsrichtungfirst machining direction
106106
zweites Auflageelementsecond support element
108108
zweites Lagenelementsecond layer element
109109
EintauchtiefeImmersion depth
110110
SandwichstrukturSandwich structure
112112
WerkzeugTool
114114
Steuerungs- und/oder RegelungseinrichtungControl and / or regulating device
116116
VorschubFeed
120120
SandwichstrukturSandwich structure
122122
Hohlraumcavity
124124
zweites Lagenelementsecond layer element
126126
VerbindungselementFastener
128128
KlebeschichtAdhesive layer
130130
Oberflächesurface

Claims (18)

Verfahren zur mechanischen Bearbeitung einer Sandwichstruktur (12; 70; 90; 110; 120), welche ein erstes Lagenelement (18), ein zweites elektrisch leitendes Lagenelement (20; 62; 76; 88; 108; 124) und ein zwischen dem ersten Lagenelement (18) und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement (20; 62; 76; 88; 108; 124) angeordnetes Kernelement (16; 74) umfasst, wobei die Sandwichstruktur (12; 70; 90; 110; 120) mittels eines Werkzeugs (14; 58; 78; 86; 112) zumindest entlang einer ersten Bearbeitungsrichtung (22; 105) vom ersten Lagenelement (18) aus mechanisch bearbeitet wird, wobei mindestens eine von einer Eintauchtiefe (30; 109) des Werkzeugs (14; 58; 78; 86; 112) in die Sandwichstruktur (12; 70; 90; 110; 120) entlang der ersten Bearbeitungsrichtung (22; 105) abhängige physikalische Eigenschaft (28) zwischen dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement (20; 62; 76; 88; 108; 124) der Sandwichstruktur (12; 70; 90; 110; 120) und dem Werkzeug (14; 58; 78; 86; 112) überwacht wird.Method for mechanical processing of a sandwich structure (12; 70; 90; 110; 120), which has a first layer element (18), a second electrically conductive layer element (20; 62; 76; 88; 108; 124) and one between the first layer element (18) and the second electrically conductive layer element (20; 62; 76; 88; 108; 124) arranged core element (16; 74), wherein the sandwich structure (12; 70; 90; 110; 120) by means of a tool (14 ; 58; 78; 86; 112) is machined at least along a first machining direction (22; 105) from the first layer element (18), at least one physical property (28) dependent on an immersion depth (30; 109) of the tool (14; 58; 78; 86; 112) in the sandwich structure (12; 70; 90; 110; 120) along the first machining direction (22; 105) between the second electrically conductive layer element (20; 62; 76; 88; 108; 124) of the sandwich structure (12; 70; 90; 110; 120) and the tool (14; 58; 78; 86; 112) is monitored. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (14; 58; 78; 86; 112) Teil einer Werkzeugeinrichtung (10; 50; 80; 100) ist, dass die Werkzeugeinrichtung (10; 50; 80; 100) eine Überwachungseinrichtung (26; 56; 92; 102) zur Überwachung der mindestens einen physikalischen Eigenschaft (28) umfasst, dass die Werkzeugeinrichtung (10; 50; 80; 100) eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (40; 114) zur Steuerung und/oder Regelung der Eintauchtiefe (30; 109) des Werkzeugs (14; 58; 78; 86; 112) in die Sandwichstruktur (12; 70; 90; 110; 120) umfasst, dass die Überwachungseinrichtung (26; 56; 92; 102) ein erstes Kontaktelement (34; 52; 82) und insbesondere ein zweites Kontaktelement (36; 54) umfasst, dass mittels der Überwachungseinrichtung (26; 56; 92; 102) an dem ersten Kontaktelement (34; 52; 82) oder zwischen dem ersten Kontaktelement (34; 52; 82) und dem zweiten Kontaktelement (36; 54) der Überwachungseinrichtung (26; 56; 92; 102) ein Wert der mindestens einen physikalischen Eigenschaft (28) gemessen wird und dass, sobald ein kritischer Wert der mindestens einen physikalischen Eigenschaft (28) gemessen wird, die Überwachungseinrichtung (26; 56; 92; 102) ein Signal, dass ein kritischer Wert gemessen wurde, an die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (40; 114) der Werkzeugeinrichtung (10; 50; 80; 100) übermittelt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the tool (14; 58; 78; 86; 112) is part of a tool device (10; 50; 80; 100), that the tool device (10; 50; 80; 100) is a monitoring device (26; 56 ; 92; 102) for monitoring the at least one physical property (28) comprises that the tool device (10; 50; 80; 100) has a control and / or regulating device (40; 114) for controlling and / or regulating the immersion depth ( 30; 109) of the tool (14; 58; 78; 86; 112) in the sandwich structure (12; 70; 90; 110; 120) comprises that the monitoring device (26; 56; 92; 102) has a first contact element (34 ; 52; 82) and in particular a second contact element (36; 54) comprises that by means of the monitoring device (26; 56; 92; 102) on the first contact element (34; 52; 82) or between the first contact element (34; 52 ; 82) and the second contact element (36; 54) of the monitoring device (26; 56; 92; 102) a value of the at least one physical property ft (28) is measured and that as soon as a critical value of the at least one physical property (28) is measured, the monitoring device (26; 56; 92; 102) a signal that a critical value has been measured is transmitted to the control and / or regulating device (40; 114) of the tool device (10; 50; 80; 100). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorschub (42; 116) des Werkzeugs (14; 58; 78; 86; 112) entlang der ersten Bearbeitungsrichtung (22; 105) in die Sandwichstruktur (12; 70; 90; 110; 120) mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (40; 114) abgebremst und/oder gestoppt wird, sobald die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (40; 114) das Signal, dass ein kritischer Wert gemessen wurde, erhalten und/oder verarbeitet hat.Procedure according to Claim 2 , characterized in that a feed (42; 116) of the tool (14; 58; 78; 86; 112) along the first machining direction (22; 105) into the sandwich structure (12; 70; 90; 110; 120) by means of the Control and / or regulating device (40; 114) is braked and / or stopped as soon as the control and / or regulating device (40; 114) has received and / or processed the signal that a critical value was measured. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (40; 114) in Abhängigkeit der mindestens einen physikalischen Eigenschaft (28) die Eintauchtiefe (30; 109) des Werkzeugs (14; 58; 78; 86; 112) in die Sandwichstruktur (12; 70; 90; 110; 120) dynamisch geregelt wird und/oder dass die Eintauchtiefe (30; 109) derart geregelt wird, dass eine Materialstärke des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements (20; 62; 76; 88; 108; 124) während der mechanischen Bearbeitung im Wesentlichen unverändert bleibt.Procedure according to Claim 2 or 3rd , characterized in that by means of the control and / or regulating device (40; 114) depending on the at least one physical property (28) the immersion depth (30; 109) of the tool (14; 58; 78; 86; 112) in the Sandwich structure (12; 70; 90; 110; 120) is dynamically regulated and / or the immersion depth (30; 109) is regulated in such a way that a material thickness of the second electrically conductive layer element (20; 62; 76; 88; 108; 124 ) remains essentially unchanged during mechanical processing. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktelement (34; 52; 82) an dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement (20; 62; 76; 88; 108; 124) festgelegt oder von dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement (20; 62; 76; 88; 108; 124) gebildet ist und/oder dass das zweite Kontaktelement (36; 54) an der Werkzeugeinrichtung (10; 50; 80; 100) festgelegt oder von der Werkzeugeinrichtung (10; 50; 80; 100) gebildet ist.Procedure according to one of the Claims 2 to 4th , characterized in that the first contact element (34; 52; 82) is fixed to the second electrically conductive layer element (20; 62; 76; 88; 108; 124) or by the second electrically conductive layer element (20; 62; 76; 88 ; 108; 124) and / or that the second contact element (36; 54) is fixed to the tool device (10; 50; 80; 100) or is formed by the tool device (10; 50; 80; 100). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kontaktelement (36; 54) an dem Werkzeug (14; 58; 78; 86; 112) der Werkzeugeinrichtung (10; 50; 80; 100) festgelegt oder von dem Werkzeug (14; 58; 78; 86; 112) gebildet ist.Procedure according to one of the Claims 2 to 5 , characterized in that the second contact element (36; 54) on the tool (14; 58; 78; 86; 112) of the tool device (10; 50; 80; 100) fixed or by the tool (14; 58; 78; 86; 112) is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kontaktelement (36; 54) an einem Werkzeughalter (64) der Werkzeugeinrichtung (10; 50; 80; 100) festgelegt oder von dem Werkzeughalter (64) gebildet ist.Procedure according to one of the Claims 2 to 6 , characterized in that the second contact element (36; 54) is fixed to a tool holder (64) of the tool device (10; 50; 80; 100) or is formed by the tool holder (64). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine physikalische Eigenschaft (28) der mindestens einen physikalischen Eigenschaft (28) ein elektrischer Widerstand (R) ist, welcher zwischen dem Werkzeug (14; 58; 78; 86; 112) und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement (20; 62; 76; 88; 108; 124) gemessen wird.Procedure according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that a physical property (28) of the at least one physical property (28) is an electrical resistance (R) which is between the tool (14; 58; 78; 86; 112) and the second electrically conductive layer element (20 ; 62; 76; 88; 108; 124) is measured. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktelement (36; 54) ein Dehnungssensorelement (84), beispielsweise ein Dehnungsmesstreifen, ist, welches auf einer dem Werkzeug (14; 58; 78; 86; 112) abgewandten Oberfläche des zweiten elektrisch leitenden Lagenelements (20; 62; 76; 88; 108; 124) festgelegt ist und durch welches eine zumindest näherungsweise Berührung des Werkzeugs (14; 58; 78; 86; 112) mit dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement (20; 62; 76; 88; 108; 124) detektiert wird.Procedure according to one of the Claims 2 to 8th , characterized in that the first contact element (36; 54) is a strain sensor element (84), for example a strain gauge, which on a surface of the second electrically conductive layer element (20) facing away from the tool (14; 58; 78; 86; 112) ; 62; 76; 88; 108; 124) is defined and by which the tool (14; 58; 78; 86; 112) is at least approximately in contact with the second electrically conductive layer element (20; 62; 76; 88; 108; 124) is detected. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Überwachungseinrichtung (26; 56; 92; 102) eine Impedanzmessung zwischen dem Werkzeug (14; 58; 78; 86; 112) und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement (20; 62; 76; 88; 108; 124) durchgeführt wird.Procedure according to one of the Claims 2 to 9 , characterized in that the monitoring device (26; 56; 92; 102) measures an impedance between the tool (14; 58; 78; 86; 112) and the second electrically conductive layer element (20; 62; 76; 88; 108; 124) is carried out. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine physikalische Eigenschaft (28) der mindestens einen physikalischen Eigenschaft (28) eine elektrische Kapazität (C) ist, welche zwischen dem Werkzeug (14; 58; 78; 86; 112) und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement (20; 62; 76; 88; 108; 124) gemessen wird.Procedure according to one of the Claims 1 to 10th , characterized in that a physical property (28) of the at least one physical property (28) is an electrical capacitance (C) which lies between the tool (14; 58; 78; 86; 112) and the second electrically conductive layer element (20 ; 62; 76; 88; 108; 124) is measured. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere mittels der Überwachungseinrichtung (26; 56; 92; 102), eine schwingungsbasierte Messung, insbesondere eine Schallmessung, an dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement (20; 62; 76; 88; 108; 124) durchgeführt wird, wobei das zweite elektrisch leitende Lagenelement (20; 62; 76; 88; 108; 124) auf einer dem Werkzeug (14; 58; 78; 86; 112) abgewandten Seite auf einem ersten Auflageelement (104) und auf einem zweiten Auflageelement (106) der Überwachungseinrichtung (26; 56; 92; 102) aufliegt und wobei eine Schallstärkenänderung, insbesondere eine Quellstärkenänderung, gemessen wird, sobald das Werkzeug (14; 58; 78; 86; 112) das zweite elektrisch leitende Lagenelement (20; 62; 76; 88; 108; 124) zumindest näherungsweise berührt.Procedure according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that, in particular by means of the monitoring device (26; 56; 92; 102), a vibration-based measurement, in particular a sound measurement, is carried out on the second electrically conductive layer element (20; 62; 76; 88; 108; 124), wherein the second electrically conductive layer element (20; 62; 76; 88; 108; 124) on a side facing away from the tool (14; 58; 78; 86; 112) on a first support element (104) and on a second support element (106 ) of the monitoring device (26; 56; 92; 102) and a change in sound intensity, in particular a change in source strength, is measured as soon as the tool (14; 58; 78; 86; 112) the second electrically conductive layer element (20; 62; 76 ; 88; 108; 124) at least approximately touched. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite elektrisch leitende Lagenelement (20; 62; 76; 88; 108; 124) der Sandwichstruktur (12; 70; 90; 110; 120) ein metallisches Material, beispielsweise Aluminium, umfasst oder daraus gebildet ist.Procedure according to one of the Claims 1 to 12th , characterized in that the second electrically conductive layer element (20; 62; 76; 88; 108; 124) of the sandwich structure (12; 70; 90; 110; 120) comprises or is formed from a metallic material, for example aluminum. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sandwichstruktur (12; 70; 90; 110; 120) eine zwischen dem Kernelement (16; 74) und dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement (20; 62; 76; 88; 108; 124) angeordnete elektrisch leitende Schicht (72) umfasst, welche beispielsweise Kupfer umfasst oder daraus gebildet ist.Procedure according to one of the Claims 1 to 13 , characterized in that the sandwich structure (12; 70; 90; 110; 120) is an electrically conductive layer arranged between the core element (16; 74) and the second electrically conductive layer element (20; 62; 76; 88; 108; 124) (72), which includes, for example, copper or is formed therefrom. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Bearbeitung ein im Wesentlichen sacklochförmiger Hohlraum (122) innerhalb der Sandwichstruktur (120) entsteht, wobei der im Wesentlichen sacklochförmige Hohlraum (122) auf einer Seite durch das zweite elektrisch leitende Lagenelement (124) geschlossen ist und wobei ein Verbindungselement (126), insbesondere mittels einer Klebeschicht (128), stoffschlüssig, insbesondere ausschließlich, an dem zweiten elektrisch leitenden Lagenelement (124) festgelegt wird.Procedure according to one of the Claims 1 to 14 , characterized in that the machining creates a substantially blind hole-shaped cavity (122) within the sandwich structure (120), the substantially blind hole-shaped cavity (122) being closed on one side by the second electrically conductive layer element (124) and wherein a Connecting element (126), in particular by means of an adhesive layer (128), firmly bonded, in particular exclusively, to the second electrically conductive layer element (124). Werkzeugeinrichtung (10; 50; 80; 100) zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15.Tool device (10; 50; 80; 100) for use in a method according to one of the Claims 1 to 15 . Sandwichstruktur (12; 70; 90; 110; 120) zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15.Sandwich structure (12; 70; 90; 110; 120) for use in a method according to one of the Claims 1 to 15 . Überwachungseinrichtung (26; 56; 92; 102), insbesondere zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Überwachungseinrichtung (26; 56; 92; 102) ein erstes Kontaktelement (34; 52; 82) und insbesondere ein zweites Kontaktelement (36; 54) umfasst, wobei über das erste Kontaktelement (34; 52; 82) oder zwischen dem ersten Kontaktelement (34; 52; 82) und dem zweiten Kontaktelement (36; 54) mindestens eine von einer Eintauchtiefe (30; 109) eines Werkzeugs (14; 58; 78; 86; 112) einer Werkzeugeinrichtung (10; 50; 80; 100) in eine Sandwichstruktur (12; 70; 90; 110; 120) abhängige physikalische Eigenschaft (28) überwachbar ist.Monitoring device (26; 56; 92; 102), in particular for use in a method according to one of the Claims 1 to 15 , wherein the monitoring device (26; 56; 92; 102) comprises a first contact element (34; 52; 82) and in particular a second contact element (36; 54), wherein via the first contact element (34; 52; 82) or between the first contact element (34; 52; 82) and second contact element (36; 54) at least one of an immersion depth (30; 109) of a tool (14; 58; 78; 86; 112) of a tool device (10; 50; 80; 100) into a sandwich structure (12; 70; 90; 110; 120) dependent physical property (28) can be monitored.
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