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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen flächiger Bauteile wie insbesondere Blechplatinen oder Pressteile in einer Handlingsvorrichtung einer Fertigungsanlage, wobei zum Erkennen unerwünschter Bauteileigenschaften wenigstens ein durch eine Anregung erzeugtes Reaktionsspektrum eines Bauteils mit wenigstens einem Reaktionsspektrum eines gleichen Gutbauteils mit bekannten Bauteileigenschaften als Bezugsspektrum verglichen wird.
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Zum Prüfen von Bauteilen im Fertigungsablauf sind verschiedene Verfahren bekannt. So werden zur Fehlererkennung an flächigen Bauteilen wie insbesondere Blechplatinen oder Pressteilen in Presswerken beispielsweise Durchleuchtungsverfahren oder Farbeindringverfahren zur Risserkennung eingesetzt. Während mithilfe von Durchleuchtungsverfahren durchgehende Risse relativ zuverlässig und schnell im Fertigungsablauf erkennbar sind, ist das Verfahren aber nicht zum Erkennen anderer Bauteilfehler, wie Einschnürungen, Kratzer oder Falten einsetzbar. Das Farbeindringverfahren ist beispielsweise eher lokal begrenzt einsetzbar und erfordert eine gewisse Zeitdauer zur Auswertung.
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Neuere Verfahren nutzen beispielsweise eine Vielzahl optischer Kameras zur Bilderfassung von Bauteilen und gleichen diese mit Aufnahmen von Gutbauteilen ab. Schlecht erkennbare Fehlstellen wie Haarrisse oder zu geringe Restwandstärken werden hierbei nur unzuverlässig festgestellt. Auch Klangprüfungen akustisch angeregter Bauteile sind bekannt, allerdings führen hier vom Fertigungsablauf herrührende Hintergrundgeräusche oft zu Fehlern bei der Auswertung.
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An ein Verfahren zum Prüfen flächiger Bauteile ergeben sich auch Anforderungen aus dem Fertigungsablauf selbst. So ist eine im Fertigungsablauf frühe Fehlererkennung an Bauteilen wünschenswert, um eine weitere Bearbeitung fehlerhafter Bauteile zu vermeiden. Eine solche Fehlererkennung sollte ferner in den Fertigungsablauf integrierbar sein, um Verzögerungen der Fertigung aufgrund von Prüfvorgängen zu vermeiden. Zudem sollte die Fehlererkennung möglichst zuverlässige Ergebnisse liefern, um fehlerhafte Bauteile - und nur solche - ausmustern zu können.
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Hiervon ausgehend stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zum Prüfen flächiger Bauteile anzugeben, welches eine schnelle und zuverlässigere Fehlererkennung ermöglicht und zudem in den Fertigungsablauf der Bauteile integrierbar ist. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre des unabhängigen Anspruchs erreicht. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Prüfen flächiger Bauteile wie insbesondere Blechplatinen oder Pressteile in einer Handlingsvorrichtung einer Fertigungsanlage zum Erkennen unerwünschter Bauteileigenschaften vorgeschlagen. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- - Aufbringen wenigstens einer definierten Anregung auf das Bauteil;
- - Erfassen wenigstens eines entsprechend den Bauteileigenschaften ausgebildeten Reaktionsspektrums in der Handlingsvorrichtung der Fertigungsanlage;
- - Vergleichen des wenigstens einen erfassten Reaktionsspektrums mit einem Bezugsspektrum des Gutbauteils;
- - Ermitteln wenigstens einer Abweichung des wenigstens einen erfassten Reaktionsspektrums gegenüber dem Bezugsspektrum;
- - Klassifizieren des Bauteils als Gutteil oder Schlechtteil abhängig von der wenigstens einen ermittelten Abweichung.
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Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich besonders für flächige Bauteile wie Blechplatinen oder Pressteile und damit insbesondere für einen Einsatz in einem Presswerk. Bei der Bearbeitung im Presswerk bilden sich an den flächigen Bauteilen charakteristische Fehlstellen wie Risse, Einschnürungen oder Falten, welche teilweise auch aus Werkstofffehlern des Ausgangsmaterials resultieren und/ oder sich im Fertigungsablauf verstärken. Daher ist eine frühzeitige Fehlererkennung und Ausmusterung solcher Bauteile vorteilhaft.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird vorgeschlagen, wenigstens eine definierte Anregung auf bzw. in das Bauteil aufzubringen, welche zur Ausbildung eines Reaktionsspektrums am Bauteil führt. Dies kann beispielsweise mittels einer akustischen, thermischen oder optischen Anregung erfolgen. Dabei ist eine definierte, wiederholbare Aufbringung vorgesehen, um eine Vergleichbarkeit des sich entsprechend der Bauteileigenschaften ausbildenden Reaktionsspektrums zu ermöglichen. Eine solchen Anregung kann beispielsweise begrenzt auf einen fehlerträchtigen Bereich des Bauteils oder großflächig, insbesondere das gesamte Bauteil erfassend aufgebracht werden. Eine Anregung ist dabei so konzipiert, dass Fehlstellen im Bauteil wie insbesondere Oberflächenfehler, Risse, Einschnürungen oder Falten die Ausbildung des Reaktionsspektrums beeinflussen und damit zu erfassbaren Abweichungen in den Reaktionsspektren von Gutteilen und Schlechtteilen führen. Das Aufbringen der wenigstens einen definierten Anregung kann dabei an jeder geeigneten Stelle des Fertigungsablaufs erfolgen. Beispielsweise kann die Anregung auch durch oder nach der Bearbeitung in einem oder durch ein Werkzeug auf ein Bauteil aufgebracht werden. So kann eine thermische Anregung zum Beispiel durch einen Umform- Zerspanungs- oder Schweißvorgang erfolgen.
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Da der Fertigungsablauf zur Durchführung der Fehlererkennung möglichst wenig beeinträchtigt werden soll, wird vorgeschlagen, das Reaktionsspektrum dann zu erfassen, wenn das Bauteil insbesondere zwischen zwei Fertigungsschritten in einer Handlingsvorrichtung aufgenommen ist. Eine solche Handlingsvorrichtung dient beispielsweise zur Aufnahme und zum Transfer eines Bauteils zwischen zwei Bearbeitungsstationen oder zwischen einer Bearbeitungsstation und einer Speichereinrichtung und weist Einrichtungen zur Aufnahme wenigstens eines Bauteils auf, wobei die Aufnahmeposition von jeweils in der Handlingsvorrichtung aufgenommenen Bauteilen im Wesentlichen gleich ist. Als Beispiele für derartige Handlingsvorrichtungen sind Transportroboter, Ablagevorrichtungen oder Transportbänder zu nennen.
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Das durch die aufgebrachte Anregung des Bauteils sich ausbildende Reaktionsspektrum wird ebenfalls möglichst definiert und wiederholbar erfasst und mit einem Bezugsspektrum verglichen, welches sich bei gleicher Anregung bei einem Gutbauteil einstellt. Stimmt das Reaktionsspektrum des Bauteils mit dem Bezugsspektrum überein, so sind keine Abweichungen und damit keine erkennbaren Fehlstellen vorhanden, es handelt sich folglich um ein Gutteil. Bei einer Abweichung des erfassten Reaktionsspektrums vom Bezugsspektrum kann insbesondere aufgrund der Anordnung, Art und Stärke der Abweichung auf das Vorliegen einer Fehlstelle geschlossen werden und das Bauteil hiervon abhängig als Gutteil oder Schlechtteil klassifiziert werden. Zudem ist beispielsweise auch eine Klassifizierung als nacharbeitbares Schlechtteil möglich, welches nach einer Nacharbeitung wieder dem Fertigungsablauf zugeführt werden kann.
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Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht damit eine schnelle und weitgehend zuverlässige Fehlererkennung von flächigen Bauteilen. Dadurch, dass es anwendbar ist, während das Bauteil in einer Handlingseinrichtung der Fertigungsanlage aufgenommen ist, kann das Verfahren im Wesentlichen ohne Zeitverlust im Fertigungsablauf durchgeführt werden. Fehlerhafte Bauteile können so entsprechend früh im Fertigungsablauf erkannt werden, um diese beispielsweise soweit möglich einer Nacharbeit zu unterziehen. Vorteilhaft lässt sich das vorgeschlagene Verfahren in den Fertigungsablauf eines Presswerks integrieren, wie beispielsweise am Auslaufband der Pressenstraße, an einem Feeder, Roboter oder Sauger. Ferner ist die Durchführung des Verfahrens auch in eine kombinierte Prüfvorrichtung integrierbar, die beispielsweise auch zur Prüfung weiterer, insbesondere konstruktiver Bauteileigenschaften dient.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens werden am Bauteil durch Anregung in wenigstens zwei unterschiedlichen Frequenzbereichen Reaktionsspektren erzeugt. Geeignete Frequenzbereiche liegen dabei beispielsweise im Bereich von Schallwellen, im Wellenbereich des Lichts oder der thermischen Energie. Mittels einer Anregung in mehreren Frequenzbereichen ist eine zuverlässigere Bestimmung der Bauteileigenschaften möglich. Abhängig von den Wechselwirkungen der Anregung in wenigstens zwei unterschiedlichen Frequenzbereichen kann die Anregung gleichzeitig oder nacheinander erfolgen. Ein gleichzeitiges Aufbringen von Anregungen in wenigstens zwei unterschiedlichen Frequenzbereichen führt zumeist zu einem überlagerten Reaktionsspektrum, welches eine verbesserte Darstellung der Bauteileigenschaften ermöglicht, oder eine solche erschwert bzw. sogar unmöglich macht. Entsprechend ist die Auswirkung einer entsprechenden Überlagerung auf die Qualität der Auswertung zu berücksichtigen. Bei einer ungünstigen Beeinflussung sind die jeweiligen Anregungen in geeigneter Weise nacheinander durchzuführen.
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Bei einer Ausführungsform dieses Verfahrens kann das Bauteil als Gutteil klassifiziert werden, falls wenigstens eine Abweichung höchstens eines der erfassten Reaktionsspektren eine vorbestimmte Referenz übersteigt. Alternativ kann das Bauteil als Schlechtteil klassifiziert werden, wenn wenigstens eine Abweichung wenigstens eines vorbestimmten erfassten Reaktionsspektrums eine vorbestimmten Referenz übersteigt. In gleicher Weise kann das Bauteil als Schlechtteil klassifiziert werden, falls wenigstens eine Abweichung eines überwiegenden Teils der Reaktionsspektren jeweils eine vorbestimmten Referenz übersteigt. Die Referenz einer Abweichung stellt dabei eine Art Schwellenwert dar, ab welchem auf das Vorliegen einer Fehlstelle geschlossen werden kann.
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Die Referenz ist dabei insbesondere ein jeweils aus dem Bezugsspektrum und dem Reaktionsspektrum ableitbarer Wert. Eine Abweichung des aus einem erfassten Reaktionsspektrum abgeleiteten Referenzwerts von einem aus dem Bezugsspektrum abgeleiteten Referenzwert gibt den Grad der Übereinstimmung bzw. Abweichung des jeweiligen Spektrums wieder und stellt so ein Maß für die Abweichung der Eigenschaften eines Bauteils von den Eigenschaften eines Gutteils dar. Bei einer Übereinstimmung des erfassten Reaktionsspektrums mit dem Bezugsspektrum weicht der Referenzwert nicht vom Referenzwert des Gutteils ab. Abhängig von der Definition und Herleitung eines Referenzwerts kann durch einen Abgleich von Referenzwerten die Klassifizierung der Bauteile abhängig von ihren Eigenschaften erfolgen.
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Durch das Aufbringen von Anregungen in wenigstens zwei unterschiedlichen Frequenzbereichen auf ein Bauteil zum Erzeugen von auswertbaren Reaktionsspektren kann die Zuverlässigkeit der Fehlererkennung weiter erhöht werden. Auf diese Weise ist es möglich Fehler zu erkennen, die durch das Aufbringen von Anregungen in nur einem Frequenzbereich nicht erkennbar sind. Dies ist insbesondere dann zusätzlich vorteilhaft, wenn durch eine Überlagerung der Auswirkungen im Reaktionsspektrum Fehler erkennbar werden, die bei einer jeweiligen Anregung in nur einem Frequenzbereich zumindest nicht ausreichend erkennbar sind.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt wenigstens eine Anregung durch Ultraschallschwingungen, die mittels wenigstens einer das Bauteil an einer vorbestimmten Position kontaktierenden Sonotrode aufgebracht werden. Um das ganze oder einen größeren Bereich eines Bauteils zu erfassen sind vorteilhaft mehrere Sonotroden an vorbestimmten Positionen am Bauteil verteilt angeordnet, welche auch an verschiedenen Seiten des Bauteils angeordnet sein können. Die Sonotroden kontaktieren das in der Handlingseinrichtung aufgenommene Bauteil dabei unmittelbar, so dass die Ultraschallschwingungen tief in das Bauteil eindringen können, wodurch das sich ausbildende Reaktionsspektrum auch im Inneren des Bauteils angeordnete Eigenschaften erfasst. Insbesondere sind im Reaktionsspektrum aufgebrachter Ultraschallschwingungen beispielsweise Einschnürungen, Welligkeiten, Lackeinschlüsse oder zu geringe Restwandstärken erkennbar.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt wenigstens eine Anregung durch hochfrequente Akustikschwingungen, die mittels wenigstens einem Klangerzeuger auf das Bauteil aufgebracht werden. Ein solcher Klangerzeuger kann das Bauteil an einer vorbestimmten Position kontaktieren, wie beispielsweise ein sogenannter Klöppel oder auch ein Körperschallautsprecher, welche hochfrequente Akustikschwingungen auf das Bauteil aufbringen. Andererseits ist es auch möglich, hochfrequente Akustikschwingungen durch geeignete Einrichtungen, insbesondere als Lautsprecher ausgebildete Wandler kontaktlos auf das Bauteil zu übertragen und auf diese Weise eine definierte Anregung auf das Bauteil aufzubringen. Durch die Verwendung hochfrequenter Akustikschwingungen wird eine Beeinträchtigung des Reaktionsspektrums durch den im Fertigungsbereich vorhandenen Geräuschpegel vermieden. Als hochfrequente Akustikschwingungen werden dabei insbesondere Frequenzen unter 15 GHz verstanden, die unterhalb der Schwelle zum Ultraschall liegen.
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Entsprechend zur Verwendung von Ultraschallschwingungen werden vorteilhaft mehrere Klangerzeuger an vorbestimmten Positionen am Bauteil verteilt angeordnet, um das ganze oder einen größeren Bereich eines Bauteils zu erfassen. Beispielsweise kann wenigstens ein Klangerzeuger auch einer anderen Seite des Bauteils angeordnet sein, als ein anderer Klangerzeuger. Die Klangerzeuger kontaktieren das in der Handlingseinrichtung aufgenommene Bauteil dabei unmittelbar, so dass die Akustikschwingungen tief in das Bauteil eindringen können, wodurch das sich ausbildende Reaktionsspektrum auch im Inneren des Bauteils angeordnete Eigenschaften wie Fehlstellen erfasst. Insbesondere sind im Reaktionsspektrum aufgebrachter hochfrequenter Akustikschwingungen beispielsweise Einschnürungen, Welligkeiten, Lackeinschlüsse oder Stellen mit zu geringen Restwandstärken erkennbar.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt wenigstens eine Anregung durch thermische Energie. Dabei kann das Aufbringen der thermischen Energie auf ein Bauteil abhängig von dessen Eigenschaften beispielsweise mittels wenigstens einem an einer vorbestimmten Position gegenüber dem Bauteil angeordneten Wärmestrahler erfolgen, durch ein von einem Magnetfeld induzierte Wärmeenergie oder mittels das Bauteil kontaktierende Heizelemente. Auch beim Einsatz von thermischer Energie ist auf eine geeignete Positionierung der wenigstens einen Wärmequelle zu achten, um das ganze oder einen größeren Bereich eines Bauteils zu erfassen. Bei einer Anregung des Bauteils mit thermischer Energie kann bereits eine Temperaturerhöhung der Bauteiloberfläche von 2°C ausreichen, um auswertbare Referenzspektren erfassen zu können. Da sich thermische Energie durch Wärmeleitung in metallischen, flächigen Bauteilen schnell verteilt, ist bei einem Einsatz von thermischer Energie bei gut wärmeleitenden Werkstoffen auch ein Erfassen von innerhalb des Bauteils angeordneten Fehlstellen möglich. Insbesondere sind im Reaktionsspektrum der aufgebrachten thermischen Energie beispielsweise Einschnürungen, Welligkeiten, Lackeinschlüsse. Oberflächenfehler oder zu geringe Restwandstärken erkennbar.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt wenigstens eine Anregung durch Licht, wobei das Aufbringen von Licht mittels wenigstens einer an einer vorbestimmten Position gegenüber dem Bauteil angeordneten Lampe erfolgt. Auch beim Einsatz von Licht ist auf eine geeignete Positionierung der wenigstens einen Lampe zu achten, um das ganze oder einen größeren Bereich eines Bauteils in geeigneter Weise auszuleuchten. Da das Licht nicht in das Bauteilinnere vordringt ist diese Anregung nicht geeignet, Fehlstellen innerhalb des Bauteils zu erfassen. Allerdings sind Oberflächenfehler wie Kratzer oder Fließfiguren oder die Qualität und der Glanz der Oberfläche erfassbar.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Erfassen des wenigstens einen entsprechend den Bauteileigenschaften ausgebildeten Reaktionsspektrums mittels einer entsprechend eingerichteten Kamera. So eignet sich zum Erfassen eines sich aus einer Lichtanregung ergebenden Reaktionsspektrums beispielsweise eine optische Kamera, zum Erfassen eines sich aus einer akustischen Anregung (Ultraschall bzw. hochfrequente Akustikschwingungen) ergebenden Reaktionsspektrums beispielsweise eine Akustikkamera und zum Erfassen eines sich aus einer Anregung mit thermischer Energie ergebenden Reaktionsspektrums beispielsweise eine Wärmebildkamera. Eine solche Kamera kann zum Erfassen des Reaktionsspektrums der Seite des Bauteils zugewandt sein, an welcher wenigstens der überwiegende Teil der Anregung des Bauteils erfolgt, in gleicher Weise kann es aber auch zweckmäßig sein, eine Kamera zum Erfassen des Reaktionsspektrums einer anderen Seite des Bauteils zuzuwenden, beispielsweise gegenüberliegend zu der Seite des Bauteils, an welcher wenigstens der überwiegende Teil der Anregung des Bauteils erfolgt.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Erfassen des wenigstens einen Reaktionsspektrums mittels einer Empfängereinheit, welche zum Erfassen wenigstens eines sich aufgrund der aufgebrachten Anregung sich einstellenden Reaktionsspektrums eingerichtet ist. Eine solche Empfängereinheit kann beispielsweise als Ultraschallempfänger oder Hochfrequenzmikrophon ausgebildet sein.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Anregen und Erfassen des wenigstens einen Reaktionsspektrums mit einer einheitlich ausgebildeten Anregungs- und Erfassungseinheit, welche beispielsweise von einem Sensor gebildet sein kann. Auf diese Weise wird das Reaktionsspektrum an einer gegenüber der aufgebrachten Anregung günstigen Position erfasst. Ferner kann die Prüfvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens entsprechend vereinfacht aufgebaut sein.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist das erfasste Reaktionsspektrum graphisch darstellbar und die Auswertung der wenigstens einen Abweichung wenigstens eines Reaktionsspektrums gegenüber dem Bezugsspektrum erfolgt mittels Bildauswertung. Bei einer Auswertung der erfassten Spektren können durch Bildauswertung mögliche Fehlerstellen gut erkannt und die jeweiligen Position der Fehlerstelle unmittelbar an einer Darstellung des Bauteils angezeigt werden.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Handlingsvorrichtung ein in mehreren Achsen verfahrbares Ladesystem, an welchem die Bauteile im Fertigungsablauf aufgenommen werden, insbesondere um einem nächsten Fertigungsschritt zugeführt zu werden. Gut geeignet als Handlingseinrichtung zum Durchführen des Verfahrens in einem Presswerk sind beispielsweise Feeder oder Roboter, welche die Bauteile zwischen den Fertigungsstationen transportieren. Da jedes Bauteil in einer solchen Handlingseinrichtung im Wesentlichen in der gleichen Position aufgenommen wird und meist bis zum Abschluss des Transports in dieser Position verweilt, eignet sich eine solche Handlingsvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, ohne eine insbesondere größere Verzögerung des Fertigungsablaufs herbeizuführen.
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In einem weiteren Aspekt wird zur Lösung der Aufgabe eine Prüfvorrichtung zum Durchführen des vorausgehend beschriebenen Verfahrens vorgeschlagen. Die Prüfvorrichtung ist dabei im Bereich einer zwischen zwei Bearbeitungsstationen einer Fertigungsanlage angeordneten Handlingsvorrichtung angeordnet, die zur Aufnahme eines Bauteils dient. Die vorgeschlagene Prüfvorrichtung weist auf:
- - wenigstens eine Anregungseinrichtung zum Aufbringen wenigstens einer definierten Anregung auf das Bauteil;
- - wenigstens eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen wenigstens eines sich am Bauteil einstellenden Reaktionsspektrums;
- - eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des wenigstens einen von der wenigstens einen Erfassungseinrichtung erfassten Reaktionsspektrums mit wenigstens einem Bezugsspektrum des Gutteils;
- - eine Prüfeinrichtung zum Ermitteln wenigstens einer Abweichung des wenigstens einen erfassten Reaktionsspektrums gegenüber dem wenigstens einen Bezugsspektrum und zum Klassifizieren des Bauteils als Gutteil oder Schlechtteil abhängig von der wenigstens einen ermittelten Abweichung.
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Die vorgeschlagene Prüfvorrichtung dient zum Durchführen des vorausgehend beschriebenen Verfahrens zum Prüfen eines flächigen Bauteils. Entsprechend weisen die Einrichtungen der Prüfvorrichtung Merkmale und Eigenschaften auf, welche das Ausführen des vorausgehend beschriebenen Verfahrens entsprechend einer oder mehrerer der vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen.
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So kann die wenigstens eine Anregungseinrichtung zum Aufbringen wenigstens einer definierten Anregung auf das Bauteil beispielsweise in Form einer Sonotrode, einem Klangerzeuger, einem Wärmestrahler oder einer Lampe ausgebildet sein und die wenigstens eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen wenigstens eines sich am Bauteil einstellenden Reaktionsspektrums beispielsweise eine Kamera, welche zum Erfassen wenigstens des oder der jeweiligen Reaktionsspektren geeignet ist. Der Vergleich des wenigstens einen von der wenigstens einen Erfassungseinrichtung erfassten Reaktionsspektrums mit wenigstens einem Bezugsspektrum des Gutteils kann mittels Bildauswertung erfolgen. Die Prüfeinrichtung zum Ermitteln wenigstens einer Abweichung und zum Klassifizieren des Bauteils als Gutteil oder Schlechtteil kann durch eine insbesondere mit einer entsprechenden Software ausgestatteten Recheneinrichtung ausgebildet sein.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 3 eine beispielhafte schematische Darstellung des Vergleichsergebnisses durch die Prüfeinrichtung der beispielhaften erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung; und
- 4 eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Prüfen flächiger Bauteile.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 10 zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Prüfvorrichtung 10 ist dabei im Bereich einer Handlingsvorrichtung 12 in Form eines Feeders angeordnet, welcher dazu dient, ein Bauteil 11 von einer Bearbeitungsstation einer Fertigungsanlage in eine dieser im Fertigungsablauf nachfolgenden Bearbeitungsstation zu transportieren. Das Bauteil 11 wird bei der beispielhaften Ausführungsform der Prüfvorrichtung mittels magnetisch wirkender Halteeinrichtungen immer an der gleichen Position vom Feeder aufgenommen und transportiert.
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Die beispielhafte Ausführung der Prüfvorrichtung weist eine Anregungseinrichtung 14 mit einer Vielzahl von Anregern, hier Sonotroden 14a zum Aufbringen von Ultraschallschwingungen auf das Bauteil 11 auf. Da die Sonotroden 14a der Anregungseinrichtung 14 zum Durchführen des Prüfverfahrens jeweils an einer vorbestimmten Position eines Bauteils 11 angeordnet und dieses jeweils mit einer gleichen Ultraschallfrequenz beaufschlagen, bringt die Anregungseinrichtung 14 so eine definierte Anregung auf das Bauteil auf.
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Die beispielhafte Prüfvorrichtung 10 weist ferner eine Erfassungseinrichtung 16 in Form einer Ultraschallkamera zum Erfassen des sich aufgrund der aufgebrachten Anregung durch Ultraschallschwingungen am Bauteil 11 einstellenden Reaktionsspektrums auf. Eine Vergleichseinrichtung 18 der Prüfvorrichtung 10 dient zum Vergleichen des von der Erfassungseinrichtung 16 erfassten Reaktionsspektrums mit wenigstens einem Bezugsspektrum eines Gutteils. Dieses Bezugsspektrum wurde vorher als Reaktionsspektrum eines Gutteils mit identischen Prüfbedingungen in der Prüfvorrichtung 10 erfasst und gespeichert.
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Die Prüfvorrichtung 10 weist zusätzlich auch eine Prüfeinrichtung 19 auf, welche die Abweichung des am Bauteil 11 mit der Ultraschallkamera erfassten Reaktionsspektrums gegenüber dem Bezugsspektrum ermittelt. Aufgrund wenigstens einer ermittelten Abweichung kann die Prüfeinrichtung 19 das Bauteil 11 schließlich abhängig von der wenigstens einen ermittelten Abweichung als Gutteil oder Schlechtteil klassifizieren. Bei einem Schlechtteil kann sich hieraus beispielsweise auch die Möglichkeit einer erfolgreichen Nacharbeit ergeben. Die Signalleitungen der Prüfvorrichtung sind in 1 gestrichelt eingezeichnet.
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2 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 10 zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Prüfvorrichtung 10 ist eine Erweiterung der in 1 gezeigten Prüfvorrichtung 10 und ist ebenso im Bereich der Handlingsvorrichtung 12 angeordnet. Die Prüfvorrichtung 10 aus 2 stimmt mit der Prüfvorrichtung 10 aus 1 weitgehend überein, allerdings weist sie eine zusätzliche zweite Anregungseinrichtung 15 mit zwei Anregern auf, im Ausführungsbeispiel zwei Wärmestrahler 15a zum Aufbringen von Wärmestrahlung auf das Bauteil 11. Die Wärmestrahler 15a der Anregungseinrichtung 15 sind zum Durchführen des Prüfverfahrens an einer vorbestimmten Position gegenüber einem Bauteil 11 angeordnet und beaufschlagen dieses jeweils mit einer gleichen Wärmeenergie, und bringen dabei eine definierte Anregung auf das Bauteil 11 auf.
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Die beispielhafte Prüfvorrichtung 10 weist in 2 eine weitere Erfassungseinrichtung 17 in Form einer Wärmebildkamera zum Erfassen des sich aufgrund der aufgebrachten Anregung durch Wärmestrahlung am Bauteil 11 einstellenden Reaktionsspektrums auf. Die Vergleichseinrichtung 18 der Prüfvorrichtung 10 dient neben einem Vergleichen des von der Erfassungseinrichtung 16 erfassten Reaktionsspektrums mit wenigstens einem Bezugsspektrum eines Gutteils auch zum Vergleichen eines von der Erfassungseinrichtung 17 erfassten Reaktionsspektrums mit wenigstens einem Bezugsspektrum eines Gutteils, welches ebenfalls vorher als Reaktionsspektrum des Gutteils mit identischen Prüfbedingungen von der Prüfvorrichtung 10 erfasst und gespeichert wurde.
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Die Prüfeinrichtung 19 ermittelt die Abweichungen der beiden von den Erfassungseinrichtungen 16 und 17 am Bauteil 11 erfassten Reaktionsspektren gegenüber den entsprechenden Bezugsspektren. Wie bereits zur 1 ausgeführt, kann die Prüfeinrichtung 10 aufgrund der ermittelten Abweichungen das Bauteil 11 abhängig von der ermittelten Abweichung als Gutteil oder Schlechtteil klassifizieren und bei einem Schlechtteil eine vorhandene Möglichkeit einer erfolgreichen Nacharbeit angeben. Auch in 2 sind die Signalleitungen der Prüfvorrichtung 10 gestrichelt eingezeichnet.
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3 zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung des durch die Prüfeinrichtung 19 ermittelten Vergleichsergebnisses der beispielhaften erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 10. Aus dem Vergleich des über die gesamte Bauteilfläche erfassten Reaktionsspektrums des Bauteils 11 mit einem Bezugsspektrum wurden am beispielhaft dargestellten Bauteil 11 drei Abweichungen 31, 32 und 33 ermittelt. Im Beispiel übersteigt die Abweichung 32 eine vorbestimmte Referenz, so dass das Bauteil 11 als Schlechtteil klassifiziert und aus dem Fertigungsprozess entfernt wird. Die Abweichungen 31 und 33 liegen unterhalb der jeweiligen vorbestimmten Referenz und damit nicht zu einer Klassifikation des Bauteils 11 als Schlechtteil geführt.
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4 zeigt eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Prüfen flächiger Bauteile 11 wie insbesondere Blechplatinen oder Pressteile in einer Handlingsvorrichtung 12 einer Fertigungsanlage, zum Erkennen unerwünschter Bauteileigenschaften.
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In einem ersten Schritt a) wird auf das Bauteil 11 wenigstens eine definierten Anregung aufgebracht. Im zweiten Schritt b) folgt dann das Erfassen wenigstens eines entsprechend den Bauteileigenschaften ausgebildeten Reaktionsspektrums, welches im dritten Schritt c) mit einem Bezugsspektrum des Gutbauteils verglichen wird. Hieran anschließend wird im vierten Schritt d) wenigstens eine Abweichung (31, 32, 33) des wenigstens einen erfassten Reaktionsspektrums gegenüber dem Bezugsspektrum ermittelt und das Bauteil 11 im fünften Schritt e) abhängig von der wenigstens einen ermittelten Abweichung als Gutteil oder Schlechtteil klassifiziert.
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Werden an einem Bauteil 11 durch Anregung in wenigstens zwei unterschiedlichen Frequenzbereichen Reaktionsspektren erzeugt, so kann im Falle einer Abweichung in höchstens einem erfassten Reaktionsspektrum über eine vorbestimmte Referenz das Bauteil als Gutteil klassifiziert werden. Alternativ kann im Falle wenigstens einer Abweichung in wenigstens einem vorbestimmten erfassten Reaktionsspektrum über eine vorbestimmten Referenz hinaus das Bauteil als Schlechtteil klassifiziert werden, oder im Falle einer Abweichung in einem überwiegenden Teil der Reaktionsspektren über eine vorbestimmte Referenz hinaus als Schlechtteil klassifiziert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Prüfvorrichtung
- 11
- Bauteil
- 12
- Handlingsvorrichtung
- 14
- Anregungseinrichtung
- 14a
- Sonotrode
- 15
- Anregungseinrichtung
- 15a
- Wärmestrahler
- 16
- Erfassungseinrichtung
- 17
- Erfassungseinrichtung
- 18
- Vergleichseinrichtung
- 19
- Prüfeinrichtung
- 31
- Abweichung
- 32
- Abweichung
- 33
- Abweichung
