DE19649144A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Rückfederungseigenschaft von geformten Blechteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Rückfederungseigenschaft von geformten Blechteilen, insbesondere Karosserieblechteilen, bei dem das Blechteil auf wenigstens zwei Einspannpunkten seiner Fläche in eine Einspannvorrichtung ein­ gespannt wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Messung der Rückfederungseigen­ schaft von geformten Blechteilen, insbesondere Karosserieblechteilen, mit einer Ein­ spannvorrichtung zum Einspannen des Blechteils auf wenigstens zwei Einspannpunkten.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung gleichgeformter Blechteile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Die Formgebung von Blechteilen durch Pressen, Tiefziehen o. dgl. beruht auf einer plasti­ schen Verformung. Mit der plastischen Verformung geht, je nach Blechsorte mehr oder weniger stark, eine elastische Verformung einher, also eine Verformung, die beim Ent­ fernen des Formwerkzeugs eine Rückfederung aufweist. Soweit die Stärke der Rück­ federung systematischen Einflüssen unterliegt, kann sie bei der Erstellung des Form­ werkzeugs berücksichtigt werden. Es ist allerdings bekannt, daß ein unsystematischer Einfluß auf das Maß der Rückfederung vorhanden ist, der zu Schwankungen der Stärke der Rückfederung führt.

Die Rückfederung von Blechteilen äußert sich in zwei wesentlichen Wirkungen:

• - Blechteile mit Geometrieabweichungen werden unter mechanischen Spannungen gefügt, wodurch Oberflächenabweichungen an Außenhautteilen entstehen können.
• - Formabweichungen an Anbauteilen (Türen, Deckel) bewirken Abweichungen der Bündigkeit (Abstand zweier Flächen in Normalenrichtung) zwischen Anbauteil und Karosserie bzw. zwischen den Anbauteilen.

Daraus ergibt sich ein entsprechender Nacharbeitungsaufwand.

Es ist daher als erforderlich angesehen worden, die geformten Blechteile auf die Rück­ federungseigenschaften zu überprüfen, insbesondere um festzustellen, ob beim Anbau des geformten Blechteils an eine Autokarosserie eine bündige Verbindung herstellbar ist. Die Überprüfung geschieht mit Hilfe einer Vorrichtung, in die das geformte Blechteil in der Weise eingespannt wird, in der es auch an der Karosserie befestigt wird. Dann wird die Größe etwaiger Sperrspalte gemessen, die sich zwischen dem Rand des eingespann­ ten Blechteils und der vorgegebenen Form der Einspannvorrichtung bilden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Art der Messung keine zuverläs­ sigen Aussagen über die anschließende Brauchbarkeit des Blechteils bzw. die in ihm wohnenden Rückfederungskräfte ermöglicht. Die Größe der sich bildenden Spalte ist nämlich nicht nur von den Rückfederungseigenschaften sondern auch beispielsweise von der Blechdicke abhängig. Darüber hinaus ist die zur Messung erforderliche Vorrich­ tung aufwendig, da ein definiertes Einspannen erfolgen und eine nicht unkomplizierte Messung der Spaltgrößen vorgenommen werden muß.

Das bekannte Meßverfahren erfordert daher erheblichen Aufwand und erlaubt dennoch nicht eine zweifelsfreie Bestimmung der Rückfederungskräfte von geformten Blech­ teilen, so daß eine prozeßsichere Fertigung gemäß ISO 9000 nicht immer erreichbar ist.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problemstellung besteht somit darin, die Messung der Rückfederungseigenschaften von geformten Blechteilen in sicherer Weise mit einer vereinfachten Vorrichtung zu ermöglichen.

Ausgehend von dieser Problemstellung ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß das Blechteil auf den Einspannpunkten einseitig mit einer definierten Spannkraft beaufschlagt wird und daß auf der anderen Seite des Blechteils die durch das Blechteil übertragene Spannkraft gemessen wird.

Eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch wenigstens zwei von einer ersten Seite gegen das Blechteil druckende Spannstempel und durch in Höhe der Spannstempel auf der anderen Seite des Blechteils angeordnete Kraftsensoren.

Bei dem Herstellverfahren wird die Aufgabe gelöst mit den kennzeichnenden Maß­ nahmen des Anspruchs 5.

Besondere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die so definierte Erfindung beruht somit auf der Messung der über das Blechteil über­ tragenen Kraft bzw. dessen Federkraft, wenn es in eine bekannte Konfiguration gezwungen wird. In Bereichen, in denen das Blechteil keine (bei der Herstellung un­ berücksichtigten) Rückfederungseigenschaften aufweist, wird die aufgebrachte Spann­ kraft durch das Blechteil unvermindert übertragen (es liegt keine Federkraft vor) und ist auf der anderen Seite des Blechteils mit den Kraftsensoren meßbar. Wenn jedoch das Blechteil Rückfederungskräfte aufweist, wirken diese gegen die Spann kraft, so daß mit den Kraftsensoren nur noch die Differenz zwischen Spannkraft und Rückfederungskraft meßbar ist.

Da erfindungsgemäß keine Verformungswege oder Konfigurationsabweichungen mehr gemessen werden müssen, sondern nur noch die übertragene Kraft bzw. Federkräfte, gestaltet sich die für die Durchführung des Verfahrens benötigte Vorrichtung sehr ein­ fach und wenig aufwendig. Die erfindungsgemäße Kraftmessung wird nicht durch Fremdparameter, wie Blechdicke, gestört, so daß eine zuverlässige Messung der Rück­ federungseigenschaft des geformten Blechteils erstmalig möglich ist.

Hieraus ergibt sich, daß bei systematischen Abweichungen des geformten Blechteils ein entsprechender Einfluß auf das Formwerkzeug genommen werden kann, um so eine prozeßsichere Fertigung gemäß ISO 9000 zu gewährleisten. Außerdem eignet sich die erfindungsgemäße Messung auch zur Durchführung etwaiger Nacharbeiten an dem geformten Blechteil, beispielsweise einer Nachverformung zur Sicherstellung eines bün­ digen oder eines möglichst spannungsfreien Anbaus des geformten Blechteils an eine Fahrzeugkarosserie. Die Messung und Nacharbeit kann auch in ein und derselben Vor­ richtung durchgeführt werden. Solche Nachverformungen sind insbesondere bei Türen, Hauben oder Deckeln vorteilhaft.

Der spannungsfreie Anbau wird angestrebt, wenn eine geschlossene Kraftkette vorliegt, das geformte Blechteil also allseitig gehalten wird. Der bündige Anbau spielt dann eine wichtige Rolle, wenn das Blechteil, wie beispielsweise eine Fahrzeugtür oder Koffer­ raumklappe, aufgrund seiner Verformung von der übrigen Karosserie abstehen kann. In diesem Fall kann es zweckmäßig sein, das entsprechende Blechteil so vorzuverformen, daß es mit einer Vorspannung gegen Dichtungsgummis der Tür bzw. des Kofferraums anliegt. Durch die erfindungsgemäße Messung kann verifiziert werden, ob die tolerier­ bare Streubreite der eingestellten Vorspannung im Einzelfall eingehalten wird.

Vorteilhaft wird bei der Herstellung geformter Blechteile die Messung nur bei jedem zehnten bis hunderttausendsten Blechteil vorgenommen, je nachdem nach welcher Stückzahl eine Beeinträchtigung der Formgebung zu erwarten ist. Üblicherweise wird in etwa jedes hundertste bis jedes viertausendste Blechteil überprüft. In besonderen Fällen, wie beispielsweise bei der Herstellung von Türen, kann es sinnvoll sein, bis hin zu jedem Teil eine Überprüfung vorzunehmen. Dies ist dann sinnvoll, wenn praktisch jedes Teil gerichtet werden muß. Hier ist dann die Veränderung des Umformparameters eine erneute Umformung (plastische Verformung) am selben Blechteil.

Das Verfahren eignet sich bei praktisch allen plastisch verformten Blechstücken, die elastisch verformbar sind. Wenn beim Vermessen des umgeformten Blechstücks gleich­ zeitig eine plastische Verformung einhergeht, dann wird zwar kein genaues Meßergebnis mehr erhalten, das erhaltene Meßergebnis zeigt jedoch die maximale elastische Rück­ stellkraft (Federkraft) an, die im Regelfall außerhalb der Toleranzen liegt. Mit dem Ver­ fahren können auch miteinander verbundene Blechstücke überprüft werden, beispiels­ weise solche, die durch Falzen miteinander verbunden sind. Bei solchen Blechstücken kann durch geringfügige Konfigurationsabweichungen eine deutliche Formabweichung am fertigen Blechstück vorliegen.

Wenn die Rückfederungseigenschaft bzw. die Federkraft durch Anlegen des geformten Blechteils an Meßpunkte ermittelt wird, dann kann die Spannkraft an einer Stelle wie auch an mehreren Stellen und insbesondere direkt gegenüberliegend an einem, mehreren oder allen Meßpunkten aufgebracht werden. Auf einfachste Art kann die Spannkraft mittels Gewichten aufgebracht werden, für eine Krafteinbringung zur Seite hin oder nach oben können beispielsweise hydraulisch betriebene Kolbenzylinderkombinationen verwendet werden. Insbesondere wenn das zu vermessende geformte Blechteil nicht an der Messung dienenden Fixpunkten angelegt bzw. festgelegt wird, werden mindestens vier Meß- bzw. Einspannpunkte verwendet. Eine Messung, bei der das geformte Blech­ teil auch an einem oder mehreren Fixpunkten anliegt, ist dann sinnvoll, wenn nicht der absolute Wert der Rückfederungskraft bestimmt werden muß, sondern wenn relative Werte ausreichen. Dies ist beispielsweise bei einer Kraftfahrzeugtür der Fall, die über Scharnier- und Schloßpunkte an der Karosserie gehalten wird. Hier ist für die Maßhaltig­ keit der Tür die Federungskraft an nicht gehaltenen Bereichen, insbesondere dem oberen Fensterrahmen und auch der unteren Türkante entscheidend, so daß bei einer Fest­ legung des mittleren Türbereiches beispielsweise nur die Federungskraft einer Kante, insbesondere des oberen Fensterrahmens, ermittelt werden muß.

Üblicherweise wird als definierte Konfiguration, in der die Federungskraft bestimmt wird, die Sollgeometrie (Sollkonfiguration) des geformten Blechteils gewählt. Die Sollgeome­ trie kann hierbei auch eine Geometrie im verbauten oder verbundenen Zustand sein, ins­ besondere bei einer Tür oder einer Klappe, die im offenen Zustand oftmals eine etwas andere Konfiguration als im geschlossenen Zustand (durch elastische Verformung beim Schließen) haben.

Bei bestimmten Teilen kann es vorteilhaft sein, die Federkraft bzw. die übertragene Spann kraft erst nach einer Endbehandlung des Blechteils zu überprüfen, insbesondere dann, wenn durch die Endbehandlung Eigenspannungen des Blechteils bzw. dessen Konfiguration noch mal verändert wird. Dies kann beispielsweise durch die Hitzeeinwir­ kung beim Durchlauf eines Trockenofens, wie beispielsweise nach einer Lackierung, der Fall sein. Dies ist insbesondere wiederum bei Türen wichtig. Beim Vorliegen einer systematischen Änderung durch die Endbehandlung kann auch eine Messung vor dieser sinnvoll sein.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

In der Zeichnung ist schematisch eine Vorrichtung i dargestellt, die so ausgebildet ist, daß das geformte Blechteil 2 passend auf die Vorrichtung i auflegbar ist. Das Auflegen des Blechteils 2 erfolgt auf Kraftsensoren 3 (z. B. Dehnungsmeßstreifen, allgemein soll der Sensor eine möglichst nur geringe Wegstrecke für die Messung benötigen), die an der Oberfläche der Vorrichtung i angeordnet sind und auf die das Blechteil 2 aufgelegt wird. Die Kraftsensoren 3 können bekannte Dehnungsmeßstreifensensoren sein.

Die Ausgangssignale der Kraftsensoren 3 gelangen auf einen Auswertungsrechner 4, mit dem die festgestellten Daten auswertbar und beispielsweise auf einem Monitor 5 in Form einer Meßbalkenanordnung 6 anzeigbar sind.

Die Messung erfolgt dadurch, daß Spannstempel 7 mit einer definierten Spannkraft auf die den Kraftsensoren 3 abgewandte Seite des Blechteils 2 in Höhe der Kraftsensoren 3 drücken. Weist das Blechteil 2 an der Stelle des jeweiligen Spannstempels 7 keine Rückfederungskräfte auf, wird die aufgebrachte Spann kraft unvermindert durch das Blechteil 2 übertragen und vom Kraftsensor 3 sensiert. Weist jedoch das Blechteil 2 an der Stelle des Spannstempels 7 eine Rückfederungskraft auf, vermindert die Rück­ federungskraft die Spannkraft, so daß der zugeordnete Kraftsensor 3 an dieser Stelle nur eine verminderte Kraft mißt.

Bei größeren geformten Blechteilen, wie beispielsweise einer Fahrzeugtür, werden größenordnungsmäßig fünfzehn Einspannpunkte verwendet werden, so daß eine dif­ ferenzierte Feststellung der Rückfederungskräfte über die Fläche des geformten Blech­ teils 2 möglich wird.

Die Spannstempel 7 können durch Spanngewichte gebildet sein, die beispielsweise eine Masse von 5 kg aufweisen und so für eine definierte, auf das Blechteil 2 wirkende Spannkraft sorgen.

Auch hieraus ergibt sich, daß die für die erfindungsgemäße Messung benötigte Vorrich­ tung außerordentlich einfach ausgebildet sein kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat folgende Vorteile:

• - die Meßgröße Kraft beinhaltet alle relevanten Einflußgrößen der Rückfederung F = f(Rückfederungsweg, Blechdicke, Rückfederungspotential, Zugspannungsüber­ lagerung);
• - die Meßgröße Kraft charakterisiert die am Fahrzeug wirkende Größe (der Widerstand des Dichtungsgummis muß von der Tür überwunden werden);
• - Meßwerte aller Bauteile sind unabhängig von Blechdicke und Umformgrad direkt ver­ gleichbar (z. B. Tür-Innenblech und Tür-Außenblech);
• - die eingesetzte Meßtechnik ist unkompliziert und einfach zu bedienen.

Claims (17)

1. Verfahren zur Messung der Rückfederungseigenschaften von geformten Blech­ teilen (2), insbesondere Karosserieblechteilen, bei dem das Blechteil (2) auf wenigstens zwei Einspannpunkten seiner Fläche in eine Einspannvorrichtung (1) eingespannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechteil (2) auf den Ein­ spannpunkten einseitig mit einer definierten Spannkraft beaufschlagt wird und daß auf der anderen Seite des Blechteils (2) die durch das Blechteil (2) übertragene Spannkraft gemessen wird.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i bei der Herstellung der geformten Blechteile (2).

3. Vorrichtung zur Messung der Rückfederungseigenschaft von geformten Blechteilen (2), insbesondere Karosserieblechteilen, mit einer Einspannvorrichtung (1) zum Ein­ spannen des Blechteils (2) auf wenigstens zwei Einspannpunkten, gekennzeichnet durch wenigstens zwei von einer Seite gegen das Blechteil (2) drückende Spann­ stempel (7) und durch in Höhe der Spannstempel (7) auf der anderen Seite des Blechteils (2) angeordnete Kraftsensoren (3).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstempel (7) durch Spanngewichte gebildet sind.

5. Verfahren zur Herstellung gleichermaßen geformter Blechteile insbesondere Karos­ serieblechteile, durch Umformen von Blechstücken, insbesondere plastische Ver­ formung wie Pressen, Tiefziehen, Biegen und/oder Verbinden mehrerer Blech­ stücke, wobei zumindest einzelne der gleichermaßen zu den geformten Blechteilen umgeformten Blechstücken auf ihre Maßhaltigkeit überprüft werden, wobei bei einer Feststellung einer Abweichung der Maßhaltigkeit außerhalb eines vorgegebe­ nen Toleranzbereiches mindestens ein Umformparameter, wie Ausgangsmaterial der Blechstücke, Form eines verwendeten Umformwerkzeugs, Umformdruck, Umformdauer, Umformgrad, verändert wird, um nach der Veränderung wieder Blechteile zu erhalten, die innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereiches liegen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Maßhaltigkeit eine Federkraft ermit­ telt wird, die ein geformtes Blechteil ausübt, wenn es in eine definierte Konfigura­ tion gebracht wird, und daß die ermittelte Federkraft mit einem Sollfederkraft­ bereich verglichen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Feststellung der Abweichung der Maßhaltigkeit als Änderung des Umformparameters das umgeformte Blechteil selbst erneut umgeformt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Umformen und die Messung der Maßhaltigkeit in derselben Vorrichtung durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes zehnte bis jedes hunderttausendste geformte Blechteil, bevorzugt jedes fünfzigste bis zehntausendste, insbesondere jedes hundertste bis viertausendste geformte Blechteil, insbesondere bei einer Formgebung durch Pressen, überprüft wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das geformte Blechteil an mehrere Meßpunkte gelegt und auf der den Meßpunkten abgewandten Seite mit einer definierten Spann kraft beaufschlagt wird, und daß an den Meßpunkten die durch das Blechteil übertragene Spannkraft als Maß für die Federkraft gemessen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an einzelnen Meßpunk­ ten oder jedem Meßpunkt gegenüberliegend das geformte Blechteil mit der defi­ nierten Spannkraft beaufschlagt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 9, 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens vier Meß- bzw. Einspannpunkte vorgesehen werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Eigengewicht des geformten Blechteils einen Teil der Spannkraft ausmacht.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßpunkte, Einspannpunkte bzw. die definierte Konfiguration eine Soll­ geometrie des geformten Blechteils einnehmen.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechteil vor der Ermittlung der Federkraft bzw. der übertragenen Spannkraft einer Endbehandlung, insbesondere einer Hitzeeinwirkung, ausgesetzt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das geformte Blechteil auch an einen oder mehrere Fixpunkte angelegt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das geformte Blechteil in seiner Einbaulage vermessen wird.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens vier Einspannpunkte vorgesehen sind.