DE19837369A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Rißerkennung bei der Tiefziehverformung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Rißerkennung bei der Tiefziehverformung

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Risserkennung bei der Tiefziehverformung von metallischen Werkstücken (4) in einer Ziehpresse (1) durch Aufnahme der bei der Verformung entstehenden Geräusche mittels Körperschallsensoren (7, 8). Hierzu wird während des Tiefziehvorgangs am Werkstück (4) zeitparallel eine direkte Aufnahme des Körperschalls in der Verformungszone und außerhalb der Verformungszone (VZ) durchgeführt. Signale mit gleicher Amplitude und Frequenz werden durch Vergleich der aufgenommenen Körperschallsignale als Störgeräuschsignale ermittelt und herausgefiltert. Die in der Verformungszone (VZ) aufgenommenen Körperschallsignale werden unter Ausblendung der Störsignale ausgewertet und zur Risserkennung herangezogen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Risserkennung bei der Tiefziehverformung von metallischen Werkstücken, insbesondere von Rohren, und eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens.
Beim Tiefziehen von metallischen Werkstücken, beispiels­ weise von nahtlos gezogenen oder geschweißten Rohren, die als Achsträger von Kraftfahrzeugen verwendet werden, kann es aufgrund von Mikroschädigungen im Material des Werk­ stücks zu Rissbildungen, die zu Anrissen und im Extrem­ fall zum Durchriss führen können, kommen. Beide Rissfor­ men bedeuten eine Schwächung des Werkstückquerschnitts und führen zu einem Ausschuss der beschädigten Teile.
Aufgrund der Verformungsvorgänge beim Tiefziehen der Werkstücke, insbesondere bei Rohren, treten in einigen Bereichen des Werkstücks Überlagerungen von hohen Zug- und Druckspannungen auf. Vorschädigungen, z. B. in Form von längsorientierten Riefen, können im Bereich hoher Zug-Druckspannungen zu Anrissen oder Durchrissen führen. Nicht in jedem Falle entsteht jedoch ein vollständiger Durchriss des Materials. Oft reisst das Material ledig­ lich ein, was in einer sich an den Tiefziehvorgang an­ schließenden Druckprüfung nicht festgestellt werden kann.
Es ist grundsätzlich bekannt, dass eine Schallemissions­ analyse für die Rissdetektion bei der Werkstoffverformung geeignet ist. In diesem Zusammenhang zählt durch die DE 42 42 442 C2 ein Verfahren zum Einstellen der Klemm­ kraft des Niederhalters von Ziehpressen zum Stand der Technik. Hier findet eine Schallemissionsanalyse zur Riss- und Faltenerkennung beim Tiefziehen von Blechen An­ wendung. Der während des Ziehvorgangs hervorgerufene Kör­ perschall wird aufgenommen und im Vergleich zu vor Auf­ nahme der Produktion an der Ziehpresse mit dem gleichen Ziehwerkzeug ermittelten Referenzverläufen ausgewertet. In Abhängigkeit vom Ergebnis der Schallemissionsanalyse wird dann die Qualität des Ziehteils ermittelt und die Klemmkraft des Niederhalters der Ziehpresse folgegesteu­ ert.
Nachteilig ist, dass für jeden Typ eines Ziehteils auf der gleichen Ziehpresse mit dem gleichen Ziehwerkzeug vor der Produktion Referenzverläufe ermittelt werden müssen. Dies ist aufwendig. Auch können sich ändernde Material­ eigenschaften der Ziehteile die Schallemissionsanalyse beeinflussen.
Ferner wirkt sich nachteilig aus, dass die Aufnahme des Körperschalls im Ziehwerkzeug indirekt erfolgt. Am Zieh­ werkzeug der bekannten Vorrichtung ist ein Körperschall­ sensor angebracht. Beim Umformvorgang werden die Schwin­ gungen durch das Ziehwerkzeug zum Körperschallsensor übertragen und hierdurch gedämpft oder verfälscht. Dies beeinträchtigt die Qualität der Messergebnisse bzw. deren Analyse. Folglich können nur Durchrisse am Werkstück er­ mittelt werden.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Risserkennung und der Identifikation der Rissart während des Tiefziehvorgangs zu schaffen.
Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig mit den Maßnahmen ge­ mäß Anspruch 1 gelöst.
Kernpunkt der Erfindung bildet die Maßnahme, während des Tiefziehvorgangs unmittelbar am Werkstück eine direkte Messung des Körperschalls vorzunehmen, und zwar sowohl in der Verformungszone, in der das Ziehwerkzeug auf das Werkstück beim Tiefziehvorgang formändernd einwirkt, als auch außerhalb dieser. Signalanteile mit annähernd glei­ cher Amplitude und Frequenz, die in beiden Signalen vor­ handen sind, werden durch Vergleich der aufgenommenen Körperschallsignale als Störgeräusche ermittelt. Die in der Verformungszone aufgenommenen Körperschallsignale werden dann unter Ausblendung der Störgeräuschsignale ausgewertet und zur Risserkennung herangezogen.
Unter Rissen sind im Rahmen der Erfindung sowohl Auffal­ tungen, Anrisse als auch Durchrisse zu verstehen.
Die Analyse der Signale zeigt während der Verformung deutlich auswertbare Frequenzanteile, welche Auffaltun­ gen, Anrissen oder Durchrissen von fehlerhaften Werk­ stücken zugeordnet werden können, während die Frequenz­ anteile der normalen üblichen Ziehgeräusche bzw. sich aus der Ziehpresse ergebenden Störgeräusche eliminiert wer­ den. Anhand der Ziehgeräusche beim Ziehen von fehlerhaf­ ten Werkstücken können diese folglich von einwandfreien Werkstücken unterschieden werden. Durchrisse machen sich beim Ziehgeräusch bzw. dem hieraus transformierten Signal im wesentlichen durch spektral verbreitete Amplituden­ sprünge bemerkbar, wohingegen Auffaltungen oder Anrisse durch eine signifikante Veränderung der zeitlichen oder hubabhängigen Verläufe der stochastischen und/oder der periodischen Schallanteile im Vergleich zu den entspre­ chenden Verläufen beim Ziehen einwandfreier Teile detek­ tierbar sind.
Die Erfindung ermöglicht eine zuverlässige Risserkennung während der Produktion in Echtzeit, wobei eine Identifi­ zierung von Auffaltungen und Anrissen ebenso wie von Durchrissen möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für eine Risserkennung bei der Verformung nahtlos gezogener oder geschweißter Rohre.
Charakteristisch für die Tiefziehverformung, insbesondere die Rohrverformung, ist, dass ein ein- oder mehrmaliger Wechsel zwischen Druck- und Zugbeanspruchungen während eines Umformvorgangs stattfindet. Hierdurch können Risse entstehen. Beim Auftreten derartiger Materialveränderun­ gen während der Verformung werden durch Versetzungen und Spannungsentladungen akustische Impulse emittiert. Bei der Verformung entstehen aber auch charakteristische Im­ pulse, die nicht auf eine Rissbildung zurückzuführen sind. Die Häufigkeit und die Amplitude dieser Impulse sind von den Materialeigenschaften und Grad der Vorschä­ digung des Werkstücks abhängig. Die Impulse der akusti­ schen Emission infolge von Rissentstehungen sind aufgrund ihres höheren Energiegehalts im Körperschallsignal deut­ lich erkennbar und können von den Versetzungsimpulsen un­ terschieden werden.
Wie bereits erwähnt, tritt während der Signalaufnahme ein aus der Ziehpresse resultierendes Grundrauschen als Stör­ geräusch auf. Da mit zwei Körperschallsensoren gleichzei­ tig detektiert wird, tritt dieses Störgeräusch in beiden Signalen mit annähernd gleicher Amplitude und Frequenz auf. Dadurch kann es anschließend oder prozessbegleitend durch ein Adaptivfilterverfahren aus dem Signalverlauf herausgerechnet werden, so dass die Schallemissions­ signale nicht mehr durch das Störgeräusch überlagert sind.
Die Analyse der Signale zur Erkennung von Rissen wird rechnergestützt durchgeführt. Hierbei wird im aufgenomme­ nen Frequenzbereich die spektrale Leistungsdichte und die Energie der aufgetretenen Impulse berechnet. Diese Größen dienen der Unterscheidung von Auffaltungen, Anrissen und Durchrissen.
Die direkte Aufnahme des Körperschalls am Werkstück ver­ meidet eine Beeinflussung der Körperschallsignale durch das Werkzeug. Zudem ermöglicht die zeitparallele Aufnahme des Körperschalls in der Verformungszone und außerhalb dieser eine Eliminierung von Störgeräuschen bzw. Stör­ signalen. Hierdurch ist eine zuverlässige Auswertung der aufgenommenen Signale bei der Frequenzanalyse zur Erken­ nung von Rissen gewährleistet. Demgemäß werden nur pro­ zeß- bzw. rissrelevante Signale zur Frequenzanalyse herangezogen.
Damit ist eine Echtzeitbearbeitung möglich, welche einen direkten Rückschluss auf die Qualität des bearbeiteten Werkstücks ermöglicht. Mit Rissen behaftete Werkstücke können unmittelbar aus der Fertigungslinie herausgezogen werden.
Nach den Merkmalen des Anspruchs 2 werden die Körper­ schallsensoren mit ihren Tastspitzen während des Tief­ ziehvorgangs nachgiebig an das Werkstück angedrückt. Auf diese Weise wird die Aufnahmequalität der Signale verbes­ sert. Die Sensorankopplung ermöglicht zudem eine punkt­ förmige Messung auch bei Wechsel der Beanspruchungen zwi­ schen Zug- und Druckspannung.
Die direkte Aufnahme des Körperschalls am Werkstück sowie der nachgiebige Kontakt der Körperschallsensoren zum Werkstück macht eine Messung bis zu Frequenzbereichen von 50 kHz möglich. Insbesondere die Auswertung der Impulse mit hochfrequenten Signalanteilen zwischen 10 kHz und 30 kHz ermöglicht eine zuverlässige Risserkennung und die Identifikation der Rissart.
In praktischen Versuchen hat sich gezeigt, dass sich An­ risse im Gegensatz zu vollständigen Materialdurchrissen durch hochfrequente Körperschallschwingungen mit niedri­ ger Amplitude charakterisieren lassen. Demgemäß werden erfindungsgemäß hochfrequente Körperschallsignale mit ho­ her Amplitude zur Erkennung von Durchrissen im Werkstück (Anspruch 3) und Körperschallsignale mit kleiner Ampli­ tude zur Erkennung von Anrissen oder Auffaltungen im Werkstück herangezogen (Anspruch 4).
Die prozessbegleitende Signalauswertung erfolgt über eine Datenverarbeitungseinheit mit entsprechender Zentralein­ heit und Signalprozessor. Das Rechenwerk des Signalpro­ zessors führt alle arithmetischen und logischen Operatio­ nen durch unter Verknüpfung der gewonnenen Daten. Das Steuerwerk steuert das System so, dass alle Operationen in zeitlicher und logischer Reihenfolge ausgeführt werden.
Die Lösung des gegenständlichen Teils der Aufgabe besteht in einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5.
Danach sind im Ziehwerkzeug wenigstens zwei Körperschall­ sensoren angeordnet, deren Tastspitzen an den Kontaktflä­ chen der Patrize und/oder der Matrize mit dem umzuformen­ den Werkstück wirken. Hierbei ist ein Körperschallsensor in der Verformungszone angeordnet und ein zweiter Körperschallsensor außerhalb dieser Verformungszone.
Zweckmäßigerweise befindet sich der in der Verformungs­ zone am Werkstück in Kontakt gelangende Körperschallsen­ sor in der Patrize, wohingegen der Körperschallsensor außerhalb der Verformungszone in der Matrize gelagert ist.
Vorzugsweise kommen als Körperschallsensoren piezoelek­ trische Schallaufnehmer zum Einsatz. Der nutzbare Fre­ quenzbereich liegt zwischen wenigen Hertz und einigen 100 Kilohertz.
Eine zuverlässige, störunanfällige Ankopplung der Körper­ schallsensoren im Ziehwerkzeug ist in den Merkmalen des Anspruchs 6 charakterisiert. Danach ist vorgesehen, einen Körperschallsensor in einer Aufnahme der Patrize bzw. der Matrize anzuordnen, wobei seine Tastspitze durch eine Bohrung zur Kontaktfläche geführt ist. Diese Anordnung ermöglicht eine direkte Körperschallaufnahme am zu ver­ formenden Werkstück während des Umformvorgangs.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7 ist die Tastspitze federbelastet nachgiebig ausgelegt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Kontakt zwischen einem Taststift eines Körperschallsensors zum Werkstück beim Umformvor­ gang erhalten bleibt. Alternativ hierzu kann die Tast­ spitze eines Körperschallsensors auch hydraulisch oder pneumatisch gegen das Werkstück andrückbar sein, wie dies Anspruch B vorsieht. Durch die bei einem hydraulischen oder pneumatischen Andrücken der Tastspitzen gegen das Werkstück erreichbare höhere Anpresskraft kann die aufge­ nommene Signalqualität verbessert werden.
Die Ankopplung eines Körperschallsensors kann nach An­ spruch 9 auch in der Weise erfolgen, dass dieser auf einem begrenzt drehbeweglich gelagerten Hebelarm befe­ stigt ist. Der Hebelarm kann federbelastet, hydraulisch oder pneumatisch zum Werkstück hin gedrückt werden, wobei der Taststift des Körperschallsensors am Werkstück zur Anlage gelangt.
Vorteilhaft kann in dieser Anordnung eine Lagerung des Hebelarms mit einem Wälzlager realisiert werden. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Empfindlichkeit der Sen­ soreinheit und die Signalqualität aus. Haft- und Gleit­ reibung von Taststift und Körperschallsensor an der Wand einer Aufnahme entfallen. Der nutzbare Frequenzbereich wird größer. Auch die Bauhöhe der Sensoreinheit kann durch diese Maßnahme verringert werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Zeichnungen nä­ her beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in technisch vereinfachter Darstellungsweise die erfindungsgemäße Anordnung der Körper­ schallsensoren bei der Tiefziehverformung eines Rohrs;
Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch eine Pa­ trize mit eingegliedertem Körperschallsensor;
Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt durch eine Aus­ führungsform mit einer drehbar gelagerten Sensorhalterung mit Wälzlager, eingeglieder­ tem Körperschallsensor und Anpressfeder;
Fig. 4 den Signalverlauf bei der Tiefziehverformung eines Rohrs ohne An- oder Durchriss;
Fig. 5 einen typischen Signalverlauf bei einem Durchriss im Rohr und
Fig. 6 den Signalverlauf bei einem Anriss im Rohr.
In den Fig. 1 bis 3 tragen einander entsprechende Bau­ teile die gleichen Bezeichnungen.
Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines in einer Presse angeordneten Ziehwerkzeugs 1. Das Ziehwerkzeug 1 umfasst eine obere Matrize 2 und eine gegenüber der Matrize 2 re­ lativ verlagerbare Patrize 3 in Form eines Stempels. Die Patrize 3 wird fachsprachlich auch Schwert genannt.
Mit 4 ist in den Fig. 1, 2 und 3 ein Rohr bezeichnet. Das Rohr 4 erhält für den Einsatz als Achsträger in Kraftfahrzeugen mit Hilfe des Ziehwerkzeugs 1 einen im wesentlichen V-förmig gemuldeten doppelwandigen Mittelab­ schnitt 5. Die Endabschnitte 6 des Rohrs 4 werden beim Tiefziehvorgang nicht verformt, so dass der kreisförmige Querschnitt hier erhalten bleibt.
Beim Tiefziehvorgang ist das Rohr 4 in der Matrize 2 la­ gefixiert, während die Patrize 3 von unten in das Rohr 4 einfährt und hierbei den Mittelabschnitt 5 plastisch ver­ formt, so dass dieser den V-förmigen Querschnitt erhält.
Anhand der Fig. 1 ist die Verformungszone VZ im Längen­ bereich des Mittelabschnitts 5 verdeutlicht. Wie bereits erwähnt, bleiben die Endabschnitte 6 unverformt.
Zur Aufnahme des beim Tiefziehvorgang emittierten Körper­ schalls ist sowohl in der Patrize 3 als auch in der Ma­ trize 2 ein piezoelektrischer Körperschallsensor 7, 8 angeordnet. Jeder Körperschallsensor 7, 8 umfasst eine Schallaufnehmereinheit 9 und eine dieser zugeordnete Tastspitze 10. Der Körperschallsensor 7 ist in einer Auf­ nahme 11 der Patrize 3 eingegliedert (siehe auch Fig. 2), wohingegen der Körperschallsensor 8 in einer entspre­ chenden Aufnahme 12 der Matrize 2 angeordnet ist. Die Tastspitzen 10 sind durch Bohrungen 13 geführt und kommen am Rohr 4 durch die elastische Rückstellkraft einer Feder 14 unmittelbar zur Anlage. Die Tastspitze 10 des Körper­ schallsensors 7 in der Patrize 3 wirkt an der Kontaktflä­ che 15 in der Verformungszone VZ. Der Körperschallsensor 8 in der Matrize 2 ist außerhalb der Verformungszone VZ angeordnet und wirkt dementsprechend an einer Kontaktflä­ che 16 am Rohr 4 in einem Bereich, der beim Tiefziehvor­ gang nicht verformt wird.
Die Fig. 2 macht deutlich, dass die Patrize 3 eine dem angestrebten V-förmigen Querschnitt im Mittelabschnitt 5 des Rohrs 4 entsprechende Querschnittskonfiguration be­ sitzt. Die Position des Körperschallsensors 7 in der Mitte der Patrize 3 wird für die Praxis als besonders gut geeignet angesehen.
In der Fig. 3 ist die Anbringung eines Körperschallsen­ sors 9 mit einer drehbaren Halterung in der Patrize dar­ gestellt. Der Körperschallsensor 9 wird von einem be­ grenzt drehbeweglich angeordneten Hebelarm 17 getragen. Die Lagerung des Hebelarms 17 erfolgt durch ein Wälzlager 18. Eine Anpressfeder 19 drückt den Hebelarm 17 in Rich­ tung auf das Rohr 4. Hierbei gelangt die Tastspitze 10 des Körperschallsensors 9 in der Verformungszone am Rohr 4 zur Anlage. Durch die drehbare Halterung entfallen Haft- und Gleitreibung von Taststift 10 und Körperschall­ sensor 9 an der Wand einer Aufnahme bzw. Kartusche. Die Empfindlichkeit der Sensoreinheit und damit die Signal­ qualität wird deutlich verbessert. Der nutzbare Frequenz­ bereich wird größer.
Schallemissionen entstehen, wenn im Werkstoff des Rohrs 4 bei der Tiefziehverformung lokal bestimmte Spannungsgren­ zen überschritten werden oder sich sprunghaft ein neuer Gleichgewichtszustand auf einem anderen Energieniveau einstellt. Hierzu kommt es bei der Rohrverformung durch den stattfindenden Wechsel zwischen Druck- und Zugbean­ spruchungen. Dabei kann es zur Entstehung von Rissen kom­ men. Die hierbei frei werdende Energie breitet sich in Form von elastischen Wellen aus und kann als Schallimpuls gemessen werden. Die Zone der verstärkten Rissbildung ist in der Fig. 1 schraffiert dargestellt und mit 20 gekenn­ zeichnet.
Die Anordnung der Körperschallsensoren 7 bzw. 8 ermög­ licht eine zeitparallele direkte Aufnahme des Körper­ schalls in der Verformungszone VZ bzw. außerhalb dieser unmittelbar am Werkstück 4. Die auf eine Rissbildung zu­ rückzuführenden akustischen Impulse unterscheiden sich aufgrund ihres höheren Energiegehalts von Körperschall­ signalen, die aus dem normalen Ziehgeräusch infolge von Versetzungsimpulsen resultieren. Demzufolge können Schallimpulse infolge von Rissentstehungen deutlich er­ kannt und von Versetzungsimpulsen unterschieden werden.
Während der Signalaufnahme bei der Tiefziehverformung tritt ferner ein Grundrauschen, das sogenannte "Brummen" der Ziehpresse, als Störgeräusch auf. Da mit den beiden Körperschallaufnehmern 7, 8 gleichzeitig detektiert wird, treten die hieraus resultierenden Signale mit gleicher Amplitude und Frequenz an beiden Körperschallsensoren 7, 8 auf. Durch ein Adaptivfilterverfahren wird das Störge­ räusch aus dem Signalverlauf herausgerechnet. Die paral­ lele Messung des Körperschalls durch die Körperschallsen­ soren 7 und 8 ermöglicht damit eine direkte Ermittlung der Störgeräusche, welche durch signalverarbeitende Maß­ nahmen aus den in der Verformungszone VZ über den Körper­ schallsensor 7 aufgenommenen Signalen herausgefiltert werden. Die rissrelevanten Signale können dann direkt zur Risserkennung herangezogen werden.
Den Signalverlauf bei Verformung ohne An- oder Durchriss zeigt beispielhaft das Diagramm der Fig. 4. Es zeigt sich, dass wesentliche Ausschläge im Körperschallsignal lediglich zu Beginn und zum Ende der Verformung fest zu­ stellen sind.
Ein typischer Signalverlauf bei einem Durchriss ist in der Fig. 5 dargestellt. Charakteristisch ist eine hoch­ frequente Körperschallschwingung mit hoher Amplitude.
Demgegenüber ist der ausgewertete Signalverlauf bei einem Anriss geprägt durch eine hochfrequente Körperschall­ schwingung mit niedriger Amplitude, wie dies aus der Fig. 6 hervorgeht.
Durch die zeitparallele direkte Aufnahme des Körper­ schalls am Werkstück 4 in der Verformungszone und außer­ halb der Verformungszone ist die Detektion der Rissent­ stehung und die Identifikation der speziellen Rissform (Auffaltung, Anriss oder Durchriss) während des Tiefzieh­ vorgangs in Echtzeit möglich. Hierdurch können auch An­ risse im Rohr 4 bereits beim Tiefziehvorgang ermittelt werden. Schadhafte Rohre 4 können dann unmittelbar aus der Fertigungslinie herausgezogen werden.
Bezugszeichenliste
1
Ziehwerkzeug
2
Matrize
3
Patrize
4
Rohr
5
Mittelabschnitt v.
4
6
Endabschnitt v.
4
7
Körperschallsensor
8
Körperschallsensor
9
Schallaufnehmereinheit
10
Tastspitze
11
Aufnahme in
3
12
Aufnahme in
2
13
Bohrung
14
Feder
15
Kontaktfläche
16
Kontaktfläche
17
Hebelarm
18
Wälzlager
19
Anpressfeder
20
Zone unterschiedlicher Rissbildung
VZ Verformungszone

Claims (9)

1. Verfahren zur Risserkennung bei der Tiefziehverfor­ mung von metallischen Werkstücken (4) in einer Zieh­ presse durch Aufnahme der bei der Verformung entste­ henden Geräusche mittels Körperschallsensor (7, 8), gekennzeichnet durch folgende Maß­ nahmen:
  • - während des Tiefziehvorgangs wird am Werkstück (4) zeitparallel eine direkte Aufnahme des Körper­ schalls in der Verformungszone (VZ) und außerhalb der Verformungszone (VZ) durchgeführt,
  • - Signalanteile mit annähernd gleicher Amplitude und Frequenz werden durch Vergleich der aufgenommenen Körperschallsignale als Störgeräuschsignale ermit­ telt,
  • - die in der Verformungszone (VZ) aufgenommenen Kör­ perschallsignale werden unter Ausblendung der Störgeräuschsignale ausgewertet und zur Risserken­ nung herangezogen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperschall­ sensoren (7, 8) mit ihren Tastspitzen (10) während des Tiefziehvorgangs nachgiebig an das Werkstück (4) angedrückt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass hochfrequente Kör­ perschallsignale mit hoher Amplitude zur Erkennung von Durchrissen im Werkstück (4) herangezogen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass hochfrequente Kör­ perschallsignale mit kleiner Amplitude zur Erkennung von Anrissen oder Auffaltungen im Werkstück (4) herangezogen werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend ein in einer Presse angeordnetes Ziehwerkzeug (1) mit einer Ma­ trize (2) und einer Patrize (3), dadurch gekennzeichnet, dass im Ziehwerkzeug (1) wenigstens zwei Körperschallsensoren (7, 8) angeord­ net sind, deren Tastspitzen (10) an den Kontaktflä­ chen (15, 16) der Patrize (3) und/oder der Matrize (2) zum Werkstück (4) wirken.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperschall­ sensoren (7, 8) in Aufnahmen (11, 12) der Patrize (3) bzw. der Matrize (2) angeordnet sind, wobei die Tast­ spitzen (10) durch Bohrungen (13) zu den Kontaktflä­ chen (15, 16) geführt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastspitzen (10) durch die elastische Rückstellkraft einer Feder (14) gegen das Werkstück (4) drückbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastspitzen hydraulisch oder pneumatisch gegen das Werkstück drückbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Körperschallsensor (7, 8) von einem begrenzt drehbe­ weglich angeordneten Hebelarm (17) getragen ist.
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GB9918170A GB2340604B (en) 1998-08-18 1999-08-02 Method and apparatus for crack detection in shaping by deep drawing
IT1999RM000524A IT1309043B1 (it) 1998-08-18 1999-08-13 Procedimento e dispositivo per il rilevamento degli strappi inoperazioni di imbutitura.
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DE (1) DE19837369A1 (de)
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FR (1) FR2782464B1 (de)
GB (1) GB2340604B (de)
IT (1) IT1309043B1 (de)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10343001A1 (de) * 2003-09-17 2005-04-14 Bayerische Motoren Werke Ag Werkzeug zum Umformen von Blechen oder Kunststofffolien mit integriertem Rißalarm
DE10343002A1 (de) * 2003-09-17 2005-04-14 Bayerische Motoren Werke Ag Werkzeug zum Umformen von Blechen oder Kunststofffolien mit Vorwarnung der Rißgefahr bei hoher Materialausdünnung
DE102004031222B3 (de) * 2004-06-28 2005-08-11 Benteler Automobiltechnik Gmbh Strukturbauteil für ein Kraftfahrzeug
DE102004031184B3 (de) * 2004-06-28 2005-10-06 Benteler Automobiltechnik Gmbh Karosseriekomponente
DE102012100096A1 (de) 2012-01-06 2013-07-11 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zur akustischen Qualitätskontrolle von Tiefziehteilen sowie Umformwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens
DE102016205157A1 (de) 2016-03-30 2017-10-05 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Rissbildungserkennung bei der Werkstückbearbeitung
DE102016205944A1 (de) 2016-04-08 2017-10-12 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer Anwesenheit eines Fremdkörpers
WO2018215417A1 (de) * 2017-05-26 2018-11-29 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zum bestimmen von materialeigenschaften eines werkstücks durch audioanalyse einer werkstückbearbeitung sowie stanzmaschine und computerprogrammprodukt

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007060278A1 (de) 2007-12-12 2009-06-18 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren für die Qualitätsprüfung von Blechteilen
DE202012009675U1 (de) * 2012-10-10 2014-01-13 Ulrich Seuthe Vorrichtung zur Erkennung einer Rissbildung bei einem Bauteil infolge Induktionshärtens des Bauteils
RU2570592C1 (ru) * 2014-10-27 2015-12-10 Алексей Николаевич Кузьмин Способ регистрации и анализа сигналов акустической эмиссии
RU2709414C1 (ru) * 2019-06-04 2019-12-17 Алексей Николаевич Кузьмин Способ регистрации и анализа сигналов акустической эмиссии в системе диагностического мониторинга производственных объектов
CN114877982A (zh) * 2022-05-07 2022-08-09 华能平凉发电有限责任公司 一种音频信号采集设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4242442C2 (de) * 1992-12-16 1996-09-05 Daimler Benz Ag Verfahren zum Einstellen der Klemmkraft des Niederhalters von Ziehpressen

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4023044A (en) * 1975-01-20 1977-05-10 Westinghouse Electric Corporation Automatic machine tool including a monitoring system
GB1545505A (en) * 1975-09-16 1979-05-10 Ca Minister Nat Defence Excitation and spectral calibration of acoustic emission systems
JPS569099A (en) * 1979-07-03 1981-01-29 Toyo Tokushu Kiki Kk Abnormality detecting method of automatic press
GB2074731B (en) * 1980-04-16 1984-04-18 Rolls Royce Machining monitor
DE3036951C2 (de) * 1980-09-30 1982-11-25 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Verfahren zur Schallemissionsprüfung von aus Stahl bestehenden Behältern oder Rohrleitungen, insbesondere für Kernreaktoranlagen
GB2100432B (en) * 1981-06-16 1985-08-21 Metal Box Co Ltd Identifying fractured containers
US4430896A (en) * 1982-03-24 1984-02-14 Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Method and apparatus for detecting crack produced in workpiece in distortion removal processing
GB2137344A (en) * 1983-03-16 1984-10-03 Standard Telephones Cables Ltd Flaw protection in wire drawing
US4487068A (en) * 1983-06-09 1984-12-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method and apparatus for detecting acoustic emissions from metal matrix wire
JPH09145698A (ja) * 1995-11-20 1997-06-06 Hitachi Cable Ltd 金属棒材の超音波探傷装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4242442C2 (de) * 1992-12-16 1996-09-05 Daimler Benz Ag Verfahren zum Einstellen der Klemmkraft des Niederhalters von Ziehpressen

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10343001A1 (de) * 2003-09-17 2005-04-14 Bayerische Motoren Werke Ag Werkzeug zum Umformen von Blechen oder Kunststofffolien mit integriertem Rißalarm
DE10343002A1 (de) * 2003-09-17 2005-04-14 Bayerische Motoren Werke Ag Werkzeug zum Umformen von Blechen oder Kunststofffolien mit Vorwarnung der Rißgefahr bei hoher Materialausdünnung
DE102004031222B3 (de) * 2004-06-28 2005-08-11 Benteler Automobiltechnik Gmbh Strukturbauteil für ein Kraftfahrzeug
DE102004031184B3 (de) * 2004-06-28 2005-10-06 Benteler Automobiltechnik Gmbh Karosseriekomponente
DE102012100096A1 (de) 2012-01-06 2013-07-11 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zur akustischen Qualitätskontrolle von Tiefziehteilen sowie Umformwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens
DE102012100096B4 (de) * 2012-01-06 2016-10-27 Benteler Automobiltechnik Gmbh Umformwerkzeug mit akustischer Qualitätskontrolle
DE102016205157A1 (de) 2016-03-30 2017-10-05 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Rissbildungserkennung bei der Werkstückbearbeitung
DE102016205944A1 (de) 2016-04-08 2017-10-12 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer Anwesenheit eines Fremdkörpers
WO2018215417A1 (de) * 2017-05-26 2018-11-29 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zum bestimmen von materialeigenschaften eines werkstücks durch audioanalyse einer werkstückbearbeitung sowie stanzmaschine und computerprogrammprodukt

Also Published As

Publication number Publication date
GB2340604A (en) 2000-02-23
IT1309043B1 (it) 2002-01-16
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GB2340604A8 (en) 2000-03-01
ITRM990524A0 (it) 1999-08-13

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