DE3306929A1 - Verfahren zur quantitativen beurteilung der welligkeit von bauteilen nach dem tastschnittverfahren - Google Patents

Verfahren zur quantitativen beurteilung der welligkeit von bauteilen nach dem tastschnittverfahren

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DE3306929A1
DE3306929A1 DE19833306929 DE3306929A DE3306929A1 DE 3306929 A1 DE3306929 A1 DE 3306929A1 DE 19833306929 DE19833306929 DE 19833306929 DE 3306929 A DE3306929 A DE 3306929A DE 3306929 A1 DE3306929 A1 DE 3306929A1
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/34Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B7/345Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness

Description

  • Verfahren zur quantitativen Beurteilung der Welligkeit
  • von Bauteilen nach dem Tastschnittverfahren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur quantitativen Beurteilung der Welligkeit von Bauteilen nach dem Tastschnittverfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es beispielsweise aus dem Deutschen Normblatt DIN 4774 als bekannt hervorgeht.
  • Die Verarbeitung vor Stahlblech zu Karosserieteilen hat heute einen hohen Qualität standard erreicht. Sie dient in nicht zu unterscliätzender Weise auch als verkaufsfördernder Anreiz.
  • Der Automobilbauer, der versucht, auch Kunststoffbauteile in die Außenhaut eines Fahrzodges zu integrieren, muß es sich gefallen lassen, daß er sowohl vom Stilisten wie auch von der Kundschaft seiner Produkte an diesem Standard gemessen werden.
  • Vor der Optik her zeigen Kunststoffoberflächen jedoch oft chtlrakteristische Unterschiede zu den Oberflächen von BlechbauteiLen. tnsbesondere bei großflächigen Bauteilen macht sich eine Langwelligkeit der Ol)erfläche bemerkbar, welche speziell in den Anscll 3bere chen zwischen Kunststoff und Blech im Lackierten Zustand vom Betrachter bemerkt und als störend cmpfunden wird.
  • Bei der Weiterentwicklung der Kunststoffprodukte zu besseren optischen Merkmalen fehlt dem verantwortlichen Ingenieur die Möglichkeit, diese Unterschiede meßtechnisch zu erfassen. Er ist darauf angewiesen, rein qualitative Vergleiche an lackierten Mustern vorzunehmen und die Ergebnisse durcl sujektive Ausdrücke wie "gut", "besser", "gleich", "Klasse A" und dergleichen zu umschreiben.
  • Für die charakteristische Well.igkeit von Kunststoffoberflächen dürften die folgenden Gründe serantwortlich sein: Verarbeitungsfehler, Temperaturschrumpf und Reaktionsschrumpf.
  • Beim glasfaservestärkten ungesättigten Polyester, welcher in der Verarbeitungsform als SMC (sheet-moulding-compound) aufgrund seiner besonderen Eigenschaften als primärer Alternativwerkstoff für Karosseriebauteile in Frage kommt, sind es besonders die Fließ- und Schiebewellen durch nicht optimierte Verarbeitung und der Reaktionsschwund, weite sich als Oberflächenwelligkeit bemerkbar machen.
  • An lackierten Oberflächen von SMC-Bauteilen lassen sich die Abmessungen der "13erge" und "Täler", welche diese Welligkeit bilden, abschätzen. Ihre Erstreckung parallel z1r Bauteiloberfläche liegt hauptsächlich in Bereich von etwa 1 bis 10 cm, ihre höhen schwanken von wenigen Mikrometer bis zu etwa 0,1 mm.
  • Ein sehr empfindliches Inst ument zur Erkennung feinster Fehler an glänzenden Oberflächen ist das menschl@che Auge. Jedoch lassen sich die Sinneseindrncke nur verbal klassifizieren; bei einer größeren Anzabl zu vengleichender Telle ist dies unzureichend.
  • Um trotzdem eine Einordnung durchführen zu können, ist es mög-1. ich, Fotografien der Bauteile auszuwerten. Damit die Welligkeit auf den fotografischen Darstellungen sichtbar wird, kann in den lackierten Oberflächen ein Gittermuster gespiegelt werden.
  • Unstetigkeiten oder Welligkeiten zeigen sich dann deutlich durch die Verzerrung der waagrechten und senkrechten Linien.
  • Zwar kann mit dieser Methode das gesamte Bauteil beurteilt werden, jedoch kann eine wirksame Meßgröße zur qualitativen Unterscheidung mehrerer ähnlicher Oberflächen damit nicht ermittelt werden. Außerdem ist dieses Verfahren auf hochglänzende lackierte Oberflächen beschränkt.
  • Zwar ist in der DE-PS 24 48 288 ein optisches Verfahren zur quantitativen Beurteilung der Welligkeit von glänzenden Bauteiloberflächen beschrieben, jedoch ist dieses Verfahren auf ebene oder - im Betrachtungsbereich - quasi-ebene Oberflächenpartien beschränkt. Dies bedeutet bei gewölbten Bauteilen, daß der Betrachtungsbereich nur klein, beispielsweise mit einer Seitenlänge von weniger als 1 cm sein kann, weil nur bei so kleinen Plächenausschnitten an gewölbten Oberflächen eine quasi-ebene Oberfläche vorausgesetzt werden kann. Weizen des kLeinen Meßausschnittes an der zu beurteilenden Oberfläche ist dieses Verfahren also auf kleinwellige Oberflächenfehler, näm-Lich auf die sogenannte Orangenschalenstruktur beschränkt.
  • Grundlage dieser Verfahrensweise ist auch hier die Abbildungstreue beim Spiegelr eines definierten Musters in der zu bewertnden Oberfläche. Es wird das Originalmuster mit dem reflekt@erten Muster verp sicher, indem eine optische Kreuzkorrelation zwischen beidcn du hgefihrt wird. Die Helligkeit des Korrelogramms dient als Maßzahl zur Bewertung der Oberfläche. Dieses Verfahren versagt @edoch bei nichtglänzenden Oberflächen und bei Anwendung auf großere nichtebene Oberflächenbereiche, weil dann die gewollte Bauteilverformßng als Oberflächenfehler mit @ die Messung eingcht.
  • Für die Bestimmung der Rauhigkeitsprofile von Werkstücken oder der Orangenschaligkeit von Lackoberflächen gibt es verschiedene Geräte, welche nach dem Tastschnittveri'ahren arbeiten. Im übrigen liegen über diese Verfahrenswc Lse verschiedene deutsche Normenblätter vor (DIN 4760, DIN 4761, DIN 4762, Teil 1 bis Teil 3, DIN 4763, DIN 4768, Teil 1 unl B'iblatt, DIN 4771, DIN 4772 und DIN 4774).
  • Beim Tastschnittverfahren wird ein Meßtaster linienförmig über die zu bewertende Oberfläche geführt. Die senkrechte Ablenkung der Tasterspitze wird induktiv oder kapazitiv in elektrische Signale umgesetzt. Die analoge Signaländerung kann verstärkt und ausgedruckt werden. Diese Geräte arbeiten sehr empfindlich.
  • Abweichungen im Bereich von 0,1 Mikrometer werden noch erfaßt und können um den Faktor 103 bis 104 verstärkt wiedergegeben werden. Allerdings sind die Meßlängen meist auf kurze Strecken im Bereich weniger Zentimeter beschränkt. Außerdem können nur die Profile weitgehend ebener Flächen cufgzeichnet werden, dÇ.
  • geformte Oberflächen wegen de- iiberdillensionalen Abbildungswiedergabe praktisch nicht wieder dargestellt werden können. Für die Erfassung der Welligkeit von Kunststoffbauteilen ist das genormte Tastschnittverfahren daher nicht verwendbar. Zwar spricht das Normblatt DIN 4714 von einer Mittellinie, die durch das Welligkeitsprofil durch2llegen sei;die Wellentiefe ist dann der Abstand zwischen den dui h den höchsten und den tiefsten Punkt eines Welligkeitsprofil.es gelegten Aquidistanten zu der Mittellinie. In dem Normblatt ist die Mittellinie als Regressionslinie von der Form des geometrisch idealen Profils bezeichnet. Bei der linearen Regression ist jedoch die Regressionslinie eine Gerade, s) daß bei Anwendung der Linearen Re- gression bei der Ermittlung der Mittellinie das Verfahren auf ebene Werkstücke beschränkt wäre. Bei Anwendung einer höhergradigen Regression zur Ermittlung der Mittellinie kann das geometrisch ideale Profil lediglich durch ein Polynom höherer Ordnung angenähert werden, wodurch ebenfalls Fehler entstehen.
  • Abgesehen davon ist die höhergradige Regression mathematisch sehr aufwendig ebenso wie andere nicht-lineare Regressionsverfahren, die einen sehr leistungsstarken Rechner voraussetzen.
  • Das Normblatt enthält in einer Anmerkung den Hinweis, daß die - offenbar in ihrem grafischen Verlauf bekannte - Mittellinie manuell innerhalb des Tastschnittprofiles ausgerichtet werden kann. Hierdurch können jedoch ebenfalls erhebliche Fehler entstehen, weil das manuelle Ausrichten der Mittellinie im Grunde genommen eine Schätzmethode ist. Abgesehen davon kann der exakte idealisierte Oberflächenverlauf entlang der Tastschnittstrecke in den wenigsten Fällen als bekannt vorausgesetzt werden; meist ist dazu ein gesonderter Meßvorgang erforderlich.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsmäßig zugrundegelegte Verfahren dahingehend auszugestalten, daß folgende Bedingungen erfiillt werden können: Cute Auflösung und Erfassung der kunststoffspezifischen Welligkeit im Bereich von 1 bis 10 cm Wellenlänge, praktisch beliebig Meßlänge, damit auch- größere Bauteile erfaßt werden können, von der Bauteilform una)hängige Darstellung, d.h.keine Beschr<inkung auf ebene Formen, Darstellung der Welligkeit als Schreiberausdruck bei einer Vergrößerung der Amplitudenhöhe um mindestens den Faktor 103, Ermittlung einer Kennzahl zur quantitativen Charakterisierung der optischen Qualität der Kunststoff-Bauteile im Vergleich zu entsprechenden Blechbauteilen, keine Beschränkung auf glänzende Oberflächen, möglichst einfacher Aufbau mit geringer Störanfälligkeit für universellen, nicht ortsgebundenen Einsatz.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Aufgrund der Bestimmung der Mittellinie durch einen Filtervorgang kann eine mathematische bzw. digitale Filterung angewandt werden, die auch bei extrem langsamen Ablauf driftfrci arbeitet. Die Ermittlung der Mittellinie erfolgt im unmittelbaren Anschluß an den Meßvorgang, mit dem auch das Welligkeitsprofil aufgezeichnet wird. Die Mittellinienerrechnung kann auch um die für die halbe Grenzwellenlänge (siehe unten) erforderliche Meßzeit zeitverzögert während der Messung erfolgen. Der mathematische bzw. computertechnische Aufwand dazu ist nur relativ gering. Auch starke Bombierungen der Bauteilflächen könnon auf diese Weise "herausgerchnel werden.
  • Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden. Im iibrigen ist die Erfindung ans und eines in den Zeichnungen dargestellten Aus£iillrungsbeispieles nachfolgend noch kurz erläutert: dabei zeigen: Figur 1 eine perspektivische Gesamtansicht des Meßaufbaues zur Ermittlung des Welligkeitsprofiles nach dem Tastschnittverfahren, Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Darstellung nach Figur 1 im Bereich des Meßtasters, Figur 3 eine Veranschaulichung d-r Grenzfrequenzen des inter;ssierenden Frequenzbereiches, Figur 4 die stark überhöht dargestellte Blobmierungslinie eines Bauteiles in Diagrammform, Figur 5 der dazu gehörige Welligkeitsaufschrieb des gleichen Bauteiles und Figur 6 die grafische Gegenüberstellung der Welligkeitskenngrößen verschiedener Bauteile als Balkendiagramm mit einem Werte-Tripel für jedes Bauteil.
  • Das zu bewertende Bauteil 1, beispielsweise ein Kofferraumdeckel eines Personenkraftw"igens ist auf einem Tisch 2 horizontal aufgestcindert,wobei an die Ausrichtung'des' Bauteiles keine hohe Anforderung gestellt werden; es muß lediglich erschütterungs-und verkantungsfrei ; liegen. An zwei horizontal gehalterten Füh ngsstangen 3 ist. ein Schlitten 4 mit definierter Geschwindigkeit verfahrbar; der dazn erforderliche Bewegungsantrieb ist nicht dargestellt, es kann sich beispielsweise um einen Seil.zugantr@eb oder um einen Spindelantriel handeln, der durch einen Schrittmotor bewegt wird. Dadurch k@nnen definierte Weginkrem@@e reproduziert werdon. Außerdem kann der Schrittmotor auch ein Stellungssignal für deh Meßtaster liefern. Der Taststift 10 des Meßtasters ist auf diese Oberfläche des zu )eurteilenden Werkstückes aufgesetzt, dessen Tastspitze mit einem definierten Abtastradius r versehen ist.
  • Zwar hat die Größe dieses Abtastradius keinen großen Einfluß auf das Meßergebnis, jedoch hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, den Abtastradius zu etwa dem 0,2 bis 0,5-fachen der kleinen Grenzperiodenlänge 1 des hier interessierenden Frequenzbereiches zu wählen; bei einem praktischen Ausführungsbeispiel war 1,5 mm als Abtastradius vorgesehen. Aufgrund eines solchen relativ großen Abtastradius werden kleine Oberflächenrauhigkeiten unterdrückt, weil der Taster mit einer wesentlich größeren Fläche, als diesen Rauhigkeitsspitzen bzw. Tälern entspricht, am Bauteil anliegt.
  • Bei der Durchführung des Tastschnittverfahrens wird der Schlitten 4 und mit ihm der Taststift 10 linienförmig mit konstanter Kriechgeschwindigkeit über die Bauteiloberfläche bewegt und dabei die Meßergebnisse des Meßtasters in kleinen zeit- und wegkonstanten aufeinanderfolgenden Meßintervallen 4 s von der elektronischen Auswerteeinheil 6 abgerufen. Die Meßintervalle ds entsprechen etwa dem 0,05 1 is 0,2-fachen der kleinen Grenzperiodenlänge l. In einem praTtischen Ausführungsfall des Verfahrens wurden Abtustiuervalle von 0,5 mm vorgoschen. D@@ Abtastintervalle sind seiner als zwar Abtastradius 1 am T@tstill Ein Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß die Abtastlänge B praktisch beliebig groß sein kann. 1)ies hängt im wesentlichen von der Länge der Pührungsstangen 3 bzw. vom Abstand ihrer Halterungen ab Ein Durchhang 1e1 Führungsstangen wi rd ii s virtuelle Bombierung gemessen and vom Rochoer herausgerechnet und ist daher unschädlich. Enlsprerhendes gill sinngemaß fur eine Schräglage des Bauteils gegenuher den Fuhrungsslangen.
  • Die Abtastlänge 13 sollte jedoch mindestens so lang sein wie die Periodenlänge der niedrigsten Frequenz - große Grenzperiodenlänge L - des interessierenden Frequenzbereiches, um auch diese Grenzperiodenlänge noch sicher erfassen zu können.
  • Selbstverständlich wird man die zu überprüfenden Teile mit einer flachen Seite in den Meßaufbau einlegen; bei Karosseriebauteilen sind jedoch auch die Flachseiten der Karosserien schwach gewölbt. Der in einem ersten Ausführungsbeispiel des Geräteaufbaus verwendete Meßtaster ließ Oberwölbungen bis zu 30 mm zu, was durch den zulässigen Taststifthub des Meßtasters bedingt war. Bei Verwendung von Meßtastern mit einem größeren Taststifthub können auch größere Überwölbungen zugelassen werden.
  • Die zu dem Meßaufbau gehörige Auswerteeinheit 6 besteht im wesentlichen aus einem Zähler und ai s einem Tischrechner mit der Möglichkeit, die vom Meßtaster gelieferten Werte auf Band oder Diskette abzuspeichern und auf einem Bildschirm und/oder Papi.er in grafischer oder tabellarischer Form ausdrucken zu lassen. Dabei können selbstverständlich unterschiedliche Überhöungsmaßstäbe bei der grafischen Darstellung gewählt werden Durch eine mathematische Tiefpaßfiltening - zu diesem Begriff kann z.13. auf die Buchveröffentlichungen Heinrich Niemann, "Methode der Mustererkennung" Frankfurt 1974 Seite 30 ff oder K. Steinbuch, W.Weber "Taschenbuch der Tnformatik" tirlin, Heldelberg, New Yorl , 1973 verwiesen werden - können <us den im Tastschnittverfahren gewonnenen Daten Welligkeitsanieile des hier interessierenden Frequenzbereiches und darüber @usgefiltert werden, so daß nur noch Welligkeitsanteile von diesem mathemtischen Tiefpaßfilter durchgelassen werden, deren Frequenz niedriger als der hier interessierende Frequenzbereich ist, die also eine noch größere Periodenlänge besitzen. Diescr Tiefpaßfilter-Durchgang wird als mittlerer ideallsierter Oberflächenverlauf benutzt. Diese Bombierungslinie 7 ist in Figur 4 diagrammartig dargestellt. Man erkennt, daß die Abtastiange B s ch über 1000 mm erstreckt und daß die Überhöhung des Bauteiles innerhalb dieses Bereiches etwa 12 mm beträgt.
  • Gleichzeitig zu diesem gefilterten idealisiorten Oberflächenverlauf wird ein Tastschnittprofil ermittelt, aus den die hier nicht interessierenden Frequenzbereiche auspefiltert sind. Wie bereits angedeutet, interessiert bei der Beurteilung der We1.-ligkeit von Kunststoff-Karosseriebauteilen lediglich das spektrale Fenster mit Wellenlänge zwischen 1 und 10 cm. Nachdem bereits ein Tiefpaßfilter zur Ermittlung des idealisiserten Oberflächenverlaufes verwendet i.st, kann dicser, unter <ler Voraussetzung, daß seine Grenzfrequenz gerade mit der unteren Grenzfrequenz des hier interessierenden Frequenzbereiches übereinstimmt, ebenfalls mit als Filter zur Herausfillerung gerade des hier interessierenden Frequenzbereiches benutzt werden. Und zwar kann unter der genannten Voraussetzung das am Filterausgang anstehende Signal - wie gesagt - als idealisierter Oberflächenverlauf verwertet werden, der die hier interessierenden Frequenzanteile nicht enthält, und es kann das, was vom Tiefpaßfilter zurückgehalten worden ist, als Signal für den hier interessierenden Frequenzbereich benutzt werden. Allerdings enthält dieses vom Tiofppßfilter sumuckgeh@ltene Signal auch noch Welligkeitsanteile, die oberh@ll, des h@el intcressi.erenden Frequenzbereiches liegen, die also eine Wellenlänge weniger als 1 cni haben. Zwar ist ein besonders hochfrequenter Welligkeitsanteil bereits durch Wahl eines relativ großen Abtastradius unterdrückt worden, jedoch kann ein weiterer hochfrequenter Welligkeitsante:l durch ein zusätzliches liochpaßfilter ausgefil.tert werden, durch welches das vom Tiefpaßfilter zurückgehaltene Signal hindurchgeschickt wird. Auch bei diesem Hochpaßfilter handelt es sich um ein mathematisch arbeitendes Filter. Auf diese Weise kann ein Tastschnittprofil des hier interessierenden spektralen Fensters gewonnen werden. Dieser solcherart gewonnene Tastschnittaufschrieb enthält zwar noch iie Bauteilbombierung, die durch Abziehen des idealisierten C)berflächenverlaufes ausgeschaltet werden kann.
  • Der solcherart gewonnnene Tastschnittaufschrieb ist - mit wesentlich größerem Höhenmaßstab als in Figur 4 - in Figur 5 in Diagrammform dargestellt, bei dem der mittlere idealisierte Oberflächenverlauf 8 sich als gerade Linie darstellt. Aus diesem Welligkeitsprofil 9 wird dann ein Mittelwert der Amplitudenpunkte gegenüber der Mittellinie 8 gebildet. Bei einer linearen Mittelwertbildung stellt sich dieser Mittelwert als eine mittleere Amplitude a bzw. eine entsprechende gerade Linie im Abstand a zu der Mitlellinie 8 dar. Die Mittelwertbildung kann auch ali quadratische oder sonstige Weise gebildet werden. Auch li'Se M ttelwertbildung kann im Rechner erfolgen und unmittelbar nach Durchführung des Tastschnittverfahrens auf dem Bildschirm ui <1/oder auf Papiel grafisch oder als Zahlenwert ausgedruckt w( den.
  • Die geschilderte Möglichkeit zur grafischen Darstellung der Meßergebnisse können zum visuellen Vergleich der Oberflächenstrukturen von Kunststoffbauteilen untereinander, zu einem Ver- gleich von Bauteilen aus Kunststoff und aus Blech oder zu einem Vergleich von Bauteil und zugehörigen Preßwerkzeug herangezogen werden. Der visuelle Vergleich unterschiedlicher Welligkeitsprofile ist jedoch auch nur subjektiv. Erst die Bildung einer Kennzahl aus einem solchen Welligkeitsprofil erlaubt einen quantitativen Vergleich unterschiedlicher Oberflächen. Aufgrund einer Beschränkung auf einen definierten Wellenlängen ist es möglich, einen amplituden-abhängigen Wert als Kennzahl heranzuziehen. Die Praxis hat bestätigt, daß die genannten Amplituden-Mittelwerte sehr gut mit den optischen Eindrücken übereinstimmen.
  • Bei kleinen Amplituden-Mittelwerten wird die Oberfläche als besser empfunden, als bei großen Mittelwerten.
  • In Figur 6 sind die ermittelten Kennzahlen der Oberflächen von baugleichen Karosserieteilen aus Kunststoff als Balkendiagramm wiedergegeben,wobei die einzelnen Werkstücke aus verschiedenen marktgängigen Kunststoff rezepturen hergeslellt wurden. Alle Bauteile wurden im gleichen Werkzeug gepreßt. Als Vergleich sind auch die Ergebnisse von Messungen an einem Stahlblech- und an einem Aluminium-Bauteil dargestellt, ebenso wie die von der Oberfläche des PreßwerkzeurBes, aus dem die Kunststoffbauteile erhalten wurden. Jeder Oberfläche sind Kennzahlen-Tripel zugeordnet, und zwar stellt die jeweils erste Kennzahl die Welligkeit im Wellenlängenbereich von 5 bis 50 mm, die zweite Keiinzalil die Welligkeit im Wellenlängenbereich v(n 5 bis 100 mm und die dritte Kennzahl die Welligkeit im Wellenlangenbereich von 50 bis 100 mm dnr. Das erste Kennzahlen-Tripel kennzeichnet die Welligkeit eines Stahl-Karosseriebauteiles, das zweite Kennzahlen-Tripel gilt für das Aluminium-Bautei und (1as cir1t-tc Kennzahlen-Tripel kennzeichnet die Welligkeit des Preßwerkzeuges für die entsprechenden Kunststoff-Bautelle. Deren Welligkell ist durch die übrigen Kennzahlen-Tripel charakterisiert, denen - wie gesagt - unterschiedliche Werkstoffrezepturen zugrundeliegen Aus der Gegenüberstellung wird ersichtlich, daß die Oberfläche des Stahlblechbauteiles im untersuchten Wellenlängenbereich eine mittlere Amplitude von ca. 1,5 µm hat. Das entsprechende Aluminium-Bauteil und die Werkzeugoberfläche dagegen zeigen einc Welligkeit im Mittel etwa 3 pm Amplitude. Diese Welligkeit stellt das theoretisch erreichbare beste Ergebnis für die Kunststoffbauteile dar, da diese mit dem entsprechenden Preßwerkzeug hergestellt wurden. Wie der Vergleich zeigt, sind diese geringen Welligkeitswerte der Kunststoffbauteile durchaus erreichbar.
  • Das Herstellen von SMC-Preßteilen ist bis heute noch eine sehr individuelle Methode. Schwankungen in der Homogenität der Matte, des Zuschnittgewichtes und der Zuschnittgröße sowie abweichende Plazierung im Werkzeug, unterschiedliche Werkzeug-Offen-Zeiten, Änderungen der Pressenparameter usw. können einen starken Einfluß auf die Oberflächengüte der Preßteile nehmen.
  • Zur Bestimmung, wie groß der Unterschied von Teilen aus einem Material bei weitestgehender Konst;nthaltung der Bedingungen bei der 1-lerstellung des Kunststoffbauteiles i.st, wurden fünf verschiedene hintereinander gepreßte Bauteile vermessen. Die \selligkeitskennzahlen für die verschiedenen Bauteile schwanken um etwa - 0,5 Mikreieter. Im Anschluß daran wurden an der gleich(n Stelle an eine der Teile mehrere Wiederholungsmessungen durchgefuhrt. tier ar die Streuung der Meßwerte untereinander geringer (etwa t O, Mikrometer).
  • Wichtig bei allen Messungen ist, daß tets -Ln der gleichen Stelle gemessen wird, um eine Verglei :hbarieit zu gewährleisten Wird an unterschiedlichen Stellen gemessen, können völlig andere Ergebnisse gezeitigt werden. Dies kann unter anderem in örtlich geänderten Fließbedingungen am Werkstück bei der Herstellung oder auch an der größeren Welligkeit der Werkzeugoberfläche an der anderen Stelle erklärt werden.
  • Die beschriebene Methode zur Erfassung der Oberflächenwelligkeit von Kunststoffteilen gibt den mit der Optimierung von Preßbedingungen und Rezepturen befaßten Techniker die Möglichkeit, schnell Aussagen über die Wirkung seiner Maßnahmen zu erhalten.
  • Langwierige Vorbereitungen, wie z.B. Lackieren sind nicht erforderlich. Bei Reihenuntersuchungen und direkten Vergleichen muß allerdings sichergestellt sein, daß die ermittelten Kennzahlen von der gleichen Bauteil linie stammen und unter Verwendung der gleichen Berechnungsparamet&r gewonnen wurden. Unter diesen Voraussetzungen läßt sich die Methode auch als Wareneingangskontrolle verwenden.
  • Absolut gesehen können die Kennzahlen Hinweise geben auf die mehr oder weniger optimierten Verhältnisse und Bedingungen, welche zur Herstellung eines Bauteils geführt haben.
  • Vorteilhaft ist, daß praktisch keine Beschränkungen in Bezug auf die Bauteilform bestehen und daß die Apparatur auch für eine Beurteilung der Werkzeuge und von Bauteilen aus anderen Werkstoffen eingesetzt wer cc kann.
  • Die Abspeicherung der Meßwerte auf Magnetband oder Diskette gestattet es, zu einem beliebigen oder späteren Zeitpunkt Preßergebnisse zu rekonstruieren sowie für Detailansichten Vergrößerungen herzustellen oder auch Auswertungen mit geänderten Grenzwellenlängen vorzunehmen.
  • L e e r s e i t e

Claims (9)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zur quantitativen Beurteilung der Welligkeit von Bauteilen nach dem Tastschnittverfahren, bei dem ein Tastschnittprofil entlang einer Linie in einem interessierenden Oberflächenbereich des Bauteils aufgenommen wird, bei dem ferner der mittlere idealisiserte Oberflächenverlauf aus dem Tastschnittprofil bestimmt wird und bei dem schließlich eine Welligkeitskenngröße aus der Höhe bzw. Tiefe der Amplituden des Tastschnittprofils gebildet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Welligkeitskenngröße ein Mittelwert aus den Amplitudenpunkten gegenüber dem idealisierten Oberflächenverlauf (7) gebildet wird und daß als der idealisierte Oberflächenverlauf (7) ein gefiltertes Tastschnittprofil verwendet wird, aus welchem Welligkeitsanteile mit einer Periodenlänge kleiner als der einer unterhalb des interessierenden Frequenzbereiches der Weise ligkeit liegenden Frequenz ausgefiltert sind.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein digital messender Meßtaster (5) verwendet und mit konstanter Geschwindigkeit über die Bauteiloherfläche bewegl wird und daß die Meßergebeisse n kleinen zeil- und wegkonsianten aufeinanderfolgenden Meßintervallen (@S) won einer elektronischen Renchnereinbeit (6) algerufen werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das Ausfiltern auf mathematische Weise erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß Welligkeitsanteile mit kleinerer Periodenlänge, als sie einer bestimmten oberen Grenzfrequenz des interessierenden Frequenzbereiches entspricht - kleine Grenzperiodenlänge (1) - ebenfalls unte drückt werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g k e n n z e i c h n e t, daß das Unterdrücken kleinerer Welligkeitsanteile wenigstens teilweise durch Auswahl eines bestimmten Abtastradius (r) am Taststift (10) des Meßtasters (5) erfolgt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastradius (r) zu etwa dem C 2 bis 0,5-fachen der kleinen Grenzperiodenlänge (1) gewählt ist.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e daß die Abtastinterva le (#S) etwa dem 0,05 bis 0,2-fachen der kleinen Grenzperioden änge (1) entsprechen.
  8. 8. Verfahren nach einem cier Ansprüche 3 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Abtastlänge (13) mindestens etwa der Periodenlänge der niedrigsten Frequenz des interessierenden Frequenzbereiches -große Grenzperiodenlänge (L) - entspricht.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenz für das Ausfiltern zur Ermittlung des idealisierten Oberflächenverlaufes (7) mit der niedrigsten Frequenz des interessierenden Frequenzbereiches etwa übereinstimmt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3801297A1 (de) * 1988-01-19 1989-07-27 Lukas Simonyi Manfred Messverfahren

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DE3801297A1 (de) * 1988-01-19 1989-07-27 Lukas Simonyi Manfred Messverfahren

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