DE4107093A1 - Verfahren zur risspruefung eines formteils in einer pressvorrichtung - Google Patents
Verfahren zur risspruefung eines formteils in einer pressvorrichtungInfo
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- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rißprüfung eines Form
teils in einer Preßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patent
anspruchs 1.
Aus der EP-02 17 758-A2 ist eine Preßvorrichtung bekannt, bei
der Risse in Blechteilen während des Produktionsprozesses erfaßt
werden. Zum Zwecke der Rißerfassung wird eine aufwendige und
kompliziert zu handhabende Ultraschalltechnik eingesetzt.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
für Preßvorrichtungen ein Verfahren zur Rißerfassung zu schaf
fen, dessen Realisierung einen weitaus geringeren apparativen
Aufwand erfordert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die kennzeich
nenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche ent
halten zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
darin zu sehen, daß die Rißerfassung mit einfachen und robusten,
handelsüblichen Bauelementen (Druckschalter, pneumatische oder
hydraulische Umschaltventile, Druckmediumanschlüsse, Dichtringe)
bewerkstelligt werden kann. Gegenüber dem eingangs bereits
erwähnten Stand der Technik erlaubt der Einsatz von Druckmedium
darüber hinaus nicht nur eine lokale, sondern auch eine ganze
Bauteilbereiche umfassende Rißkontrolle.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 die Draufsicht auf ein Preßteil, in diesem
Falle ein Bremsträgerblech, und
Fig. 2 in halb schematischer Darstellung den Quer
schnitt durch eine erfindungsgemäße Preßvor
richtung mit einem darin befindlichen Brems
trägerblech gemäß der Schnittlinie II-II in
Fig. 1.
Man erkennt in Fig. 1 ein rotationssymmetrisches Bremsträger
blech 1, dessen wesentliche konstruktiven Merkmale ein zylindri
scher Rand 2, eine Aufwölbung 3, eine Zentralbohrung 4 und
eine Fixierbohrung 5 sind. Bei der Herstellung dieses Brems
trägerbleches 1 sind besonders die schraffiert gekennzeichne
ten Bauteilabschnitte im Bereich der Aufwölbung 3 rißgefährdet.
Fig. 2 zeigt das Bremsträgerblech 1 in einer hier mit 6 bezeich
neten Preßvorrichtung. Diese weist im wesentlichen ein auf
einer Sockeleinheit 7 angeordnetes Matrizenwerkzeug 8 und ein
hier mehrteilig ausgeführtes Stempelwerkzeug 9 auf. Zum Stempel
werkzeug 9 gehören ein mit einem - in der Zeichnung gestrichelt
dargestellten - Fixierbolzen 10 versehener erster Niederhalter
11 sowie ein zweiter Niederhalter 12, der mit einem hier nur
abschnittsweise dargestellten, auf und ab bewegbaren Pressen
stößel 13 fest verbunden ist. Der Antrieb eines solchen Pressen
stößels 13 kann beispielsweise über einen - im Bild nicht darge
stellten - Schubkurbeltrieb erfolgen. Durch die nur schematisch
dargestellten Gleitführungen 14 und 15 soll der translatorische
Freiheitsgrad des Pressenstößels 13 angedeutet werden. Zu einer
insgesamt mit 16 bezeichneten Gebereinheit gehören ein in einer
Gleitführung 17 gehaltenes und von einer Druckfeder 18 beauf
schlagbares Kurvenscheibenelement 19 sowie ein mit Federkraft
gegen dieses vorgespannter Rollenschalter 20, durch den ein
pneumatisches Schaltventil 21 umschaltbar ist. Einem unter
halb der Aufwölbung 3 befindlichen Hohlraum 22 kann über eine
Druckmittelzuführleitung 23 das Schaltventil 21 und über einen
Druckminderer 24 Druckluft aus einer Druckluftquelle 25 zugeführt
werden. Der Hohlraum 22 ergibt sich aus einer Rücksetzung des
Matrizenwerkzeuges 8 gegenüber der Kontur des Bremsträgerbleches
im Bereich unterhalb der Aufwölbung 3 und ist über ein umlau
fendes Dichtelement 26.1 luftdicht verschließbar. In der mit
dem Hohlraum 22 verbundenen Druckmittelzuführungsleitung 23
ist ein Drucksensor 26.2 angeordnet, der seinerseits mit einer
die Preßvorrichtung 6 steuernden Steuervorrichtung 27 verbunden
ist. Schließlich ist mit 28 eine hier zweiteilig ausgeführte
Druckstange bezeichnet, deren Einzelteile durch eine Steckver
bindung 29 miteinander verbunden sind. Mit dem Pressenstößel
13 ist die Druckstange 28, durch die das Kurvenscheibenelement
19 beaufschlagbar ist, fest verbunden.
Im folgenden wird nun ein kompletter Arbeitszyklus der erfin
dungsgemäßen Preßvorrichtung beschrieben. In der Ausgangsstel
lung befindet sich der Pressenstößel 13 in einer oberen Tot
punktlage. In dieser sind das Stempelwerkzeug 9 und das Matrizen
werkzeug 8 voneinander getrennt. Die Phasen vor dem Erreichen
des oberen Totpunktes (Bewegung des Pressenstößels entgegen
der Pfeilrichtung A) bzw. nach überschreiten der oberen Tot
punktlage (Bewegung des Pressenstößels 13 in Pfeilrichtung A)
können für die Entnahme eines bereits fertig gestellten Brems
trägerbleches und die direkt anschließende Aufnahme eines neu
zu bearbeitenden Bremsträgerbleches 1 genutzt werden. Das nun
auf dem Matrizenwerkzeug 8 liegende Bremsträgerblech 1 wird
bei weiterer Bewegung des Pressenstößels 13 in Pfeilrichtung A
zunächst durch den am ersten Niederhalter 11 angeordneten Fixier
bolzen 10 ausgerichtet und dann im Bereich der Aufwölbung 3
festgelegt. Durch die Festlegung des Bremsträgerbleches 1 dichtet
das Dichtelement 26.1 den Hohlraum 22 vollständig ab. Zu diesem
Zeitpunkt befindet sich das Kurvenscheibenelement 19 in der
gestrichelt dargestellten Position B; das Schaltventil 21 be
findet sich dann in Schließstellung. Erst nach der Festlegung
des Bremsträgerbleches 1 beaufschlagt die Druckstange 28 das
Kurvenscheibenelement 19 entgegen einer durch die Feder 18
ausgeübten Rückstellkraft in Pfeilrichtung A. Dabei legt sich
der zweite Niederhalter 12 auf den Rand 2 des Bremsträgerble
ches 1. Die Verschiebung des Kurvenscheibenelementes 19 bewegt
den Rollenschalter 20 aus der gestrichelt dargestellten Position
in die in der Zeichnung dargestellte Lage; das Schaltventil
21 befindet sich somit in Öffnungsstellung. Damit gelangt aus
der Druckluftquelle 25 die Druckluft über die Druckmittelzufüh
rungsleitung 23 in den abgedichteten Hohlraum 22. Bei dem hier
beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Drucksensor 26.2 nun
so ausgelegt, daß bei Erreichen des am Druckminderer 24 einge
stellten Druckes innerhalb des Hohlraums 22 der Steuervorrichtung
27 ein Signal übermittelt wird, das den rißfreien Zustand des
Bremsträgerbleches 1 anzeigt. Sollte infolge eines Risses im
Bereich der Aufwölbung 3 im Hohlraum 22 ein Druckverlust auf
treten, übermittelt der Drucksensor 26 der Steuervorrichtung
27 ein Rißanzeigesignal.
Nach dem Auftreten eines solches Rißanzeigesignales können
nun verschiedene steuerungstechnische Maßnahmen getroffen wer
den. So ist es beispielsweise möglich, die Preßvorrichtung
6 nach dem Durchfahren der unteren Totpunktlage wieder in die
Ausgangslage zu bringen und dann stillzusetzen. Aus der still
stehenden Presse kann das Bremsträgerblech 1 dann manuell oder
aber durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Mechani
sierungseinrichtung entnommen und in einem Ausschußbehälter
abgelegt werden. Es ist aber auch eine Ausnutzung des Rißan
zeigesignales dahingehend denkbar, daß bei einer aus mehreren
Preßvorrichtungen 6 gebildeten Pressenstraße auf Veranlassung
einer übergeordneten Gesamtsteuervorrichtung das fehlerhafte
Bremsträgerblech 1 automatisch aussortiert wird. Zu diesem
Zwecke kann beispielsweise im Anschluß an die Pressenstraße
eine Bandfördereinrichtung vorgesehen sein, von der die fehler
haften Bremsträgerbleche durch gezielt anzusteuernde Leitble
che oder Stoßkolben so heruntergeschoben werden, daß sie in
Ausschußbehälter fallen.
Die Dauer der Druckbeaufschlagung des Hohlraums 22 wird durch
die Kontur des Kurvenscheibenelementes 19, beispielsweise durch
die Lage der Rampe R bestimmt. Nach der Überwindung der unteren
Totpunktlage wird der Pressenstößel 13 entgegen der Pfeilrich
tung A wieder nach oben bewegt. Dieser Bewegung folgt die Druck
stange 28, so daß das Kurvenscheibenelement 19 durch die Druck
kraft der Feder 18 aus der Position C wieder in die Position
B hineinbewegt werden kann. Der Rollenschalter 20 nimmt wieder
die gestrichelt dargestellte Position ein und führt eine Schlie
ßung des Schaltventils 21 herbei. Danach gibt zunächst der
zweite Niederhalter 12 und anschließend der erste Niederhalter
11 das Bremsträgerblech 1 frei. Der Arbeitszyklus ist abgeschlos
sen, wenn der Pressenstößel 13 wieder die Ausgangsstellung
erreicht hat.
Verständlicherweise ist die Erfindung nicht auf das in der
Zeichnung dargestelte Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist
es beispielsweise möglich, die Gebereinrichtung in Modulbauweise
auszuführen, so daß sie an den unterschiedlichsten Preßvorrich
tungen einsetzbar ist. Das Kurvenscheibenelement 19 ist dann
zweckmäßigerweise nicht einteilig, sondern zweiteilig nach
Art eines Zapfens mit aufgeschobener Hülse gebildet. Durch
die Lage der Hülse relativ zum Zapfen wird der Zeitpunkt und
durch deren Länge die Dauer der Druckbeaufschlagung festgelegt.
Die durch eine Schraube leicht auf dem Zapfen festzulegende
Hülse kann ohne großen Bearbeitungsaufwand vorzugsweise aus
Standardrohrmaterial hergestellt werden.
Für den Rollenschalter 20, das Schaltventil 21, den Druckminderer
24 und den Drucksensor 26.2 empfiehlt sich der Einsatz handelsüb
licher Bauelemente. Eine mit derartigen Bauelementen ausgerüstete
und nach der Art des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei
spiel gebildete Preßvorrichtung erlaubt mit geringem Kosten
aufwand eine äußerst zuverlässige Rißprüfung von umzuformenden
bzw. umgeformten Blechteilen.
Mit einem geringen zusätzlichen Aufwand kann aber beispielsweise
auch der Druckverlauf im Hohlraum 22 über der Zeit vom Druck
sensor 26.2 ermittelt und innerhalb einer der Steuervorrichtung
27 zugeordneten Auswerteeinheit erfaßt und verarbeitet werden.
Ein Rißanzeigesignal wird der Steuervorrichtung 27 zugeführt,
wenn der Druckverlauf über eine vorgegebene Zeitspanne hinweg
einen negativen Gradienten aufweist. Mit Hilfe einer derartigen
Einheit könnten auch Kleinstrisse ermittelt werden, die im
Hohlraum 22 nicht einen plötzlichen, sondern lediglich einen
allmählichen Druckabfall verursachen.
Es ist noch darauf hinzuweisen, daß die erfindungsgemäße Preß
vorrichtung an beliebigen Stationen innerhalb einer Preßvor
richtung vorgesehen werden kann. Zweckmäßigerweise sollte sie
dem Umformvorgang zu- oder nachgeordnet werden, bei dem aufgrund
der Bauteilgeometrie mit höchster Wahrscheinlichkeit Risse
zu erwarten sind.
Innerhalb einer als Mehrstufenwerkzeugpresse ausgebildeten
Preßvorrichtung können eine oder mehrere Werkzeugstufen mit
Mitteln zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausge
rüstet werden. Dabei muß nicht zwangsläufig an der Rißprüfwerk
zeugstufe gleichzeitig eine Umformung oder gar Lochung des
Blechteils erfolgen.
Claims (13)
1. Verfahren zur Rißprüfung eines Formteiles (Bremsträgerblech 1)
in einer Preßvorrichtung (6), die im wesentlichen wenigstens
ein Stempelwerkzeug (9) und wenigstens ein Matrizenwerkzeug
(8), welche zum Zwecke der Umformung des Formteils (Brems
trägerblech 1) in Schließ- bzw. Öffnungsbewegungen gegen
bzw. auseinander bewegbar sind, sowie eine Steuervorrichtung
(27) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - aus dem Formteil einerseits und dem Stempel- (9) oder Matrizenwerkzeug (8) andererseits eine Druckkammer (Hohl raum 22) gebildet wird,
- - die Druckkammer (Hohlraum 22) mit einem Druckmedium beauf schlagt wird,
- - ein den Druck in der Druckkammer (Hohlraum 22) erfassender Drucksensor (26.2) die Steuereinrichtung (27) beim Vorhan densein eines Risses im Formteil (Bremsträgerblech 1) mit einem Rißanzeigesignal beaufschlagt.
2. Preßvorrichtung (6) zur Durchführung des Verfahrens nach An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Druck
kammer (Hohlraum 22) zwischen dem Formteil (Bremsträger
blech 1) einerseits und dem Stempel- (9) oder Matrizenwerk
zeug (8) andererseits an diesem in einem dem Formteil (Brems
trägerblech 1) gegenüberliegenden Bereich eine Rücksetzung
vorgesehen ist, die von einem zwischen dem Blechteil (Brems
trägerblech 1) einerseits und dem Stempel- (9) oder dem
Matrizenwerkzeug (8) andererseits angeordneten Dichtelement
(26.1) vollständig umrandet ist, und daß der Druckkammer
(Hohlraum 22) ein Drucksensor (26.2) zugeordnet ist, der
mit der Steuereinrichtung (27) verbunden ist.
3. Preßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Druckmedium Luft ist.
4. Preßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Formteil ein zu verformendes oder vor- bzw. fertig
geformtes Blechteil ist.
5. Preßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckbeaufschlagung der Druckkammer (Hohlraum 22)
aus einer Druckluftquelle (25) über ein Schaltventil (21)
erfolgt, das in Abhängigkeit von einer Gebereinrichtung
(16) betätigbar ist, durch die der jeweilige Grad der Schließ
bzw. Öffnungsbewegung zwischen Stempelwerkzeug (9) und Ma
trizenwerkzeug (8) erfaßt wird.
6. Preßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gebereinrichtung (16) im wesentlichen aus einem
Kurvenscheibenelement (19), das seinerseits mittelbar oder
unmittelbar durch das Stempelwerkzeug (9) beaufschlagbar
ist und einem von dem Kurvenscheibenelement (19) beaufschlag
ten Schalter (Rollenschalter 20) gebildet ist, der seinerseits
ortsfest, vorzugsweise am Matrizenwerkzeug (8) oder dessen
Aufnahmegestell (Sockel 7), angeordnet ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung einer Preßvorrich
tung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Hohlraum (22) aus der Druckluftquelle (25) über
eine vorgegebene Zeitspanne hinweg fortlaufend mit einem
konstanten vorgegebenen Druck beaufschlagt wird, und daß
die Steuervorrichtung (27) durch den Drucksensor (26) mit
einem Steuersignal (Rißanzeigesignal) beaufschlagt wird,
wenn infolge eines Risses am Blechteil (Bremsträgerblech 1)
der Druck im Hohlraum (22) kleiner ist als der von der Druck
luftquelle (25) gelieferte Druck.
8. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung einer Preßvorrich
tung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Hohlraum (22) aus der Druckluftquelle (25) einmalig
mit Druck beaufschlagt wird, wobei der durch den Drucksensor
(26) ermittelte Istwert des im Hohlraum (22) gehaltenen
Druckes über eine vorgegebene Zeitspanne hinweg in einer
Auswerteeinheit erfaßt und verarbeitet wird, und daß bei
Druckverlauf mit negativen Gradienten die Steuervorrichtung
(27) durch die Auswerteeinheit mit einem Steuersignal (Riß
anzeigesignal) beaufschlagt wird.
9. Preßvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Preßvorrichtung (6) Bestand
teil einer Pressenstraße ist, die aus mehreren durch Mechani
sierungseinrichtungen miteinander verbundenen Preßvorrich
tungen gebildet ist.
10. Preßvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßvorrichtung (6) nach
einer Beaufschlagung der Steuervorrichtung (27) durch das
Steuersignal (Rißanzeigesignal) stillgesetzt ist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 9, dadurch gekennzeich
net, daß die Pressenstraße nach einer Beaufschlagung der
Steuereinrichtung (27) durch das Steuersignal (Rißanzeige
signal) stillgesetzt ist.
12. Preßvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Formteil (Bremsträgerblech 1) durch die Mechanisie
rungseinrichtung aus der Pressenstraße automatisch ausge
schleust wird, wenn die Steuereinrichtung (27) durch das
Steuersignal (Rißanzeigesignal) beaufschlagt ist.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei
einer als Mehrstufenwerkzeugpresse ausgebildeten Preßvorrich
tung das Verfahren zur Rißprüfung in wenigstens einer Werk
zeugstufe durchgeführt wird.
Priority Applications (1)
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DE19914107093 DE4107093C2 (de) | 1990-03-19 | 1991-03-06 | Vorrichtung zur Rißprüfung eines Formteils in einer Preßvorrichtung |
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DE19914107093 DE4107093C2 (de) | 1990-03-19 | 1991-03-06 | Vorrichtung zur Rißprüfung eines Formteils in einer Preßvorrichtung |
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DE4107093C2 DE4107093C2 (de) | 1994-02-03 |
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