DD283209A5 - Vorrichtung zum pruefen der stabilitaet von blech- und plastformteilen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pruefen der Stabilitaet von vorwiegend Blech- und Plastformteilen mittels Pruefstempel fuer den Einsatz auf Pressen oder Pruefmaschinen. Die erfinderische Zielstellung wird geloest, indem zwischen der Kopfplatte und der Pruefstempelaufnahme eine in Pruefrichtung zur Kopfplatte verschiebbar ausgebildete Federaufnahme sowie ein Druckfedersystem, das sich an der Kopfplatte und an der Pruefstempelaufnahme abstuetzt, angeordnet sind, der Fuehler einer Wegmeszeinrichtung mit einem an der Pruefstempelaufnahme befestigten Bestimmungsbolzen in Kontakt steht und eine zweite Wegmeszeinrichtung mit der Grundplatte verbunden ist, deren Fuehler mit einer Meszstelle des Oberteils in Kontakt steht. Waehrend des Pruefvorganges kann eine beliebige Anzahl von Meszwerten des Pruefstempelweges und des Federweges des Druckfedersystems mittels der speziellen Wegmeszeinrichtungen ermittelt werden. Mit diesen Meszwerten kann fuer das zu pruefende Blech- oder Plastformteil eine Stabilitaetskennlinie aufgestellt werden. Fig. 1{Pruefvorrichtung; Stabilitaet; Blechformteil; Plastformteil; Pruefstempel; Presse; Pruefmaschine; Druckfedersystem; Wegmeszeinrichtung; Federweg; Stabilitaetskennlinie}

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen der Stabilität von vorwiegend Blech- und Plastformteilen fur den Einsatz auf Pressen oder Prüfmaschinen

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In der einschlägigen Patent- und Fachliteratur sind eine Vielzahl von Verfahrens- und Vorrichtungsvarianten zur Messung von Festigkeit, Stabilität, Konsistenz, Harte und Zähigkeit von Werkstoffen, Halbzeugen und dergleichen beschrieben, die meist nur fur spezielle Prüfungen, bezogen auf den zu prüfenden Gegenstand, verwendet werden können Bei den Stand der Technik darstellenden Verfahren und Vorrichtungen zur Härteprüfung wird auf die Oberflache des auf einer Grundplatte flach aufliegenden zu prüfenden Materials, Halbzeuges oder dergleichen ein Prüfkörper einer definiert durch Federn oder Gewichte aufgebrachten Krafteinwirkung ausgesetzt, wobei der Prufstempel gegebenenfalls in einer bestimmten Zeiteinheit in das zu prüfende Material, Halbzeug oder dergleichen eindringt und der Deformationseindruck des Prüfkörpers nach der plastischen Deformation durch eine Meßeinrichtung ausgewertet wird Bei der Rockwell-Harteprufung wird dabei die Tiefendifferenz vor dem Aufsetzen und nach dem Abheben der Zusatzkraft durch eine Wegmeßeinnchtung ermittelt.

Aus der US4195532 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung der Flexibilität von Skiern im elastischen Bereich bekannt Die beiden Skier eines Paares werden durch einen Prufstempel, der vertikal in einer C-formigen Zwinge gefuhrt ist, in ihrem mittleren Bereich gegeneinander gedruckt Die dazu benotigte Kraft und der sich einstellende Hohlraum zwischen den beiden Unterseiten der Skier wird zur Ermittlung ihrer Flexibilität ausgewertet

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Steifigkeit eines Prüfkörpers ist aus der US4213349 bekannt. Die benotigte Prufkraft wird durch eine Zustellspmdel, Zahnstange oder einen Hydraulikzylinder auf ein System aufgebracht, das aus einem elastischen Teil, welches mit einer Meßeinrichtung verbunden ist, einem als Prufstempel ausgebildeten Zwischenstuck und einem auf zwei Auflagepunkten frei aufliegenden Prüfstück besteht

Durch die bei Blech- und Plastformteilen vorkommende Vielfalt von Teileformen und -großen und der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist es mit den Verfahren und Vorrichtungen, die den Stand der Technik darstellen, nicht möglich, fur beliebige Blech- oder Plastformteile unter praxisnahen Prufbedmgungen Meßwerte zum Aufstellen einer Stabilitatskennlmie zu ermitteln

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Prüfen der Stabilität von Blech und Plastformteilen mit universeller Anwendbarkeit und einfachem Aufbau (geringem Herstellungsaufwand)

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Prüfen der Stabilität von Blech- und Plastformteilen zu schaffen, diein Verbindung mit einer Presse oder Prüfmaschine verschiedene Beanspruchungsarten praxisnah simuliert und im Ergebnis der Prüfung eine Beurteilung der technologischen und konstruktiven Kriterien der Blech- und Plastformteile ermöglicht Erfindungsgemaß wird die Aufgabe gelost, indem zwischen Kopfplatte und Prufstempelaufnahme eine in Prufnchtung zur Kopfplatte verschiebbar ausgebildete Federaufnahme sowie ein Druckfedersystem, das sich an der Kopfplatte und an der Prufstempelaufnahme abstutzt, angeordnet sind Der Fühler der vorhandenen Wegmeßeinrichtung steht mit einem an der Prufstempelaufnahme befestigten Bestimmungsbolzen in Kontakt Eine zweite Wegmeßeinrichtung ist mit der Grundplatte verbunden und deren Fühler steht mit einer Meßstelle des Oberteiles in Kontakt In Ausgestaltung der Erfindung ist die Prufstempelaufnahme in Prufnchtung zur Federaufnahme verschiebbar gefuhrt ausgebildet

Die Meßstelle fur den Fühler der zweiten Meßeinrichtung ist an der Kopfplatte angeordnet Alternativ dient der Bestimmungsbolzen als Meßstelle fur den Fühler der zweiten Meßeinrichtung In weiterer Ausgestaltung sind an der Grundplatte in variabler Anordnung mehrere, gegen das zu prüfende Blech-oder Plastformteil gerichtete Abstutzungsbolzen angeordnet

An dem zu prüfenden Blech- oder Plastformteil entgegengerichteten Ende des Abstutzungsbolzens kann ein Abstutzungselement einstellbar angebracht sein, das beim Prufvorgang mit dem zu prüfenden Blech- oder Plastformteil in Kontakt steht

Durch das zwangsweise Abwartsbewegen des Vorrichtungsoberteils trifft der Prufstempel auf die Oberflache des zu prüfenden Blech- oder Plastformteiles auf Wird der Niedergang des Oberteils fortgesetzt, so erfolgt zunächst ein Einbeulen des zu prüfenden Blech- oder Plastformteiles im elastischen Bereich

Durch den Einbeulwiderstand, den das Werkstuck der Prufkraft entgegensetzt, kommt es zum Zusammendrucken des Druckfedersystems Dieser Vorgang kann fortgesetzt werden, wobei mit weiterer Abwartsbwegung der elastische Bereich verlassen und schließlich eine plastische Verformung des Blech- oder Plastformteiles erzielt wird Grenzen der vertikalen Bewegung setzen einerseits das Druckfedersystem und andererseits die Geometrie des zu prüfenden Blech- oder Plastformteiles

Der Prufvorgang kann an jeder beliebigen Stelle unterbrochen oder beendet werden Wahrend der Vertikalbewegung des Vorrichtungsoberteils kann eine beliebige Anzahl von Meßwerten des Prufstempelweges und des Federweges mittels der speziellen Wegmeßeinnchtungen ermittelt und nachfolgend fur das zu prüfende Blech- oder Plastformteil eine Stabilitatskennlinie aufgestellt werden

Durch spezielle Abstutzungsbolzen, Abstutzungs- und Werkstuckarretierungselemente, die auf der Grundplatte angeordnet sind, ist die universelle Anwendbarkeit fur ein großes Teilespektrum bezüglich Geometrie und Abmessung garantiert Die erfindungsgemaße Vorrichtung zeichnet sich weiterhin durch einen einfachen Aufbau und geringe Herstellungskosten aus und kann vorhandenen Ausrustungsgraden der Anwender angepaßt werden

Ausfuhrungsbeispiele

Die Erfindung wird nachfolgend durch drei Ausfuhrungsbeispiele naher erläutert Die Zeichnungen zeigen in

Fig 1 eine Darstellung des ersten Ausfuhrungsbeispieles der Vorrichtung gemäß Ansprüche 1 bis 3, 5 und 6,

Fig 2 eine Darstellung des zweiten Ausfuhrungsbeispieles der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und3,

Fig 3 eine Darstellung des dritten Ausfuhrungsbeispieles der Vorrichtung gemäß Ansprüche 1, 2, 4 und 5,

Fig 4 eine im Ergebnis des Prufvorganges ermittelte Stabilitatskennlinie

Eine erfindungsgemaße Vorrichtung zum Prüfen der Stabilität von Blech-oder Plastformteilen besteht im allgemeinen aus einem Ober-und einem Unterteil Wahrend das Oberteil am nicht dargestellten Pressenstoßel bzw Oberteil einer Prüfmaschine befestigt wird, ist das Unterteil auf einem ebenfalls nicht dargestellten Pressentisch bzw Tisch einer Prüfmaschine angeordnet Ein Hauptbestandteil des Oberteils ist das Druckfedersystem 5, das sich gemäß Fig 1 in einer Federaufnahme 6 befindet und oben durch die Kopfplatte 1 und unten durch den Druckteller 7 begrenzt wird Der Druckteller 7 ist mit der in einer Prufstempelaufnahmefuhrung 4 vertikal verschiebbaren Prufstempelaufnahme 3, an deren unterem Ende der Prufstempel 2 befestigt ist, und einem Bestimmungsbolzen 8 starr verbunden

Die Federaufnahme 6 ist derart gestaltet, daß ihre Einzelteile vertikal teleskopartig zueinander verschoben werden konnen, um somit flexible Aufnahmebedingungen fur verschiedene Druckfedersysteme 5 zu ermöglichen Ver- und Feststellmoglichkeiten bieten dabei zwei Arretierungsschrauben 23 Die Verbindung der zwei Teile der Federaufnahme 6 kann auch durch Gewinde auf der Mantelflache realisiert werden

Weiterhin ist am Oberteil der Halter 10 der Wegmeßeinrichtung 9 angeordnet, deren Fühler 11 mit dem Bestimmungsbolzen 8 in Kontakt steht

Das Vorrichtungsunterteil besteht im wesentlichen aus der Grundplatte 12, die eine Vielzahl von Aufnahmebohrungen 14 aufweist Anzahl und Anordnung der Aufnahmebohrungen 14 garantieren eine universelle Anwendbarkeit fur ein großes Werkstucksortiment

Die Aufnahmebohrungen 14 dienen im wesentlichen zur Aufnahme der Abstutzungsbolzen 15 Am oberen Ende des

dargestellten Abstutzungsbolzens 15 befinet sich ein Abstutzungselement 16, das zur Aufnahme des zu prüfenden Blech- oder Plastformteiles 20 dient Das Abstutzungselement 16 ist so gestaltet, daß seine Außenkontur annähernd der Kontur des zu prüfenden Blech-und Plastformteiles 20 angepaßt und seine Lage zum Abstutzungsbolzen 15 verändert werden kann Weiterhin werden die Abstutzungsbolzen 15 zur Aufnahme der Werkstuckarretierungselemente 13 verwendet, womit das zu prüfende Blech- oder Plastformteil 20 wahrend des Prufvorganges in seiner Lage gesichert wird Zwischen Ober- und Unterteil ist eine zweite Wegmeßeinrichtung 17 angeordnet, die einerseits durch den Halter 18 mit der Grundplatte 12 oder dem Maschinentisch verbunden ist und andererseits durch den Fühler 19 mit der Meßstelle 21 der Kopfplatte 1 in Kontakt steht

Da das Vorrichtungsunterteil zum Vornchtungsoberteil in jede beliebige Lage gebracht werden kann, ist die Stabilität des zu prüfenden Blech- oder Plastformteiles 20 an jeder beliebigen Stelle zu ermitteln Die Vorrichtung ist so auszurichten, daß der Prufstempel 2 möglichst mit dem Zentrum seiner unteren Flache 24 auf die zu prüfende Stelle des Blech- oder Plastformteiles 20 auftrifft

Bei Duchfuhrung des Prufvorganges bewegt sich das Vorrichtungsoberteil in vertikaler Richtung auf das zu prüfende Blech- oder Plastformteil 20 zu, das sich auf der Grundplatte 12 befindet Im weiteren Verlauf trifft schließlich der Prufstempel 2 auf das zu prüfende Blech- oder Plastformteil 20 auf

Wird die Abwartsbewegung des Vorrichtungsoberteils fortgesetzt, erfolgt zunächst ein Einbeulen des zu prüfenden Blech- oder Plastformteiles 20 im elastischen Bereich

Durch den Einbeulwiderstand, den das Blech- oder Plastformteil 20 der Federkraft entgegensetzt, wird das in der Federaufnahme 6 befindliche Druckfedersystem 5 zusammengedruckt Über den am Druckfedersystem 5 anliegenden Druckteller 7 und den damit starr verbundenen Bestimmungsbolzen 8 wird durch die Wegmeßeinnchtung 9 die Differenz zwischen Ausgangslange und Lange zum Prufzeitpunkt des Druckfedersystems 5 gemessen Gleichzeitig erfolgt durch die zweite Wegmeßeinnchtung 17 die Messung des Weges, den die Kopfplatte 1 in vertikaler Richtung vom Zeitpunkt des Aufsetzens des Prufstempels 2 auf der Oberflache des zu prüfenden Blech- oder Plastformteiles 20 bis zum Prufzeitpunkt zurücklegt Mit diesen Werten wird anschließend mittels Gleichung 1 der Einbeulweg ermittelt

s_b = s_k - s_F (1)

Darin bedeuten

s_b Einbeulweg

Sk Weg, den die Kopfplatte 1 vom Zeitpunkt des Auftreffens des Stempels 2 auf das zu prüfende

Blech-oder Plastformteil 20 bis zum Prufzeitpunkt zurücklegt s_F Differenz zwischen Ausgangslange des Druckfedersystems 5 und Lange zum Prufzeitpunkt

Die an der jeweiligen Meßstelle wirkende Einbeul kraft F_b errechnet sich nach der Gleichung (2)

F_b = с s_F + F_G, (2)

Dann bedeuten

с Federsteife

F_Gι bei den Ausfuhrungsbeispielen 1 und 3 wirkende Gewichtskraft, bestehend aus den Anteilen von Prufstempel 2,

Prufstempelaufnahme 3, Druckteller 7, Bestimmungsbolzen 8 und Druckfedersystem 5 F_G2 bei dem Ausfuhrungsbeispiel 2 wirkende Gewichtskraft, bestehend aus den Anteilen von Prufstempel 2,

Prufstempelaufnahme 3, Bestimmungsbolzen 8, Druckfedersystem 5 und Federaufnahme 6

Durch standige Erfassung und Auswertung einer beliebigen Anzahl von Meßwerten auf der Basis einer vorangegangenen Eichung des Druckfedersystems 5 kann eine analoge Anzahl von Werten der Einbeulkraft ermittelt werden Durch Zuordnung der entsprechenden Einbeulkrafte zu den vorliegenden Einbeulwegen ist die Aufstellung von Stabilitatskennlinien gewährleistet Auch die Bestimmung des Arbeitsvermögens, das erforderlich ist, um das Blech- oder Plastformteil einzubeulen, ist möglich

Die Wegmessung kann auch elektrisch erfolgen, wobei die ermittelten Werte über A-D-Wandler in einen Computer eingegeben werden Nach entsprechender Datenverarbeitung druckt der Rechner die Stabilitatskennlime einschließlich diverser Kraft- und ArbeiTsmaxima aus

In einem zweiten in Fig 2 dargestellten vereinfachten Ausfuhrungsbeispiel ist die Federaufnahme 6 als Bolzen gestaltet, der in der Kopfplatte 1 vertikal gefuhrt angeordnet ist Darauf ist die Prufstempelaufnahme 3 mit Bestimmungsbolzen 8 und anschließend der Prufstempel 2 geschraubt Die untere Flache 24des Prufstempels 2 ist hierbei eben ausgebildet Weitere, nicht dargestellte Ausfuhrungsvarianten der unteren Flache 24 (spitz, ringförmig) ermöglichen es, unterschiedliche Beanspruchungsarten zu simulieren

Fig 3 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel, wobei wiederum zwischen Ober- und Unterteil eine zweite Meßeinrichtung 17 angeordnet ist, deren Halter 18 mit der Grundplatte 12 verbunden ist Abweichend von den Ausfuhrungsbeispielen nach Fig 1 und 2 steht der Fühler 19 mit dem Bestimmbolzen 8 in Kontakt, wodurch der Einbeulweg direkt durch die Wegmeßeinnchtung 17 gemessen wird, wahrend die Wegmeßeinrichtung 9 wiederum den Federweg des Druckfedersystems 5 ermittelt Der Abstutzungsbolzen 15 dient in diesem Fall auch als Aufnahme fur das zu prüfende Blech- oder Plastformteil 20 In weiteren, nicht dargestellten Ausfuhrungsbeispielen kann anstelle der vertikalen Abwartsbewegung des Vorrichtungsoberteils eine vertikale Aufwartsbewegung des Vorrichtungsunterteiles erfolgen, wie dies bei verschiedenen Prüfmaschinen oder bei Anwendung des im Pressentisch befindlichen Ziehkissens auftritt In diesem Fall muß bei der Ermittlung von Embeulweg und Einbeulkraft von einer relativen Abwartsbewegung des Vorrichtungsoberteiles ausgegangen werden

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Prüfen der Stabilität von Blech- und Plastformteilen fur den Einsatz auf Pressen oder Prüfmaschinen, deren Oberteil mit dem Pressenstoßel bzw. dem Oberteil der Prüfmaschine verbunden ist und deren Unterteil auf dem Pressen- bzw. Prufmaschinentisch aufliegt, wobei das Oberteil aus einer Kopfplatte zur Aufnahme des Prufstempels mittels einer Prüfstempelaufnahme und einer daran angeordneten Wegmeßeinrichtung sowie das Unterteil aus einer Grundplatte mit darauf befindlicher Werkstuckarretierung bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kopfplatte (1) und der Prüfstempelaufnahme (3) eine in Priifrichtung zur Kopfplatte (1) verschiebbar ausgebildete Federaufnahme (6) sowie ein Druckfedersystem (5), das sich an der Kopfplatte (1) und an der Prüfstempelaufnahme (3) abstutzt, angeordnet sind, der Fühler (11) der Wegmeßeinrichtung (9) mit einem an der Prüfstempelaufnahme (3) befestigten Bestimmungsbolzen (8) in Kontakt steht und eine zweite Wegmeßeinrichtung (17) mit der Grundplatte (12) verbunden ist, deren Fühler (19) mit einer Meßstelle (21; 22) des Oberteiles in Kontakt steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfstempelaufnahme (3) in Prufrichtung zur Federaufnahme (6) verschiebbar gefuhrt ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstelle (21) fur den Fühler (19) der zweiten Wegmeßeinrichtung (17) an der Kopfplatte (1) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestimmungsbolzen (8) als Meßstelle (22) fur den Fühler (19) der zweiten Wegmeßeinrichtung (17) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Grundplatte (12) in variabler Anordnung mehrere gegen das zu prüfende Blech-oder Plastformteil (20) gerichtete Abstützungsbolzen (15) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zu prüfenden Werkstück (20) entgegengerichteten Ende des Abstutzungsbolzens (15) ein Abstützungselement (16) einstellbar angebracht ist, das beim Prufvorgang mit dem zu prüfenden Blech- oder Plastformteil (20) in Kontakt steht.