DE4134513C2 - Verfahren zum Prüfen des Ritzverhaltens von Formteilen, insbesondere von Kraftfahrzeugglasscheiben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen des Ritzverhaltens von Formteilen, insbesondere von Kraftfahrzeugglasscheiben, mittels eines belastbaren Diamant-Ritzkörpers zur Erzeugung einer sich über einen ebenen oder im wesentlichen ebenen Bereich des Formkörpers erstreckende Ritzspur.

Kraftfahrzeugglasscheiben werden überwiegend aus vorgespanntem Floatglas hergestellt, das in der Fachwelt durch die Abkürzung ESG bekannt ist. Die Ränder der einbaufertigen Scheiben sind mit einer Kunststoffummantelung versehen, die einen Rahmen bildet. Bei der Herstellung der Ummantelung entstehen prozeßbedingte Formtrenngrate, die entfernt werden müssen. Dabei kann es zu einer Ritzbeanspruchung der Scheibenoberfläche durch metallische Werkzeuge kommen, wodurch Ritzspuren erzeugt werden, die als plastisch anzusehen sind. Aufgrund der relativ geringen Größe stellen sie jedoch normalerweise keine optische Beeinträchtigung der Glasscheiben dar. Aus verbleibenden Restspannungen in den Bereichen der Ritzspuren können jedoch zeit- und klimaabhängige, muschelförmig ausgebildete Materialrisse entstehen, die als Kratzer mit dem bloßen Auge sichtbar sind. Diese Kratzer müssen nicht zwangsläufig entstehen, wie die Praxis gezeigt hat. Dies ist darauf zurückzuführen, daß auch typgleiche Glasscheiben auf das zusätzliche innere Spannungsfeld im Bereich der Ritzspuren mit einer verschiedenartigen Beständigkeit behaftet sind.

In der DE-Z Glastechnische Berichte, 40. Jahrgang, Heft 2 wird auf S. 44-52 unter dem Titel "Das mikroelastische Verhalten beim Ritzvorgang auf Glas und Plexiglas" beschrieben, wie mittels eines Diamant-Pyramidenstumpfes eine Glas- oder Plexiglasprobe einzuritzen ist, um das mikroelastische Verhalten zu testen. Darunter wird die elastische Rückfederung während des Ritzvorganges als Oberflächeneffekt verstanden, zu deren Ermittlung es notwendig ist, außerdem die direkte Eindringtiefe zu messen und mit sekundären Spurmerkmalen, wie Spurbreite und Spurtiefe, zu vergleichen. Die Eindringtiefe wird dabei bei verschiedenen Belastungen und verschiedenen Ritzgeschwindigkeiten unmittelbar gemessen. Auch lassen sich Oberflächenreliefs, kleine Kleinwinkel von Proben und dergleichen vermessen. In dieser Literaturstelle wird in der allgemeinensten Form beschrieben, wie technologische Eigenschaften von Glas oder Plexiglas durch ein Ritzverfahren ermittelt werden sollen.

Aus der CH-PS 2 04 898 ist es bekannt, im Prüfling eine Rille durch Abrollen eines Rädchens oder einer Kugel, gegebenenfalls auch in mehreren Spuren, an dem Prüfling zu erzeugen, um daraus die Härte zu bestimmen. Aus der US-PS 4 103 538 ist es bekannt, eine zur Oberflächenhärteprüfung verwendete Ritznadel in einen Prüfling einzudrücken, welcher gegebenenfalls relativ zu der Ritznadel bewegt wird. Aus der EP 0 259 077 A1 ist zu entnehmen, einen Querriegel über einen Riemen- oder Kettentrieb mittels eines Schrittmotors zu verfahren. In der US-PS 2 903 887 wird beschrieben, wie die Zähigkeit von verschiedenen Materialien geprüft werden kann. Diese Anordnung soll eine Prüfspitze enthalten, die in den Prüfling eingedrückt wird, um eine Härteprüfung zu gewährleisten. Die GB-PS 1 158 125 zeigt eine Kratzprüfung für Kunststoffteile. Das zu prüfende Werkstück wird mit einer Vielzahl von bleibenden Ritzspuren versehen, wobei das Werkstück kontinuierlich weiter bewegt und das Ritzwerkzeug quer verfahren wird. Schließlich ist es noch aus dem Artikel "Device For Determining The Hardness Of Plastics" bekannt, die Härte von Kunststoffteilen durch einen Ritzvorgang festzustellen.

Ausgehend von dem aus der DE-Z Glastechnische Berichte, 40. Jahrgang, Heft 2 bekannten Ritzverfahren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Prüfverfahren zur Ermittlung der Kratzfestigkeit einer Probe unter Praxisbedingungen vorzuschlagen, so daß im Zuge der Fertigung von Formkörpern in großen Stückzahlen die an die Oberfläche angrenzende Schicht geprüft werden kann und aus dem Prüfungsergebnis Rückschlüsse auf eine ausreichende Beständigkeit der Oberfläche des Formteils gezogen werden können.

Die gestellte verfahrenstechnische Aufgabe wird gelöst, indem das Formteil unter eingestellter Belastung des Diamantritzkörpers mit parallel und im Abstand zueinander verlaufenden, eine Gesamtritzspurlänge bildenden Ritzspuren versehen wird, und daß zwecks Ableitung eines Spezifikationswertes nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne das Verhältnis der Länge der Ritzspur ohne Ausmuschelungen zur Gesamtlänge der Ritzspur gebildet wird.

Während beim gattungsbildenden Stand der Technik eine Ritzspur erzeugt wird, die an der Probe verbleiben soll, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Prüfverfahren vorgeschlagen, bei dem möglichst keine Ritzspuren am fertigen Werkstück verbleiben sollen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Prüfverfahren, das für die Qualitätssicherung einsetzbar ist, um in wirtschaftlicher Weise die Qualitätsmerkmale einbaufertiger Glasteile darauf zu prüfen, ob sie den in der Praxis auftretenden Einflüssen ausreichenden Widerstand entgegensetzen und ob auch nach längerer Benutzung an den den Proben entsprechenden Gegenständen, z. B. Kfz-Scheiben, sichtbaren Kratze entstehen. Es werden auf der Probe durch Ritzen Kratzer erzeugt, um Rückschlüsse auf in der Praxis ungewollt ständig und bleibend entstehende vergleichbare Kratzer ziehen zu könnnen. Durch die Ableitung eines Spezifikationswertes nach Ablauf einer vorgesehenen Zeitspanne von beispielsweise 24 Stunden läßt sich aus dem Verhältnis der ohne Ausmuschelungen definierten Ritzspur zur Gesamtlänge der Ritzspur dieser Wert ableiten. Eine Ritzspur ohne Ausmuschelungen wird im Sinne der Erfindung so definiert, daß mit dem bloßen Auge keine Ausmuschelungen sichtbar sind, obwohl bei dieser Ritzspur durchaus noch mit dem Mikroskop erkennbare Ausmuschelungen vorhanden sein können. Dadurch ist es in einfachster Weise möglich, die Eigenschaften der oberflächennahen Bereiche von Formteilen zu bewerten und daraus ein Maß für die Ritzbeständigkeit abzuleiten. Treten keine mit dem bloßen Auge sichtbaren Ausmuschelungen bei der Ritzspur auf, wird das Formteil als stabil angesehen. Treten dagegen sichtbare Ausmuschelungen auf, wird das Formteil als instabil bewertet. In diesem Fall wird das Formteil, vorzugsweise die aus einer Fertigungsgröße stichprobenartig ausgewählte Kraftfahrzeugglasscheibe mit einer ausreichenden Beständigkeit selbst dann noch als zulässig angesehen, wenn sich in begrenztem Umfang "instabile" Ritzspuren mit Ausmuschelungen ergeben. Der stabil definierte geschlossene Teil sollte möglichst 30% betragen. Wird dieser Anteil nicht erreicht, wird das Formteil als Ausschuß bewertet. Die zeitliche Differenz zwischen der Einbringung der Ritzspur auf der Auswertung kann beispielsweise 24 Stunden betragen. Dadurch, daß das Formteil mit mehreren parallel und im Abstand nebeneinander verlaufenden Ritzspuren versehen wird, ist es möglich, auf kleinstem Raum eine relativ große Gesamtritzspurlänge zu erhalten, welche durch die Summen der Längen der einzelnen Ritzspuren bestimmt wird. Im Gegensatz zum gattungsbildenden Stand der Technik wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angestrebt, daß möglichst keine Ritzspuren oder Kratzer am fertigen Werkstück verbleiben sollen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist unter anderem auch für gewölbte Kraftfahrzeugscheiben geeignet, bedingt durch die parallel und im Abstand zueinander verlaufenden Ritzspuren.

Bedingt durch die Vielfalt der zu prüfenden Formteile wird der Ritzkörper zum Einbringen der Ritzspuren zweckmäßigerweise relativ zum Formteil bewegt. Bei der Umsetzung des Verfahrens ist es besonders vorteilhaft, wenn für die Beurteilung der Oberflächenbeständigkeit der aus der nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne geschlossenen Ritzspurlänge (ohne Ausmuschelungen) zur Gesamtritzspurlänge gebildete Quotient den Spezifikationswert bildet.

Die vorrichtungstechnische Realisierung der Erfindung wird durch die im Anspruch 4 aufgeführten Merkmale erreicht. Vorteilhafte Ausgesaltungen dieser Vorrichtung sind in den Ansprüchen 5-10 aufgeführt.

Anhand der beiligenden Zeichnungen wird die vorrichtungsmäßige Ausgestaltung der Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in schematischem Aufriß,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Seitenansicht.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung beinhaltet im wesentlichen eine Ritzeinrichtung (10), ein aus einem Fuß (11) und einer vertikalen Rundsäule (12) gebildetes Stativ (13) und eine oberhalb des Fußes (11) an­ geordnete in einer Horizontal-Ebene verfahrbare Auflageplatte (14) für ein zu prüfendes Formteil (15), das auf mehreren höhenverstellbaren Ausricht- Füßen (16) aufliegt, die sich auf der Auflageplatte (14) abstützen.

Die Ritzeinrichtung (10) besteht im wesentlichen aus einem Wagen (17), der mittels eines Schrittmotors (31) längs einer horizontalen Führungsbahn (18) verfahrbar ist. An diesem nicht näher erläuterten Wagen (17) ist ein Halter (19) angeschraubt, an dem ein als Wippe bzw. ein als zweiarmiger Hebel aus­ gebildeter Tragbalken (29) drehbar gelagert ist. Der Drehpunkt des Tragbal­ kens (20) ist durch das Bezugszeichen 21 gekennzeichnet. Mittels eines nicht näher beschriebenen Stelltriebes (22), der von Hand oder mittels ei­ nes Motors betätigbar sein kann, läßt sich der Tragbalken (20) quer zu sei­ ner Längsrichtung bzw. quer zur parallel und im Abstand verlaufenden hori­ zontalen Führungsbahn (18) verfahren. Der Stelltrieb (22) und die horizon­ tale Führungsbahn (18) sowie der Tragbalken (20) sind so ausgelegt, daß das der Auflageplatte (14) zugeordnete Stirnende über das zu prüfende Formteil (15) verfahren werden kann, da an der Unterseite des Tragbalkens (20) die­ ses Stirnendbereichs ein Ritzkörperhalter (23) angesetzt ist, in den ein Diamant-Ritzkörper (24) eingesetzt ist. Das gegenüberliegende Ende des Tragbalkens (20) ist mit einer Gewindestange (25) versehen, auf der ein Gewichtstück (26) verstellbar ist, um die auf den Diamant-Ritzkörper (24) wirkende Anpreßkraft einstellen zu können. Der mit einer Spitze versehene Diamant-Ritzkörper (24) entspricht einem Normteil.

Der Wagen (17) ist an einen Ausleger (27) aufgehängt, der an einer Schiebe­ hülse (28) montiert ist, die auf der vertikalen Rundsäule (12) des Stativs (13) verschiebbar ist und zur Höheneinstellung des Diamant-Ritzkörpers (24) in jeder Zwischenlage festgesetzt werden kann. In dem Ausführungsbeispiel stützen sich insgesamt sechs Ausrichtfüße (16) auf der Ablageplatte (14) ab. Die Formation richtet sich nach der Art des Formteiles (15), welches im Ausführungsbeispiel eine gewölbte Kraftfahrzeug-Glasscheibe ist. Jeder Aus­ richtfuß besteht aus einem Ober- und Unterteil, welche mittels einer Spin­ del-Mutter-Verbindung relativ zueinander in der Höhe durch Drehung eines Teiles verstellbar sind. Da die Ritzspuren gegenüber den Abmessungen des gewölbten Formteiles (15) verhältnismäßig kurz sind, kann die Teilfläche für die Prüfung als ebene Fläche angesehen werden.

Für einen automatischen Prüfvorgang wird die Bewegung des Tragbalkens (20) und somit auch die des Diamant-Ritzkörpers (24) durch eine frei program­ mierbare Steuereinheit (32) gesteuert. Die Ausrichtung des Formteiles (15) wird unter Zuhilfenahme einer aufgelegten Libelle (29) ausgeführt.

Nach dem Ausrichten des Formteiles (15) wird die Ritzeinrichtung (10) so justiert, daß beim Start des Prüfvorganges der Tragbalken (20) nach Kontakt des Diamant-Ritzkörpers (24) mit der Oberfläche des Formteiles (15) eine horizontale Lage einnimmt. Anschließend wird für die Erzeugung der Ritzspu­ ren der Tragbalken (20) mittels des Schrittmotores (31) und des Stelltrie­ bes (22) längs und quer verfahren. In der Ausgangsstellung wird dann durch die Hubeinrichtung (30) der Tragbalken (20) entgegen dem Uhrzeigersinn ab­ gesenkt, so daß der Ritzvorgang erneut eingeleitet werden kann. Für die nächstfolgenden Ritzvorgänge wiederholen sich die beschriebenen Abläufe. Die Längsbewegung des Ritzkörpers kann auch intermittierend erfolgen, um überlagerte Schwingungen zu erzeugen.

Der Ritzvorgang könnte jedoch alternativ nach dem Start automatisch durch ein Steuerprogramm erfolgen. Ein Bewegungszyklus besteht aus dem Absenken in Z-Richtung, Ritzspurerzeugen in X-Richtung, Anheben des Tragbalkens, Zurückverfahren in die Startposition und Querverstellung in Y-Richtung, bezogen auf ein räumliches Koordinatenkreuz.

Claims (10)

1. Verfahren zum Prüfen des Ritzverhaltens von Formteilen, insbesondere von Kraftfahrzeugglasscheiben, mittels eines belastbaren Diamant-Ritzkörpers zur Erzeugung einer sich über einen ebenen oder im wesentlichen ebenen Bereich des Formkörpers erstreckenden Ritzspur, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (15) unter eingestellter Belastung des Diamant-Ritzkörpers (24) mit mehreren parallel und im Abstand zueinander verlaufenden, eine Gesamtritzspurlänge bildenden Ritzspuren versehen wird, und daß zwecks Ableitung eines Spezifikationswertes nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne das Verhältnis der Länge der Ritzspur ohne Ausmuschelungen zur Gesamtlänge der Ritzspur gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ritzkörper (24) zur Erzeugung der Ritzspur oder der Ritzspuren relativ zum Formteil (15) bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne der aus der Ritzspurlänge ohne Ausmuschelungen zur Gesamtritzspurlänge gebildete Quotient einen Spezifikationswert bildet.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ritzeinrichtung (10), die im wesentlichen aus einem längs einer horizontalen Führungsbahn (18) mittels eines Schrittmotors (31) verfahrbaren Wagen (17), einem an den Wagen (17) befestigten Halter (19), einem an dem Halter (19) angeordneten, mittels eines Stelltriebes (22) quer zur horizontalen Führungsbahn (18) verfahrbarer Tragbalken (20) und einem an dem Tragbalken (20) angesetzten Ritzkörperhalter (23) besteht, in den der Diamant-Ritzkörper (24) einsetzbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (17) an einem Ausleger (27) aufgehängt ist, der an einer Schiebehülse (28) montiert ist, die auf der vertikalen Säule eines Stativs (13) zur Höheneinstellung des Ritzkörpers (24) verfahrbar und stufenlos in jeder Höhenlage festsetzbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Führungsbahn (18) und der Tragbalken (20) parallel und im Abstand zueinander verlaufen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragbalken (20) als Wippe ausgebildet und drehbar an dem Halter (19) gelagert ist, daß an einem Stirnendbereich des Tragbalkens (20) der Ritzkörper (23) befestigt und an dem gegenüberliegenden Stirnendbereich zur Einstellung der Belastung des Ritzkörpers (24) ein in Längsrichtung des Tragbalkens (20) verschiebbares Gewichtsstück (26) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ritzeinrichtung (10) eine in einer Horizontalebene verfahrbare Auflageplatte (14) zugeordnet ist, die zur Ausrichtung des Formteils (15) mit mehreren höhenverstellbaren Ausrichtfüßen (16) ausgerüstet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung des Formteils (15) mittels einer Libelle (29) erfolgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ritzkörper eine intermittierende Längsbewegung ausführt.