Beim Biegerichten eines Werkstückes wird dieses durch einen Druckstempel gegen 2 Unterlagen gepresst und nach unten durchgebogen.

Die Druckkraft des Stempels wird dabei durch quer zur Druckrichtung liegende Zug- und Druckkräfte innerhalb des Werkstückes kompensiert.

Mit größer werdender Durchbiegung des Werkstückes wachsen die Zug- und Druckkräfte.

Unterhalb der neutralen Faser des Werkstückes haben wir es v.a. mit Zugkräften zu tun, die letztlich zum Aufreißen des Werkstückes führen können.

An Schwachpunkten des Werkstückes, bedingt durch die geometrische Besonderheiten wie Einstiche, Bohrungen, Durchmesserwechsel, etc. oder Gefügeübergänge aufgrund der Vorverarbeitungen des Werkstückes wird der Riss beginnen und quer zur ansetzenden Zugkraft aufreißen.

Aufgrund der hohen Vorspannung durch die eingebrachte Druckkraft der Richtpresse ist das Werkstück unmittelbar vor Auftreten eines Risses mit einer entsprechenden potentiellen Energie in Form von Spannenergie aufgeladen. Ein Teil dieser Energie wird in Gefügeveränderungen und plastische Verformungen des Werkstückes umgewandelt, dies ist der gewünschte Effekt. Der weitaus größere Energieanteil dient dem Aufrechthalten des Kräftegleichgewichtes zwischen Druckstempel, Unterlagen und Werkstück.

Beim Auftreten eines Risses wird ein Teil dieser potentiellen Energie in kinetische Energie umgewandelt.

Vor dem Riss war das Material in Längsrichtung bis zum "Zerreißen" gespannt, nun hat es sich aufgrund der hohen Federkraft blitzartig in die entgegengesetzten Richtung entspannt.

Vom Ort der Rissentstehung breitet sich also eine Schockwelle durch das Werkstückgefüge aus und erreicht über die durch hohe Druckkraft angekoppelten Werkzeuge die Maschine.

Auf der makroskopischen Ebene induziert das Werkstück, wenn es genügend Federkraft besitzt, Impulse in die Werkzeuge.

Sowohl unter dem Stempel, wie auch an den Enden des Werkstückes kann es mit dem blitzartigen Entspannungsvorgang im Rissfall zu freien Bewegungen des Werkstückes kommen, sodass beim Auftreffen des Werkstückes auf Stempel und Unterlagen entsprechend der Momentangeschwindigkeit und der Werkstückmasse ein Impuls in die Maschine induziert wird, der wiederum ein entsprechende Impulsantwort der Maschine in Form einer ausgeprägten Schwingungsanregung nach sich zieht.

Durch die blitzartige teilweise Entspannung des Werkstückes im Rissfall werden die unmittelbar kontaktierenden Maschinenteile zuerst und am stärksten zu Schwingungen angeregt.

Durch spezielle, breitbandig messende Schwingungssensoren können diese Schwingungen auf der Oberfläche der entsprechenden Maschinenelemente abgegriffen werden.

Für CiS.01 werden Sensoren verwendet, die v.a. im hohen Ultraschall- und Hochfrequenzbereich empfindlich sind.

Das piezokeramische Sensorelement ist in einem Stahlgehäuse gekapselt, das durch ein zentrales Befestigungsloch mittels einer Schraube mit hoher Presskraft am Maschinenelement angekoppelt wird.

Die Sensoren reagieren besonders empfindlich auf hochfrequente Signale.

Das Sensorsignal wird durch eine Vorverstärkereinheit einem Filter und einer Verstärkerendstufe zugeführt.

Durch elektrische Filterung werden niederfrequente Signalanteile, die häufig aus mechanischen Störungen des Systems stammen, unterdrückt.

Das Signal wird einer Integration unterworfen, womit neben dem Amplitudenverlauf der Energieverlauf der Schwingungen zur Verfügung steht.

Nach einer Analog-Digital Wandlung der gemessenen Signale werden Amplitudenverlauf und Energieverlauf bewertet.

Aufgrund der Sensortechnik und der Filterung des Rohsignals erreichen wir einen ausgesprochen günstigen Signal-Störabstand bei gleichzeitiger Betrachtung von Amplitude und Energie.

Für jede Richtposition am Werkstück und für mindestens 50 verschiedene Werkstücke können spezielle Grenzwerte und Verstärkereinstellungen hinterlegt werden, sodass das Rissprüfgerät CiS.01 die Besonderheiten von Werkstück und Richtvorgang bei der Auswertung berücksichtigen kann.

Werden die, für Werkstück und Richtposition definierten Grenzwerte von Amplitude und Energie überschritten, wird das Signal als Risssignal bewertet.

Weitere Grenzwerte können für die Bruchgefahr des Werkstückes definiert werden.

Der Abstand der Grenzwerte von Riss und Bruch kann in sehr weiten Grenzen eingestellt werden. Damit können selbst feine Risse ausgesondert werden, und das starke Bruchsignal kann ebenfalls sicher als solches erkannt werden ohne dass ein Messbereichsüberlauf stattfindet.

CiS.01 lässt sich über eine serielle RS232 Schnittstelle direkt durch den Steuerungsrechner der Maschine bedienen.

CiS.01 lässt sich über 24 Volt IO Leitungen mit einer externen Steuerung (SPS etc.) verbinden.

CiS.01 verfügt über eine Ethernet Schnittstelle, die sowohl zur Auswertung wie auch zur Steuerung benutzt werden kann.

Optional kann CiS.01 auch direkt mit bis zu 230 Volt Schaltspannungen gesteuert werden.

Der Maschine werden die folgenden Signale zur Verfügung gestellt:

Bereit

Fehler

Busy

Riss

Bruch

CiS.01 erwartet folgende Signale:

Messung Ein an Richtposition 1-8

Werkstückwechsel

Steckertest

Über die serielle bzw. Ethernet Verbindung können zusätzlich beliebig viele Werkstückparameter und Messergebnisdaten ausgetauscht werden.

Im Gegensatz zu bisherigen Kalibriermethoden werden die CiS.01 Sensoren nicht im niederfrequenten Bereich bis ca. 200Hz sondern im gesamten messtechnisch relevanten Spektrum bis ca. 200KHz kalibriert.

Damit ist eine tatsächliche Empfindlichkeitstreue im messenden System gegeben.

Mit jedem Werkstückwechsel wird ein 3 stufiger Selbsttest durchgeführt.

1. Stufe: Überprüfung der gesamten Verstärker und Filterkette mit einem elektrischen Kalibriersignal. Abweichungen in Verstärkung und Filterung führen zum Fehler.

2. Stufe: Anschlussüberprüfung des Messsensors. Sind Sensor oder Sensorkabel defekt oder nicht korrekt angeschlossen führt das zum Fehler.

3. Stufe: Ankopplungstest des Messsensors. Durch Impulsanregung eines piezolelktrischen Aktors am Maschinenelement und gleichzeitiger Messung der induzierten Schwingung durch den Messsensor wird die Ankopplung des Messsensors mit einem vorher gespeicherten Koppelwert verglichen. Abweichungen in der Signalkopplung des Messsensors, bzw. des erregenden Aktors führen zum Fehler.

Sensor und Aktor sind getrennte Elemente, die nur über das Maschinenelement, an dem sie verschraubt sind gekoppelt werden.

Äußere Bauform und Befestigungsart von Sensor und Aktor sind hingegen gleich.

Durch Biegerichten spezieller Rissprüfwerkstücke kann ein Risssignal in einer definierten Größe erzeugt und zur Kalibrierung des gesamten Systems verwendet werden.

Jährliche Kalibrierung und regelmäßiger Service sind wichtiger Bestandteil der Funktionssicherheit, der Verfügbarkeit und der Wiederholgenauigkeit.

CiS.01 verfügt über einen umfangreichen Statistikspeicher, der über einen externen parallelen Drucker, serielle Schnittstelle oder einen HTML Browser abgefragt werden kann.

CiS.01 lässt sich über eine 10 MBit Ethernet Schnittstelle in ein Intranet einbinden und stellt die Prozessdaten über einen eingebauten HTML Server zur Verfügung.

Damit lässt sich der momentane Prozesszustand von jedem angeschlossenen PC Arbeitsplatz auswerten.

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