AT514183B1 - Vorrichtung zur Qualitätsprüfung von Bremsbelägen innerhalb der Fertigung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Qualitätsprüfung von Bremsbelägen innerhalb der Fertigung. Die Vorrichtung ist für den Einsatz nach dem Pressvorgang und nach dem Aushärtevorgang der Bremsbeläge vorgesehen, wobei jeder Belag einzeln geprüft werden soll. Neu sind dabei besonders die robuste Bauweise und die Anordnung der Wegmesseinheit (5) neben dem Prüfling, welche den Deformationsweg des Prüflings aufzeichnet. Weiters besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung unter anderem aus einem Aktuator (2), welcher eine Prüfkraft erzeugt, einem Kraftmesssystem (4), welches die erzeugte Prüfkraft aufzeichnet, einem Prüfkörper, einer Gegendruckplatte (3) und einer Einlegemaske (6), welche dabei nicht zwischen Bremsbelag und Gegendruckplatte zu liegen kommt. Weiters können in die Gegendruckplatte Elemente zur Kompensation von Verwindungen und Unebenheiten im Bremsbelag integriert sein. Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung als Prüfstation in den Fertigungsprozess integriert, wobei die Beschickung manuell oder automatisch erfolgt, oder als eigenständige Prüfstation ausgebildet sein.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Qualitätsprüfung von Bremsbelägen innerhalbder Fertigung mit [0002] - einem Prüfzylinder zum Erzeugen eines Anpressdrucks zwischen dem Reibbelag und einer Gegenfläche und [0003] - einem Kraft-Messsystem zur Aufzeichnung der angewendeten Prüfkraft [0004] - einem Weg-Messsystem zur Aufzeichnung des Deformationsweges des Bremsbe¬ lages [0005] - einer Software zur Ermittlung der Kompressibilität der Bremsbeläge sowie einer

Trenderkennung zum automatischen Gegensteuern bei systematischer Verschlech¬terung der Qualitätsparameter.

STAND DER TECHNIK

[0006] Bislang werden Bremsbeläge einer stichprobenartigen Qualitätsprüfung unterzogen.

[0007] Es wird ein Los von Bremsbelägen erzeugt, aus welchem eine Stichprobe entnommenund im Labor untersucht wird. Entspricht diese Stichprobe den geforderten Qualitätsparameternso wird das Los freigegeben und zum Verkauf gebracht. Werden Qualitätsmängel in der Stich¬probe festgestellt, so wird das ganze Los verworfen.

[0008] Diese Art der Prüfung bewirkt ein hohes Maß an Ausschussware sowie eine Unsicher¬heit in Bezug auf die Einhaltung der Qualitätskriterien der ungeprüften Teile.

[0009] Der Nachteil der Laborprüfstationen ist die Empfindlichkeit gegen wechselnde Umge¬bungstemperaturen, Vibrationen und Staub, weswegen diese meist in eigenen Räumen mitgenau kontrollierter Raumtemperatur betrieben werden. Da der Einlegevorgang der Prüflinge indie Station komplett manuell durchgeführt wird, ist auch der Weg-Messsensor, welcher denDeformationsweg des Prüflings aufzeichnet, meist erhöht in der Nähe des Kraft-Messsystemsoder an dem Prüfzylinder angebracht. Dadurch wird jedoch auch ein Großteil der Biegung derKomponenten gemessen, was sich negativ auf die Qualität des Messergebnisses auswirkt.

AUFGABENSTELLUNG

[0010] Technische Aufgabe der Erfindung ist es, die Qualitätsprüfung von Bremsbelägen in denFertigungsablauf zu integrieren und somit eine Erhöhung der Qualitätssicherheit sowie eineVerringerung der Ausschussmenge zu erreichen.

[0011] Dies wird dadurch erreicht, dass im Anschluss an den Pressvorgang oder den Aushärte¬vorgang eine Prüfstation angeordnet wird, in welcher jeder Belag auf die Einhaltung der gefor¬derten Qualitätsparameter überprüft wird.

[0012] Dadurch kann eine hundertprozentige Prüfung der Bremsbeläge garantiert sowie eineVerringerung der produzierten Ausschussware erreicht werden.

[0013] Die Vorrichtung kann dabei wahlweise direkt in die Presse integriert werden oder alseigenständige Station zwischen der Fertigungspresse und dem nachfolgendem Aushärteofensowie nach dem Aushärteofen angeordnet werden.

[0014] Die Prüfstation muss so ausgeführt werden, dass sie unempfindlich gegen die Umge¬bungsbedingungen in einer Fertigungsanlage für Bremsbeläge ist. Dort herrschen stark unter¬schiedliche Temperaturen je nach Jahreszeit, Vibrationen, elektromagnetische Kraftfelder,sowie ein hohes Maß an Bremsbelagsstaub, welcher bei beweglichen Teilen zu einer erhöhtenReibung und Materialverlust führt.

[0015] Um dies zu erreichen, werden bei den Führungen und den Zylindern spezielle Abstreiferaus dem Bergbau verwendet. Diese können auch unter erhöhter Staubbelastung noch einen sicheren Betrieb gewährleisten. Sämtliche Führungsbuchsen sollen aus abriebresistenterenMaterialien wie beispielsweise Bronze gefertigt sein. Die gesamte Konstruktion wird wesentlichmassiver aufgebaut, um durch das erhöhte Eigengewicht resistenter gegen von Außen ein¬wirkende Vibrationen und Schwingungen zu sein. Gleichzeitig wirkt diese Konstruktionsweisesich auch auf die Temperaturunempfindlichkeit positiv aus. Zusätzlich wird dadurch die Biegungder Komponenten während des Prüfvorganges deutlich reduziert. Ebenfalls wird die Bauteilan¬zahl innerhalb des Kraftflusses minimiert, um dadurch wiederum die Biegung des Prüfsystemszu reduzieren.

[0016] Die gesamte Station wird in kompakter Integralbauweise aufgebaut, um leichter in einenFertigungsablauf integriert werden zu können.

[0017] Generell werden sämtliche Bauteile nach ihrer Robustheit und Staubunempfindlichkeitausgewählt.

[0018] Der optimale Messsensor zur Ermittlung des Deformationsweges arbeitet mechanisch,ermittelt den Weg durch photoelektrische Abtastung, ist unempfindlich gegen Staub, wechseln¬de Umgebungstemperaturen und elektromagnetische Einflüsse.

[0019] Positioniert wird der Weg-Messsensor idealerweise direkt neben dem Prüfling undzentriert in der Symmetrieachse der Prüfstation. An dieser Position hat die Biegung der Kompo¬nenten keinen Einfluss auf das Messergebnis. Diese Positionierung kann allerdings nur mittelsentsprechend ausgeformter Einlegemaske und automatischem Einzug gewählt werden. Ist diesnicht möglich, so befindet sich die nächstbeste Positionierung des Messsensors ebenfalls direktneben dem Prüfling, aber außerhalb der Symmetrieachse.

[0020] Um trotz staubigen Umgebungsbedingungen qualitativ vergleichbare Messergebnisse zuerzielen, kann die Station mit einem Ausblassystem ausgestattet sein, um mittels Drucklufteventuell aufgebaute Staubschichten im Prüfbereich vor jeder Messung zu entfernen.

[0021] Mittels einer Software können die gewonnenen Daten ausgewertet werden um gegebe¬nenfalls bei Abweichungen von den Normparametern den Produktionsprozess dahingehend zubeeinflussen, dass die Qualität der Bremsbeläge optimiert wird.

[0022] Um die gewonnenen Werte der Prüfstation mit einer zentralen Produktionsdatenbankabgleichen zu können, kann ein Produktidentifikationslesegerät integriert werden, welches eineeinzigartige Teile-Nummer der Bremsbeläge ausliest und somit eine eindeutige Zuordnungermöglicht.

[0023] Bei Bedarf kann im Anschluss an das Aushärten im Ofen ein weiteres Prüfmodul ange¬ordnet werden, um ein qualitatives Bild der Wirkung des Aushärtens zu ermitteln.

[0024] Um eine Verlangsamung des Produktionsprozesses aufgrund der Prüfung zu verhin¬dern, können in einem Prüfmodul mehrere Prüfzellen integriert werden.

[0025] Die Beschickung mit Prüflingen kann wahlweise automatisiert oder manuell durchgeführtwerden. Dabei werden in jedem Fall die Prüflinge entweder durch Bediener oder durch Roboterin spezielle Einlegemasken eingegeben. Die Prüfstation zieht dann vollautomatisch die Einle¬gemaske in die Station ein, wobei durch die Einlegemaske auch gleichzeitig die Zentrierung desPrüflings unter dem Prüfwerkzeug stattfindet. Nach der Prüfung schiebt die Station den Prüflingmit Hilfe der Einlegemaske aus der Station wieder aus. Durch diesen Aufbau ist die gesamteStation leicht automatisierbar, und kann daher ohne massive Umbauten vornehmen zu müssenin einen automatisierten Fertigungsablauf eingebracht werden.

[0026] Um größtmögliche Sicherheit zu gewährleisten ist eine Integration von Sicherheitsvor¬kehrungen nach Stand der Technik bei manueller Beschickung vorgesehen.

[0027] Das interne Steuerungssystem kann die Möglichkeit einer Netzwerkanbindung bieten,wodurch eine Fernauslesung der gewonnenen Daten ermöglicht werden kann. Des Weiteren istauch eine Anbindung von optischen sowie akustischen Signalvorrichtungen möglich.

[0028] Als fehlerhaft erkannte Produkte werden automatisch nach der Prüfung vom weiteren

Verarbeitu ngsprozess ausgeschieden.

[0029] Die Ermittlung der Messwerte wird nach Möglichkeit unter Einhaltung der Norm ISO6310:2001 durchgeführt, wodurch eine Vergleichbarkeit mit Messwerten, welche aus herkömm¬lichen Prüfverfahren stammen, gewährleistet ist. Ist die Einhaltung der Norm aus fertigungs¬technischen Gründen nicht möglich, so bleiben die Messergebnisse durch Verwendung einesUmrechnungsAlgorithmus vergleichbar.

[0030] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß den Zeichnungen nähererläutert, wobei [0031] Fig.1 den prinzipiellen Aufbau zur Integration eines Prüfmoduls in den Fertigungspro¬ zess zeigt.

[0032] Fig.2 zeigt eine schematische Darstellung (Schnitt) durch ein erfindungsgemäßes

Prüfmodul.

[0033] Fig.3 zeigt eine schematische Darstellung (Schnitt) durch ein erfindungsgemäßes

Prüfmodul mit beispielhafter Ausführung einer Beschickungsstation.

[0034] Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Prüfmoduls, bei welcher das Wegmesssystem in Symmetrieebene zum Prüfmodul angebracht ist.

[0035] In Fig.1 ist ein möglicher Aufbau der Fertigungsstrecke schematisch dargestellt. EinRoboter oder Operator entnimmt die Prüflinge nach dem Pressvorgang aus der Presse undübergibt sie an eine Beschickungsstation (1) welche diese wiederum auf die einzelnen Prüfzel¬len aufteilt. Dadurch kann ein kontinuierlicher Fertigungsablauf trotz individueller Prüfung garan¬tiert werden.

[0036] In Fig. 3 wird in der Beschickungsstation (1) der Bremsbelag in eine angepasste Einle-gemaske (6) übergeben, welche den Prüfling zur Prüfstation zuführt. Mittels des integriertenWegmesssystems (5) wird die Ursprüngliche Materialdicke vor dem Aufbringen der Kraft ermit¬telt. Anschließend bringt der Hydraulikzylinder (2) eine definierte Prüfkraft auf und der resultie¬rende Deformationsweg wird erneut mit Hilfe des Wegmesssystems (5) ermittelt.

[0037] Das Wegmesssystem (5) ist dabei in der Art ausgebildet, dass direkt die reine Deforma¬tion des Prüflings gemessen werden kann.

[0038] Die Prüfstation kann zusätzlich mit einem System zur Kompensation von Unebenheitender Prüflinge ausgerüstet sein. Dabei wird der Prüfling auf hydraulischen, pneumatischen oderhydropneumatischen Kompensationszylindern gelagert, welche ein optimales Ausrichten desPrüflings unter dem Prüfkörper erlauben.

[0039] Das interne Steuerungssystem überprüft nun die erhaltenen Messdaten auf Einhaltungder geforderten Qualitätsparameter. Werden nach einigen Messungen systematische Fehlervom Steuerungssystem erkannt, können diese durch gezieltes Gegensteuern des Herstellungs¬prozesses verringert werden, um somit die Menge an produzierter Ausschussware signifikant zuverringern.

[0040] In Fig. 4 ist eine schematische Darstellung (Schnitt) einer anderen Ausführungsweisedes erfindungsgemäßen Prüfmoduls abgebildet. Zu sehen sind die Führungsstangen (7) desSystems mit den speziellen Zylinderabstreifern (8) und den Bronze Führungsbuchsen (9). Zu¬sätzlich ausgebildet ist hier eine kardanische Aufhängung (10) zwischen Kraftmesssystem undPrüfkörper, um nur Kräfte in einer Achse auf den Prüfkörper aufzubringen. Weiters ersichtlich istwieder die Einlegemaske (6), das Kraftmesssystem (4) und das Wegmesssystem (5). DasWegmesssystem ist hier als Besonderheit genau in der Symmetrieachse der Vorrichtung unddirekt neben dem Bremsbelag angeordnet. Es misst dabei direkt den Deformationsweg desBremsbelages, da es den Abstand zwischen Gegendruckplatte (3) und Prüfwerkzeug ermittelt.

Claims (10)

1. Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Qualitätsprüfung von Bremsbelägen innerhalb einer Fertigungsstraße fürBremsbeläge, bestehend aus einer Bremsbelagspresse, einem Roboter oder Operator, ei¬ner oder mehrerer Beschickungsstationen (1) zum Zu- und Abführen der zu prüfendenBremsbeläge, eines oder mehrerer Prüfmodule für die Bremsbeläge, wobei die zu prüfen¬den Bremsbeläge direkt in der Fertigungsstraße geprüft werden und einem Aushärteofen,dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Prüfmodule mit einem Aktuator (2) zur Auf¬bringung einer Kraft auf den zu prüfenden Bremsbelag über einen Prüfkörper ausgestattetist/sind, wobei eine Messeinheit (4) zur Messung einer auf den zu prüfenden Bremsbelagaufgebrachten Kraft und ein Wegmesssystem (5) zur Messung eines Deformationswegesdes zu prüfenden Bremsbelages vorhanden sind sowie verstärkte Führungen (7) mit Füh¬rungsbuchsen (9) aus abriebfestem Material wie beispielsweise Bronze und Zylinderab¬streifern (8) für erhöhte Staubbelastungen aus der Bergbauindustrie eingesetzt werden.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Wegmessung des De¬formationsweges des Bremsbelags mechanisch, pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oderoptisch erfolgen kann.
3. 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassdas Wegmesssystem zentriert in der Symmetrieachse der Prüfstation sowie in unmittelba¬rer Nähe zu dem Prüfling positioniert ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassdie Beschickung und Entleerung der Station manuell oder mit Hilfe einer vollautomatischenBeschickungseinheit erfolgt.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassUnebenheiten des Prüflings durch Lagerung des Prüflings auf hydraulisch, pneumatischoder hydropneumatisch betriebenen Kompensationszylindern ausgeglichen werden.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassdie Prüfkraft hydraulisch, pneumatisch, oder elektrisch erzeugt werden kann.
7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassdie Vorrichtung über eine Reinigungseinheit verfügt, welche Druckluft auf Prüfkörper undGegenplatte zur Verhinderung einer Schmutzschichtbildung aufbläst.
8. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dasssie über eine Reinigungseinheit verfügt, welche mittels Bürsten die Bildung einer Schmutz¬schicht auf Prüfkörper und Gegenhalteinstrument verhindert.
9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dasseine Steuerungseinheit mit Anbindung an eine Netzwerkarchitektur vorgesehen ist.
10. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassein Produktidentifikationslesegerät zum Auslesen einer einzigartigen Teile-Nummer derBremsbeläge vorgesehen ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen