BR112016028827B1

BR112016028827B1 - Dispositivo para determinação do ângulo entre duas superfícies de peças de trabalho planas

Info

Publication number: BR112016028827B1
Application number: BR112016028827-0A
Authority: BR
Inventors: Johann Wogerbauer; Andreas Wogerbauer
Original assignee: Keba Ag
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2022-05-24
Also published as: US20170138724A1; EP3161411B1; BR112016028827A2; CN106461381B; TR201807553T4; JP6617144B2; JP2017527820A; WO2015196230A1; CN106461381A; EP3161411A1; AT515788B1; AT515788A4; US9733073B2

Abstract

DISPOSITIVO PARA DETERMINAÇÃO DO ÂNGULO ENTRE DUAS SUPERFÍCIES DE PEÇAS DE TRABALHO PLANAS. A presente invenção refere-se a um dispositivo para determinação do ângulo (a) entre duas superfícies de peças de trabalho (1, 2) planas com um emissor de laser (10) para um raio laser (9), com um rotor direcional (3) disposto entre as duas superfícies de peças de trabalho (1,2), circulando continuamente e axialmente paralelo ao eixo de vértice (5) do ângulo (Alfa), com uma instala-ção de recepção (11) apresentando um receptor para o raio laser (9) refletido em direção de irradiação nas superfícies das peças de trabalho (1, 2) e com um circuito de avaliação (18) conectado à instalação de recepção (11). Para prover vantajosas relações de construção, se propõe que o emissor de laser (10) apresente um diodo monitor (16) e o diodo monitor (16) constitua o receptor para o raio laser (9) refletido.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para determinação do ângulo entre duas superfícies de peças de trabalho planas com um emissor de laser para um raio laser, com um rotor direcional disposto entre as duas superfícies de peças de trabalho, circulando continuamente e axialmente paralelo ao eixo de vértice do ângulo, com uma instalação de recepção apresentando um receptor para o raio laser refletido em direção de irradiação nas superfícies das peças de trabalho e com um circuito de avaliação conectado à instalação de recepção.

Estado da Técnica

[002] Para detectar o ângulo de flexão de chapas curvadas em prensas dobradeiras, são conhecidas distintas instalações de medição, em que a detecção óptica, usualmente, com base em um processo de seção de luz frente a uma detecção mecânica da superfície da chapa, traz consigo a vantagem da isenção de desgaste. Além do processo de seção de luz é também conhecido um processo de medição óptico (EP 0 915 320 A1), em que no lado externo de uma perna de uma chapa curvada em uma prensa dobradeira está disposto um emissor de laser, que é pivotado em vaivém em torno de um eixo paralelo ao eixo de vértice da chapa, a saber, em todo de uma posição central, que é determinada por uma curva de raio laser perpendicular à superfície de perna da chapa. Como o emissor de laser fica disposto simetricamente entre dois diodos receptores, a cada pivotamento do emissor de laser da posição média do rotor diretor um dos dois diodos receptores é ativado com o raio laser refletido na superfície de perna, de modo que os picos de sinal dos diodos receptores determinam, em combinação com a posição de rotação correspondente do rotor direcional e, com isso, do emissor de laser, com relação a uma posição de rotação de referência definida, o ângulo entre o raio laser emitido e uma normal à superfície de perna. Como esse ângulo depende da distância do emissor de laser da superfície de perna, para detecção do ângulo de rotação referido à posição de rotação de referência da posição média perpendicular à superfície de perna do emissor de laser o ângulo de rotação do emissor de laser correspondente aos picos de sinal de ambos os diodos receptores é detectado, de modo que o ângulo da posição média perpendicular à superfície de perna com relação à posição de rotação de referência é calculado pela meia sobre de ambos os ângulos de rotação dos diodos receptores e daí pode ser deduzido o ângulo entre a superfície de perna e uma superfície de referência fixada pela posição de rotação de referência. A vantagem dessa detecção de ângulo óptica conhecida, em comparação com uma superfície de referência, é que não há luz difusa, mas sim é aproveitado o raio laser refletido na superfície da peça de trabalho para a determinação do ângulo. Mas a desvantagem é que requerido o empenho para isso necessário, especialmente para a medição do ângulo entre duas pernas de chapa por instalação de medição para cada perna.

[003] Para evitar parcialmente essas desvantagens é, finalmente conhecido (JP 2002- 59217A), prever entre ambas as superfícies de peça de trabalho planas um rotor direcional circulando continuamente com um eixo de rotor paralelo a um eixo de vértice do ângulo entre as duas superfícies de peça de trabalho, de modo que raio laser coaxial ao eixo de rotor é defletido por um espelho do rotor direcional, inclinado a 45° para com o eixo do rotor, radialmente para o eixo do rotor e refletido em direção de deflexão nas superfície da peça de trabalho, quando o raio laser defletido se encontra perpendicular à respectiva superfície de peça de trabalho. Pela correspondente posição de rotação do motor de acionamento do rotor direcional pode então o respectivo ângulo entre ambas as superfícies de peça de trabalho ser determinado em um circuito de avaliação. Todavia, é desvantajoso o dispêndio de construção condicionado pela instalação de recepção e emissão, que na passagem de raio entre o emissor de laser e o rotor direcional condiciona um espelho semitranslúcido para inversão do raio laser refletido para a instalação de recepção e, com isso, requer construções especiais do punção de curvatura de prensas de dobragem, para se poder acomodar o dispositivo de medição.

Apresentação da Invenção

[004] A invenção tem assim por objetivo configurar de tal maneira um dispositivo para determinação do ângulo entre duas superfícies de peça de trabalho planas que possa ser garantida uma detecção de ângulo de alta resolução com meios de construção relativamente simples.

[005] Partindo de um dispositivo do tipo descrito no início, a invenção atinge esse objetivo pelo fato de que o emissor de laser apresenta um diodo monitor e o diodo monitor constitui o receptor para o raio laser refletido.

[006] Os fotodiodos empregados como diodos monitores nos emissores de laser servem, usualmente, à regulagem de potência dos diodos de laser, porque a fotocorrente desses diodos monitores ativados pelo raio laser depende da potência de luz irradiada do diodo de laser. Com um emprego do diodo monitor como receptor para o raio laser refletido, o diodo monitor quando da recepção de um raio laser refletido não apenas é ativado pelo raio laser emitido, mas sim também pelo raio laser refletido, o que se manifesta em um nítido aumento da fotocorrente, de modo que o ângulo de rotação do rotor direcional quando da ocorrência de um tal pico de corrente do diodo monitor pode servir como medida para a inclinação de uma normal para com a respectiva superfície de peça de trabalho. Dispensa-se assim uma instalação de recepção especial para o raio laser e resulta uma construção simples, compacta, o que é de particular importância nas condições espaciais exíguas do punção de flexão de prensas de dobrar.

[007] O rotor direcional pode assumir o próprio emissor de laser, que então circula com o rotor direcional. Para muitos casos de aplicação resultam, todavia, condições de construção mais simples quando o rotor direcional forma apenas uma superfície de reflexão plana se estendendo em direção do eixo de rotor, para o raio laser irradiado por um emissor de laser em repouso, porque nesse caso o emissor de laser e, com isso, também o receptor para o raio laser refletido podem ser dispostos independentemente do rotor direcional.

[008] O ângulo de rotação do rotor direcional resulta em face de uma posição de rotação de referência predeterminada. Para essa finalidade, ao rotor direcional pode ser associado um emissor de sinal de referência ativável em função de sua posição de rotação, conectado ao circuito de avaliação, que quando da rotação do rotor direcional indica essa posição de rotação de referência. Embora possam ser empregados distintos emissores de sinal de referência - é importante tão somente que o circuito de avaliação na posição de rotação de referência do rotor direcional seja ativado com um sinal de referência reproduzindo essa posição de rotação - resultam relações de construção particularmente favoráveis, quando o próprio raio laser ativa o emissor de sinal de referência. Para tanto um espelho pode servir para refletir o raio laser emitido para o diodo monitor, ocorrente um pico de fotocorrente nitidamente mais alto frente à fotocorrente devido a um raio laser refletido na superfície da peça de trabalho. Sendo empregado um rotor direcional com uma superfície de espelho para deflexão do raio laser irradiado por um emissor de laser em repouso, então essa superfície de espelho pode ser utilizada para produção do sinal de referência.

[009] Critérios de avaliação especialmente simples dos dados de medição resultam quando o circuito de medição apresenta um contador compassado, ativável pelo emissor de sinal de referência, de modo que cada rotação do rotor direcional é subdividida em etapas de contagem, que correspondem a cada etapa de rotação do rotor direcional e com isso a um incremento angular. O respectivo estado de contador indica assim o ângulo de rotação do rotor direcional respectivo, relacionado à posição de rotação de referência, em que a diferença dos estados de contador para as posições de rotação raios laser refletidos, recebidos em direção dos raios laser irradiados, representa uma medida direta para o ângulo a ser medido entre as duas superfícies de peça de trabalho.

Breve Descrição do Desenho

[0010] No desenho está representado o objeto da invenção a título de exemplo. Mostram:

[0011] Figura 1 - um dispositivo de acordo com a invenção para determinação do ângulo entre duas superfícies de peça de trabalho planas em uma vista esquemática do lado frontal,

[0012] Figura 2 - esse dispositivo em uma vista lateral esquemática,

[0013] Figura 3 - uma representação, correspondente à Figura 2, de uma variante de construção de um dispositivo de acordo com a invenção e

[0014] Figura 4 - um diagrama em bloco de um circuito de avaliação para o dispositivo de acordo com a invenção. Via de Execução da Invenção

[0015] Como se pode depreender especialmente das Figuras 1 e 2, um dispositivo de acordo com a invenção para determinação do ângulo α entre duas superfícies de peças de trabalho 1, 2 planas apresenta um rotor direcional 3, cujo eixo 4 se estende paralelo ao eixo de vértice do ângulo α a ser medido. No exemplo de execução representado, o rotor direcional 3 acionável por um motor 6 por um eixo 7 apresenta uma superfície de reflexão 8 plana, se estendendo em direção do eixo de rotor 4, para um raio laser 9, que é irradiado por um emissor de laser 10 em repouso e incide enfeixado na superfície de reflexão 8 do rotor direcional 3, para ser espelhado na superfície de reflexão 8. O raio laser 9 irradiado pela superfície de reflexão 8 passa pelas duas superfícies de peça de trabalho 1, 2 ao longo de retas perpendiculares ao eixo de vértice 5, se interceptando no eixo de vértice 5, que formam entre si o ângulo α. O raio laser 9 irradiado pela superfície de reflexão 8 do rotor direcional 3, incidindo nas superfícies de peças de trabalho 1, é refletido na respectiva superfície de peça de trabalho 1, 2. Exclusivamente o raio laser refletido em direção do raio laser 9 incidindo sobre as superfícies de peça de trabalho 1, 2, é avaliado para a determinação de ângulo por uma instalação de recepção 11, que segundo a invenção está associada ao emissor de laser 10, para prover pressupostos de construção particularmente simples.

[0016] Como resulta diretamente da Figura 1, o raio laser 9 incidindo sobre as superfícies de peça de trabalho 1, 2, é então refletido apenas em direção do raio laser 9 incidente, quando o raio laser 9 se estende perpendicularmente à superfície de peça de trabalho 1, 2. A posição de rotação do rotor direcional 3 quando da recepção do raio laser 9 refletido nas superfícies de peça de trabalho 1, 2 é, portanto, característica para a respectiva inclinação das superfícies de peça de trabalho 1, 2. Como os raios laser 9 se estendendo perpendicularmente às superfícies de peça de trabalho 1, 2 formam entre si o ângulo α a ser medido entre as superfícies de peça de trabalho 1, 2, pelas posições de rotação do rotor direcional 3, que correspondem os raios laser 9 perpendiculares às superfícies de peça de trabalho 1, 2, é reproduzido o ângulo α entre as superfícies de peça de trabalho 1, 2, o que pode ser avaliado por técnica de medição de modo fácil.

[0017] Na Figura 1 está indicado o emprego de um dispositivo de medição de acordo com a invenção para determinação do ângulo de dobra α entre as pernas de uma chapa 12, que é impressa com auxílio de um punção 13 em uma matriz 14 de uma prensa de dobrar. Embora essa aplicação represente uma área de emprego preferida, naturalmente a invenção não está restrita a prensas de dobrar, mas sim pode ser vantajosamente utilizada sempre onde se trate de medir sem contato o ângulo entre duas superfícies de peça de trabalho planas 1,2.

[0018] Como o emissor de laser 10 apresenta além do diodo laser 15 um diodo monitor 16, esse diodo monitor 16 pode ser empregado como receptor para o raio laser 9 refletido, como isso é indicado na Figura 4. O diodo laser 15 deve ser considerado essencialmente como fonte pontual, de modo que a luz de laser irradiada deve ser enfeixada, de maneira convencional, com auxílio de uma óptica de colimação 17 para o raio laser 9. Como o diodo monitor 16 é utilizado como receptor para o raio laser 9 refletido, o raio laser 9 refletido nas superfícies de peça de trabalho 1, 2 ativa o diodo monitor 16 adicionalmente, de modo que ocorre uma fotocorrente em decorrência da ativação pelo pico de fotocorrente ultrapassando o diodo laser 15, que reproduz a recepção do raio laser 9 refletido nas superfícies de peça de trabalho 1,2. Das posições de rotação correspondentes do rotor direcional 3 pode assim ser indicado o ângulo α entre as superfícies de peça de trabalho 1 e 2 de maneira simples.

[0019] Para essa finalidade, a posição de rotação do rotor direcional 3 deve ser referida a uma posição de rotação de referência. Para tanto, deve ser previsto um emissor de sinal de referência, que possa ser ativado de maneira vantajosa pelo próprio raio laser 9. Como raio laser 9 refletido é detectado pelo diodo monitor 16, o diodo monitor 16 pode também ser utilizado como emissor de sinal de referência. Na posição de rotação do rotor direcional 3, em que a superfície de reflexão 8 se encontra perpendicular ao raio laser 9 irradiado pelo emissor de laser 10, de fato o raio laser 9 irradiado pelo emissor de laser 10 é refletido de volta diretamente pela superfície de reflexão 8, um espelho, de modo que o diodo monitor 16 é ativado com uma potência de luza consideravelmente maior em comparação com os raios laser refletidos nas superfícies de peça de trabalho 1, 2. O pico de fotocorrente disso resultante se eleva portanto nitidamente dos picos de fotocorrente relevantes para a medição do ângulo. A posição de rotação de referência determinada pela posição de rotação com um alinhamento perpendicular da superfície de reflexão perpendicular ao eixo de recepção do raio laser 9 serve como posição de rotação de saída para a determinação do ângulo.

[0020] Possibilidades de avaliação particularmente simples resultam quando conforme a Figura 4 o circuito de avaliação 18, que ativa o motor 6 para o rotor direcional 3 e o emissor de laser 10, apresenta um contador 20 compassado por um oscilador 19, que é respectivamente restabelecido pelo emissor de sinal de referência. Para essa finalidade, o sinal de saída do diodo monitor 16 após um correspondente reforço e preparação aduzidos a uma unidade calculadora 21, em que é determinado se o sinal recebido pelo diodo monitor 16 corresponde ao sinal de referência ou a um sinal de medição com base no raio laser 9 recebido, refletido nas superfícies de peça de trabalho 1, 2. Com a ocorrência de um sinal de referência, o contador 20 é novamente inicializado e conta as etapas de contagem compassadas durante uma rotação do rotor direcional 3. Quando da ocorrência de um sinal de medição, é lido o respectivo estado do contador, que corresponde à som das etapas de contagem até então contadas, que podem ser equiparadas a incrementos de ângulo devido a uma circulação contínua do rotor direcional 3. Para detectar o ângulo α entre as duas superfícies de peça de trabalho 1, 2, portanto, é apenas necessário estabelecer a diferença dos ângulos de rotação referidos à posição de rotação de referência, que são determinados pela recepção do raio laser 9 refletido.

[0021] Para, por exemplo, poder determinar com precisão o ângulo α até um décimo de um grau, o contador deve ser ativado ao menos 720 vezes durante uma circulação do rotor direcional 3. Quando de uma circulação de 360° a detecção de décimos de graus requer ao menos 3600 etapas de contagem. Como o raio laser 9 irradiado pela superfície de reflexão 8 apresenta frente à velocidade angular do rotor direcional 3 um dobro da velocidade angular, esse número de etapas de contagem deve ser duplicado, de modo que para esse exemplo são requeridas ao menos 7200 etapas de contagem. Com um número maior de etapas de contagem, a 7200a parte do número de etapas de contagem corresponde a um décimo de grau. Para a determinação do ângulo α entre as duas superfícies de peça de trabalho 1, 2 deve assim ser estabelecida apenas a diferença entre os números de etapa de contagem para as posições de rotação do rotor direcional, em que o raio laser 9 se estende perpendicular às superfícies de peça de trabalho 1, 2. O valor angular pode então ser lido pela unidade de contador 21 diretamente na saída 22.

[0022] A forma de execução segundo a Figura 3 mostra que como superfície de reflexão 8 do rotor direcional 3 também pode ser empregado um prisma, pelo qual é possível uma deflexão adicional do raio laser emitido como do recebido, por exemplo para poder prover um emissor de impulso de referência 23 especial para uma determinada posição de rotação de referência. Esse emissor de impulso de referência 23 é ativado pelo raio laser 9 na posição de rotação de referência prevista do rotor direcional 3.

Claims

1. Dispositivo para determinação do ângulo (α) entre duas superfícies de peças de trabalho (1, 2) planas com um emissor de laser (10) para um raio laser (9) tendo um rotor direcional (3) disposto entre as duas superfícies de peças de trabalho (1,2), circulando continuamente e axialmente paralelo ao eixo de vértice (5) do ângulo (α) e tendo uma direção de irradiação para o raio laser (9) perpendicular ao eixo do rotor (4); com uma instalação de recepção (11) apresentando um receptor para o raio laser (9) que reflete nas superfícies de peças de trabalho (1, 2) na direção de irradiação,; e com um circuito de avaliação (18) conectado à instalação de recepção (11), caracterizado pelo fato de que o rotor direcional (3) forma uma única superfície de reflexão (8) plana, se estendendo em direção do eixo de rotor (4), para o raio laser (9) irradiado pelo emissor de laser (10) em repouso, o emissor de laser (10) apresenta um diodo monitor (16) e o diodo monitor (16) constitui o receptor para o raio laser (9) refletido, sendo que ao rotor direcional (3) está associado um emissor de sinal de referência (23) ativável em função de sua posição de rotação, conectado ao circuito de avaliação (18), e formado pelo diodo monitor (16), para uma posição de rotação de referência determinada pela posição de rotação com um alinhamento da superfície de recepção (8) perpendicular ao eixo de recepção do raio laser (9).

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito de avaliação (18) apresenta um contador compassado (20), ativável pelo emissor de sinal de referência (23).