DE102005017408A1

DE102005017408A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Auflagekontrolle insbesondere eines Werkstückes auf einer Auflagefläche

Info

Publication number: DE102005017408A1
Application number: DE102005017408A
Authority: DE
Inventors: Mathias Wagner
Original assignee: Cross Hueller GmbH
Current assignee: MAG IAS GmbH Eislingen
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2006-06-29

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Auflagekontrolle, insbesondere eines Werkstückes (1), wobei über mindestens eine in einer Auflagefläche (2) angeordnete Düse (4) ein unter Druck stehendes Fluid aus einem Speicher (6) über eine Zuführungsleitung (5) in den Spalt (3) zwischen dem Werkstück (1) und der Auflagefläche (2) gegeben wird und zur Erfassung der Leckage bei einem z. B. durch Fremdkörper zwischen Auflagefläche (2) und Werkstück (1) bewirkten Spalt (3) der Druck oder eine Druckänderung des Fluids in der Zuführungsleitung (5) gemessen und bei Abweichung von vorgegebenen Referenzwerten eine Meldung für eine unzulässige Spaltgröße ausgelöst wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß nach Auflegen des Werkstückes (1) auf die Auflagefläche (2) durch ein geöffnetes Sperrventil (7) in der Zuführungsleitung (5) ein ausreichender Druck in der Düse (4) und dem Spalt (3) aufgebracht wird und nach Absperren des Sperrventils (7) in der Zuführungsleitung (5) zwischen Sperrventil (7) und Düse (4) mit einem Drucksensor (8) über einen ausreichenden Zeitraum der Druck in der Zuführungsleitung (5) gemessen und bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckabfalles eine unzulässige Spaltgröße angezeigt wird. DOLLAR A Vorgeschlagen wird weiterhin eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Auflagekontrolle insbesondere eines Werkstückes gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und auf eine entsprechende Vorrichtung gemäß Anspruch 5.

Aus der EP 0 794 035 A1 ist eine Vorrichtung für eine pneumatische Auflagekontrolle insbesondere eines Werkstückes bekannt, die in einer Auflagefläche einer Spanneinrichtung angeordnete Düsen zur Abgabe eines Druckmediums während der Werkstückplazierung umfaßt, wobei ein Meßgerät einen durch Fremdkörper zwischen Auflagefläche und Werkstück bewirkten Spalt erfaßt. Dabei wird vorgeschlagen, daß dem Meßgerät der Vorrichtung ein von der Spanneinrichtung entfernt angeordneter, mit der Druckquelle der Düse gesondert verbindbarer Spaltleckage-Simulator zugeordnet ist. Der Spalt zwischen Werkstück und Auflage wird hierbei ausschließlich mit Hilfe von Luft geprüft, wobei von einer Druckluftquelle kontinuierlich Druckluft durch eine Drosselstelle dem zu prüfenden Spalt zugeführt wird und vor dem zu prüfenden Spalt und der Drosselstelle sich der zu messende Staudruck aufbaut. Dieses Verfahren ist insofern problematisch, als sich die Drosselstelle beim Einsatz verschmutzter Fluide zusetzen kann und dadurch die Prüfergebnisse verfälscht werden. Zur Reinigung der Auflageflächen vor dem Prüfvorgang müssen außerdem die Flächen in geeigneter Weise abgespült werden. Wegen des begrenzten Durchflusses durch die Drosselstelle der Prüfvorrichtung läßt sich eine einwandfreie Reinigung mit Hilfe der vorhandenen Druckluft nicht immer gewährleisten. Deshalb muß über zusätzliche Zuleitungen zur Auflage oder über einen zuschaltbaren Bypass um die Drosselstelle herum ein zusätzliches Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit zum Reinigen der Auflage zugeführt werden. Die Reinigungswirkung von z. B. Kühlschmierstoffen ist durch die höhere Dichte besser als die von Luft. In der Praxis wird deshalb oft mit zwei Zuleitungen zur Auflage gearbeitet, eine für die pneumatische Spaltprüfung und eine für die Spaltreinigung mit Kühlschmierstoff. Hierdurch entstehen wesentlich höhere Bauteil- und Installationskosten.

Aus der DE 42 32 630 A1 ist ebenfalls eine Meßvorrichtung zur pneumatischen Messung von Abständen, insbesondere zur Überprüfung der korrekten Auflage von zu bearbeiteten Werkstücken auf einer Unterlage mit einem Druckregler, einem Druckschalter, einer Mehrzahl von Drosseln und einer damit zusammenwirkenden Meßdüse bekannt, wobei in aufwendiger Weise für einen gleichmäßigen Durchfluss der Druckluft an den Drosseln gesorgt werden muß und zusätzlich das dargestellte Problem der Reinigung der Auflagefläche besteht.

In der DE 43 44 264 A1 ist ein sogenannter Positionsdetektor beschrieben, der feststellt, ob ein Werkstück auf einer Referenzfläche korrekt positioniert wurde. Dieser Detektor soll selbst dann funktionieren, wenn der Druck eines von einer Fluiddruckwelle zugeführten und auf das Werkstück aufgebrachten Fluids sich verändert. Hierbei wird der hinter der Düse entwickelte Gegendruck des Fluids festgestellt und mit einer Fluiddruckbrücke bestehend aus der Düse, einer variablen Verengung und einem Paar von festen Verengungen und damit verbundenem Halbleiterdrucksensor die Differenz zwischen dem Gegendruck und dem durch die variable Verengung fließenden Fluiddruck festgestellt. Auch hierbei besteht das Problem, daß in der Zuführungsleitung bei der Zuführung der aufgebrachte Druck eingestellt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auflagekontrolle nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5 vorzuschlagen, das bzw. die mit einem Medium auskommt und eine einfachere Druckmessung und damit Auflagekontrolle erlaubt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 5 wiedergegeben. Die Unteransprüche 2 - 4 enthaften sinnvolle ergänzende Verfahrensvorschläge.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß nach dem Auflegen eines Werkstückes auf die Auflagefläche durch ein geöffnetes Sperrventil in der Zuführungsleitung ein ausreichender Druck in der Düse und im Spalt zwischen Werkstück und Auflagefläche aufgebracht wird und nach anschließendem vollständigen Absperren des Sperrventils mit einem Drucksensor in der Zuführungsleitung zwischen Sperrventil und Düse über einen ausreichenden Zeitraum der Druck in der Zuführungsleitung gemessen und bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckabfalls eine unzulässige Spaltgröße angezeigt wird. Bei Verwendung von Luft, Wasser oder Kühlschmierstoff, der üblicherweise zur Werkstückbearbeitung zur Verfügung steht, oder einem sonstigen Medium wird also erfindungsgemäß in einem bestimmten Zeitraum die Druckentspannungsgeschwindigkeit gemessen, die sich aufgrund des Entweichen des Fluides durch den Spalt zwischen Werkstück und Auflagefläche ergibt. Der in einem bestimmten Zeitraum gemessene Druckabfall bzw. die Druckabfallgeschwindigkeit ist damit ein Maß für den vorhandenen Spalt, so daß sich auf einfache Weise eine unzulässige Spaltgröße anzeigen und eine Korrektur der Position oder ein Entfernen des Werkstückes einleiten läßt. Dieses System hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß es ohne zusätzliche Drossel- oder Blendenstellen auskommt. Hierdurch ist es auch für mit Feinpartikeln belastete Fluide geeignet. Ein weiterer Vorteil ist die Einsparung eines zusätzlichen Spülkanals zur Auflagefläche hin. Es lassen sich dadurch erhebliche Bauteile und Verrohrungsaufwand einsparen.

Als Fluid kann bei der sogenannten Nassbearbeitung insbesondere Wasser oder Kühlschmierstoff verwendet werde. Bei der Trockenbearbeitung ist die Verwendung von Luft besonders günstig.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten 1 - 3 beispielsweise näher erläutert. Es zeigen
1 die schematische Anordnung des erfindungsgemäßen Prüfsystems 2 ein verändertes Schaltbild des Systems und
3 gemessene Druckkurven abhängig von der Zeit für verschiedene vorgegebene Spalte.
Nach 1 wird der zu prüfende Spalt 3 zwischen dem Werkstück 1 und der Auflagefläche 2 über die Düse 4 mit Fluid versorgt, das aus dem Speicher 6 über die Zuführungsleitung 5 zugeführt wird. Das Sperrventil 7, ermöglicht das Zu- und Abschalten des Fluidflusses. Durch Zuschalten des Fluidflusses strömt Fluid durch das Leitungssystem zur Düse 4 bzw. zur Auflagefläche 2 und spült diese sauber.
Sobald das Werkstück 1 aufliegt und das Spaltmaß überprüft werden soll, schließt das Sperrventil 7. Das Fluid ist dann zwischen dem Sperrventil 7 und der Auflagefläche 2 eingesperrt, wobei über den zu prüfenden Spalt 3 das Fluid langsam abströmen kann. Infolge des Volumenverlustes sinkt der mit Hilfe des Drucksensors 8 gemessene Druck des eingesperrten Fluides ab. Die gemessene und registrierte Druckabfallgeschwindigkeit steht im Verhältnis zum Spaltmaß. Durch Messen des Druckes im System und der verstrichenen Zeit seit Schließen des Sperrventiles 7 läßt sich die Druckabfallgeschwindigkeit errechnen und auswerten.
Das Blockschaltbild nach 2 zeigt hierzu, daß der Drucksensor 8 den gemessenen Druck p in ein Spannungssignal u umwandelt und daß abhängig von der Zeit t in der Steuerung 9 das Meßsignal ausgewertet und weiterverwertet wird. Außerdem wird nach 2 das Fluid über mehrere Düsen 4 dem Spalt 3 zugeführt, wobei jeder einzelnen Düse 4 eine Drosselstelle 10 zugeordnet ist.
In der 3 sind beispielhafte Messergebnisse in der Weise dargestellt worden, daß in dem Druck-Zeitdiagramm verschiedene gemessene Druckkurven für verschiedene Spaltdicken s aufgezeichnet sind. Man kann davon ausgehen, daß für s = 0,01 mm die Auflage des Werkstückes korrekt ist. Bei s = 0,02 mm ist nach einer Zeit t = 0,4 Sekunden bereits ein verwertbarer Druckabfall von ca. 0,4 bar gemessen worden. Erfindungsgemäß wäre es in diesem Fall möglich z. B. nach 0,05 bzw. 0,1 Sekunden den ersten Meßwert für den Druck von 3,25 bar zu registrieren und den zweiten Wert nach 0,3 oder 0,4 Sekunden mit z. B. 3 bar zu erfassen. Bei Überschreiten eines Druckabfalles von z. B. 0,5 bar wäre dann ein Maß für eine unzulässige Spaltgröße vorhanden. Es müßte dann z. B. ein Warnsignal abgegeben werden oder es könnte automatisch auf das Betätigen der Spannvorrichtung Einfluß genommen werden.

1: Werkstück
2: Auflagefläche
3: Spalt zwischen 1 und 2
4: Düse
5: Zuführungsleitung
6: Speicher
7: Sperrventil
8: Drucksensor
9: Steuerung
10: Drosselstelle
s: Spaltdicke (mm)
p: Druck (bar)
t: Zeit (sek)

Claims

Verfahren zur Auflagekontrolle insbesondere eines Werkstückes (1), wobei über mindestens eine in einer Auflagefläche (2) angeordnete Düse (4) ein unter Druck stehendes Fluid aus einem Speicher (6) über eine Zuführungsleitung (5) in den Spalt (3) zwischen dem Werkstück (1) und der Auflagefläche (2) gegeben wird und zur Erfassung der Leckage bei einem z. B. durch Fremdkörper zwischen Auflagefläche (2) und Werkstück (1) bewirkten Spalt (3) der Druck oder eine Druckänderung des Fluids in der Zuführungsleitung (5) gemessen und bei Abweichung von vorgegebenen Referenzwerten eine Meldung für eine unzulässige Spaltgröße ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnete, daß nach Auflegen des Werkstückes (1) auf die Auflagefläche (2) zunächst durch ein geöffnetes Sperrventil (7) in der Zuführungsleitung (5) ein ausreichender Druck in der Düse (4) und in dem Spalt (3) aufgebracht wird und nach Absperren des Sperrventils (7) in der Zuführungsleitung (5) zwischen Sperrventil (7) und Düse (4) mit einem Drucksensor (8) über einen ausreichenden Zeitraum der Druck in der Zuführungsleitung (5) gemessen und bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckabfalles eine unzulässige Spaltgröße angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabfallmessung mit einer Zeitverzögerung nach Schließen des Sperrventils (7) beginnt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluid Wasser, Kühlschmierstoff, Luft oder ein sonstiges Medium verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Umwandlung des Drucksignals in ein Spannungssignal und Vergleich mit vorgegebenen Werten für einen unzulässigen Druckabfall ein Steuersignal zur Korrektur der Position des Werkstückes oder zum Entfernen des Werkstückes ausgelöst wird.
Vorrichtung zur Auflagekontrolle insbesondere eines Werkstückes (1), wobei mindestens eine in einer Auflagefläche (2) angeordnete Düse (4) über eine Zuführungsleitung (5) mit einem Speicher (6) in Verbindung steht und der durch das Fluid in dem Spalt (3) zwischen dem Werkstück (1) und der Auflagefläche (2) aufgebrachte Druck über einen mit der Zuführungsleitung (5) verbundenen Drucksensor (8) meßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführungsleitung (5) ein Sperrventil (7) zum vollständigen Schließen der Fluidzufuhr angeordnet ist und daß zwischen Sperrventil (7) und Düse (4) der Drucksensor (8) angeordnet ist, der mit einer Anzeigevorrichtung für den Druck und/oder Druckverlauf oder mit Steuerungseinrichtungen zur Korrektur der Position des Werkstückes verbunden ist.