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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine pneumatische Auflagenkontrolleinrichtung
zur Überprüfung der relativen Positionierung eines
Werkstücks bezüglich einer Anlagefläche
durch Bestimmung des Gegendrucks einer aus der Anlagefläche
im Bereich des Werkstücks im Wesentlichen senkrecht mit Druckluft
anstrahlenden Messdüse, wobei in einem zur Messdüse
führenden Messkanal eine Drosselstelle als Bestandteile
einer statischen Staudruckmessung angeordnet ist, die mit einer
Sensoranordnung zwecks Staudruckmessung beschaltet ist.
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Eine
solche Auflagenkontrolleinrichtung kommt gewöhnlich in
Verbindung mit einer Werkstückhaltevorrichtung einer Werkzeugmaschine
zum Einsatz. Um das Werkstück relativ zum Werkzeug genau
zu positionieren – beispielsweise bei einer Fräsmaschine – kommt
das Werkstück auf dem Maschinentisch an mindestens einer
Anlagefläche der Werkstückhaltevorrichtung zur
Anlage. Die Auflagenkontrolleinrichtung dient hierbei der Beurteilung,
ob das Werkstück an der mindestens einen korrespondierenden
Anlagefläche der Werkstückhaltevorrichtung korrekt
anliegt oder nicht. Insbesondere in der Serienfertigung wird durch
diese Art von Auflagenkontrolle ein genaues Bearbeiten jedes Werkstücks sichergestellt.
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Aus
der
DE 102 39 079
A1 ist es bekannt, eine pneumatische Auflagenkontrolleinrichtung
mit einer aus der Anlagefläche der Werkstückhaltevorrichtung
austretenden Messdüse auszubilden, durch welche die Druckluft
strömt. Die Druckluft strahlt die Oberfläche des
sich der Anlagefläche nähernden Werkstücks
an und ein hierbei hinter der Messdüse aufgrund der Druckluftströmung
entstehender Gegendruck wird mittels einer Sensoranordnung festgestellt,
die hier als Differenzdrucksensor ausgebildet über eine
verstellbare Drossel geschaltet ist. Die Druckdifferenz über
diese Drosselstelle ist ein Maß des Abstandes zwischen
Werkstück und der Messdüse. Es herrschen in etwa
proportionale Beziehungen. Hieraus ist feststellbar, ob das Werkstück
korrekt bezüglich der Anlagefläche positioniert
ist, da der Gegendruck umso mehr ansteigt, je mehr sich das Werkstück
der Anlagefläche nähert. Es kann auf dieser Grundlage
ein Differenzspalt zwischen der Anlagefläche und dem Werkstück
definiert werden, der einer korrekten Positionierung entspricht,
wobei der im Verhältnis hierzu stehende Grenzdruck das
Erreichen dieses Grenzspaltes anzeigt. Der Grenzspalt kann im Sinne
einer Sollwertvorgabe in einer Elektronikeinheit der pneumatischen
Auflagekontrollvorrichtung zur Signalverarbeitung hinterlegt werden.
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Neben
der vorstehend erläuterten Differenzdruckmessung ist aus
dem allgemeinen Stand der Technik auch eine Auflagenkontrolleinrichtung
nach dem Messprinzip der Absolutdruckmessung bekannt. Hierbei wird
lediglich über einen einfachen Drucksensor der im Messkanal
erzeugte Gegendruck ermittelt und mit einem Vergleichswert ins Verhältnis
gesetzt.
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Die
vorliegende Erfindung ist sowohl auf das Prinzip der Differenzdruckmessung
als auch auf das Prinzip der Absolutdruckmessung anwendbar.
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Nachteilig
bei dem vorstehend erläuterten Stand der Technik ist, dass
die Prüffolge herkömmlicher pneumatischer Auflagenkontrolleinrichtungen der
vorgenannten Messprinzipe gewöhnlich im Bereich mehrerer
Sekunden ist. Eine schnelle Bearbeitungszeitfolge kann daher so
nicht erreicht werden. Grund hierfür ist, dass es einer
gewissen Zeit bedarf, bis sich der im Messkanal befindliche Messdruck
abgebaut hat, um eine neue Messung durchführen zu können.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine pneumatische
Auflagenkontrolleinrichtung der gattungsgemäßen
Art dahingehend weiter zu verbessern, dass eine schnelle Prüffolge
von Werkstücken bei hoher Messgüte erzielbar ist.
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Die
Aufgabe wird ausgehend von einer pneumatischen Auflagenkontrolleinrichtung
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung
mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden
abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung wieder.
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Die
Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Messkanal
einer pneumatischen Auflagenkontrollvorrichtung mit Mitteln zur
selbsttätigen Schnellentlüftung nach Abschalten
des Messdrucks versehen ist.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt
insbesondere darin, dass nun eine schnelle Anpassung an unterschiedliche
Druckvorgaben in dem Messkanal erfolgen kann. Hierdurch steht das
Messergebnis schneller zur Verfügung, so dass eine entsprechend
schnellere Prüffolge möglich ist. Durch die Verwendung
der Staudruckmessung kommt die erfindungsgemäße
Lösung mit einem recht geringen Luftverbrauch aus.
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Die
Drosselstelle zur statischen Staudruckmessung kann im Rahmen der
Erfindung gemäß zweier bevorzugter Alternativen
ausgebildet werden. Zum einen wird vorgeschlagen die Drosselstelle über eine
verstellbare Drossel auszubilden. Durch Betätigung einer
Stellschraube lässt sich der Drosselquerschnitt analog ändern.
Daneben ist es auch möglich die Drosselstelle zur statischen
Staudruckmessung über eine feste Blende zu realisieren.
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Insbesondere
für die erste Alternative eignet sich eine Sensorbeschaltung,
die aus einem im Abschnitt zwischen Messdüse und Drosselstelle
angeordneten und über die Drosselstelle geschalteten Differenzdrucksensor
sowie einem zwischen Drosselstelle und einem Messdruckspeiseanschluss
angeordneten Absolutdrucksensor gebildet ist.
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Wird
die Drosselstelle von einer festen Blende gebildet, so kann die
Sensorbeschaltung aus einem im Abschnitt zwischen Messdüse
und Drosselstelle angeordneten ersten Absolutdrucksensor und einem
zwischen Drosselstelle und einem Messdruckspeiseanschluss angeordneten
zweiten Absolutdrucksensor gebildet werden, um brauchbare Messergebnisse
zu liefern. Die Sensorbeschaltung mit zwei Absolutdrucksensoren
ist im Gegensatz zu der Sensorbeschaltung unter Verwendung eines
Differenzdrucksensors und eines Absolutdrucksensors robuster. Denn
letztere verlangt eine bessere Luftqualität, da Differenzdrucksensoren
wegen des inneren Aufbaus regelmäßig mechanisch
empfindlicher sind.
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Als
Mittel zur Schnellentlüftung des Messkanals kann gemäß einer
bevorzugten Variante ein hiervon bypassartig abzweigender Schnellentlüftungskanal
vorgesehen werden, der über ein bei Messdruckabfall durch
ein nach Art eines Schnellentlüftungsventil ausgebildetes
Wechselventil freigebbar ist.
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Gemäß einer
anderen Variante, welche vorzugsweise im Zusammenhang mit der festen
Blende als Drosselstelle zum Einsatz kommt, besteht aus einer Rückstellfeder
für die feste Blende, welche an der der Rückstellfeder
gegenüberliegenden Seite mit Ventilsitzmitteln zur Freigabe
von Entlüftungsöffnungen zusammenwirkt.
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Vorzugsweise
bestehen derartige Ventilsitzmittel aus zwei konzentrisch und beabstandet
an der scheibenartigen Blende angeformte elastomere Dichtrinne,
die einen Kreis von Entlüftungsöffnungen abdichtend
einschließen.
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Die
elektrischen Messsignale der Sensoranordnung gehen vorzugsweise
einer Elektronikeinheit zur Signalverarbeitung direkt zu, welche
elektronische Mittel zum Erfassen der Messwerte zum Durchführen
eines Referenzvergleiches und zur Auswertung zwecks binärer
Gut-Schlecht-Erkennung umfassen. Diese Signalverarbeitung lässt
sich kompaktbauend direkt an der pneumatischen Auflagenkontrolleinrichtung
mit integrieren, so dass der Bediener direkt vor Ort beurteilen
kann, ob die Werkstückanlage an einer Vorrichtung korrekt
ist oder nicht. Daneben ist es auch möglich, diese Auswertung über
eine zentrale Steuereinheit durchzuführen, was sich beispielsweise
im Rahmen eines größeren Automatisierungssystems
anbietet.
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Weitere,
die Erfindung verbessernden Maßnahmen werden nachstehend
gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es
zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung einer pneumatischen Auflagenkontrollvorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform,
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2 eine
pneumatische Auflagenkontrolleinrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform, und
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3 eine
nach Art einer festen Blende mit Schnellentlüftungsmitteln
ausgebildete Drosselstelle als Detail von 2.
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Gemäß 1 besitzt
die pneumatische Auflagenkontrollvorrichtung eine Anlagefläche 1 für
ein Werkstück 2, dessen relative Positionierung
bezüglich der Anlagefläche 1 über
die Bestimmung des Gegendrucks einer aus der Anlagefläche 1 im
Bereich des Werkstücks 2 im Wesentlichen senkrecht
mit Druckluft anstrahlenden Messdüse 3 erfolgt.
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In
einem zu der Messdüse 3 führenden Messkanal 4 ist
eine verstellbare Drossel 5a zur Bildung einer Drosselstelle
zwecks statischer Staudruckmessung integriert. Die verstellbare
Drossel 5a ist mit einer Sensoranordnung 6a zur
Staudruckmessung beschaltet, welche in diesem Ausführungsbeispiel
aus einem im Abschnitt zwischen einem Messdruckspeiseanschluss 7 und
der Drosselstelle angeordneten Absolutdrucksensor 8 und
einem zwischen der Drosselstelle und der Messdüse 3 angeordneten über
die Drosselstelle geschalteten Differenzdrucksensor 9 gebildet
ist.
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Der
Messdruckspeiseanschluss 7 steht mit einer Versorgungseinheit 10 in
Verbindung, welche über ein Wechselventil 11 geschaltet
einen Prüfdruck 12 oder einen Freiblasdruck 13 in
die Auflagenkontrolleinrichtung geben kann.
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Als
Mittel zur Schnellentlüftung ist bei diesem Ausführungsbeispiel
ein vom Messkanal 4 abzweigender Schnellentlüftungskanal 14 vorgesehen,
der über ein bei Messdruckabfall durch eine nach Art eines
Schnellentlüftungsventils ausgebildetes Wechselventil 15 automatisch
freigegeben wird, so dass der Messkanal 4 vor der Drosselstelle
zügig entlüftet wird.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel nach 2 ist die
Drosselstelle zur statischen Staudruckmessung dagegen über
eine feste Blende 5b gebildet. Die feste Blende 5b ist
Bestandteil einer Blendeneinheit mit integrierten Schnellentlüftungsmitteln,
welche an nachfolgender Stelle näher erläutert
werden.
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Die
feste Blende 5b ist mit einer Sensoranordnung beschaltet,
welche aus einem im Abschnitt zwischen Messdruckspeiseanschluss 7 und
Drosselstelle angeordneten ersten Absolutdrucksensor 16 sowie
einem im Abschnitt zwischen der Messdüse 3 und
der Drosselstelle angeordneten zweiten Absolutdrucksensor 17 gebildet
ist.
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In
einer zwischen der Messdüse 3 und dem Messdruckspeiseanschluss 7 verlaufenden
Bypassleitung ist ein Drosselrückschlagventil 18 als
Druckbegrenzungsventil vorgesehen.
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Die
in der 3 im Detail dargestellte feste Blende 5b mit
Schnellentlüftungsmitteln umfasst eine Rückstellfeder 19 für
eine Blendenscheibe 20, welche an der der Rückstellfeder 19 gegenüberliegenden
Seitenfläche mit Ventilsitzmitteln zusammenwirkt. Die Ventilsitzmittel
dienen der Freigabe von Entlüftungsöffnungen 21 und
bestehen hier aus zwei konzentrisch und beabstandet an der Blendenscheibe 20 angeformten
elastomeren Dichtringen 22 und 23, welche einen
entlang eines Umfangskreises angeordneten Ring von Entlüftungsöffnungen 21 abdichtend
einschließen.
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Die
Erfindung ist nicht beschränkt auf die beiden vorstehend
beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind
vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich
der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. Denn es sind
auch außer Schnellentlüftungsmittel nach Art eines
Wechselventils oder eines in die Drosselstelle integrierten Schnellentlüftungsventils
zur selbsttätigen Schnellentlüftung nach Abschalten
des Messdrucks denkbar.
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- 1
- Anlagefläche
- 2
- Werkstück
- 3
- Messdüse
- 4
- Messkanal
- 5a
- verstellbare
Drossel
- 5b
- feste
Blende
- 6a
- erste
Sensoranordnung
- 6b
- zweite
Sensoranordnung
- 7
- Messdruckspeiseanschluss
- 8
- Absolutdrucksensor
- 9
- Differenzdrucksensor
- 10
- Versorgungseinheit
- 11
- Wechselventil
- 12
- Prüfdruckanschluss
- 13
- Freiblasdruckanschluss
- 14
- Schnellentlüftungskanal
- 15
- Wechselventil
- 16
- erster
Absolutdrucksensor
- 17
- zweiter
Absolutdrucksensor
- 18
- Rückschlagventil
- 19
- Rückstellfeder
- 20
- Blendenscheibe
- 21
- Entlüftungsöffnungen
- 22
- erster
elastomerer Dichtring
- 23
- zweiter
elastomerer Dichtring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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