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Die hierin nachfolgend beschriebene Erfindung beansprucht die Priorität der am 27. Juni 2008 eingereichten deutschen Patentanmeldung
DE 10 2008 030 990.7 mit dem Titel „Einweiser zum Positionieren eines Werkstücks”, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme vollkommen aufgenommen wird, und der am 14. Januar 2009 eingereichten deutschen Patentanmeldung
DE 10 2009 004 586.4 mit dem Titel „Einweiser zum Positionieren eines Werkstücks”, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme ebenfalls vollkommen aufgenommen wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Einweiser zum Positionieren eines Werkstücks. Bei dem Werkstück kann es sich insbesondere um ein dünnwandiges Bauteil zum Beispiel aus Blech, wie zum Beispiel eine umzuformende Platine, das heißt also eine dünne Platte handeln, wie sie zum Beispiel in einer Umformmaschine einer Presswerkanlage für Automobilkarosserieteile anzutreffen ist.
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Aus der
DE 102 52 150 B4 ist ein Einweiser zum Positionieren eines Werkstücks bekannt, der eine L-förmige Werkstückkontaktseite aufweist, an der ein Sender und ein Empfänger einer optischen Sensoreinheit derart angeordnet sind, dass sich mit einer Sensorermittlungslinie ein Dreieck ergibt. Die Sensorermittlungslinie entspricht einem Infrarotlichtstrahl, der im Betriebsfall vom Sender zur Werkstücklageermittlung zum Empfänger gesendet wird, und der Sensor arbeitet wie eine Lichtschranke. Aufgrund der Sensoreinheit weist der bekannte Einweiser eine „Nase” auf, die im Einbauwerkzeug eine störende Freiarbeitung erfordert.
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Die
DE 10 2004 037 004 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Anhalten einer sich in einer Transportrichtung längs eines Transportwegs bewegenden Transporteinheit, die eine Sensoreinheit umfasst, die einen induktiven Sensor zur Erfassung der Anwesenheit einer Transporteinheit hinter einer Stelleinheit umfasst. Alternativ kann jedoch auch ein Endschalter oder/und ein Näherungsschalter oder/und eine Lichtschranke oder/und ein Wegemesssystem oder/und ein Positionsermittlungssystem eingesetzt werden.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Einweiser bereitzustellen, für dessen Einsatz im Einbauwerkzeug keine störende Freiarbeitung notwendig ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Einweiser zum Positionieren eines Werkstücks, umfassend einen Grundkörper mit einer Einweiserfläche und einer linearen Werkstückkontaktseite, in der ein induktiver Sensor zur berührungslosen Werkstücklagekontrolle angeordnet ist, wobei der Sensor zum Ausblenden von Störsignalen mechanisch oder elektronisch abgleichbar ist.
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Günstigerweise ist der Sensor in dem Grundkörper integriert.
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Besonders bevorzugt ist der Sensor in dem Grundkörper bündig integriert.
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Vorteilhafterweise ist der Sensor in dem Grundkörper zerstörungsfrei austauschbar.
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Weiterhin ist denkbar, dass der Sensor in einem separaten Gehäuse an den Grundkörper montiert ist.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper einen ersten Schenkel aufweist, in oder an dem der Sensor angeordnet ist und der die Einweiserfläche und die lineare Werkstückkontaktseite aufweist.
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Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Grundkörper einen zweiten Schenkel aufweist, der mit dem ersten Schenkel einen L-förmigen oder gleichschenkligen Körper bildet.
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Zweckmäßigerweise ist die Einweiserfläche als ebene Einweiserschräge ausgebildet.
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Vorteilhafterweise besteht der Grundkörper aus Stahl oder Eisen. Es sind aber auch andere Materialien denkbar.
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Besonders bevorzugt ist der Sensor gestaltet, um ein Werkstück an seiner vertikalen Randfläche zu erkennen. Dadurch eignet sich der Einweiser in Blechpresswerkzeugen.
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Vorteilhafterweise ist der Sensor gestaltet, um zusätzlich die Metallart eines Werkstücks zu erkennen. Beispielsweise könnte der Sensor gestaltet sein, um Buntmetalle von Eisenmetallen (Stahl) zu unterscheiden. Außerdem bzw. alternativ könnte die Fähigkeit des Sensors verwendet werden, um auf Aluminium, jedoch nicht auf ferritischen Stahl zu reagieren. Dies kann genutzt werden, wenn zum Beispiel verschiedene Bauteilmaterialien erkannt werden müssen.
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Es kann auch von Vorteil sein, wenn der Sensor gestaltet ist, um nur Werkstücke mit einer bestimmten Materialart oder einer bestimmten Materialgruppe zu erkennen.
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Vorteilhafterweise ist der Sensor gestaltet, um Störsignale im Erfassungsbereich mechanisch zu beseitigen oder zu reduzieren. Störsignale können zum Beispiel durch Störkonturen, wie zum Beispiel Störkanten aus Metall resultieren. Die Störsignale sollen sozusagen ausgeblendet werden.
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Weiterhin ist auch denkbar, dass der Sensor gestaltet ist, um Störsignale im Erfassungsbereich elektronisch zu beseitigen oder zu reduzieren.
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Schließlich kann mindestens ein Anzeigeelement zum Anzeigen der Anwesenheit eines Werkstücks vorgesehen sein. Mittels des Anzeigeelements soll angezeigt werden, ob ein Werkstück oder elektrischer Strom vorhanden ist. Beispielsweise kann das Anzeigeelement eine LED sein und kann es im Einweiser integriert und so angeordnet sein, dass es oben an der Rückseite des Einweisers sichtbar ist.
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Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch die Verwendung eines induktiven Sensors anstelle eines optischen Sensors eine lineare Werkstückkontaktseite anstelle einer L-förmigen Werkstückkontaktseite verwendbar ist und somit keine Störgeometrie, nämlich durch die Nase, mehr gegeben ist. Demzufolge ist im Einbauwerkzeug keine störende Freiarbeitung notwendig.
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Durch die spezielle Gestaltung des Sensors gemäß einer besonderen Ausführungsform lässt sich der Einweiser zudem in Blechpresswerkzeugen verwenden, bei denen eine seitliche Erkennung, das heißt anhand der vertikalen Randflächen, eines dünnwandigen Bauteils (Blech) erforderlich ist. Derzeit kann mittels herkömmlicher induktiver Sensoren ein Werkstück nur an seiner planen Fläche erkannt werden. Dies erfordert einen planflächigen Einbau des induktiven Sensors im Werkzeug und damit einen zusätzlichen Fertigungsaufwand und bringt darüber hinaus oft Schwierigkeiten bei der konstruktiven Auslegung mit sich, wie Platzprobleme, oder Qualitätsprobleme am zu fertigenden Bauteil.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand von schematischen Zeichnungen im Einzelnen erläutert wird. Dabei zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Einweisers gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schräg von der Werkstückkontaktseite;
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2 eine um 180° zur Ansicht von 1 gedrehte Ansicht;
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3 eine Seitenansicht des Einweisers von 1;
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4 eine Draufsicht des Einweisers von 1 von oben;
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5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V von 4;
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6 eine perspektivische Ansicht eines Einweisers gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im montierten Zustand;
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7 den Einweiser von 6 im demontierten Zustand;
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8 eine perspektivische Ansicht eines Einweisers gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im montierten Zustand; und
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9 den Einweiser von 8 im demontierten Zustand.
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Der in 1 gezeigte Einweiser 10 zum Positionieren eines Werkstücks (nicht gezeigt) umfasst einen Grundkörper 12 mit einer Einweiserfläche 14, die als ebene Einweiserschräge ausgebildet ist, und einer linearen Werkstückkontaktseite 16, an der ein induktiver Sensor 18 zur berührungslosen Werkstücklagekontrolle bündig angeordnet ist. Mit anderen Worten, und wie sich auch aus der 5 ergibt, ist der induktive Sensor 18 in dem Grundkörper 12 so integriert, dass seine Oberfläche bündig mit der Werkstückkontaktseite abschließt. Der induktive Sensor 18 ist in dieser Ausführungsform in den Grundkörper 12 eingegossen und kann nicht herausgenommen werden.
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Wie sich aus den 1 bis 5 ergibt, ist der Grundkörper 12 L-förmig mit einem ersten Schenkel 12a und einem zweiten Schenkel 12b ausgebildet, wobei sich der induktive Sensor 18 in dem längeren, vertikalen Schenkel 12b befindet.
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Zur Befestigung weist der kürzere, horizontale Schenkel 12a ein sich in dessen Längsrichtung erstreckendes Langloch 20 auf.
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Wie sich aus der 2 ergibt, ist auf der der Werkstückkontaktseite 16 gegenüberliegenden Seite des Schenkels 12b ein Stecker 22 zum Versorgen der Elektronik 24 auf einer Platine (siehe 5) für den induktiven Sensor 18 versehen. Des Weiteren ist dort eine mechanische Verstelleinrichtung 26, zum Beispiel ein Gewindebolzen, zum Abgleich der Sensorik (Störgeometrieausblendung, Einstellung der Empfindlichkeit etc.) des induktiven Sensors 18 vorgesehen. Auf der der Werkstückkontaktseite 16 gegenüberliegenden Seite des Schenkesl 12b sind im oberen Bereich zudem zwei Anzeigeelemente 28 und 30 in Form von LEDs zum Anzeigen der Anwesenheit eines Werkstücks angeordnet.
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Der Grundkörper 12 kann aus Stahl oder Eisen bestehen. Vorteilhafterweise ist der induktive Sensor 18 gestaltet, um ein Werkstück an seiner vertikalen Randfläche zu erkennen. Darüber hinaus ist der induktive Sensor 18 so gestaltet, dass damit Buntmetalle von Eisenmetallen (Stahl) unterscheidbar sind. Diese Eigenschaft des induktiven Sensors ist einzigartig und wird durch ein oder mehrere geeignet geformte und dimensionierte Sensorelemente erreicht. Besagte Sensorelemente müssen so beschaffen sein, dass die unterschiedliche Materialart nicht in der Signalstärke erfasst wird, weil die Dynamik der Empfangssignale viel zu groß ist und ein spezifisches Eintauchen in den Empfangsbereich des Sensors nicht definiert werden kann. Daher muss das Sensorelement bzw. müssen die Sensorelemente Signale liefern, die eine eindeutige Unterscheidung der Materialart zulassen. Dies kann ein Vorzeichenwechsel oder eine Frequenz- oder Phasenveränderung sein. Dadurch wird auch erreicht, dass gegebene äußere Bedingungen, in Form von Störkanten, durch geeignete Maßnahmen eliminiert und ausgeblendet werden können. Gerade das Eliminieren bedeutet, dass der induktive Sensor in seinem gesamten noch zugänglichen Erfassungsbereich weiterhin seine Empfindlichkeit beibehält. Mit im Stand der Technik bekannten induktiven Sensoren kann dies nicht erreicht werden, weil jede Art von metallischer Bedämpfung ein und dieselbe Wirkung auf den induktiven Sensor zeigt und er nicht mehr in der Lage ist, zum Beispiel Stör- und Bauteilkonturen zu unterscheiden.
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Die Sensorelemente des induktiven Sensors können beliebig geformt sein und somit der Applikation entsprechende Geometrien abfragen. Auch das Grundkörpermaterial, auch Gehäusematerial genannt, kann weitgehend frei gewählt und so der Applikation angepasst werden.
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Vorteilhafterweise zeigen die Sensorelemente auch, mit Ausnahme in den Randbereichen, eine über die Fläche homogene Empfindlichkeit. Das ergibt ortsunabhängige, einheitliche Schaltabstände für die gesamte Fläche. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber den optischen Sensoren, die über eine Dreieckfläche abfragen, was mit der Entfernung vom unteren Teil des Sensors geringere Schaltabstände mit sich bringt (bis auf 0 mm im oberen Randbereich).
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Vorteilhafterweise weisen die Sensorelemente eine derartig gute Auflösung auf, dass plan auf einer Störkante aufliegende Bauteile mit einer Stärke von 0,5 mm erkannt werden, obwohl die Störkontur einen Großteil der Sensorfläche bedämpft. Der Schaltabstand zu dem aufliegenden Bauteil verändert sich dabei unwesentlich zu dem ohne Störkontur. Herkömmlichen induktiven Sensoren fehlt dieses Auflösungsvermögen.
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Der hier beschriebene Einweiser mit induktivem Sensor weist gegenüber Einweisern mit optischen Einwegsensoren den großen Vorteil auf, dass er keine Nasen in Abfrage- bzw. Werkstückkontaktrichtung benötigt. Dadurch wird vermieden, dass unerwünschte Verformungen in die Bauteile gedrückt werden.
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Im Gegensatz zu dem in den 1 bis 5 gezeigten Einweiser weist der in den 6 und 7 gezeigte Einweiser einen Sensor 18 auf, der gemeinsam mit dem Stecker 22 und der mechanischen Verstelleinrichtung 26 in dem Grundkörper 12 zerstörungsfrei austauschbar ist. Der Sensor 18 wird in einer Aussparung 38 in dem Schenkel 12b mittels vier Schrauben 40, 42, 44, 46 fixiert.
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Der in den 8 und 9 gezeigte Einweiser unterscheidet sich von den in den 1 bis 5 sowie 6 und 7 gezeigten Einweiser darin, dass der Sensor in einem separaten Gehäuse 32 an den Grundkörper 12 für einen zerstörungsfreien Austausch gemeinsam mit dem Stecker 22 und der mechanischen Verstelleinrichtung 26 montiert ist. Man könnte daher den Sensor 18 auch als eine Sensorkassette bezeichnen. Die Montage erfolgt mittels zweiter Schrauben 34 und 36.
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Zu den Ausführungsformen in den 6 bis 8 ist noch zu ergänzen, dass der Übersichtlichkeit halber die in den 1 bis 5 gezeigten Anzeigeelemente 28 und 30 weggelassen wurden.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
