DE102022210503A1 - Measuring device and measuring system for a sheet metal working tool and sheet metal working tool equipped therewith - Google Patents

Measuring device and measuring system for a sheet metal working tool and sheet metal working tool equipped therewith Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (100) für ein Blechbearbeitungswerkzeug, aufweisend:- ein Gehäuse (110);- einen im Inneren des Gehäuses (110) befestigten und durch eine Gehäuseöffnung (111) aus dem Gehäuse (110) herausragenden Lochstempel (120);- eine im Inneren des Gehäuses (110) angeordnete Kraftmesseinrichtung (130) zur Erfassung der beim Lochen auftretenden Stempelkraft.Die Erfindung betrifft ferner ein Messsystem mit einer solchen Messvorrichtung (100) sowie auch Blechbearbeitungswerkzeug, das mit einer solchen Messvorrichtung (100) bzw. einem solchen Messsystem ausgestattet ist.The invention relates to a measuring device (100) for a sheet metal working tool, comprising:- a housing (110);- a punch (120) fastened inside the housing (110) and protruding from the housing (110) through a housing opening (111);- a force measuring device (130) arranged inside the housing (110) for detecting the punch force occurring during punching.The invention further relates to a measuring system with such a measuring device (100) as well as a sheet metal working tool that is equipped with such a measuring device (100) or such a measuring system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung und ein Messsystem für ein Blechbearbeitungswerkzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein Blechbearbeitungswerkzeug, das mit einer solchen Messvorrichtung und/oder einem solchen Messsystem ausgerüstet ist.The invention relates to a measuring device and a measuring system for a sheet metal working tool. The invention further relates to a sheet metal working tool that is equipped with such a measuring device and/or such a measuring system.

Ein betreffendes Blechbearbeitungswerkzeug ist insbesondere ein pressengebundenes Werkzeug zum Umformen und/oder Schneiden eines Blechmaterials. Ein solches Blechbearbeitungswerkzeug kann zur messtechnischen Erfassung von Kräften und Wegen mit entsprechenden Messeinrichtungen ausgestattet sein.A sheet metal processing tool in question is in particular a press-based tool for forming and/or cutting sheet metal. Such a sheet metal processing tool can be equipped with appropriate measuring devices for the metrological recording of forces and paths.

Die DE 10 2012 005 555 B3 beschreibt eine Messplatte mit Sensoren. Die Messplatte kann zwischen Lagerflächen eines zur Blechumformung verwendeten Schiebers einer Presse oder im Bereich anderer Lagerflächen eingesetzt werden, wo hohe Druckkräfte auftreten und messtechnisch erfasst werden sollen.The EN 10 2012 005 555 B3 describes a measuring plate with sensors. The measuring plate can be used between the bearing surfaces of a press slide used for sheet metal forming or in the area of other bearing surfaces where high compressive forces occur and need to be measured.

Zum Stand der Technik wird ferner auch auf die DE 10 2007 059 741 B4 hingewiesen, die eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verschleißprüfung von Schneidwerkzeugen für Blech(material) beschreibt, wobei als Schneidwerkzeuge Lochstempel und Trennmesser vorgesehen sind.The state of the art is also referred to in the EN 10 2007 059 741 B4 which describes a device and a method for testing the wear of cutting tools for sheet metal (material), wherein hole punches and separating knives are provided as cutting tools.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine robuste und kompakte Messvorrichtung für ein Blechbearbeitungswerkzeug anzugeben, die einen Loch- bzw. Stanzstempel und eine Kraftmesseinrichtung zur messtechnischen Erfassung der beim Lochen, d. h. bei einem Loch- bzw. Stanzvorgang, am Lochstempel auftretenden Stempelkraft (Lochstempelkraft) aufweist.The invention is based on the object of specifying a robust and compact measuring device for a sheet metal processing tool, which has a hole punch or punching punch and a force measuring device for measuring the punch force (hole punch force) occurring on the hole punch during punching, i.e. during a hole punching or punching process.

Die Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Messvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Mit nebengeordneten Patentansprüchen erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Messsystem und auf ein Blechbearbeitungswerkzeug. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung (dies schließt ausdrücklich auch beispielhaft und optional beschriebene Merkmale ein) und den Figuren.The object is achieved by the measuring device according to the invention with the features of patent claim 1. With independent patent claims, the invention also extends to a measuring system and to a sheet metal processing tool. Advantageous further developments and embodiments of the invention arise analogously for all subject matters of the invention from the dependent patent claims, the following description of the invention (this expressly also includes features described as examples and optionally) and the figures.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung für ein Blechbearbeitungswerkzeug weist zumindest folgende Komponenten auf:

  • - ein Gehäuse, das insbesondere aus Stahl gebildet ist;
  • - einen im Inneren des Gehäuses befestigten bzw. gehaltenen und durch eine Gehäuseöffnung (hindurch) aus dem Gehäuse herausragenden Lochstempel, der zum Lochen eines im Blechbearbeitungswerkzeug befindlichen Blechmaterials vorgesehen ist;
  • - eine im Inneren des Gehäuses angeordnete Kraftmesseinrichtung zur (messtechnischen) Erfassung der beim Lochen (des Blechmaterials) bzw. bei einem Lochvorgang am Lochstempel auftretenden Stempelkraft.
The measuring device according to the invention for a sheet metal processing tool has at least the following components:
  • - a housing made in particular of steel;
  • - a hole punch which is fastened or held inside the housing and protrudes from the housing through a housing opening and is intended for punching a sheet metal material located in the sheet metal working tool;
  • - a force measuring device arranged inside the housing for (measuring) the punch force occurring during punching (of the sheet metal material) or during a punching process on the punch.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist aufgrund des Gehäuses, das die Kraftmesseinrichtung sowie gegebenenfalls auch wenigstens eine Wegmesseinrichtung (s. u.) schützt, sehr robust. Ferner ermöglicht die bauliche Zusammenfassung von Lochstempel, Kraftmesseinrichtung und gegebenenfalls Wegmesseinrichtung(en) mittels eines Gehäuses den Aufbau einer kompakten Baueinheit. Die erfindungsgemäße Messvorrichtung weist bevorzugt eine niedrige Bauhöhe von ≤ 300 mm, insbesondere ≤ 200 mm, auf und lässt sich daher vergleichsweise einfach in ein Blechbearbeitungswerkzeug integrieren, auch bei einer Nachrüstung. Zudem kann die erfindungsgemäße Messvorrichtung vergleichsweise einfach ein- und ausgebaut und in verschiedenen Werkzeugen benutzt werden.The measuring device according to the invention is very robust due to the housing, which protects the force measuring device and possibly also at least one displacement measuring device (see below). Furthermore, the structural combination of the punch, force measuring device and possibly displacement measuring device(s) by means of a housing enables the construction of a compact unit. The measuring device according to the invention preferably has a low height of ≤ 300 mm, in particular ≤ 200 mm, and can therefore be integrated into a sheet metal processing tool relatively easily, even when retrofitting. In addition, the measuring device according to the invention can be installed and removed relatively easily and used in various tools.

Der Lochstempel (Stanzstempel) ist dafür vorgesehen, in das Blechmaterial ein Loch, insbesondere ein Loch mit geschlossener Schnittkontur, einzubringen bzw. einzustanzen. Der Vorgang wird als Lochen oder Lochvorgang bezeichnet. Bei dem Blechmaterial handelt es sich insbesondere um Stahl- und Aluminiumblech. Der Lochstempel weist bevorzugt einen Kreisquerschnitt mit einem Durchmesser von 10 mm bis 30 mm, insbesondere von 10 mm bis 20 mm, auf. Der Lochstempel kann, insbesondere bei einer im Wesentlichen gleichen Querschnittsfläche, auch eine andere Querschnittsform aufweisen.The hole punch (punching punch) is intended to create or punch a hole in the sheet metal material, in particular a hole with a closed cutting contour. The process is referred to as punching or the punching process. The sheet metal material is in particular steel and aluminum sheet. The hole punch preferably has a circular cross-section with a diameter of 10 mm to 30 mm, in particular 10 mm to 20 mm. The hole punch can also have a different cross-sectional shape, in particular with an essentially identical cross-sectional area.

Bevorzugt sind der Lochstempel und die Kraftmesseinrichtung so zueinander angeordnet, dass der Lochstempel axial gegen die Kraftmesseinrichtung abgestützt ist. D. h., die beim Lochen bzw. während eines Lochvorgangs am Lochstempel auftretende Stempelkraft drückt in axialer Richtung des Lochstempels gegen die Kraftmesseinrichtung.Preferably, the punch and the force measuring device are arranged in relation to one another in such a way that the punch is supported axially against the force measuring device. This means that the punch force occurring on the punch during punching or during a punching process presses against the force measuring device in the axial direction of the punch.

Bevorzugt handelt es sich bei der Kraftmesseinrichtung um einen piezoelektrischen Sensor, der insbesondere als Drucksensor zur Messung einer Druckkraft ausgebildet ist, wie bspw. in der DE 10 2012 005 555 B3 beschrieben (siehe insbesondere 3). Ein solcher piezoelektrischer Sensor bzw. Drucksensor kann aufgrund seiner Bauweise auch als piezoelektrische Kraftmess- bzw. Druckkraftmessdose bezeichnet werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass der piezoelektrische Sensor bzw. die piezoelektrische Kraftmessdose unter mechanischer Vorspannung montiert ist, wie auch in der DE 10 2012 005 555 B3 erwähnt. Die mechanische Vorspannung beträgt bspw. 10 % der maximal messbaren Druckkraft.Preferably, the force measuring device is a piezoelectric sensor, which is designed in particular as a pressure sensor for measuring a compressive force, as for example in the EN 10 2012 005 555 B3 described (see especially 3 ). Such a piezoelectric sensor or pressure sensor can also be referred to as a piezoelectric force measuring cell or pressure load cell due to its design. In particular, it is intended that the piezoelectric sensor or the piezoelectric load cell is mounted under mechanical prestress, as in the EN 10 2012 005 555 B3 mentioned. The mechanical preload is, for example, 10% of the maximum measurable compressive force.

Das Gehäuse weist bevorzugt ein inneres Gehäuse (Innengehäuse) und ein das innere Gehäuse umgebendes bzw. umfassendes äußeres Gehäuse (Außengehäuse) auf. Das äußere Gehäuse ist insbesondere dafür vorgesehen, die Aufrechterhaltung der mechanischen Vorspannung einer als piezoelektrischer Sensor ausgebildeten Kraftmesseinrichtung (s. o.) dauerhaft zu gewährleisten. Dies gelingt insbesondere dadurch, dass das äußere Gehäuse das innere Gehäuse formschlüssig umgibt und dabei quasi als Spannrahmen für das innere Gehäuse fungiert. Bevorzugt ist das äußere Gehäuse als Rahmen bzw. Rahmenkonstruktion ausgebildet, der/die auf das innere Gehäuse aufgeschoben ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das innere Gehäuse mehrteilig, insbesondere zweiteilig bzw. aus zwei Gehäusehälfte, gebildet ist und dass das äußere Gehäuse einteilig bzw. einstückig ausgebildet ist.The housing preferably has an inner housing (inner housing) and an outer housing (outer housing) that surrounds or encompasses the inner housing. The outer housing is particularly intended to permanently ensure that the mechanical preload of a force measuring device designed as a piezoelectric sensor (see above) is maintained. This is achieved in particular by the outer housing surrounding the inner housing in a form-fitting manner and thereby acting as a kind of clamping frame for the inner housing. The outer housing is preferably designed as a frame or frame construction that is pushed onto the inner housing. It is preferably provided that the inner housing is made up of several parts, in particular two parts or two housing halves, and that the outer housing is made up of one part or one piece.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung kann als weitere Komponente wenigstens eine im Inneren des Gehäuses angeordnete Wegmesseinrichtung zur (messtechnischen) Erfassung des beim Lochen bzw. bei einem Lochvorgang auftretenden Stempelwegs (des Lochstempels) aufweisen, womit insbesondere der Stempelweg relativ zum Blechmaterial gemeint ist. Durch gleichzeitige Erfassung der Stempelkraft und des Stempelwegs kann der Kraft-Weg-Verlauf des Lochstempels für einen Lochvorgang ermittelt werden.The measuring device according to the invention can have as a further component at least one path measuring device arranged inside the housing for (measurably) recording the punch path (of the punch) occurring during punching or a punching process, which means in particular the punch path relative to the sheet metal material. By simultaneously recording the punch force and the punch path, the force-path curve of the punch for a punching process can be determined.

Bevorzugt handelt es sich bei der Wegmesseinrichtung um einen Laser-Distanzsensor, der im Inneren des Gehäuses angeordnet ist. Das Gehäuse weist bevorzugt eine für die Wegmessung mittels Laser-Distanzsensor vorgesehene Gehäuseöffnung auf, die sich gegebenenfalls durch das innere Gehäuse und durch das äußere Gehäuse hindurcherstreckt. Der Laser-Distanzsensor kann durch diese Gehäuseöffnung hindurchmessen und dabei insbesondere den Abstand zum Blechmaterial erfassen.The distance measuring device is preferably a laser distance sensor which is arranged inside the housing. The housing preferably has a housing opening provided for distance measurement using a laser distance sensor, which may extend through the inner housing and the outer housing. The laser distance sensor can measure through this housing opening and in particular detect the distance to the sheet metal material.

Bevorzugt sind zwei (im Inneren des Gehäuses angeordnete) Wegmesseinrichtungen vorgesehen, mit denen zusätzlich zum Stempelweg auch eine etwaige Stempelverkippung des Lochstempels beim Lochen erfasst bzw. aus der Wegdifferenz ermittelt werden kann. Analog zu den vorausgehenden Erläuterungen handelt es sich bei beiden Wegmesseinrichtungen insbesondere um Laser-Distanzsensoren.Preferably, two distance measuring devices (arranged inside the housing) are provided, with which, in addition to the punch path, any tilting of the punch during punching can be detected or determined from the path difference. Analogous to the previous explanations, both distance measuring devices are in particular laser distance sensors.

Das erfindungsgemäße Messsystem für ein Blechbearbeitungswerkzeug weist zumindest folgende Komponenten auf:

  • - wenigstens eine erfindungsgemäße bzw. erfindungsgemäß ausgebildete Messvorrichtung;
  • - eine Auswertevorrichtung, die dazu ausgebildet ist, aus den von der Messvorrichtung bereitgestellten Messdaten, womit insbesondere die bei der (messtechnischen) Erfassung der Stempelkraft und gegebenenfalls auch bei der (messtechnischen) Erfassung des Stempelwegs erzeugten Messdaten gemeint sind, den Verschleißzustand des Lochstempels sowie gegebenenfalls auch den Verschleißzustand einer zugehörigen Lochmatrize zu ermitteln und/oder wenigstens einen Materialkennwert des (im Blechbearbeitungswerkzeug befindlichen) Blechmaterials zu ermitteln.
The measuring system according to the invention for a sheet metal processing tool has at least the following components:
  • - at least one measuring device according to the invention or designed according to the invention;
  • - an evaluation device which is designed to determine the state of wear of the punch and, if appropriate, also the state of wear of an associated punch die and/or to determine at least one material characteristic value of the sheet metal material (located in the sheet metal processing tool) from the measurement data provided by the measuring device, which in particular means the measurement data generated during the (measured) recording of the punch force and, if appropriate, also during the (measured) recording of the punch path.

Die Auswertevorrichtung kann im Blechbearbeitungswerkzeug oder auch extern angeordnet werden. Die Auswertevorrichtung ist insbesondere eine Computervorrichtung.The evaluation device can be arranged in the sheet metal processing tool or externally. The evaluation device is in particular a computer device.

Ein zunehmender Verschleiß am Lochstempel und/oder an einer zugehörigen Lochmatrize kann beim Lochen bzw. Lochvorgang zu einer Erhöhung der Stempelkraft des Lochstempels und/oder zu einer Veränderung des Kraft-Weg-Verlaufs des Lochstempels und/oder zu einer Vergrößerung der Stempelverkippung des Lochstempels führen. In Kenntnis der Zusammenhänge, die bspw. in Versuchen oder durch Simulation ermittelt werden können, kann aus den beim Lochen bzw. während des Lochvorgangs mithilfe der von der Messvorrichtung bereitgestellten Messdaten auf den Verschleißzustand geschlossen werden.Increasing wear on the punch and/or on an associated punch die can lead to an increase in the punch force of the punch and/or to a change in the force-displacement curve of the punch and/or to an increase in the punch tilt of the punch during the punching or punching process. With knowledge of the relationships that can be determined, for example, in tests or by simulation, the state of wear can be determined from the measurement data provided by the measuring device during the punching or punching process.

Außerdem haben auch diverse Materialkennwerte des Blechmaterials, wie insbesondere der E-Modul, die Streckgrenze, die Zugfestigkeit und die Härte, Einfluss auf die Stempelkraft des Lochstempels und/oder auf den Kraft-Weg-Verlauf des Lochstempels und/oder auf die Stempelverkippung des Lochstempels beim Lochen. In Kenntnis der Zusammenhänge, die bspw. in Versuchen oder durch Simulation ermittelt werden können, kann aus den beim Lochen bzw. während des Lochvorgangs mithilfe der von der Messvorrichtung bereitgestellten Messdaten auf Materialkennwerte des Blechmaterials geschlossen werden.In addition, various material properties of the sheet material, such as the modulus of elasticity, the yield strength, the tensile strength and the hardness, also influence the punching force of the punch and/or the force-displacement curve of the punch and/or the tipping of the punch during punching. With knowledge of the relationships, which can be determined in tests or by simulation, for example, the material properties of the sheet material can be deduced from the measurement data provided by the measuring device during punching or the punching process.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Messsystem kann somit zur Erfassung und/oder Überwachung des Verschleißzustands des Lochstempels, gegebenenfalls auch einer Lochmatrize, sowie auch zur Erfassung und/oder Überwachung wenigstens eines Materialkennwerts des Blechmaterials eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Messvorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Messsystem kann sowohl in einem Prüfwerkzeug oder dergleichen (wie bspw. in der DE 10 2007 059 741 B4 beschrieben) als auch in einem Serienwerkzeug verwendet werden. Letzteres ermöglicht ohne aufwendige Zugversuche oder dergleichen eine Inline-Überwachung und insbesondere auch eine Inline-Erfassung wenigstens eines Materialkennwerts des verarbeiteten Blechmaterials im laufenden Fertigungsprozess.The measuring device according to the invention or the measuring system according to the invention can thus be used to detect and/or monitor the wear state of the hole punch, optionally also of a hole die, as well as to detect and/or monitor at least one material characteristic value of the sheet metal material. The measuring device or the measuring system according to the invention can be used both in a test tool or the like (such as in the EN 10 2007 059 741 B4 described) as well as in a series tool. The latter enables inline monitoring and in particular inline recording of at least one material characteristic of the processed sheet metal material during the ongoing production process without complex tensile tests or the like.

Ein erfindungsgemäßes Blechbearbeitungswerkzeug, wobei es sich insbesondere um ein pressengebundenes Serienwerkzeug zum Umformen und/oder Schneiden bzw. Lochen eines Blechmaterials handelt, weist wenigstens eine erfindungsgemäße Messvorrichtung und/oder wenigstens ein erfindungsgemäßes Messsystem auf bzw. ist damit ausgerüstet. Der zur Messvorrichtung gehörende Lochstempel schneidet bzw. stanzt bei jedem Pressenhub ein Loch in das Blechmaterial ein. Dies kann einerseits dazu genutzt werden, ohnehin an den Blechwerkstücken vorgesehene Löcher einzubringen, wobei dann im Weiteren ein Verschleißzustand am Lochstempel und/oder an der Lochmatrize sowie wenigstens ein Materialkennwert ermittelt werden können. Dies kann andererseits aber auch dazu genutzt werden, nur zur Ermittelung wenigstens eines Materialkennwerts vorgesehene Löcher in die Blechwerkstücke einzubringen, insbesondere in einem später abzutrennenden Abfallbereich. Hierbei kann dann zusätzlich auch ein Verschleißzustand ermittelt bzw. überwacht werden.A sheet metal processing tool according to the invention, which is in particular a press-based series tool for forming and/or cutting or punching a sheet metal material, has or is equipped with at least one measuring device according to the invention and/or at least one measuring system according to the invention. The hole punch belonging to the measuring device cuts or punches a hole in the sheet metal material with each press stroke. On the one hand, this can be used to make holes that are already provided on the sheet metal workpieces, whereby a state of wear on the hole punch and/or on the hole die and at least one material characteristic can then be determined. On the other hand, however, this can also be used to make holes in the sheet metal workpieces that are only intended to determine at least one material characteristic, in particular in a waste area that is to be separated later. In this case, a state of wear can also be determined or monitored.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für ein Blechbearbeitungswerkzeug zur Verarbeitung von vergleichsweise dickem und/oder festem Blechmaterial, bspw. ein Aluminium- oder Stahlblech mit einer Blechdicke von ≥ 2,0 mm und/oder mit einer Festigkeit von ≥ 500 MPa. Solche Blechmaterialien werden insbesondere für die Herstellung von Fahrwerksbauteilen oder Karosserie-Strukturbauteilen verwendet.The invention is particularly suitable for a sheet metal processing tool for processing comparatively thick and/or solid sheet metal material, for example an aluminum or steel sheet with a sheet thickness of ≥ 2.0 mm and/or with a strength of ≥ 500 MPa. Such sheet metal materials are used in particular for the production of chassis components or body structural components.

Im Rahmen der Erfindung sind sowohl die vorausgehend beschriebenen als auch die nachfolgend erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Merkmalskombination, sondern auch in anderen Merkmalskombinationen oder in Alleinstellung anwendbar. Dies gilt auch für die in den Figuren gezeigten Merkmale.Within the scope of the invention, both the features described above and those explained below are applicable not only in the combination of features specified in each case, but also in other combinations of features or on their own. This also applies to the features shown in the figures.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.

  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Messvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung.
  • 2 veranschaulicht schematisch die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Messsystems.
The invention is explained in more detail below by way of example and in a non-limiting manner with reference to the figures. The features shown in the figures and/or explained below can be general features of the invention, even independently of specific combinations of features, and can develop the invention accordingly.
  • 1 shows a measuring device according to the invention in a schematic sectional view.
  • 2 schematically illustrates the functioning of a measuring system according to the invention.

Die in 1 gezeigte Messvorrichtung 100 weist ein weitgehend massiv ausgebildetes Gehäuse 110 auf, mit einem inneren Gehäuse 112 und einem das innere Gehäuse 112 umgebenden äußeren Gehäuse 113. Das innere Gehäuse 112 ist zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Gehäusehälften insbesondere miteinander verschraubt sind. Das äußere Gehäuse 113 ist als Rahmen ausgebildet und auf das innere Gehäuse 112 aufgeschoben. Das äußere Gehäuse 113 kann außerdem mit dem inneren Gehäuse 112 verschraubt sein. Die Messvorrichtung 100 weist ferner einen Lochstempel 120 auf, der im Inneren des Gehäuses 110 befestigt ist und durch eine (erste) Gehäuseöffnung 111 hindurch aus dem Gehäuse 110 herausragt. Die Gehäuseöffnung 111 im äußeren Gehäuse 113 und kann als Langloch bzw. Nut ausgebildet sein, um ein Aufschieben des äußeren Gehäuses 113 auf das innere Gehäuse 112 zu ermöglichen.In the 1 The measuring device 100 shown has a largely solid housing 110, with an inner housing 112 and an outer housing 113 surrounding the inner housing 112. The inner housing 112 is designed in two parts, with the two housing halves being screwed together in particular. The outer housing 113 is designed as a frame and is pushed onto the inner housing 112. The outer housing 113 can also be screwed to the inner housing 112. The measuring device 100 also has a hole punch 120 which is fastened inside the housing 110 and protrudes from the housing 110 through a (first) housing opening 111. The housing opening 111 in the outer housing 113 can be designed as an elongated hole or groove to enable the outer housing 113 to be pushed onto the inner housing 112.

Im Inneren des Gehäuses 110 ist eine als piezoelektrischer Sensor ausgebildete Kraftmesseinrichtung 130 zur Erfassung der Stempelkraft F (siehe 2) angeordnet. Der Lochstempel 120 ist mit einem Stempelfuß 121 ausgebildet und axial, d. h. in Richtung der Stempelachse A, gegen die Kraftmesseinrichtung 130 abgestützt. Die Kraftmesseinrichtung 130 ist durch die verschraubten Gehäusehälften des inneren Gehäuses 112 mechanisch vorgespannt. Die mechanische Vorspannung wird mithilfe des äußeren Gehäuses 113 aufrechterhalten. Im Inneren des Gehäuses 110 sind auch zwei zueinander beabstandete Wegmesseinrichtungen 140 angeordnet, die als Laser-Distanzsensoren ausgebildet sind und durch dafür vorgesehene (zweite) Gehäuseöffnungen 114, die insbesondere als Bohrungen ausgebildet sind, hindurchmessen.Inside the housing 110 there is a force measuring device 130 designed as a piezoelectric sensor for detecting the punch force F (see 2 ). The punch 120 is designed with a punch base 121 and is supported axially, ie in the direction of the punch axis A, against the force measuring device 130. The force measuring device 130 is mechanically preloaded by the screwed housing halves of the inner housing 112. The mechanical preload is maintained using the outer housing 113. Also arranged inside the housing 110 are two distance measuring devices 140 which are spaced apart from one another and are designed as laser distance sensors and measure through (second) housing openings 114 provided for this purpose, which are designed in particular as bores.

Die Messvorrichtung 100 ist dafür vorgesehen, in ein Blechbearbeitungswerkzeug eingebaut zu werden. Wie in 2 vereinfacht dargestellt, kann mit dem Lochstempel 120 das sich im Blechbearbeitungswerkzeug befindende Blechmaterial M gelocht werden. Mithilfe der Kraftmesseinrichtung 130 und der Wegmesseinrichtungen 140 kann beim Lochen bzw. während des Lochvorgangs die Stempelkraft F sowie der Stempelweg S (relativ zum Blechmaterial M) erfasst werden. Die Messdaten werden an eine Auswertevorrichtung 200 übergeben, die die Messdaten in Echtzeit verarbeitet und hieraus bspw. einen Kraft-Weg-Verlauf für den Lochstempel 120 und/oder eine Stempelverkippung des Lochstempels 120 ermittelt. Die Auswertevorrichtung 200 kann basierend auf den von der Messvorrichtung 100 bereitgestellten Messdaten auch den Verschleißzustand V des Lochstempels 120 und/oder wenigstens einen Materialkennwert K des Blechmaterials M ermitteln und/oder überwachen.The measuring device 100 is intended to be installed in a sheet metal working tool. As in 2 In simplified form, the punch 120 can be used to punch the sheet metal material M located in the sheet metal processing tool. The force measuring device 130 and the distance measuring devices 140 can be used to record the punch force F and the punch path S (relative to the sheet metal material M) during the punching process. The measurement data are transferred to an evaluation device 200, which processes the measurement data in real time and uses this to determine, for example, a force-path curve for the punch 120 and/or a punch tilt of the punch 120. The evaluation device 200 can also determine and/or monitor the wear state V of the hole punch 120 and/or at least one material characteristic value K of the sheet metal material M based on the measurement data provided by the measuring device 100.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100
MessvorrichtungMeasuring device
110110
GehäuseHousing
111111
GehäuseöffnungHousing opening
112112
inneres Gehäuseinner casing
113113
äußeres Gehäuseouter casing
114114
GehäuseöffnungHousing opening
120120
LochstempelHole punch
121121
StempelfußStamp base
130130
KraftmesseinrichtungForce measuring device
140140
WegmesseinrichtungPosition measuring device
200200
AuswertevorrichtungEvaluation device
AA
StempelachseStamp axis
FF
StempelkraftStamping force
KK
MaterialkennwertMaterial property
MM
BlechmaterialSheet metal material
SS
StempelwegStamp path
VV
VerschleißzustandWear condition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012005555 B3 [0003, 0011]DE 102012005555 B3 [0003, 0011]
  • DE 102007059741 B4 [0004, 0020]DE 102007059741 B4 [0004, 0020]

Claims (10)

Messvorrichtung (100) für ein Blechbearbeitungswerkzeug, aufweisend: - ein Gehäuse (110); - einen im Inneren des Gehäuses (110) befestigten und durch eine Gehäuseöffnung (111) aus dem Gehäuse (110) herausragenden Lochstempel (120); - eine im Inneren des Gehäuses (110) angeordnete Kraftmesseinrichtung (130) zur Erfassung der beim Lochen auftretenden Stempelkraft (F).Measuring device (100) for a sheet metal working tool, comprising: - a housing (110); - a punch (120) fastened inside the housing (110) and protruding from the housing (110) through a housing opening (111); - a force measuring device (130) arranged inside the housing (110) for detecting the punch force (F) occurring during punching. Messvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lochstempel (120) axial gegen die Kraftmesseinrichtung (130) abgestützt ist.Measuring device (100) according to Claim 1 , characterized in that the punch (120) is supported axially against the force measuring device (130). Messvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinrichtung (130) ein piezoelektrischer Sensor ist.Measuring device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the force measuring device (130) is a piezoelectric sensor. Messvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (110) ein inneres Gehäuse (112) und ein das innere Gehäuse (112) umgebendes äußeres Gehäuse (113) aufweist.Measuring device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (110) has an inner housing (112) and an outer housing (113) surrounding the inner housing (112). Messvorrichtung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Gehäuse (113) als Rahmen ausgebildet und auf das innere Gehäuse (112) aufgeschoben ist.Measuring device (100) according to Claim 4 , characterized in that the outer housing (113) is designed as a frame and is pushed onto the inner housing (112). Messvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend - wenigstens eine im Inneren des Gehäuses (110) angeordnete Wegmesseinrichtung (140) zur Erfassung des beim Lochen auftretenden Stempelwegs (S).Measuring device (100) according to one of the preceding claims, further comprising - at least one travel measuring device (140) arranged in the interior of the housing (110) for detecting the punch travel (S) occurring during punching. Messvorrichtung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmesseinrichtung (140) ein durch eine Gehäuseöffnung (114) messender Laser-Distanzsensor ist.Measuring device (100) according to Claim 6 , characterized in that the distance measuring device (140) is a laser distance sensor measuring through a housing opening (114). Messvorrichtung (100) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Wegmesseinrichtungen (140) vorgesehen sind, mit denen auch eine Stempelverkippung des Lochstempels (120) erfasst werden kann.Measuring device (100) according to Claim 6 or 7 , characterized in that two position measuring devices (140) are provided, with which a stamp tilting of the hole punch (120) can also be detected. Messsystem für ein Blechbearbeitungswerkzeug, aufweisend: - wenigstens eine Messvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8; - eine Auswertevorrichtung (200), die dazu ausgebildet ist, aus den von der Messvorrichtung (100) bereitgestellten Messdaten den Verschleißzustand (V) des Lochstempels (120) und/oder wenigstens einen Materialkennwert (K) des Blechmaterials (M) zu ermitteln.Measuring system for a sheet metal working tool, comprising: - at least one measuring device (100) according to one of the Claims 1 until 8th - an evaluation device (200) which is designed to determine the wear state (V) of the hole punch (120) and/or at least one material characteristic value (K) of the sheet metal material (M) from the measurement data provided by the measuring device (100). Blechbearbeitungswerkzeug, insbesondere pressengebundenes Umform- und/oder Schneidwerkzeug, aufweisend wenigstens eine Messvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 oder ein Messsystem nach Anspruch 9.Sheet metal working tool, in particular press-bound forming and/or cutting tool, comprising at least one measuring device (100) according to one of the preceding Claims 1 until 8th or a measuring system according to Claim 9 .
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