DE10341906A1 - Distance measurement arrangement for production machine or tool has inductive distance sensor embedded in surface area of sliding surface in which machine part and/or workpiece can move, core of same material as surface area around sensor - Google Patents

Distance measurement arrangement for production machine or tool has inductive distance sensor embedded in surface area of sliding surface in which machine part and/or workpiece can move, core of same material as surface area around sensor Download PDF

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Stephanus Dipl.-Ing. Faller
Martin Dr. Klamser
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/22—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work

Abstract

The distance measurement arrangement has a distance sensor (1) that is embedded in a surface area (6) of a sliding surface (8) in which a machine part and/or a workpiece (10) can move. The distance sensor is an inductive measurement sensor. The distance sensor has a coil (9) with a core (4), whereby the core is made of the same material as the surface area surrounding the sensor. Independent claims are also included for the following: (A) a machine guard and a shaping tool with a distance measurement device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Wegemessung in einer Produktionsmaschine oder einem Produktionswerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an arrangement for measuring the distance in a production machine or a production tool according to the preamble of the claim 1.

Es ist bekannt, in Produktionswerkzeugen wie etwa Umformwerkzeugen Wegsensoren einzusetzen, die beispielsweise eine Bewegung eines Blechwerkstücks oder eine Maschinenführung berührungslos messen. Übliche Wegsensoren bestehen aus Kunststoffen und korrosionsresistenten Metallen, um eine möglichst lange Lebensdauer im Produktionsprozess zu gewährleisten. Diese Sensoren können jedoch erheblichem Verschleiß unterliegen, der zu Messfehlern führt und als Folge fehlerhafte Pressteile verursacht.It is known in production tools such as forming tools Insert displacement sensors, for example, a movement of a sheet metal workpiece or a machine guide contactless measure up. usual Displacement sensors are made of plastics and corrosion-resistant Metals to one as possible to ensure long life in the production process. However, these sensors can subject to considerable wear, the leads to measurement errors and as a result causes faulty pressed parts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Wegemessung in einer Produktionsmaschine oder einem Produktionswerkzeug anzugeben, welche geringere Messfehler verursacht.Of the Invention is based on the object, an arrangement for Wegemessung indicate in a production machine or a production tool, which causes lower measurement errors.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The The object is achieved by the Characteristics of claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Wegemessung sieht vor, dass ein Wegsensor in einem Oberflächenbereich einer Gleitfläche eingebettet ist, in der ein Maschinenteil und/oder ein Werkstück bewegbar ist. Dadurch wird erreicht, dass eine Wegmessung an dem Maschinenteil oder Werkstück, z.B. einem Verfahrschlitten oder einem Blech, in einem verschleißbehafteten Bereich stattfindet, so dass gleichermaßen der Oberflächenbereich als auch der Wegsensor betroffen sind.The inventive arrangement for path measurement provides that a displacement sensor in a surface area a sliding surface is embedded, in which a machine part and / or a workpiece movable is. This ensures that a distance measurement on the machine part or workpiece, e.g. a carriage or a sheet, in a weary Area takes place, so that equally the surface area as well as the displacement sensor are affected.

Ist der Wegsensor ein induktiv messender Sensor, kann die Wegmessung berührungslos erfolgen, so dass eine vollständige Integration des Wegsensors beispielsweise in eine Maschinenführung oder ein Umformwerkzeug ermöglicht wird. Der Wegsensor kann gekapselt, insbesondere eingegossen sein, um diesen vor Verschmutzung zu schützen.is the displacement sensor is an inductively measuring sensor, can be the distance measurement contactless done so that a complete Integration of the displacement sensor, for example, in a machine guide or allows a forming tool becomes. The displacement sensor can be encapsulated, in particular cast in, to protect it from contamination.

Weist der Wegsensor eine Spule mit einem Spulenkern auf, wobei der Spulenkern aus demselben Werkstoff gebildet ist wie der den Wegsensor umgebende Oberflächenbereich, zeigt der Wegsensor dieselben Härteeigenschaften wie der Oberflächenbereich. Vorzugsweise ist der Werkstoff ein Gusseisenwerkstoff, insbesondere ein höherlegierter Gusseisenwerkstoff. has the displacement sensor on a coil with a coil core, wherein the coil core is formed of the same material as the surrounding the displacement sensor Surface area, the displacement sensor shows the same hardness properties like the surface area. Preferably, the material is a cast iron material, in particular a high-alloy cast iron material.

Ist der Spulenkern aus einem Gusseisenwerkstoff mit Kugelgraphit gebildet, weist dieser besonders günstige Härte- und Verschleißeigenschaften auf, die denen des Werkstoffs der Gleitfläche entsprechen. Besonders bevorzugt ist der Werkstoff GGG 70 oder GGG 80 nach DIN 1693. Werkzeuge oder Maschinen werden häufig aus diesen Materialien hergestellt.is the coil core is formed from a cast iron material with spheroidal graphite, this is especially cheap Hardness and wear properties on, which correspond to those of the material of the sliding surface. Especially The material GGG 70 or GGG 80 according to DIN 1693 is preferred. Tools or Machines become common made from these materials.

Schließt der Spulenkern bündig mit der Gleitfläche ab, kann erreicht werden, dass an der Gleitfläche und an der Wegsensoroberfläche, die insbesondere durch einen Bereich des Spulenkerns gebildet ist, ein gleich großer Abrieb auftritt. Messfehler und fehlerhafte Teile, wie etwa Pressteile, werden daher auch bei auftretendem Verschleiß an der Gleitfläche vermieden. Gleitfläche und Wegsensor werden gleichmäßig abgetragen.Closes the spool core flush with the sliding surface From, it can be achieved that on the sliding surface and on the Wegsensoroberfläche, the is formed in particular by a region of the coil core, a same size Abrasion occurs. Measurement errors and defective parts, such as pressed parts, are therefore avoided even when occurring wear on the sliding surface. sliding surface and displacement sensor are removed evenly.

Ist im Oberflächenbereich eine Vertiefung vorgesehen, die mit einem magnetischen Isolator ausgekleidet ist, innerhalb derer der Wegsensor positioniert ist, kann der Wegsensor geeignet in den Oberflächenbereich eingebracht werden. Vorzugsweise ist die Isolierung ein Lack oder eine Kunststofffolie.is in the surface area a recess is provided, which is lined with a magnetic insulator is within which the displacement sensor is positioned, the displacement sensor suitable in the surface area be introduced. Preferably, the insulation is a paint or a plastic film.

Ist der Wegsensor aus einem ersten Sensorelement und einem zweiten Sensorelement gebildet, können die Sensorelemente als Sender und Empfänger wirken.is the displacement sensor of a first sensor element and a second sensor element formed, can the sensor elements act as transmitter and receiver.

Sind beide Sensorelemente in gegenüberliegenden Teilen des Produktionswerkzeugs oder der Produktionsmaschine angeordnet, können diese den zurückgelegten Weg eines Werkstücks oder eines Maschinenteils, welches sich zwischen den beiden Teilen bewegt, erfassen. Vorzugsweise sind beide Sensorelemente so ausgerichtet, dass sie sich möglichst genau gegenüberstehen.are both sensor elements in opposite Parts of the production tool or the production machine, can this the last Way of a workpiece or a machine part, which is located between the two parts moves, capture. Preferably, both sensor elements are aligned that they are as possible exactly opposite.

Sind beide Sensorelemente in einem Teil des Produktionswerkzeugs oder der Produktionsmaschine angeordnet; ergibt sich eine alternative Messmethode, die eine kompakte, Platz sparende Anordnung ermöglichtare both sensor elements in a part of the production tool or the production machine arranged; results in an alternative Measuring method that allows a compact, space-saving arrangement

Bevorzugt ist eine Maschinenführung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wegemessung ausgestattet. Hier würden Messfehler zu teurem Ausschuss führen.Prefers is a machine guide with a device according to the invention equipped for Wegemessung. Here measurement errors would be too expensive a waste to lead.

Weiterhin bevorzugt ist ein Umformwerkzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wegemessung ausgestattet. Fehlerhafte Pressteile bei fortschreitendem Verschleiß lassen sich zuverlässig vermeiden.Farther preferred is a forming tool with a device according to the invention equipped for Wegemessung. Faulty pressed parts as the process progresses Let wear reliably avoid each other.

Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.Cheap designs and advantages of the invention are the description and the other claims remove.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.in the Following is the invention with reference to a described in the drawing embodiment explained in more detail.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1(a) einen Schnitt durch ein Sensorelement in einem Oberflächenbereich, (b) schematisch eine Anordnung mit einem oberen und unteren Sensorelement mit einem dazwischen befindlichen Werkstück, 1 (a) a section through a sensor element in a surface region, (b) schematically an arrangement with an upper and lower sensor element with a workpiece therebetween,

2 einen Schnitt durch ein Sensorelement mit zwei Spulen, und 2 a section through a sensor element with two coils, and

3 eine Aufsicht auf eine Gleitfläche mit eingebettetem Wegsensor und darüber befindlichem Werkstück. 3 a plan view of a sliding surface with embedded displacement sensor and about befindlichem workpiece.

Eine Anordnung zur Wegemessung in einem Produktionswerkzeug, z.B. einem Umformwerkzeug, mit einem Wegsensor 1 ist in 1a, b dargestellt. Ein Sensorelement 2 des Wegsensors 1 ist in einem Oberflächenbereich 6 einer Gleitfläche 8 eingebettet, in der ein Werkstück bewegbar ist. Der Wegsensor 1 ist im Oberflächenbereich 6 in einer Vertiefung 7 angeordnet. Die Vertiefung 7 ist mit einem magnetischen Isolator 5 ausgekleidet, innerhalb derer der Wegsensor 1 positioniert ist.An arrangement for measuring the distance in a production tool, eg a forming tool, with a displacement sensor 1 is in 1a , b shown. A sensor element 2 of the displacement sensor 1 is in a surface area 6 a sliding surface 8th embedded, in which a workpiece is movable. The displacement sensor 1 is in the surface area 6 in a depression 7 arranged. The depression 7 is with a magnetic insulator 5 lined, within which the displacement sensor 1 is positioned.

Der Wegsensor 1 ist als induktiv messender Sensor mit einer eine zylinderförmigen Spule 9, die einen Spulenkern 4 umgibt, ausgebildet. Der Spulenkern 4 steht zu beiden Seiten der Spule 3 über und schließt bündig mit der Gleitfläche 8 ab (1a). Der Spulenkern 4 ist aus demselben Werkstoff gebildet wie der den Wegsensor 1 bzw. das Sensorelement 2 umgebende Oberflächenbereich 6. 1b zeigt die Anordnung mit einem oberen und unteren Sensorelement 2, 3 die sich gegenüberliegend in einem oberen und unteren Werkzeugteil befinden, mit einem dazwischen befindlichen Werkstück 10, das sich auf der Gleitfläche 8 weiterbewegt und dessen Bewegung vom Wegsensor 1 erfasst wird.The displacement sensor 1 is an inductively measuring sensor with a cylindrical coil 9 that has a coil core 4 surrounds, trained. The coil core 4 stands on both sides of the coil 3 over and closes flush with the sliding surface 8th off ( 1a ). The coil core 4 is made of the same material as the displacement sensor 1 or the sensor element 2 surrounding surface area 6 , 1b shows the arrangement with an upper and lower sensor element 2 . 3 which are located opposite each other in an upper and lower tool part, with a workpiece therebetween 10 that is on the sliding surface 8th moved on and its movement from the displacement sensor 1 is detected.

2 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Wegsensors 1. Die Sensorelemente 2, 3 sind nebeneinander angeordnet, wobei der Spulenkern 4 in Form von zwei spulenumwickelten Schenkeln ausgebildet ist, die durch einen Luftspalt 11 in der Vertiefung und einen Luftspalt 12 an der Gleitfläche 8 voneinander getrennt sind. 2 shows an alternative embodiment of the displacement sensor 1 , The sensor elements 2 . 3 are arranged side by side, with the coil core 4 is formed in the form of two coil-wrapped legs, passing through an air gap 11 in the depression and an air gap 12 on the sliding surface 8th are separated from each other.

Übliche Produktionswerkzeuge wie Presswerkzeuge oder Produktionsmaschinen sind aus einem Gusseisenwerkstoff, insbesondere Gusseisenwerkstoff mit Kugelgraphit, gebildet. Vorzugsweise ist der Spulenkern 4 aus dem gleichen Material gebildet.Conventional production tools such as pressing tools or production machines are made of a cast iron material, in particular cast iron material with nodular graphite. Preferably, the spool core 4 made of the same material.

Besonders bevorzugt wird die Anordnung als preiswerter und zuverlässiger Wegsensor zur Verfolgung des Wegs einer Blechkante beim Tiefziehen von Blechen eingesetzt.Especially the arrangement is preferred as a low-cost and reliable displacement sensor for tracking the path of a sheet metal edge during the deep drawing of sheets used.

11
Wegsensordisplacement sensor
22
Sensorelementsensor element
33
Sensorelementsensor element
44
SpulenkernPlunger
55
SpuleKitchen sink
66
Isolierunginsulation
77
Oberflächenbereichsurface area
88th
Gleitflächesliding surface
99
Vertiefungdeepening
1010
Werkstückworkpiece
1111
Luftspaltair gap
1212
Luftspaltair gap

Claims (11)

Anordnung zur Wegemessung in einer Produktionsmaschine oder einem Produktionswerkzeug mit einem Wegsensor (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Wegsensor (1) in einem Oberflächenbereich (6) einer Gleitfläche (8) eingebettet ist, in der ein Maschinenteil und/oder ein Werkstück bewegbar ist.Arrangement for measuring the distance in a production machine or a production tool with a displacement sensor ( 1 ), characterized in that the displacement sensor ( 1 ) in a surface area ( 6 ) a sliding surface ( 8th ) is embedded, in which a machine part and / or a workpiece is movable. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegsensor (1) ein induktiv messender Sensor ist.Arrangement according to claim 1, characterized in that the displacement sensor ( 1 ) is an inductively measuring sensor. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegsensor (1) eine Spule (9) mit einem Spulenkern (4) aufweist, wobei der Spulenkern (4) aus demselben Werkstoff gebildet ist wie der den Wegsensor (1) umgebende Oberflächenbereich (6).Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the displacement sensor ( 1 ) a coil ( 9 ) with a spool core ( 4 ), wherein the coil core ( 4 ) is formed from the same material as the displacement sensor ( 1 ) surrounding surface area ( 6 ). Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkern (4) bündig mit der Gleitfläche (8) abschließt.Arrangement according to claim 3, characterized in that the coil core ( 4 ) flush with the sliding surface ( 8th ) completes. Anordnung nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Oberflächenbereich (6) eine Vertiefung (7) vorgesehen ist, die mit einem magnetischen Isolator (5) ausgekleidet ist, innerhalb derer der Wegsensor (1) positioniert ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the surface area ( 6 ) a recess ( 7 ) provided with a magnetic isolator ( 5 ) is lined, within which the displacement sensor ( 1 ) is positioned. Anordnung nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegsensor (1) aus einem ersten Sensorelement (2) und einem zweiten Sensorelement (3) gebildet ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the displacement sensor ( 1 ) from a first sensor element ( 2 ) and a second sensor element ( 3 ) is formed. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Sensorelemente (2, 3) in gegenüberliegenden Teilen des Produktionswerkzeugs oder der Produktionsmaschine angeordnet sind.Arrangement according to claim 6, characterized in that both sensor elements ( 2 . 3 ) in against overlying parts of the production tool or the production machine are arranged. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Sensorelemente (2, 3) in einem Teil des Produktionswerkzeugs oder der Produktionsmaschine angeordnet sind.Arrangement according to claim 6, characterized in that both sensor elements ( 2 . 3 ) are arranged in a part of the production tool or the production machine. Anordnung nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkern (4) aus einem Gusseisenwerkstoff mit Kugelgraphit gebildet ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coil core ( 4 ) is formed from a cast iron material with nodular graphite. Maschinenführung mit einer Vorrichtung zur Wegemessung nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche.machine guidance with a device for measuring the distance according to at least one of the preceding Claims. Umformwerkzeug mit einer Vorrichtung zur Wegemessung nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche.Forming tool with a device for Wegemessung according to at least one of the preceding claims.
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