DE202010013721U1

DE202010013721U1 - Device for detecting the movement of a thin body

Info

Publication number: DE202010013721U1
Application number: DE202010013721U
Authority: DE
Original assignee: Micro Epsilon Messtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Micro Epsilon Messtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2011-04-28
Anticipated expiration: 2020-03-19
Also published as: WO2011038716A1; EP2448692A1

Abstract

Vorrichtung zum Erfassen der Position und/oder Bewegung eines dünnen Körpers (1) aus ferromagnetischem Material, insbesondere einer Platine während des Tiefziehens von Blech, wobei der dünne Körper (1) zumindest teilweise in einem zwischen zwei ferromagnetischen Körpern (2, 3) gebildeten Spalt (4) angeordnet ist und in Längsrichtung des Spaltes (4) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass einem der beiden Körper (2, 3) ein Magnet (8, 20) zugeordnet ist, der in dem dem dünnen Körper (1) zugewandten Randbereich des Körpers (2, 3) ein Magnetfeld erzeugt, dass zum Detektieren einer durch den sich bewegenden dünnen Körper (1) verursachten Änderung der Magnetfeldverteilung ein Magnetfeldsensor (9) vorgesehen ist und dass eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung des Magnetfeldsensors vorgesehen ist, mittels der eine Bewegung und/oder Position des dünnen Körpers (1) ermittelbar ist.Device for detecting the position and / or movement of a thin body (1) made of ferromagnetic material, in particular a printed circuit board during the deep drawing of sheet metal, wherein the thin body (1) at least partially in a gap formed between two ferromagnetic bodies (2, 3) (4) is arranged and in the longitudinal direction of the gap (4) is movable, characterized in that one of the two bodies (2, 3) is associated with a magnet (8, 20), in the thin body (1) facing edge region the body (2, 3) generates a magnetic field, that for detecting a change in the magnetic field distribution caused by the moving thin body (1) a magnetic field sensor (9) is provided, and that an evaluation device is provided for evaluating the magnetic field sensor, by means of a movement and / or position of the thin body (1) can be determined.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Position und/oder Bewegung eines dünnen Körpers aus ferromagnetischem Material, insbesondere einer Platine während des Tiefziehens von Blech, wobei der dünne Körper zumindest teilweise in einem zwischen zwei ferromagnetischen Körpern gebildeten Spalt angeordnet ist und in Längsrichtung des Spaltes bewegbar ist.The invention relates to a device for detecting the position and / or movement of a thin body of ferromagnetic material, in particular a circuit board during the deep drawing of sheet metal, wherein the thin body is at least partially disposed in a gap formed between two ferromagnetic bodies and in the longitudinal direction of the gap is movable.

Die Ermittlung der Position oder der Bewegung eines Körpers, der aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist und in einer ferromagnetischen Umgebung oder durch ferromagnetische Wandungen hindurch bewegbar ist, stellt ein bislang nicht vollständig gelöstes Problem dar. Eine wichtige Anwendung für die Praxis liegt im Bereich der Herstellung von Formteilen durch Umformen von Flachmaterial wie Bleche (sogenannte Platinen), insbesondere für Karosserieteile von Kraftfahrzeugen. Die Begriffe Platte, Platine oder Flachmaterial werden im Folgenden synonym verwendet.The determination of the position or movement of a body made of a ferromagnetic material and movable in a ferromagnetic environment or through ferromagnetic walls presents a hitherto unsolved problem. An important application in practice is in the field of manufacture of molded parts by forming flat material such as sheets (so-called boards), in particular for body parts of motor vehicles. The terms plate, circuit board or flat material are used synonymously below.

Nach DIN 8582 gibt es zahlreiche Varianten von Umformprozessen, bei denen sich die genannte Aufgabe stellt. Auch wenn im Folgenden der Einfachheit halber allgemein von Tiefziehen oder Umformen die Rede sein wird, so sei darauf hingewiesen, dass sich die Aufgabenstellung nicht lediglich auf die Anwendung bei Umformprozessen beschränkt. Vielmehr kann sich die Aufgabenstellung überall dort ergeben, wo die Position von flachen ferromagnetischen Körpern in der Umgebung zweier anderer Körper erfasst werden soll.To DIN 8582 There are numerous variants of forming processes in which the stated task arises. Although for the sake of simplicity it will generally be referred to in the following as deep drawing or forming, it should be pointed out that the task is not limited to the application in forming processes. Rather, the task can arise anywhere where the position of flat ferromagnetic bodies in the vicinity of two other bodies to be detected.

Beim Tiefziehen von Platinen treten durch den Umformprozess im Werkstoff Materialdehnungen bzw. -stauchungen auf. Dies kann bei ungenügender Prozesskontrolle zu Falten- oder Rissbildung führen, was letztendlich zur Zerstörung des Werkstückes führt. In der Praxis wird bei optimaler Prozessgestaltung die Platine durch den Niederhalter derart eingespannt, dass das Nachfließen des Werkstoffes in den Ziehspalt in der gewünschten Menge und Geschwindigkeit erfolgt, um Faltenbildung oder Risse zu vermeiden. Hierzu ist eine Regelung der Niederhaltekraft notwendig. Ziel ist es also, den Niederhaltedruck genau so einzustellen, dass ein optimales Ziehergebnis erreicht wird. Bisher wurde der Niederhaltedruck anhand von empirisch ermittelten Kenngrößen eingestellt.When deep-drawing of blanks occur through the forming process in the material material expansions or upsets. This can lead to wrinkling or cracking in the event of insufficient process control, which ultimately leads to the destruction of the workpiece. In practice, with optimum process design, the blank is clamped by the blank holder in such a way that the material flows into the draw gap in the desired amount and speed in order to avoid wrinkles or cracks. For this purpose, a regulation of the hold-down force is necessary. The aim is therefore to set the hold-down pressure exactly so that an optimal pulling result is achieved. So far, the hold-down pressure has been adjusted based on empirically determined parameters.

Wünschenswert ist es, den Niederhaltedruck abhängig vom Nachfließverhalten des Werkstoffes, d. h. dem Einzugsverhalten der Platine zu regeln. Dazu muss der Einzug der Platine, genauer gesagt der zeitliche Bewegungsablauf des Randes oder der Kante der Platine gemessen werden.It is desirable that the hold-down pressure depends on the Nachfließverhalten of the material, d. H. to regulate the feed behavior of the board. For this purpose, the insertion of the board, more precisely, the temporal movement of the edge or the edge of the board must be measured.

Anhand der in 1 gezeigten Darstellung eines Tiefziehprozesses soll das in diesem Zusammenhang auftretende technologische Problem näher erläutert werden. Eine zu verformende ferromagnetische Platine 1 ist im Bereich seines Umfangsrandes von einem Niederhalter 2 bzw. Ziehrahmen auf dem Werkzeug oder der Matrize 3 kraft- bzw. pressbeaufschlagt eingespannt. Aufgrund der Materialdicke der Platine 1 schließt der Niederhalter 2, die Matrize 3 sowie jeweils die Seitenkantenfläche der Platine einen (Luft-)Spalt 4 ein. Der Tiefziehprozess selbst erfolgt mit Hilfe eines Stempels 5, der gegen das eingespannte Flachmaterial 1 verfahren wird, wodurch das Flachmaterial in eine vorgegebene Form gebracht wird (nicht dargestellt).On the basis of in 1 shown illustration of a thermoforming process, the technological problem occurring in this context will be explained in more detail. A ferromagnetic board to be deformed 1 is in the region of its peripheral edge of a hold-down 2 or drawing frame on the tool or the die 3 clamped by force or press. Due to the material thickness of the board 1 closes the hold-down 2 , the matrix 3 and each side edge surface of the board has an (air) gap 4 one. The deep-drawing process itself takes place with the help of a stamp 5 that is against the clamped flat material 1 is moved, whereby the sheet is brought into a predetermined shape (not shown).

Es gibt verschiedene Verfahren zur Erzeugung der gewünschten Form. Konventionelle Pressen bestehen aus einer Matrize aus einem metallischen Werkstoff, die die gewünschte Form gleichsam als Negativ aufweist, und einem Stempel, der die Positiv-Form als Gegenstück zu Matrize besitzt. Das Flachmaterial wird vom Stempel in die Matrize gedrückt. Beim Innen (oder Außen-)Hochdruckumformen wird anstelle der Matrize oder des Stempels eine Flüssigkeit oder ein Gas eingesetzt. Die gewünschte Form wird durch die Matrize oder den Stempel erzeugt, gegen die das flüssige oder gasförmige Medium gepresst wird.There are various methods for producing the desired shape. Conventional presses consist of a die of a metallic material, which has the desired form as a negative, and a die, which has the positive mold as a counterpart to die. The flat material is pressed by the punch into the die. In inside (or outside) high pressure forming, a liquid or gas is used instead of the die or punch. The desired shape is created by the die or punch against which the liquid or gaseous medium is pressed.

In allen Fällen wird die Platine durch ein Niederhalter festgehalten. Um die eingangs erwähnten erhöhten technischen und qualitativen Anforderungen an den gesamten Tiefziehprozess zu erfüllen, ist es erforderlich, die während des Tiefziehprozesses eingebrachten Anpressdrücke auf die zwischen Niederhalter 2 und Matrize 3 eingeklemmte Platine 1 zu erfassen. So werden während des Tiefziehprozesses die zwischen dem Niederhalter 2 und der Matrize 3 eingeklemmten Bereiche des Flachmaterials 1 trotz herrschender Haltekräfte in Richtung der Bereiche gezogen, in denen die Materialverformung auftritt, wobei sich die durch die Matrize 3 und den Niederhalter 2 eingespannten Flächenbereiche des Flachmaterials 1 reduzieren und sich die Tiefe des Luftspaltes 4, der sog. Ziehspalt, vergrößert. Um definierte Anpressdrücke auf die zwischen der Matrize 3 und dem Niederhalter 2 geklemmte Platine 1 während des Tiefziehvorgangs ausüben zu können, müssen daher die durch verschiedene hydraulische Stempel hervorgerufenen Niederhaltekräfte in Abhängigkeit vom aktuellen Einziehweg der Seitenkanten des Flachmaterials 1 innerhalb des Ziehspaltes 4 geregelt werden. Dieses Erfordernis ist insbesondere bei technisch hochwertigen metallischen Platten relevant, deren Verformungseigenschaft kritisch in Bezug auf Fließ- oder Bruchgrenzen sind.In all cases, the board is held by a hold-down. In order to meet the above-mentioned increased technical and qualitative demands on the entire deep-drawing process, it is necessary that the applied during the thermoforming process contact pressure on the between downholder 2 and die 3 clamped board 1 capture. Thus, during the thermoforming process, the between the hold-down 2 and the matrix 3 clamped areas of the sheet 1 despite prevailing holding forces pulled in the direction of the areas in which the material deformation occurs, whereby the through the die 3 and the hold-down 2 clamped surface areas of the sheet 1 reduce and reduce the depth of the air gap 4 , the so-called drawing gap, increases. To defined contact pressure on the between the die 3 and the hold-down 2 clamped board 1 During the thermoforming process, therefore, the hold-down forces caused by various hydraulic rams must be dependent on the current pull-in path of the side edges of the sheet 1 within the drawing gap 4 be managed. This requirement is particularly relevant for high-quality metallic plates whose deformation properties are critical with respect to flow or fracture limits.

Somit gilt es während des gesamten Tiefziehvorganges das durch den Verformungsvorgang verursachte Einzugsverhalten der zwischen der Matrize 3 und dem Niederhalter 2 eingeklemmte Platine 1, das durch eine Lageänderung der Seitenkante des Flächenmaterials innerhalb des Luftspaltes 4 charakterisierbar ist, zu erfassen.Thus, during the entire deep drawing process, this is due to the deformation process caused feeding behavior of the between the die 3 and the hold-down 2 clamped board 1 caused by a change in position of the side edge of the sheet material within the air gap 4 is characterizable to capture.

Aus DE 37 44 177 A1 ist ein Verfahren zum Tiefziehen von Platinen, insbesondere von Tiefziehblechen für Karosserieelemente von Kraftfahrzeugen, mittels einer hydraulischen Tiefziehpresse bekannt. Während des Verformungsvorgangs, der durch einen mit einer Matrize zusammenwirkenden Stempel eines Pressenstößels hervorgerufenen wird, wird die Platine an ihrem Randbereichen zwischen einer Blechhalterbahn eines Blechhalters und einem Ziehkissen fest eingespannt. Zur Optimierung der Qualität der hergestellten Tiefziehteile werden die den Blechhaltezylindern vorgeschalteten Ventile von einer elektronischen Regelung mit Schaltsignalen beaufschlagt. Der Blechhalterdruck wird dabei abhängig vom Ziehweg des Stempels entsprechend einer für das jeweils herzustellende Tiefziehteil gewünschte Sollkurve geregelt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass das Einzugsverhalten des Bleches nicht direkt gemessen werden kann.Out DE 37 44 177 A1 is a method for deep drawing of boards, in particular of thermoforming sheets for body parts of motor vehicles, by means of a hydraulic deep-drawing press known. During the deformation process, which is caused by a cooperating with a die stamp of a press ram, the board is firmly clamped at its edge regions between a blank holder track of a blank holder and a die cushion. In order to optimize the quality of the deep-drawn parts produced, the valves upstream of the sheet-metal holding cylinders are subjected to switching signals by electronic control. The blank holder pressure is regulated depending on the drawing path of the punch corresponding to a desired target curve to be produced for each deep-drawn part. A disadvantage of this method is that the feed behavior of the sheet can not be measured directly.

In der EP 0 589 066 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen beschrieben, wobei die Bewegung des Ausgangsmaterials für den Umformprozess gemessen und die aufgebrachte Kraft oder der aufgebrachte Druck geregelt wird. Die Bewegung des Blechs wird gemessen und über die Stellgröße „Niederhaltekraft” so geregelt, dass sie der Bewegung des Blechs für einen Gutteilumformvorgang entspricht. Für die Messung der Bewegung des Bleches werden verschiedene Sensoren beschrieben. Eine direkte Messung kann beispielsweise mit bekannten optischen Triangulationssensoren erfolgen. Eine weitere, in der EP 0 589 066 A1 beschriebene Möglichkeit ist die induktive Messung der Blecheinzugsgeschwindigkeit, indem die Induktion von Spannungen bei Bewegung eines Leiters in einem Magnetfeld ausgewertet wird. Hierzu ist im Niederhalter oder im Ziehkissen jeweils eine Spule eingelassen, die an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Weiterhin sind zwei Kontaktstifte in dem Niederhalter oder in dem Ziehkissen eingebaut, zwischen denen die durch die Bewegung induzierte Spannung abgegriffen wird.In the EP 0 589 066 A1 a method for the production of moldings is described, wherein the movement of the starting material for the forming process measured and the applied force or the applied pressure is controlled. The movement of the sheet is measured and controlled by the manipulated variable "hold-down force" so that it corresponds to the movement of the sheet for a Gutteilumformvorgang. For measuring the movement of the sheet, various sensors are described. A direct measurement can be done, for example, with known optical triangulation sensors. Another, in the EP 0 589 066 A1 The possibility described is the inductive measurement of sheet metal feed speed by the induction of voltages is evaluated when moving a conductor in a magnetic field. For this purpose, in each case a coil is inserted in the hold-down or in the die cushion, which is connected to a DC voltage source. Furthermore, two contact pins are installed in the hold-down or in the die cushion, between which the voltage induced by the movement is tapped.

Die Bewegung des Bleches kann beim Umformprozess auch auf indirekte Weise ermittelt werden, z. B. durch Messung der Blechgeschwindigkeit mit Korrelationsverfahren. Hierbei wird die Materialtextur an diversen Punkten des Bleches mittels der im Niederhalter angeordneten Sensoren vermessen. Aus den entsprechenden Ausgangssignalen wird mittels eines Korrelators die Kreuzkorrelationsfunktion jeweils zwischen den beiden Signalen berechnet. Aus der Lage der Hauptmaxima der Kreuzkorrelationsfunktion kann die Geschwindigkeit des Materials berechnet werden.The movement of the sheet can be determined in the forming process also in an indirect manner, for. B. by measuring the sheet speed with correlation method. Here, the material texture is measured at various points of the sheet metal by means of the sensors arranged in the hold-down device. From the corresponding output signals, the cross-correlation function is calculated in each case between the two signals by means of a correlator. From the position of the main maxima of the cross-correlation function, the speed of the material can be calculated.

In der DE 102 08 377 A1 ist eine Vorrichtung zur berührungslosen Abstandsmessung zu einer in einem Engspalt befindlichen Fläche offenbart. Die Fläche stellt die Seitenkante eines Bleches dar, das sich während des Tiefziehprozesses in dem durch den Niederhalter und dem Oberwerkzeug gebildeten Spalt bewegt. Eine optische Sensoreinheit, die eine strukturierte Lichtquelle aufweist, ist dem offenen Engspalt gegenüberliegend angeordnet. Die Lichtquelle richtet eine Vielzahl getrennter Lichtstrahlen auf die Fläche, wobei eine Auswerteeinheit die rückgestreuten Lichtstrahlen detektiert. Auf Grundlage des Lichtschnittverfahrens wird dabei der Abstand bestimmt zwischen der Fläche und einer Bezugsebene, die von der Sensoreinheit gebildet wird.In the DE 102 08 377 A1 discloses a non-contact distance measurement device for a narrow gap area. The surface represents the side edge of a sheet that moves during the deep drawing process in the gap formed by the blank holder and the upper tool. An optical sensor unit having a structured light source is disposed opposite the open narrow gap. The light source directs a plurality of separate light beams onto the surface, wherein an evaluation unit detects the backscattered light beams. On the basis of the light-section method, the distance between the surface and a reference plane, which is formed by the sensor unit, is determined.

Nachteilig bei optischen Sensoren ist, dass in einem rauen Produktionsumfeld Verschmutzung die Messung beeinflussen oder sogar unmöglich machen kann. Aufwändige Reinigungszyklen reduzieren die Verfügbarkeit der Messung und sind kostenintensiv. Außerdem besteht die Gefahr, dass empfindliche optische Komponenten durch die beim Umformprozess auftretenden Vibrationen und Erschütterungen beschädigt oder zerstört werden. Dies gilt insbesondere für die in DE 102 08 377 A1 beschriebene Vorrichtung, da dort prinzipbedingt die Lichtquelle und die Sensoreinheit in größerem Abstand zum Umformwerkzeug angebracht werden müssen. Nachteilig bei Korrelationsverfahren ist die aufwändige mathematische Modellierung, die stark abhängig ist von Parametern wie Reibung, Oberflächenrauhigkeit, etc. Ein weiterer Nachteil des in der EP 0 589 066 A1 beschriebenen Verfahrens ist, dass für das Einbringen der Sensoren die Oberfläche des Umformwerkzeugs durchbrochen werden muss. Dies hat nachteilige Auswirkungen auf die tribologischen Eigenschaften beim Einzugsprozess und verringert außerdem die Lebensdauer. Eine echte Erfassung des Blecheinzuges wurde aus diesen Gründen in der Praxis bisher nicht realisiert.A disadvantage of optical sensors is that in a harsh production environment pollution can influence the measurement or even make it impossible. Elaborate cleaning cycles reduce the availability of the measurement and are costly. In addition, there is the danger that sensitive optical components are damaged or destroyed by the vibrations and vibrations occurring during the forming process. This is especially true for the in DE 102 08 377 A1 described device, since the principle of the light source and the sensor unit must be mounted at a greater distance to the forming tool. A disadvantage of correlation methods is the complex mathematical modeling, which is highly dependent on parameters such as friction, surface roughness, etc. Another disadvantage of the in the EP 0 589 066 A1 described method is that for the introduction of the sensors, the surface of the forming tool must be broken. This adversely affects the tribological properties of the drawing process and also reduces the life. A real detection of the sheet feeder has not been realized for these reasons in practice.

Der Erfindung liegt die daher Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, bei der eine direkte Erkennung der Position und/oder Bewegung eines Blechs schnell und sicher gewährleistet ist und die auch in rauen Betriebsumgebungen mit beispielsweise Schmutz, Wasser oder Öl einsetzbar ist.The invention is therefore based on the object to provide a device in which a direct detection of the position and / or movement of a sheet is ensured quickly and safely and which can also be used in harsh operating environments with, for example, dirt, water or oil.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist die in Rede stehende Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass einem der beiden Körper ein Magnet zugeordnet ist, der in dem dem dünnen Körper zugewandten Randbereich des Körpers ein Magnetfeld erzeugt, dass zum Detektieren einer durch den sich bewegenden dünnen Körper verursachten Änderung der Magnetfeldverteilung ein Magnetfeldsensor vorgesehen ist und dass eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung des Magnetfeldsensors vorgesehen ist, mittels der eine Bewegung und/oder Position des dünnen Körpers ermittelbar ist.The object is achieved by the features of claim 1. Thereafter, the device in question is characterized in that one of the two bodies is associated with a magnet which generates in the thin body facing edge region of the body, a magnetic field that for detecting a caused by the moving thin body change of Magnetic field distribution, a magnetic field sensor is provided and that an evaluation device for evaluating the magnetic field sensor is provided, by means of which a movement and / or position of the thin body can be determined.

Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass für ein zuverlässiges Erkennen der Position eines dünnen Körpers, der sich in einem zwischen zwei Körpern gebildeten Spalt befindet, ein induktives Sensorsystem eingesetzt werden kann, ohne dass Sensorelemente in den begrenzenden Flächen des Spaltes integriert werden müssen. Hierbei wird ausgenutzt, dass Matrize und Niederhalter bei gebräuchlichen Tiefziehvorrichtungen ferromagnetische Eigenschaften aufweisen. Wenn der dünne Körper zusätzlich ferromagnetische Eigenschaften aufweist, kann erfindungsgemäß ein magnetischer Kreis gebildet werden, der einen von der Position des dünnen Körpers abhängigen magnetischen Widerstand aufweist.According to the invention, it has first been recognized that for a reliable detection of the position of a thin body, which is located in a gap formed between two bodies, an inductive sensor system can be used without having to integrate sensor elements in the delimiting areas of the gap. This exploits the fact that die and downholder have ferromagnetic properties in conventional deep drawing devices. In addition, when the thin body has ferromagnetic properties, a magnetic circuit having a magnetic resistance depending on the position of the thin body can be formed according to the present invention.

Hierzu wird erfindungsgemäß einem der beiden Körper ein Magnet zugeordnet. Diese Zuordnung ist derart ausgebildet, dass eine magnetische Kopplung zwischen dem Magneten und betreffenden Körper erfolgt, d. h. dass durch den Magneten ein Magnetfeld in dem dem Spalt zugewandten Randbereich des Körpers erzeugt wird. Dieses Magnetfeld kann in den Bereichen, in denen sich der dünne Körper befindet, von dem einen der beiden Körper auf den anderen der beiden Körper überkoppeln. Im Bereich des (Luft-)Spaltes hingegen kann kein nennenswerter magnetischer Fluss übertragen werden. Damit ändert sich der magnetische Fluss von dem einen der beiden Körper zu dem anderen der beiden Körper in Abhängigkeit der Position des dünnen Körpers. Diese Änderung der Magnetfeldverteilung wird erfindungsgemäß mit einem Magnetfeldsensor gemessen. In einer Auswerteeinheit kann dem durch den Sensor gewonnenen Messwert eine Position oder eine Bewegung des dünnen Körpers zugeordnet werden. Position und Bewegung des dünnen Körpers lassen sich auch gleichzeitig erfassen.For this purpose, according to the invention, one of the two bodies is assigned a magnet. This assignment is designed such that a magnetic coupling between the magnet and the relevant body takes place, i. H. in that the magnet generates a magnetic field in the edge region of the body facing the gap. This magnetic field can, in the areas in which the thin body is located, couple over from one of the two bodies to the other of the two bodies. In contrast, no appreciable magnetic flux can be transmitted in the area of the (air) gap. Thus, the magnetic flux changes from one of the two bodies to the other of the two bodies depending on the position of the thin body. This change in the magnetic field distribution is measured according to the invention with a magnetic field sensor. In an evaluation unit, a position or a movement of the thin body can be assigned to the measured value obtained by the sensor. Position and movement of the thin body can also be detected simultaneously.

Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass die hier beschriebene Lehre allgemein bei Vorrichtungen eingesetzt werden kann, bei denen die Position eines dünnen Körpers bestimmt werden soll, der sich zwischen zwei ferromagnetischen Körpern befindet. Die Lehre sollte nicht derart aufgefasst werden, dass sie auf die Anwendung im Bereich des Tiefziehens beschränkt ist.It should again be noted that the teachings described herein can be generally used with devices in which the position of a thin body is to be determined, which is located between two ferromagnetic bodies. The teaching should not be construed as being limited to application in the field of deep drawing.

Vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 16 beschrieben. Nachfolgend werden einige Vorteile und Details der Ausgestaltungen im Zusammenhang mit Tiefziehprozessen beschrieben.Advantageous and preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims 2 to 16. Hereinafter, some advantages and details of the configurations related to deep-drawing processes will be described.

Das durch den Magneten erzeugte Magnetfeld kann ein homogenes oder ein inhomogenes Magnetfeld umfassen. Inhomogene Magnetfelder lassen sich ohne großen Aufwand herstellen. Die Erzeugung eines homogenen Magnetfelds ist zwar aufwändiger, durch eine vereinfachte Auswertung der Sensorsignale kann in verschiedenen Anwendungsfällen der konstruktive Mehraufwand dennoch sinnvoll sein und in einem kostengünstigen Gesamtsystem resultieren. Die vereinfachte Auswertung ergibt sich insbesondere daraus, dass im Allgemeinen keine separate Linearisierung erforderlich ist.The magnetic field generated by the magnet may comprise a homogeneous or an inhomogeneous magnetic field. Inhomogeneous magnetic fields can be produced without much effort. Although the generation of a homogeneous magnetic field is more complex, by a simplified evaluation of the sensor signals in various applications, the additional design effort can still be useful and result in a cost-effective overall system. The simplified evaluation results in particular from the fact that generally no separate linearization is required.

In einer Bohrung, beispielsweise in der Matrize, befindet sich ein Magnetfeldsensor. Dieser erfasst das Magnetfeld, das von einem Magneten in einer Bohrung gegenüberliegend des Sensors im Niederhalter erzeugt wird. Die Bohrungen sind so angeordnet, dass die Oberflächen der Matrize bzw. des Niederhalters nicht durchbrochen oder sonst beeinträchtigt werden. Es sei angemerkt, dass anstelle von Bohrungen auch Ausfräsungen oder sonstige Öffnungen oder Hohlräume in der Matrize oder dem Niederhalter geeignet sind, um den Sensor oder den Magneten aufzunehmen. Die Hohlräume können insbesondere – abweichend von einem bei Bohrungen typischen runden Querschnitt – einen nahezu beliebigen Querschnitt aufweisen. Wesentlich ist lediglich, dass die Wirkflächen der Matrize und des Niederhalters, d. h. die den Spalt begrenzenden Teile der Oberfläche der Matrize und der Niederhalters, nicht durchbrochen werden. Im Folgenden wird der Einfachheit wegen stets auf Bohrungen Bezug genommen, ohne die Lehre jedoch auf diese zu beschränken.In a hole, for example in the die, there is a magnetic field sensor. This detects the magnetic field that is generated by a magnet in a hole opposite the sensor in the hold-down. The holes are arranged so that the surfaces of the die or the blank holder are not broken or otherwise impaired. It should be noted that instead of bores, cutouts or other openings or cavities in the die or the downholder are suitable for receiving the sensor or the magnet. In particular, the cavities may have a virtually random cross-section, unlike a round cross-section which is typical for bores. It is only essential that the active surfaces of the die and the blank holder, d. H. the gap limiting parts of the surface of the die and the blank holder, are not broken. In the following, the sake of simplicity is always referred to holes, but without limiting the teaching to this.

Vorteilhafterweise können die Bohrungen seitlich in Form einer Bohrung oder Einfräsung in die Matrize und den Niederhalter angebracht werden. In einer anderen Ausführung können die Bohrungen auch von der der Oberfläche gegenüberliegenden Seite, d. h. der Unterseite von Matrize und Niederhalter eingebracht werden. Es ist für die Ausgestaltung der Erfindung jedoch nicht notwendig, dass die Bohrungen auf gegenüberliegenden Seiten der Platine angebracht werden. Wenn die Einbausituation dies nicht erlaubt, können die Bohrungen ebenso auf derselben Seite, beispielsweise beide Bohrungen in der Matrize, angebracht werden. Es könnten sogar der Magnet und der Magnetfeldsensor in derselben Bohrung angeordnet sein. Wichtig ist in allen Fällen, dass die Oberflächen von Matrize und Niederhalter, die letztendlich mit der Platine in Berührung kommen und diese beim Tiefziehprozess einklemmen, nicht durchbrochen oder sonst wie beschädigt werden. Andernfalls könnte die Oberfläche der Platine beschädigt oder die Niederhaltekraft an den Stellen der Durchbrechung beeinflusst werden. Durch die hier beschriebenen Bohrungen wird der Blecheinzug selbst nicht beeinflusst, weil keine Kanten, Sicken oder sonstige Diskontinuitäten der Oberfläche vorhanden sind. Die tribologischen Eigenschaften sind daher unverändert und der Tiefziehprozess kann in der gewohnten Form ablaufen.Advantageously, the holes can be mounted laterally in the form of a hole or milled into the die and the hold-down. In another embodiment, the holes can also be introduced from the opposite side of the surface, ie the bottom of the die and hold-down. However, it is not necessary for the embodiment of the invention that the holes are mounted on opposite sides of the board. If the installation situation does not allow this, the holes can also be mounted on the same side, for example both holes in the die. It could even be the magnet and the magnetic field sensor arranged in the same hole. It is important in all cases that the surfaces of the die and hold-down, which ultimately come into contact with the board and pinch it in the deep-drawing process, not broken or otherwise damaged. Otherwise, the surface of the board may be damaged or the hold-down force may be affected at the locations of the opening. The holes described here do not affect the sheet feeder itself, because there are no edges, beads or other discontinuities of the surface available. The tribological properties are therefore unchanged and the deep-drawing process can take place in the usual form.

Die Bohrung sitzt unterhalb der Oberfläche, beispielsweise so, dass sich die höchste Stelle ca. 4 mm unter der Oberfläche befindet. Dies ist tief genug, so dass die Oberfläche nicht geschwächt ist und die hohen Kräften beim Umformprozess die Oberfläche und Struktur der Matrize bzw. des Niederhalters nicht beeinträchtigen. Die Bohrung kann jedoch auch weiter von der Oberfläche entfernt angebracht sein. Eine weiter zur Oberfläche hingerückte Bohrung wäre denkbar, führt jedoch zu der beschriebenen Materialschwächung und ist daher nicht bevorzugt.The hole is located below the surface, for example, so that the highest point is about 4 mm below the surface. This is deep enough so that the surface is not weakened and the high forces involved in the forming process do not affect the surface and structure of the die or blank. However, the bore may also be located further away from the surface. A further extended to the surface bore would be conceivable, but leads to the described material weakening and is therefore not preferred.

Da das Material der Niederhalter ferromagnetische Eigenschaften aufweist, werden die Magnetfeldlinien im Wesentlichen innerhalb des ferromagnetischen Materials, beispielsweise des Niederhalters geführt. An der Oberfläche des Niederhalters treten kaum Feldlinien aus, da Luftspalte die Ausbreitung von Feldlinien einschränken.Since the material of the hold-down has ferromagnetic properties, the magnetic field lines are guided substantially within the ferromagnetic material, for example the hold-down. There are hardly any field lines on the surface of the hold-down, since air gaps limit the propagation of field lines.

Der Magnetfeldsensor in der Matrize detektiert das Magnetfeld des Magneten. Wird nun eine Platine zwischen Niederhalter und Matrize eingespannt, so entsteht in entgegengesetzter Richtung des Einzugs ein Luftspalt. In Einzugsrichtung ist aufgrund der Niederhalterkraft, mit der der Niederhalter die Platine gegen die Matrize drückt, kein Luftspalt vorhanden. Dies führt dazu, dass Magnetfeldlinien aus der Oberfläche des Niederhalters austreten und durch die Platine in die Oberfläche der Matrize geführt werden. Der Magnetfeldsensor in der Matrize detektiert diese Magnetfelder und kann dadurch die Position der Kante der Platine feststellen, da im Bereich des Luftspaltes praktisch keine Magnetfelder übertreten.The magnetic field sensor in the die detects the magnetic field of the magnet. Now, if a board between clamp and die clamped, so arises in the opposite direction of the feeder, an air gap. In the feed direction, no air gap is present due to the hold-down force with which the hold down presses the board against the die. This causes magnetic field lines to emerge from the surface of the blank holder and be guided through the board into the surface of the die. The magnetic field sensor in the matrix detects these magnetic fields and can thereby determine the position of the edge of the board, since in the region of the air gap virtually no magnetic fields transgress.

Die Anordnung von Magnet und Magnetfeldsensor kann auch vertauscht werden. In der Regel ist die Matrize feststehend angeordnet, weshalb der Sensor günstigerweise dort angebracht wird, da das Sensorkabel damit nicht bewegt wird. Ein Einbau des Sensors in den Niederhalter ist jedoch ebenso möglich.The arrangement of magnet and magnetic field sensor can also be reversed. Typically, the die is stationary, which is why the sensor is conveniently mounted there because the sensor cable is not moved thereby. An installation of the sensor in the hold-down is also possible.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem Magnet und Sensor auf einer Seite der Platine angeordnet sind, schließen sich die Feldlinien ebenfalls über die Wandung der Bohrung. Jedoch sind in dieser Anordnung bereits Feldlinien am Ort des Sensors vorhanden. Entsprechend zum vorher gesagten treten bei Anwesenheit der Platine Feldlinien durch diese hindurch und erstrecken sich auch in den gegenüberliegenden Niederhalter (oder die Matrize, je nach Lage der Bohrung).In an embodiment of the invention in which magnet and sensor are arranged on one side of the board, the field lines also close over the wall of the hole. However, in this arrangement, field lines already exist at the location of the sensor. In accordance with the foregoing, in the presence of the board, field lines pass through them and also extend into the opposing hold-down (or die, depending on the location of the bore).

Dadurch ändert sich ebenfalls der Verlauf der Feldlinien am Ort des Sensors, und die Bewegung der Platine kann erfasst werden.This also changes the course of the field lines at the location of the sensor, and the movement of the board can be detected.

Durch die Platine im Spalt zwischen Niederhalter und Matrize wird eine magnetische Kopplung erzeugt, wodurch Magnetfelder aus der Oberfläche des Niederhalters durch die Platine in die Oberfläche der Matrize geführt werden. Diese Kopplung ist umso stärker, je weiter die Platine den Bereich der Oberflächen überdeckt, wo die Feldlinien verlaufen.A magnetic coupling is generated by the board in the gap between the blank holder and the die, whereby magnetic fields are guided from the surface of the blank holder through the board into the surface of the die. This coupling is stronger the further the board covers the area of the surfaces where the field lines run.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist ein langgestreckter Magnet derart angeordnet, dass er längs in der Bohrung weitgehend senkrecht zur Blechkante unterhalb der Oberfläche angeordnet ist. Wenn der Magnet beispielsweise so ausgerichtet ist, dass sein Nordpol in Richtung der Oberfläche und sein Südpol entgegen der Oberfläche weist, erstrecken sich die Feldlinien längs des Magneten nahezu homogen in Längsrichtung und quer zur Blechkante. Im Bereich des Luftspaltes verlaufen die Feldlinien überwiegend innerhalb der Wandung, die zwischen Bohrung und Oberfläche entsteht. Im Bereich der Platine werden die Feldlinien jedoch zur Oberfläche der Matrize geführt. Je nach Position der Platine werden also mehr oder wenige Feldlinien geführt. Dies führt dazu, dass der Magnetfeldsensor ein umso stärkeres Magnetfeld erfasst, je mehr die Platine den Bereich des Magneten überdeckt.In a particularly preferred embodiment, an elongate magnet is arranged such that it is arranged longitudinally in the bore substantially perpendicular to the sheet edge below the surface. For example, if the magnet is oriented such that its north pole faces towards the surface and its south pole faces the surface, the field lines along the magnet extend almost homogeneously in the longitudinal direction and transversely to the sheet metal edge. In the area of the air gap, the field lines run predominantly within the wall, which arises between the bore and the surface. In the area of the board, however, the field lines are led to the surface of the die. Depending on the position of the board so more or less field lines are performed. As a result, the magnetic field sensor detects an even stronger magnetic field the more the board covers the area of the magnet.

Der Magnetfeldsensor kann zunächst ein beliebiger magnetfeldabhängiger Sensor sein, beispielsweise ein bekannter Hallsensor, ein MR- oder GMR-Sensor. Besonders vorteilhaft ist jedoch, wenn der Sensor ein längs gestreckter Sensor ist, wie er in der WO 2008/074317 A2 beschrieben ist. Auf genannte Offenlegungsschrift wird hiermit Bezug genommen. Ein wesentlicher Bestandteil des dort beschriebenen Sensors ist eine weichmagnetische Folie, deren Magnetisierung sich in Abhängigkeit eines Magnetfelds ändert. Der Verlauf der Magnetisierung wird durch eine Spule, die mit hochfrequenter Wechselspannung gespeist wird, detektiert. Der Sensor ist – im vorliegenden Anwendungsfall – so angeordnet, dass die weichmagnetische Folie parallel zur Oberfläche der Matrize in der Bohrung nahe deren Wandung im Wesentlichen parallel zum Magneten liegt. Treten nun Magnetfeldlinien in die Oberfläche ein, beeinflussen sie die Magnetisierung der Folie, die dann durch die Spule gemessen wird. Mit einer Elektronik, die mit der Spule verbunden ist, kann die Impedanz der Spule gemessen werden. Wird beispielsweise ein Oszillator fester Frequenz, beispielsweise im Bereich 100 ... 300 kHz, zur Erzeugung der Wechselspannung verwendet, ändert sich der Betrag und die Phase des Signals. Durch die Verwendung eines langgestreckten Magneten in Verbindung mit einem langgestreckten Sensor ändert sich das Signal (beispielsweise Betrag und Phase) weitgehend linear mit der Bewegung der Kante der Platine. Damit kann deren Bewegung beim Umformprozess gemessen werden und durch das Signal in der Steuerung des Umformprozesses die Niederhalterkraft geregelt werden. Die Niederhalterkraft wird dann so nachgeführt, dass das Einzugsverhalten der Platine einem vorgegebenen, für das Umformergebnis optimalen Verlauf entspricht.The magnetic field sensor may initially be any magnetic field-dependent sensor, for example a known Hall sensor, an MR or GMR sensor. However, it is particularly advantageous if the sensor is an elongated sensor, as in the WO 2008/074317 A2 is described. The cited patent application is hereby incorporated by reference. An essential component of the sensor described there is a soft-magnetic film, the magnetization of which changes as a function of a magnetic field. The course of the magnetization is detected by a coil, which is fed with high-frequency alternating voltage. The sensor is - in the present application - arranged so that the soft magnetic film is parallel to the surface of the die in the bore near the wall substantially parallel to the magnet. Now magnetic field lines enter the surface, they influence the magnetization of the film, which is then measured by the coil. With electronics connected to the coil, the impedance of the coil can be measured. For example, if an oscillator of fixed frequency, for example in the range 100 ... 300 kHz, used to generate the AC voltage, the amount and the phase of the signal changes. By using an elongated magnet in conjunction with an elongated sensor, the signal (such as magnitude and phase) changes largely linearly with the movement of the edge of the board. Thus, their movement during the forming process can be measured and the hold-down force can be controlled by the signal in the control of the forming process. The hold-down force is then tracked so that the feed behavior of the board corresponds to a predetermined, optimal for the forming result.

Durch die Verwendung eines derartigen Sensors kann die Messung des Blecheinzugs weiter vorteilhaft gestaltet werden. Da die Materialien von Matrize, Niederhalter und Platine ferromagnetische Eigenschaften aufweisen, könnte eine Vormagnetisierung die Messung negativ beeinflussen, da dann die Magnetfeldverteilung beeinflusst würde. Eine Vormagnetisierung könnte beispielsweise die Platine aufweisen, wenn sie durch einen magnetischen Greifer in die Umformpresse eingelegt wird. Diese magnetische Beeinflussung kann kompensiert werden, indem die Wechselspannung im Sensor durch eine Gleichspannung überlagert wird. Dies kann in der Messspule des Sensors selbst oder in einer zweiten Spule – einer Kompensationsspule – erfolgen.By using such a sensor, the measurement of the sheet metal intake can be made more advantageous. Since the matrix, hold-down, and board materials have ferromagnetic properties, biasing could adversely affect the measurement, as it would affect the magnetic field distribution. A bias could, for example, have the board when it is inserted by a magnetic gripper in the forming press. This magnetic influence can be compensated by superposing the AC voltage in the sensor with a DC voltage. This can be done in the measuring coil of the sensor itself or in a second coil - a compensation coil.

Durch diese Gleichspannung kann in der Spule ein konstantes Magnetfeld erzeugt werden, das so eingestellt werden kann, dass es der Beeinflussung durch die Vormagnetisierung entgegen wirkt. Dies führt dazu, dass am Ort der weichmagnetischen Folie die Verteilung der Magnetfeldlinien beim Blecheinzug weitgehend der optimalen Einstellung, nämlich dem vorgegebenen Messbereich des Sensors entspricht. Ein weiterer Vorteil dieser Gleichstrom-Kompensation ist, dass auch andere Einflüsse wie Toleranzen der Blechdicke, Montagetoleranzen, Lage der Bohrungen, des Magneten und des Sensors zueinander, Toleranzen des Magneten, Temperatureinflüsse usw. kompensiert werden können.By means of this DC voltage, a constant magnetic field can be generated in the coil, which can be adjusted so that it counteracts the influence of the bias. As a result, at the location of the soft magnetic film, the distribution of the magnetic field lines in the sheet metal intake largely corresponds to the optimum setting, namely the predetermined measuring range of the sensor. Another advantage of this DC compensation is that other influences such as tolerances of the sheet thickness, mounting tolerances, position of the holes, the magnet and the sensor to each other, tolerances of the magnet, temperature influences, etc. can be compensated.

Der Magnet zur Erzeugung des Magnetfeldes ist in einfachster Form ein Permanentmagnet. Die Magnetisierung des Magneten soll dabei in Längsrichtung des Magneten möglichst homogen verlaufen. Die Orientierung des Magneten kann so eingestellt werden, dass entweder der Nordpol oder der Südpol in Richtung der Oberfläche zeigt. Eine Orientierung, bei der Nord- und Südpol quer zur Oberfläche orientiert sind, ist jedoch ebenso möglich. Der Einfluss der Orientierung auf die Messung ist gering, da die Feldlinien im ferromagnetischen Material geführt werden. Diese Anordnung erzeugt ein weitgehend homogenes Magnetfeld.The magnet for generating the magnetic field is in the simplest form a permanent magnet. The magnetization of the magnet should be as homogeneous as possible in the longitudinal direction of the magnet. The orientation of the magnet can be adjusted so that either the north pole or the south pole points towards the surface. An orientation in which the north and south poles are oriented transversely to the surface, however, is also possible. The influence of the orientation on the measurement is small, since the field lines are guided in the ferromagnetic material. This arrangement produces a largely homogeneous magnetic field.

In einer anderen Ausführungsform kann auch ein kurzer Magnet verwendet werden. Kurze Magnete lassen sich insbesondere bei beengten Anwendungssituationen vorteilhaft einsetzen. Der Verlauf der Feldlinien ist dann inhomogen. Der inhomogene Feldlinienverlauf führt in vielen Anwendungsfällen zu der Notwendigkeit einer Linearisierung des Sensorsignals. Da jedoch auch hier die Bewegung der Platine im Luftspalt zu einer Änderung des Magnetfelds am Sensor führt und daraus wiederum auf die Position und/oder Bewegung der Platine geschlossen werden kann, ist die Eignung für die Erfassung der Platine dennoch gegeben.In another embodiment, a short magnet may also be used. Short magnets can be advantageously used, in particular in confined application situations. The course of the field lines is then inhomogeneous. The inhomogeneous field line course leads in many applications to the necessity of linearization of the sensor signal. However, since the movement of the board in the air gap here leads to a change in the magnetic field on the sensor and in turn can be concluded on the position and / or movement of the board, the suitability for the detection of the board is still given.

Das Magnetfeld könnte auch durch einen Elektromagneten erzeugt werden. Damit könnte die Magnetfeldstärke durch den Stromfluss im Elektromagneten eingestellt werden. Beispielsweise könnte dann jeweils beim Beginn des Umformprozesses der Sensor das Magnetfeld bestimmen und in der Elektronik der Elektromagnet so angesteuert werden, dass der Sensor sich im optimalen Betriebspunkt (Nullpunkt) befindet. Dieser kann auch mit der bereits beschriebenen Gleichstrombeaufschlagung der Messspule oder der Kompensationsspule kombiniert werden.The magnetic field could also be generated by an electromagnet. Thus, the magnetic field strength could be adjusted by the current flow in the electromagnet. For example, then at the beginning of the forming process, the sensor could determine the magnetic field and be controlled in the electronics of the solenoid so that the sensor is in the optimal operating point (zero point). This can also be combined with the already described DC application of the measuring coil or the compensation coil.

In einer Ausgestaltung könnte der Elektromagnet auch dazu genutzt werden, dass unabhängig vom Einzugsweg der Platine, d. h. unabhängig von der Position des dünnen Körpers, eine konstante Impedanz bei dem Magnetfeldsensor gemessen wird. Dabei wird ausgenutzt, dass mit einem Elektromagneten ein veränderbarer magnetischer Fluss erzeugbar ist. Der magnetische Fluss hängt direkt von dem durch den Elektromagneten fließenden Strom ab. Ändert sich infolge einer Positionsänderung des dünnen Körpers die Impedanz des Magnetfeldsensors, so kann der Strom durch den Elektromagneten derart erhöht oder reduziert werden, dass sich wieder ein gewünschter Impedanzwert einstellt. Durch eine Regelung, die als Eingangsgröße die Differenz zwischen der gemessenen Impedanz des Magnetfeldsensors und einer gewünschten Impedanz erhält, kann die Stellgröße „Strom durch den Elektromagneten” nachgeführt werden. Auf diese Weise kann der Sensor in einem gewünschten Punkt gehalten werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die gewünschte Impedanz durch den Betriebspunkt des Sensors definiert, in dem im Allgemeinen eine maximale Empfindlichkeit des Sensors gegeben ist. Als Ausgangsgröße dieses Systems, die als Maß für die Position und/oder Bewegung des dünnen Körpers herangezogen werden kann, dient der Strom durch den Elektromagneten.In one embodiment, the electromagnet could also be used so that regardless of the feed path of the board, d. H. regardless of the position of the thin body, a constant impedance is measured at the magnetic field sensor. It is exploited that a variable magnetic flux can be generated with an electromagnet. The magnetic flux depends directly on the current flowing through the electromagnet. If the impedance of the magnetic field sensor changes as a result of a change in the position of the thin body, the current through the electromagnet can be increased or reduced in such a way that a desired impedance value is restored. By a control that receives as an input the difference between the measured impedance of the magnetic field sensor and a desired impedance, the manipulated variable "current through the electromagnet" can be tracked. In this way, the sensor can be kept at a desired point. In a particularly preferred embodiment, the desired impedance is defined by the operating point of the sensor, in which a maximum sensitivity of the sensor is generally given. As an output of this system, which can be used as a measure of the position and / or movement of the thin body, the current is used by the electromagnet.

Betrag und Phase der Impendanz der Messspule ändern sich in gegensinniger Weise. Wenn beispielsweise beim Einzug der Betrag sinkt, steigt die Phase an. Durch die Verwendung dieser zwei Signale könnte durch deren Kombination eine Kompensation von Störeinflüssen erfolgen. Ändert sich beispielsweise die Temperatur, kann durch die beiden Signale für Betrag und Phase der Einfluss der Temperaturänderung auf die Messung des Blecheinzuges bestimmt und kompensiert werden. Ebenso könnte der Einfluss von elektromagnetischen Störungen kompensiert werden.The magnitude and phase of the impedance of the measuring coil change in opposite directions. If, for example, the amount drops when you move in, the phase increases. By using these two signals could be done by their combination compensation for interference. If, for example, the temperature changes, the influence of the temperature change on the measurement of the sheet metal intake can be determined and compensated by the two signals for magnitude and phase. Likewise, the Influence of electromagnetic interference can be compensated.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigenThere are various possibilities for designing and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, reference is made to the following explanation of preferred embodiments of the invention with reference to the drawing. In conjunction with the explanation of the preferred embodiments of the invention with reference to the drawings, also generally preferred embodiments and developments of the teaching are explained. In the drawing show

1 eine schematische Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung für einen Tiefziehprozess, 1 a schematic representation of a known from the prior art apparatus for a thermoforming process,

2 eine schematische Querschnittsdarstellung eines schematischen Tiefziehprozesses mit einem erfindungsgemäßen Sensor und einem Permanentmagneten, 2 a schematic cross-sectional view of a schematic deep drawing process with a sensor according to the invention and a permanent magnet,

3 eine schematische Darstellung eines Permanentmagneten, eines Sensors und der Verteilung des magnetischen Feldes ohne ferromagnetische Platte im Engspalt (3a) und mit einer ferromagnetischen Platte im Engspalt (3b) sowie eine Seitenansicht der Anordnung (3c), 3 a schematic representation of a permanent magnet, a sensor and the distribution of the magnetic field without ferromagnetic plate in the narrow gap ( 3a ) and with a ferromagnetic plate in the narrow gap ( 3b ) and a side view of the arrangement ( 3c )

4 eine schematische Darstellung eines Sensors, der aus einem Träger, einer weichmagnetischen Folie und zwei Spulen besteht, 4 a schematic representation of a sensor consisting of a carrier, a soft magnetic film and two coils,

5 ein Diagramm mit einen Impedanzverlauf (Betrag und Phase) eines zum Schwingkreis ergänzten Messaufbaus abhängig von der Position der Platte, 5 a diagram with an impedance curve (magnitude and phase) of a measurement circuit supplemented to the resonant circuit, depending on the position of the plate,

6 ein Diagramm mit einen Impedanzverlauf (Betrag (6a) und Phase (6b)) eines zum Schwingkreis ergänzten Messaufbaus abhängig von der Position der Platte und einem in einer Kompensationsspule fließenden Gleichstroms, 6 a diagram with an impedance curve (amount ( 6a ) and phase ( 6b )) of a measurement circuit supplemented to the resonant circuit, depending on the position of the plate and a direct current flowing in a compensation coil,

7 eine schematische Darstellung eines Sensors gemäß 4 in einer beispielhaften Einbausituation, 7 a schematic representation of a sensor according to 4 in an exemplary installation situation,

8 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sensors, bei dem ein Elektromagnet am Außenbereich der Matrize angebracht ist, und 8th a schematic representation of another embodiment of a sensor according to the invention, in which an electromagnet is mounted on the outer region of the die, and

9 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung, bei der ein kurzer Magnet gemeinsam mit einem Sensor in einer Bohrung angeordnet ist. 9 a schematic representation of another embodiment of a sensor device according to the invention, in which a short magnet is arranged together with a sensor in a bore.

2 zeigt die Querschnittsdarstellung eines schematisierten Tiefziehprozesses mit erfindungsgemäßem Sensor und einem Permanentmagneten. Eine zu verformende ferromagnetische Platine 1 ist im Bereich seines Umfangsrandes von einem Niederhalter 2 bzw. Ziehrahmen auf dem Werkzeug oder der Matrize 3 kraft- bzw. pressbeaufschlagt eingespannt. Aufgrund der durch die Platine 1 vorgegebenen Materialdicke schließt der Niederhalter 2, die Matrize 3 sowie jeweils die Seitenkantenfläche der Platine einen (Luft-)Spalt 4 ein. Der Tiefziehprozess selbst erfolgt mit Hilfe eines Stempels 5, der gegen das eingespannte Flachmaterial 1 verfahren wird, wodurch das Flachmaterial in eine vorgegebene Form (nicht dargestellt) gebracht wird. 2 shows the cross-sectional view of a schematic deep drawing process with inventive sensor and a permanent magnet. A ferromagnetic board to be deformed 1 is in the region of its peripheral edge of a hold-down 2 or drawing frame on the tool or the die 3 clamped by force or press. Because of through the board 1 predetermined material thickness closes the hold-down 2 , the matrix 3 and each side edge surface of the board has an (air) gap 4 one. The deep-drawing process itself takes place with the help of a stamp 5 that is against the clamped flat material 1 is moved, whereby the sheet is brought into a predetermined shape (not shown).

Um die eingangs erwähnten erhöhten technischen und qualitativen Anforderungen an den gesamten Tiefziehprozess zu erfüllen, ist es erforderlich, die während des Tiefziehprozesses eingebrachten Anpressdrücke auf die zwischen Matrize 3 und Niederhalter 2 eingeklemmte Platine 1 zu erfassen. So werden während des Tiefziehprozesses die zwischen der Matrize 3 und dem Niederhalter 2 eingeklemmten Bereich des Flachmaterials 1 trotz herrschender Haltekräfte in Richtung der Bereiche gezogen, in denen die Materialverformung auftritt, wobei sich die durch die Matrize 3 und den Niederhalter 2 eingespannten Flächenbereiche des Flachmaterials 1 reduzieren und sich die Tiefe des Luftspaltes 4, der sog. Ziehspalt, vergrößert. Um definierte Anpressdrücke auf die zwischen der Matrize 3 und dem Niederhalter 2 eingeklemmte Platine 1 während des Tiefziehvorgangs ausüben zu können, müssen die durch verschiedene hydraulische Stempel (nicht dargestellt) hervorgerufenen Niederhaltekräfte in Abhängigkeit vom aktuellen Einziehweg der Seitenkanten des Flachmaterials 1 innerhalb des Ziehspaltes 4, vorzugsweise über den gesamten Umfang des Flachmaterials geregelt werden. Dieses Erfordernis ist insbesondere bei technisch hochwertigen metallischen Platinen relevant und zu beachten, deren Verformungseigenschaft kritisch in Bezug auf Fließ- oder Bruchgrenzen sind.In order to meet the above-mentioned increased technical and qualitative requirements for the entire deep-drawing process, it is necessary that the applied during the thermoforming process contact pressure on the between die 3 and hold down 2 clamped board 1 capture. Thus, during the thermoforming process, those between the die 3 and the hold-down 2 clamped area of the sheet 1 despite prevailing holding forces pulled in the direction of the areas in which the material deformation occurs, whereby the through the die 3 and the hold-down 2 clamped surface areas of the sheet 1 reduce and reduce the depth of the air gap 4 , the so-called drawing gap, increases. To defined contact pressure on the between the die 3 and the hold-down 2 clamped board 1 during the deep-drawing operation, the hold-down forces caused by various hydraulic punches (not shown) must depend on the current pull-in distance of the side edges of the sheet 1 within the drawing gap 4 , are preferably regulated over the entire circumference of the flat material. This requirement is particularly relevant and to pay attention to technically high-quality metallic circuit boards whose deformation properties are critical with respect to flow or breaking limits.

Somit gilt es während des gesamten Tiefziehvorganges das durch den Verformungsvorgang verursachte Einzugsverhalten der zwischen der Matrize 3 und dem Niederhalter 2 eingeklemmte Platine 1, das durch eine Lageänderung der Seitenkante des Flächenmaterials innerhalb des Luftspaltes 4 charakterisierbar ist, zu erfassen. Es besteht daher die Aufgabe die Position der Platine während der Verformung an ausgewählten Positionen zu erfassen.Thus, during the entire deep-drawing process, the pull-in behavior caused by the deformation process prevails between the die 3 and the hold-down 2 clamped board 1 caused by a change in position of the side edge of the sheet material within the air gap 4 is characterizable to capture. It is therefore the task to detect the position of the board during the deformation at selected positions.

In der Matrize 3 und im Niederhalter 2 sind daher zwei Bohrungen parallel zueinander eingebracht, deren Länge in etwa dem Messbereich entspricht. In Bohrung 6 ist ein Permanentmagnet 8 eingebaut. In Bohrung 7 ist ein Magnetfeldsensor 9 eingebaut. Der Permanentmagnet 8 und der Sensor 9 sind so positioniert, dass sie zueinander einen minimalen Abstand aufweisen.In the mold 3 and in the hold down 2 Therefore, two holes are parallel to each other introduced, whose length corresponds approximately to the measuring range. In hole 6 is a permanent magnet 8th built-in. In hole 7 is a magnetic field sensor 9 built-in. Of the permanent magnet 8th and the sensor 9 are positioned so that they are at a minimum distance from each other.

3a zeigt eine schematische Darstellung der Einbausituation eines Permanentmagneten 8, eines Sensors 9 und die Verteilung des magnetischen Feldes in Abwesenheit der ferromagnetischen Platine 1. In diesem Fall schließt sich das magnetische Feld nahezu ausschließlich über die Wandung 10. Grundsätzlich kann der Magnet 8 auch um 90° gedreht (nicht gezeigt) eingebaut werden. 3a shows a schematic representation of the installation situation of a permanent magnet 8th , a sensor 9 and the distribution of the magnetic field in the absence of the ferromagnetic board 1 , In this case, the magnetic field almost exclusively closes over the wall 10 , Basically, the magnet 8th also be rotated by 90 ° (not shown) to be installed.

3b zeigt eine schematische Darstellung der Einbausituation eines Permanentmagneten 8, eines Sensors 9, einer ferromagnetischen Platine 1 und die Verteilung des magnetischen Feldes. Bei Anwesenheit der Platine gestaltet sich das Magnetfeld wie in 3b dargestellt, d. h. ein Teil des Magnetfeldes schließt sich jetzt zusätzlich über die Wandung 11 und wird mit Hilfe eines magnetfeldempfindlichen Sensors 9 gemessen. Grundsätzlich kann der Magnet 8 auch um 90° gedreht (nicht gezeigt) eingebaut werden. 3b shows a schematic representation of the installation situation of a permanent magnet 8th , a sensor 9 , a ferromagnetic board 1 and the distribution of the magnetic field. In the presence of the board, the magnetic field as in 3b represented, ie a part of the magnetic field now closes in addition to the wall 11 and is using a magnetic field sensitive sensor 9 measured. Basically, the magnet 8th also be rotated by 90 ° (not shown) to be installed.

Die Wandungen 10 und 11 sollten so ausgeführt sein, dass genügend Material vorhanden ist, dass der Tiefziehprozess dadurch nicht beeinflusst wird, bzw. es zu keiner Verformung der Bohrungen 6 und 7 während des Prozesses kommt. Dies ist mit ca. 4 mm Wandstärke gewährleistet.The walls 10 and 11 should be designed so that there is sufficient material that will not affect the thermoforming process, or distortion of the holes 6 and 7 comes during the process. This is guaranteed with approx. 4 mm wall thickness.

3c zeigt die Sensoranordnung nach 3a und 3b in einer Seitenansicht, wobei der Sensor 9 in dieser Fig. in einem Schichtaufbau realisiert ist. Der Sensor 9 ist auf einem Träger 12 aufgebaut. Auf der dem Spalt 4 abgewandten Seite des Trägers 12 ist eine Messspule 14 als Flachspule aufgebracht. Auf der dem Spalt 4 zugewandten Seite des Trägers 12 ist eine weichmagnetische Folie 13 aufgebracht. Auf der Folie ist eine Kompensationsspule 15 angeordnet. Ein derartiger Sensoraufbau ist in der bereits erwähnten WO 2008/074317 A2 beschrieben. Die Kompensationsspule könnte bei einer anderen Ausgestaltung des Sensors entfallen. 3c shows the sensor arrangement after 3a and 3b in a side view, wherein the sensor 9 in this figure is realized in a layer structure. The sensor 9 is on a carrier 12 built up. On the the gap 4 opposite side of the carrier 12 is a measuring coil 14 applied as a flat coil. On the the gap 4 facing side of the carrier 12 is a soft magnetic foil 13 applied. On the slide is a compensation coil 15 arranged. Such a sensor structure is in the already mentioned WO 2008/074317 A2 described. The compensation coil could be omitted in another embodiment of the sensor.

Ein Permanentmagnet 8 befindet sich in einer Bohrung 6. Dabei ist die Nord-Süd-Richtung des Magneten 8 vertikal zur Bohrlochachse und im Wesentlichen parallel zur Flächennormalen an dem Niederhalter 2 angeordnet. Dadurch bildet sich im Bereich der Wandung 10 eine annähernd homogenes Magnetfeld aus. In einer Bohrung 7 in der gegenüberliegenden Matrize 3 ist der Sensor 9 angeordnet. In dem Bereich des Spaltes 4 zwischen Niederhalter 2 und Matrize 3, der nicht durch die Platine 1 ausgefüllt ist, kann das Magnetfeld des Magneten 8 nicht mit ausreichender Feldstärke auf die Matrize 3 überkoppeln. In dem Bereich des Spaltes 4, der mit der Platine 1 gefüllt ist, kann ein Magnetfeld in die Matrize 3 überkoppeln. Durch das übergekoppelte Magnetfeld verändert sich die Permeabilität der weichmagnetischen Folie 13, was wiederum einen Einfluss auf die Induktivität der Messspule hat. Damit verändert die Position der Platine 1 im Spalt 4 die magnetische Kopplung zwischen Niederhalter 2 und Matrize 3, wodurch sich in Abhängigkeit der Position der Platine 1 die Induktivität der Messspule ändert.A permanent magnet 8th is in a hole 6 , Here is the north-south direction of the magnet 8th vertical to the borehole axis and substantially parallel to the surface normal to the hold-down 2 arranged. This forms in the area of the wall 10 an approximately homogeneous magnetic field. In a hole 7 in the opposite die 3 is the sensor 9 arranged. In the area of the gap 4 between downholder 2 and die 3 that is not through the board 1 is filled, the magnetic field of the magnet 8th not with sufficient field strength on the matrix 3 overcouple. In the area of the gap 4 that with the board 1 filled, a magnetic field can enter the matrix 3 overcouple. Due to the coupled magnetic field, the permeability of the soft magnetic film changes 13 , which in turn has an influence on the inductance of the measuring coil. This changes the position of the board 1 in the gap 4 the magnetic coupling between downholder 2 and die 3 , which varies depending on the position of the board 1 the inductance of the measuring coil changes.

4 zeigt einen anderen Sensor 9 mit schichtförmigen Aufbau in schematischer Darstellung. Der Sensor ist auf einem Träger aufgebaut, der einen ersten Trägerteil 16 und einen zweiten Trägerteil 17 aufweist. Eine Folie 13 aus weichmagnetischem Material umschließt den ersten Trägerteil 16. Eine Messspule 14 und eine Kompensationsspule 15 sind nebeneinander um den mit der Folie 13 umschlossenen ersten Trägerteil 16 gewickelt. Mithilfe des zweiten Trägerteils 17 kann der Sensor in eine Bohrung 6 eingebaut werden, wobei der zweite Trägerteil in radialer Richtung die Bohrung 6 vollständig ausfüllt und somit den Sensor vor Verschmutzung schützt. Grundsätzlich kann der Sensor 9 auch in Bohrung 7 eingebaut werden. Entsprechend wäre der Magnet 8 dann in der jeweils anderen Bohrung platziert. 4 shows another sensor 9 with layered structure in a schematic representation. The sensor is mounted on a carrier, which has a first carrier part 16 and a second carrier part 17 having. A slide 13 made of soft magnetic material encloses the first carrier part 16 , A measuring coil 14 and a compensation coil 15 are next to each other with the foil 13 enclosed first carrier part 16 wound. Using the second carrier part 17 can the sensor into a hole 6 be installed, wherein the second support member in the radial direction of the bore 6 completely fills and thus protects the sensor from contamination. Basically, the sensor 9 also in bore 7 to be built in. Accordingly, the magnet would be 8th then placed in the other hole.

5 zeigt den Impedanzverlauf (Betrag und Phase) eines zu einem Schwingkreis ergänzten Messaufbaus (Messspule 14 und Parallelkapazität) bei einer Frequenz von 160 kHz, abhängig von der Position der Platine (Einzugweg). Z ist der Betrag und φ die Phase der gemessenen Impedanz der Sensorspule. 5 shows the impedance curve (magnitude and phase) of a built-up to a resonant circuit measurement setup (measuring coil 14 and parallel capacitance) at a frequency of 160 kHz, depending on the position of the board (feed path). Z is the magnitude and φ is the phase of the measured impedance of the sensor coil.

6a und 6b zeigen den Impedanzverlauf (Betrag und Phase) der Messspule 14 abhängig von der Position der Platine und einem Gleichstrom durch die Kompensationsspule 15. Durch Gleichstromspeisung der Kompensationsspule wird ein zusätzliches Magnetfeld erzeugt, das sich mit dem Magnetfeld des Magneten überlagert. In 6a ist die unterste Kurve bei einem Strom von –2 mA durch die Kompensationsspule aufgenommen. Bei der zweituntersten Kurve floss ein Strom von –0,126 mA. Die darauf folgende, mit einem Quadrat gekennzeichnete Kurve wurde bei einem Strom von +0,4 mA aufgenommen. Bei der obersten Kurve wurde ein Strom von +2 mA durch die Kompensationsspule verwendet. Die Reihenfolge der Phasendiagramme in 6b ist verdreht, so dass die oberste Kurve bei –2 mA, die unterste Kurve bei +2 mA aufgenommen worden ist. Die dargestellten Ströme sind lediglich beispielhaft. 6 zeigt, dass mithilfe dieser zusätzlichen Maßnahme die Kennlinie so beeinflusst werden kann, dass bestimmte Werte der Impedanz (Betrag oder/und Phase) erreicht werden kann. 6a and 6b show the impedance curve (magnitude and phase) of the measuring coil 14 depending on the position of the board and a DC current through the compensation coil 15 , By direct current supply of the compensation coil, an additional magnetic field is generated, which is superimposed with the magnetic field of the magnet. In 6a the lowest curve is taken by the compensation coil at a current of -2 mA. At the second lowest curve, a current of -0.126 mA flowed. The following curve marked with a square was recorded at a current of +0.4 mA. At the top curve, a +2 mA current was used by the compensation coil. The order of the phase diagrams in 6b is twisted so that the top curve has been recorded at -2 mA, the bottom curve at + 2 mA. The currents shown are merely exemplary. 6 shows that with the help of this additional measure, the characteristic curve can be influenced so that certain values of the impedance (magnitude and / or phase) can be achieved.

7 zeigt eine Einbausituation des Sensors nach 4 in einem Bohrloch 6 in einem Niederhalter 2. In einem weiteren Bohrloch 7 in der Matrize 3 ist ein Permanentmagnet 8 angeordnet, dessen Nord-Süd-Richtung parallel zur Längsrichtung eines zwischen Niederhalter 2 und Matrize 3 gebildeten Spaltes 4 orientiert ist. Das Magnetfeld H₀ des Magneten schließt sich über die Wandung 19 an der Stirnseite der Bohrung 7, die Wandung 18 an der Stirnseite der Bohrung 6, sowie über die Wandungen 11 und 10. Dabei geht das Magnetfeld auch durch die Stirnseite der Folie 13. Dem Magnetfeld H₀ sind das Erdmagnetfeld sowie Hindergrundfelder, die durch die ferromagnetische Umgebung (Niederhalter, Matrize, bewegliche Platte) selbst erzeugt werden, überlagert. Die genannten überlagerten Magnetfelder lassen sich weitestgehend über ein Magnetfeld der Kompensationsspule 15 eliminieren. Die Kompensationsspule 15 kann auch gegensinnig zur Messspule 14 eingeschaltet werden und kann gleichzeitig mit dem Wechselstrom und dem Gleichstrom gespeist werden. Die Kompensationsspule kann jedoch auch im Sinne einer Halbbrücke mit der Messspule verschaltet sein und in differentieller Weise betrieben werden. 7 shows a mounting situation of the sensor 4 in a borehole 6 in one Stripper plate 2 , In another borehole 7 in the mold 3 is a permanent magnet 8th arranged, whose north-south direction parallel to the longitudinal direction of a between downholder 2 and die 3 formed gap 4 is oriented. The magnetic field H _{0 of} the magnet closes over the wall 19 at the front of the hole 7 , the wall 18 at the front of the hole 6 , as well as over the walls 11 and 10 , The magnetic field also passes through the front of the film 13 , The magnetic field H ₀ is superimposed on the earth's magnetic field as well as on background fields generated by the ferromagnetic environment (hold-down, die, movable plate) itself. The above superimposed magnetic fields can be as far as possible via a magnetic field of the compensation coil 15 eliminate. The compensation coil 15 can also be in opposite directions to the measuring coil 14 can be switched on and can be fed simultaneously with the alternating current and the direct current. However, the compensation coil can also be connected in the sense of a half-bridge with the measuring coil and operated in a differential manner.

Denkbar sind auch andere Platzierungen der Magnetfeldquellen (Permanentmagneten, Elektromagneten) in Verbindung mit einem magnetfeldempfindlichen Sensor, der beispielsweise als Flachspule 24 in Platinentechnik mit einer Folie aufgebaut sein kann. Die Spule ist hier nicht umfassend um die Folie gewickelt, sondern ist einseitig (oder auch zweiseitig) mit der Folie bedeckt. Eine derartige Ausgestaltung wird in Verbindung mit 8 näher beschrieben.Also conceivable are other placements of the magnetic field sources (permanent magnets, electromagnets) in conjunction with a magnetic field-sensitive sensor, for example, as a flat coil 24 can be constructed with a foil in board technology. The coil is not wrapped around the film here, but is one-sided (or two-sided) covered with the film. Such a configuration is used in conjunction with 8th described in more detail.

8 zeigt in einer schematischen Darstellung eine weitere Ausführungsform, bei der das Magentfeld mit Hilfe eines Elektromagneten 20 erzeugt wird. Der Elektromagnet 20 weist eine Spule 21 auf, die um einen Kern 22 aus weichmagnetischem Material gewickelt ist. Der Elektromagnet 20 ist an einer seitlichen Wandung 25 des Niederhalters 2 befestigt und erzeugt ein Magnetfeld, das sich über die Wandungen 18 und 10 des Niederhalters 2 und über die Platine 1 schließt. Dabei wird die Platine 1 aufmagnetisiert. Ein Magnetfeldsensor 9, der eine weichmagnetische Folie 13 und eine Flachspule 24 als Messspule aufweist, befindet sich in einer Bohrung 6, die von der dem Elektromagneten 20 gegenüberliegenden Seite des Niederhalters 2 aus hergestellt ist. Der Sensor 9 und der Elektromagnet 20 sind über die Wandung 18 getrennt. Ein Magnetfeld, das von der Kante 23 der Platine 1 fließt, schließt sich über die Wandung 10, Luftspalt 4 und Oberfläche des Niederhalters 2. Die Größe des Magnetfeldes ist von der Position der Platine 1 abhängig und wird mit dem Magnetfeldsensor 9 gemessen. 8th shows in a schematic representation of another embodiment in which the magnetic field by means of an electromagnet 20 is produced. The electromagnet 20 has a coil 21 on that around a core 22 made of soft magnetic material is wound. The electromagnet 20 is on a side wall 25 the hold-down 2 attached and generates a magnetic field that extends over the walls 18 and 10 the hold-down 2 and over the board 1 closes. This is the board 1 magnetized. A magnetic field sensor 9 , which is a soft magnetic foil 13 and a flat coil 24 as a measuring coil, located in a bore 6 that of the the electromagnet 20 opposite side of the blank holder 2 made out of. The sensor 9 and the electromagnet 20 are over the wall 18 separated. A magnetic field coming from the edge 23 the board 1 flows, closes over the wall 10 , Air gap 4 and surface of the blank holder 2 , The size of the magnetic field is determined by the position of the board 1 depends and is with the magnetic field sensor 9 measured.

Über die Dicke der Wandung 18 kann die Größe des Messbereichs bestimmt werden. Vorteilhaft ist dabei, dass die Feldstärke des mit dem Elektromagneten 20 erzeugten Feldes so eingestellt (bzw. geregelt) werden kann, dass eine notwendige Empfindlichkeit des Sensors 9 erreichbar ist. Weiter kann der Elektromagnet 20 nur für die Dauer der Blechpositionsmessung eingeschaltet sein.About the thickness of the wall 18 the size of the measuring range can be determined. It is advantageous that the field strength of the with the electromagnet 20 generated field can be adjusted (or regulated) that a necessary sensitivity of the sensor 9 is reachable. Next, the electromagnet 20 be turned on only for the duration of the sheet position measurement.

Neben der in 8 gezeigten Ausgestaltung kann der Elektromagnet auch an der Matrize 3 angebracht sein. Entsprechend kann die Bohrung in der Matrize 3 vorgesehen. Bei allen vier möglichen Ausgestaltungen gelten die Ausführungen bezüglich 8 entsprechend.In addition to the in 8th As shown, the electromagnet can also be attached to the die 3 to be appropriate. Accordingly, the hole in the die 3 intended. In all four possible embodiments, the statements regarding 8th corresponding.

9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Es sind ein Magnetfeldsensor 9 und ein Permanentmagnet 8 gemeinsam in einer Bohrung 6 platziert. Die Bohrung 6 ist im Niederhalter 2 hergestellt, wobei die Dicke der Wandung 10 aus Konstruktiven- und Festigkeitsgründen einige mm beträgt, vorzugsweise ca. 4 mm. Prinzipiell kann diese Bohrung auch in der Matrize 3 hergestellt werden. Entsprechend wäre Sensor 9 und Magnet 8 in der Bohrung 7 angeordnet. Bei Bewegung der Platine 1 ändert sich die Magnetfeldverteilung im (Luft-)Spalt 4, was mit Hilfe des Sensors 9 gemessen werden kann. 9 shows a further embodiment of a device according to the invention. It is a magnetic field sensor 9 and a permanent magnet 8th together in a hole 6 placed. The hole 6 is in the hold down 2 manufactured, whereby the thickness of the wall 10 for structural and strength reasons is a few mm, preferably about 4 mm. In principle, this hole can also be in the die 3 getting produced. Accordingly, sensor would be 9 and magnet 8th in the hole 7 arranged. When moving the board 1 the magnetic field distribution changes in the (air) gap 4 What with the help of the sensor 9 can be measured.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.With regard to further advantageous embodiments of the device according to the invention, reference is made to avoid repetition to the general part of the specification and to the appended claims.

Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.Finally, it should be expressly understood that the above-described embodiments of the device according to the invention are only for the purpose of discussion of the claimed teaching, but not limit these to the embodiments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Platinecircuit board
22: NiederhalterStripper plate
33: Matrizedie
44: Luftspaltair gap
55: Stempelstamp
66: Bohrung (in Niederhalter)Bore (in holddown)
77: Bohrung (in Matrize)Bore (in die)
88th: Permanentmagnetpermanent magnet
99: Magnetfeldsensormagnetic field sensor
1010: Wandung (im Niederhalter)Wall (in the holddown)
1111: Wandung (in Matrize)Wall (in matrix)
1212: Trägercarrier
1313: Foliefoil
1414: Messpulemeasurement coil
1515: Kompensationsspulecompensating coil
1616: erster Trägerteilfirst carrier part
1717: zweiter Trägerteilsecond carrier part
18 18: stirnseitige Wandung (Niederhalter)end wall (hold-down)
1919: stirnseitige Wandung (Matrize)end wall (matrix)
2020: Elektromagnetelectromagnet
2121: Spule (des Elektromagneten)Coil (of the electromagnet)
2222: Kern (des Elektromagneten)Core (of the electromagnet)
2323: Kante (der Platine)Edge (of the board)
2424: Flachspuleflat coil
2525: seitliche Wandunglateral wall

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3744177 A1 [0010]
EP 0589066 A1 [0011, 0011, 0014]
DE 10208377 A1 [0013, 0014]
WO 2008/074317 A2 [0032, 0057]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN 8582 [0003]

Claims

Device for detecting the position and / or movement of a thin body ( 1 ) made of ferromagnetic material, in particular a circuit board during the deep drawing of sheet metal, wherein the thin body ( 1 ) at least partially in one between two ferromagnetic bodies ( 2 . 3 ) formed gap ( 4 ) is arranged and in the longitudinal direction of the gap ( 4 ) is movable, characterized in that one of the two bodies ( 2 . 3 ) a magnet ( 8th . 20 ) associated with the thin body ( 1 ) facing edge region of the body ( 2 . 3 ) generates a magnetic field that is capable of detecting a signal passing through the moving thin body ( 1 ) caused change in the magnetic field distribution a magnetic field sensor ( 9 ) is provided and that an evaluation device is provided for evaluating the magnetic field sensor, by means of a movement and / or position of the thin body ( 1 ) can be determined.

Device according to claim 1, characterized in that the magnet ( 8th ) on a lateral wall ( 25 ) on one of the two bodies ( 2 . 3 ) is arranged.

Device according to claim 1, characterized in that the magnet ( 8th . 20 ) is arranged in a first cavity, wherein the first cavity in one of the two bodies ( 2 . 3 ) and preferably through a bore ( 6 . 7 ) or a cutout is formed.

Device according to claim 3, characterized in that the magnet ( 8th . 20 ) is arranged such that through the magnet ( 8th ) is directed radially outward along the cavity.

Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the magnetic field sensor ( 9 ) is disposed in the first cavity.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the magnetic field sensor ( 9 ) is arranged in a second cavity, wherein the second cavity in one of the two bodies ( 2 . 3 ) and preferably through a bore ( 7 . 6 ) or a cutout is formed.

Device according to one of claims 3 to 5 and claim 6, characterized in that the first cavity and the second cavity parallel to each other and close to the gap ( 4 ) limiting surface of the body ( 2 . 3 ) are arranged.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the magnet ( 8th . 20 ) is formed by a permanent magnet or an electromagnet.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the magnetic field sensor ( 9 ) a soft magnetic film ( 13 ) and a measuring coil ( 14 ), wherein the soft magnetic film ( 13 ) and the measuring coil ( 14 ) preferably on a support ( 12 ) are arranged.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a compensation coil ( 15 ) for influencing the characteristic of the magnetic field sensor ( 9 ) is provided, wherein the compensation coil ( 15 ) is preferably connected to a DC power source.

Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the two bodies in the longitudinal direction of the gap ( 4 ) are arranged fixed.

Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that one of the two bodies ( 3 ) by a die of a thermoforming device and the other of the two bodies ( 2 ) is formed by a hold-down of the thermoforming device.

Device according to claim 12, characterized in that the thin body ( 1 ) is formed by a clamped between the die and the blank holder board.

Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the magnetic field sensor ( 9 ) is supplemented by a capacitance to a resonant circuit and that for detecting the change in the magnetic field distribution, the magnitude and the phase of the impedance (Z) of the magnetic field sensor ( 9 ).

Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the magnetic field using an electromagnet ( 20 ) is generated and that by the electromagnet ( 20 ) flowing current is controlled such that the magnetic field sensor ( 9 ) has a constant impedance (Z).

Device according to one of claims 1 to 15, characterized in that to compensate for interference, a compensation coil ( 15 ) is provided, which generates a further magnetic field, which interacts with the magnetic field of the magnet ( 8th . 20 ) and interference fields superimposed.