DE2748459C2 - Verfahren und Vorrichtung zur optischen Bestimmung der Schneidspaltbreite bei Schneidwerkzeugen der Stanztechnik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Bestimmung der Schneidspaltbreite bei Schneidwerkzeugen der Stanztechnik, wobei der Stempel des Schneidwerkzeuges in eine auf der Schneidplatte aufgelegte blattartige Materialprobe eingedrückt wird, ohne daß dabei das auszustanzende Material abgeschert wird, und anschließend die entstandenen Eindrücke von Stempelkante und

Schneidplattenkanten durch ein optisches Beobachtungssystem betrachtet werden.

Bei Schneidwerkzeugen der Stanztechnik, bei denen ein Blech oder anderes blattartiges Material zwischen den Kanten der Schneidplatte und eines beweglichen Stempels abgeschert wird, muß der Spalt zwischen den beiden Kanten möglichst gleichmäßig sein, damit der Werkzeugverschleiß gering bleibt und ein möglichst gleichmäßiger, den Anforderungen entsprechender Grat ensteht Besonders bei aufwendigen Werkzeugen ist daher erforderlich, die Größe und die Gleichmäßigkeit des Spaltes vor Schneidbeginn festzustellen.

Dies wird üblicherweise dadurch erreicht, daß eine durchsichtige Kunststoffolie auf die Schneidplatte gelegt und der Stempel wie beim Schneiden gegen die Schneidplatte bewegt, jedoch dabei nur soweit in die Folie eingedrückt wird, daß sich ohne Abscheren des Materials eine deutliche Einprägung der Kanten von Schneidplatte und Stempel ergibt Anschließend wird die Folie unter ein Mikroskop oder ein anderes geeignetes Beobachtungssystem geschoben und der Abdruck der einen Schneidkante auf der Oberseite der Folie und (durch die durchsichtige Folie hindurch) der Abdruck der anderen Schneidkante auf der unteren Folienseite betrachtet Der Abstand der beiden Schneidkanten, genauer die Projektion des Abstandes auf die Beobachtungsebene des Mikroskops, ergibt die Schneidspaltbreite.

Hierbei ist es jedoch nachteilig, daß eine gleichzeitige, gleichmäßig scharfe Abbildung der Kantenabdrücke auf jo den beiden Seiten der Folie nicht möglich ist Ferner wird die optische Auswertung durch die Lichtb; echung an der Folie verfälscht Auch kann beim Schneiden harter Bleche unter werkstattmäßigen Bedingungen (z. B. durch ein Ausweichen des Schneidstempels) der v, tatsächliche Schneidspalt gegenüber dem an einer durchsichtigen, weichen Kunststoffolie gemessenen Spalt abweichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die mit den bisherigen optischen Methoden erreichbare Genauigkeit bei der Bestimmung der Schneidspaltbreite zu verbessern, insbesondere auch unter werkstattmäßigen Bedingungen.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art die beiden Blattseiten der Materialprobe durch auf entgegengesetzten Seiten der Materialprobe angeordnete optische Abbildungssysteme gleichzeitig auf eine gemeinsame Abbildungsebene scharf abgebildet werden und durch Überlagerung der Bilder des Stempelkanten-Eindrucks und des Schneidplattenkanten-Eindruckes die Breite des Schneidspaltes bestimmt wird.

Die Verwendung zweier Abbildungssysteme ermöglicht es, die Kanteneindrücke auf beiden Blattseiten gleichzeitig scharf abzubilden, wobei durch die optische Oberlagerung der beiden scharfen Bilder die Möglichkeit einer direkten Messung des Schneidspaltes gegeben wird. Ferner kann eine undurchsichtige Materialprobe, insbesondere aus unter werkstattmäßigen Bedingungen zu schneidendem Material selbst, verwendet werden, da 6« die beiden Kanten jeweils durch die auf die Blattoberseiten gerichteten Abbildungssysteme hindurch beobachtet werden müssen. Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht nicht nur die genaue Messung der Spaltbreite unter Werkstattbedingungen, tr> sondern gestattet es auch, die Gleichmäßigkeit des Schneidspaltes zu erfassen.

Vorteilhaft werden die beiden Abbildungssysteme mit

ihren optischen Achsen jeweils, senkrecht auf die beiden Blattseiten der Materialprobe ausgerichtet Bevorzugt besitzen die Abbildungssysteme für die beiden Blattseiten den gleichen Vergrößerungsfaktor.

Das Wesen des Verfahrens gemäß der Erfindung und bevorzugte Merkmale für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden anhand von 3 Ausführungsbeispielen und 4 Figuren näher erläutert

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung und den Strahlengang bei einer Schneidspaltbreiten-Messung gemäß der Erfindung.

F i g. 2 verdeutlicht die Entstehung des Schneidspaltes bei einem Schneidwerkzeug der Stanztechnik.

Die Fig.3 und 4 zeigt verschiedene Ausführungen der Abbildungssysteme und erläutern unterschiedliche Varianten der Schneidspaltbreiten-Messung nach der Erfindung.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einer Halterung, z. B. den Spannblöcken 1 in F i g. 1, für die blattähnliche Materialprobe 2, und zwei auf die beiden Blattflächen gerichteten Abbildungssystemen 3 und 4, die neben Mikroskop- oder Fernrohrartigen Linsensystemen 5 und 6 noch reflektierende Flächen (z. B. Umlenkprismen 7,8,9,10) enthalten und die beiden Blattseiten auf eine gemeinsame Abbildungsebene abbilden, in der sich eine Abbildungsfläche 11 befindet

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 sind die beiden Abbildungssysteme 3 und 4 ungefähr symmetrisch aufgebaut Die beiden Blattseiten werden durch Beleuchtungseinrichtungen 13 beleuchtet Als Abbildungsfläche 11 dient eine Mattscheibe. Die Bilder werden durch die Abbildungssysteme von entgegengesetzten Seiten auf die Mattscheibe projeziert Dies hat den Vorteil, daß auf der Mattscheibe beide Blattseiten vergrößert und ohne großen Aufwand in der richtigen Lage zueinander (d. h. entweder beide seitenverkehrt oder beide seitenrichtig) erscheinen.

Durch die punktierte Linie 12 soll ein Strahlengang zur Abbildung desjenigen Kanteneindrucks angedeutet sein, der auf der dem Abbildungssystem 3 zugewandten Seite eingeprägt ist und z. B. von der Schneidplatte stammt Mit der Pfeil A sei ein Teil des Schneidplatteneindruckes bezeichnet und mit A' dessen Bild auf der Mattscheibe U. Die Größe des Bildes /4'wird durch den Vergrößerungsfaktor des Linsensystems und der nachgeschalteten Umlenkprismen bzw. Umlenkspiegel bestimmt Mit dem Abbildungssystem 4 wird der Kanteneindruck auf der anderen Blattseite scharf auf die Mattscheibe 11 abgebildet, wie durch die Pfeile B und B' darstellt ist, die einen Teil des Stempelabdrucks und dessen Bild kennzeichnen sollen. Vorteilhaft besitzten die Abbildungssysteme 3 und 4 den gleichen Vergrößerungsfaktor. Bei geeigneter Justierung ist dann die Breite des Schneidspaltes 5 direkt aus dem Abstand S', den die Bilder A', B'des Schneidplatteneindruckes A und des Stempeleindruckes B voneinander aufweisen, meßbar.

Die Justierung erfordert hierbei zunächst die Einstellung eines Nullpunktes, der einer Schneidspaltbreite Null entspricht Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß die beiden Abbildungssysteme 3 und 4 so ausgerichtet werden, daß die Bilder von zwei auf den Blattseiten einander genau gegenüberliegenden Punkte einen dazwischenliegenden Punkt auf einer durchsichtigen, an den Ort der Materialprobe einzubringen Justierungsplatte, anfixiert.

Bei der im folgenden anhand von F i g. 1 erläuterten

Verfahrensvariante werden die beiden Abbildungssysteme nach der Nullpunktjustierung aufeinander zu, d. h. senkrecht zur Ebene der Materialprobe 2 bewegt. Insbesondere bleibt das Linsensystem 5 orstfest. während das Linsensystem 6 nach links oder rechts beweglich ist, wie durch den Pfeil 15 angedeutet ist Zur Erzeugung eines scharfen Bildes ist die Haltevorrichtung 1 auf einer kreuzweise beweglichen Platte 16 (»Kreuztisch«) montiert. Die Materialprobe 2 wird nun soweit zwischen die beiden Abbildungssysteme 3 und 4 geschoben, daß das Abbildungssystem 3 ein scharfes Bild A' des Schneidplatten-Eindruckes A liefert. Um auch den Stempelkanteneindruck B scharf abzubilden, kann das Abbildungssystem 4, z. B. das Objektiv eines Mikroskopes 6, verändert werden, jedoch besteht die Gefahr, daß sich dabei der Vergrößerungsfaktor nicht unbedeutend verändert. In F i g. 1 ist daher vorgesehen, das Linsensystem 6 entsprechend dem Pfeil 15 zu verschieben. Allgemein empfiehlt es sich, wenn wenigstens die beiden Abbildungssysteme 3 und 4 kreuzweise beweglich sind

F i g. 2 zeigt ein Schneidwerkzeug der Stanztechnik. Das zu schneidende Material (z. B. Blech) 21 wird auf die Schneidplatte 20 gelegt und von Niederhaltern 22 fest aufgepreßt Der Stempel 23 wird durch die Materialprobe 21 hindurch in eine Aussparung der Schneidplatte 20 bewegt und dabei das Material 21 abgeschert Der Abstand S zwischen dem Stempel 23 und der Schneidplatte 20 wird als Schneidspalt Sbezeichnet

Zur Erzeugung geeigneter Kanteneindrücke in eine Materialprobe für die Schneidspaltbreiten-Messung wird der Stempel 23 nur soweit bewegt daß es zu keiner Abtrennung des ausgestanzten Materiales von der Materialprobe kommt Vorteilhaft wird der Stempel etwa bis zur halben Dicke der blattförmigen Materialprobe 21 eingedrückt

Bei der Anordnung nach F i g. 3 enthält das rtchts der Materialprobe 2 angeordnete Abbildungssystem 4 anstelle des zweiten Umlenkprismas 9 der F i g. 1 einen halbdurchlässigen Spiegel 31, der den Strahlengang auf eine seitlich zu der gesamten Anordnung befindliche Abbildungsfläche 32, beispielsweise eine reflektierende Leinwand, lenkt Der Strahlengang des Abbildungssystems 3 auf der linken Seite der Materialprobe 2 wird durch den halbdurchlässigen Spiegel 31 nur unwesentlich abgelenkt Vorteilhaft ist dabei im einen Strahlengang eine gerade Anzahl, im anderen Strahlengang eine ungerade Anzahl von Reflexionsflächen z. B. 8, 33 vorgesehen. Die zusätzliche Spiegelung am Spiegel 33 bewirkt dabei, daß die Bilder A' und B' des Schneidplattenkanten-Eindruckes A bzw. Stempelkanteneindruckes B wie nach F i g. 1 entweder beide seitenrichtig oder beide seitenverkehrt stehen. Die kann übrigens auch durch ein Umlcnkprisma 43 in einem der beiden Strahlengänge (Fig.4) erreicht werden. In den Ausführungsbeispielen nach Fig.3 und 4 werden die Bilder der beiden Blattseiten von der gleichen Seite auf die Abbildungsfläche 32 geworfen.

Nach der Nullpunktjustierung und der Scharfeinstellung der beiden optischen Abbildungssysteme auf die oben erwähnte Art muß der zu messende Schneidspalt nicht aus dem Abstand der fiberlagerten Kantenbilder in der Abbildungsebene 32 bestimmt werden. Vielmehr kann, wie in Fig.3 dargestellt ist, das zweite Abbildungssystem 4 parallel zur Blattebene verschoben werden, bis die Bilder der beiden Kanteneindrücke

ίο zusammenfallen. So können z. B. das Linsensystem 6 und das Umlenkprisma 8 auf einer beweglichen Platte montiert werden und gemeinsam parallel zur Blattebene bewegt werden, wie durch die Pfeile 34 und 35 dargestellt ist Diese Verschiebung gegenüber der durch

is gestrichelte Linien 36 dargestellten Ausgangsstellung kann z. B. mittels einer Mikrometerschraube mit Nonius direkt als Spaltbreite gemessen werden.

Diese Art der Schneidspaltenbreiten-Bestimmung ist besonders dann angebracht, wenn breitere Spalten zu messen sind. Da die Kanten der Schneidplatte und des Stempels selten genau parallel zueinander sind, werden die Bilder der entsprechenden Eindrücke nicht genau zusammenfallen, vielmehr kann man die Ungleichmäßigkeit des Schneidspaltes daran erkennen, in welchem Ausmaß die Bilder der beiden Kanteneindrücke zur Deckung gebracht werden können.

Eine weitere Verfahrensvariante zeigt die Fig.4, wobei in den Abbildungssystemen 3 und 4, z. B. in den Okularen von Mikroskopen 5 und 6 , Marken

μ angebracht sind, die die Mitte des Okularblickfeldes, d. h. die optische Achse, markieren. Zur Nullpunktjustierung genügt es, die Abbildungssysteme so auszurichten, daß in der Abbildungsebene zusammenfallende Bilder der beiden Marken entstehen. Die Materialprobe wird derart vor die Einfallsöffnung des Abbildungssystems 3 gebracht daß in der Abbildungsebene die Marke 48 mit dem Bild A' des Schneidplattenkanten-Eindruckes A zusammenfällt Das zweite Linsensystem 6 wird nun parallel zur Blattebene entsprechend dem Pfeil 50 solange verschoben, bis das Bild B' des anderen Kanteneindrucks B mit der Marke 49 des Abbildungssystems 4 zusammenfällt Das Umlenkprisma 8 bleibt dabei ortsfest Die Spaltbreite ergibt sich dabei wieder als Verschiebung des Linsensystems 6, jedoch haben auch die Bilder Λ'und ß'der Kanteneindrücke bzw. der Marken einen Abstand, der genau gleich ist zu der Schneidspaltbreite. Wird die auf der Abbildungsfläche 32 erzeugte Überlagerung der beiden Bilder nunmehr mit einer Lupe oder einem Mikroskop betrachtet so

so kann dieser Abstand mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Selbstverständlich kann anstelle der Mitte des Okularblickfeldes, die die optische Achse auszeichnet, auch ein anderer ausgezeichneter Blickfeldpunkt & h. ein anderer Strahlengang, verwendet werden. Diese

ss Variante ist besonders dann von Vorteil, wenn bei größeren Schneidspaltbreiten die Bildfelder der Abbildungssysteme nicht ausreichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur optischen Bestimmung der Schneidspaltbreite bei Schneidwerkzeugen der Stanztechnik, wobei der Stempel des Schneidwerkzeuges in eine auf der Schneidplatte aufgelegte blattartige Materialprobe eingedrückt wird, ohne daß dabei das auszustanzende Material abgeschert wird, und anschließend die entstandenen Eindrücke von Stempeikante und Schneidplattenkante durch ein optisches Beobachtungssystem betrachtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Blattseiten der Materialprobe (2) durch auf entgegengesetzte Seiten der Materialprobe (2) angeordnete optische Abbildungsysteme (3, 4) gleichzeitig auf eine gemeinsame Abbildungsebene (11, 32) scharf abgebildet werden und durch Überlagerung der Bilder (A', B')des Stenjpelkanten-Eindrucks und des Schneidplattenkanten-Eindruckes die Breite des Schneidspaltes (5) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abbildungssysteme (3, 4) mit ihren optischen Achsen jeweils senkrecht auf die beiden Blattseiten der Materialprobe (2) ausgerichtet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nullpunkt-Justierung die beiden Abbildungssysteme (3, 4) so ausgerichtet werden, daß die Bilder von zwei auf den Blattseiten einander genau gegenüberliegenden Punkten in der Abbildungsebene (II) zusammenfallen oder daß ein dazwischenliegender Punkt auf einer durchsichtigen, an den Ort der Materialprobe einzubringenden Justierplatte fixiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die beiden Blattseiten der Materialprobe (2) mit etwa dem gleichen Vergrößerungsfaktor abgebildet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die blattartige Materialprobe (2) derart vor die Einfallsöffnung des einen (ersten) Abbildungssystems (3) gebracht wird, daß ein scharfes Bild (A') des Kanteneindruckes der diesem ersten Abbildungssystem zugewandten Blattseite auf einer Abbildungsfläche (11) entsteht, und daß das andere (zweite) Abbildungssystem (4) zur Erzeugung eines scharfen Bildes (B') des Kanteneindrucks der dem zweiten Abbildungssystem zugewandten Blattseite eingestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Scharfeinstellung des zweiten Abbildungssystems (4) der Abstand des Bildes (A') des Schneidplattenkanten-Eindrucks vom Bild (B) des Stempelkanten-Eindruckes gemessen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einstellung des zweiten Abbildungssystems (4) dieses solange parallel zur Blattebene verschoben wird, bis die Bilder (A', B') der beiden Kanteneindrücke (A, B) wenigstens teilweise zusammenfallen und daß als Schneidspaltbreite die Verschiebung des zweiten Abbildungssystems (4) gemessen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 3 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dall in jedem Abbildungssystem (3, 4) ein ausgewählter Punkt des Bildfeldes durch je eine Marke (48, 49) derart markiert wird, daß bei der Nullpunkt-Justierung in der Abbildungsebene (32) zusammenfallende Bilder der Marken entstehen, daß dann die Materialprobe derart vor das erste Abbildungssystem (3) gebracht wird, daß in der Abbildungsebene (32) die Marke (48) des ersten Abbildungssystems (3) mit dem vom ersten Abbil-

dungssystem erzeugten Bild (A') des Kanteneindrucks (A) zusammenfällt, daß das zweite Abbildungssystem (4, 6) parallel zur Ebene der blattartigen Materialprobe soweit verschoben wird, bis das Bild (B') des vom zweiten Abbildungssystem (4, 6)

ίο erzeugten anderen Kanteneindrucks (B) mit der Marke (49), des zweiten Abbildungssystems (4) zusammenfällt, und daß als Spaltbreite die Verschiebung des zweiten Abbildungssystems (4,6) oder der Abstand des Bildes (A')dts Schneidplattenkanten-Eindruckes vom überlagerten Bild (B') des Stempelkanten-Eindruckes gemessen wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Halterung (1) für die blattartige Materialprobe (2) und zwei auf die beiden Blattflächen gerichtete Abbildungssysteme (3, 4) mit reflektierenden Flächen (7, 8, 9, 10) und einer gemeinsamen Abbildungsfläche (U) zur Abbildung der beiden Blattseiten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Mattscheibe (11) als Abbildungsfläche.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Abbildungssysteme (3,4) die Bilder (A', B')der beiden Kanteneindrücke (A, B) von entgegengesetzten Seiten auf die Mattscheibe (11) projezierbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abbildungssysteme (3,4) ungefähr symmetrisch aufgebaut sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß durch die Abbildungsysteme (3, 4) die Bilder (A', B') auf eine gemeinsame Seite der Abbildungsfläche (32) projezierbar sind, indem vor der Abbildungsfläche ein den Strahlengang des einen Abbildungssystems (3) nicht ablenkender, den anderen Strahlengang umlenkender, halbdurchlässiger Spiegel (31) vorgesehen ist

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß in dem einen Strahlengang ein Umkehrprisma (43) oder ein anderes optisches Umkehrsystem (33) angeordnet ist

15. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß wenigstens zwei von drei Halterungen (1) für die Materialprobe (2) und die

so beiden Abbildungsysteme (3, 4) kreuzweise beweglich sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet daß in den Abbildungssystemen (3, 4) Marken (48, 49) zur Markierung je eines Punktes im Bildfeld der Abbildungssysteme vorgesehen sind.