DE3038147C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zum optischen Erfassen der Seitenlage eines Werkstückes auf einer Unterlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine Meßeinrichtung zum optischen Erkennen der Kanten von auf einer Unterlage transportablen Werkstücken mit einer Lichtquelle und einem relativ dazu neigungsverstellbaren Lichtempfänger ist Stand der Technik gemäß § 3 (2) 1 Patentgesetz (DE 30 24 679 A1).

Zur Weiterverarbeitung von Stanzteilen müssen diese in vielen Fällen in einer bestimmten Seitenlage angeliefert werden. Bei un­ symmetrischen Teilen ist ohne weiteres eine Lageerkennung durch Ab­ tasten der Kontur oder Fläche des Stanzteiles mit Hilfe bekannter, optisch oder induktiv arbeitender Sensoren möglich. Eine solche Lageerkennung versagt jedoch bei flachen, axialsymmetrischen Werk­ stücken, wie Stanzteilen, mit beidseitig ähnlicher Oberflächenbe­ schaffenheit. Dem Anmelder ist nur ein mechanisches Verfahren be­ kannt, bei dem die Lageerkennung aufgrund unterschiedlicher Reibungs­ werte erfolgt. Eine solche Lageerkennung gelingt aber nur ab einer gewissen Grathöhe des Grates am Werkstück.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, womit eine eindeutige Lageerkennung der Seitenlage eines inbesondere flachen, axialsymmetrischen Werkstückes, das einseitig einen Grat aufweist, insbesondere eines Stanzteiles, unabhängig von der Grathöhe ermöglicht werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Meßeinrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 vorgesehen.

Mit der Meßeinrichtung nach der Erfindung gelingt eine optische Lageerkennung einer Seite des Werkstückes, je nach dem, ob eine ausreichende reflektierte Lichtmenge dem Empfänger zuge­ führt wird oder nicht. Diese Lichtmenge muß den charakteristischen Schwellwert in die reflektierte Lichtmenge über- oder unter­ schreiten, damit ein Lagesignal ausgelöst wird. Bei einer Aus­ führung der Meßeinrichtung nach der Erfindung, bei welcher der Schwellwert für die reflektierte Lichtmenge zur Abgabe eines Signals überschritten werden soll, wird das Lagesignal dann abgegeben, wenn eine abgeschrägte oder abgerundete Kante des Werkstückes auf dessen gratfreier Seite abgetastet wird.

Es ist vorteilhaft, wenn der Beleuchtungswinkel und -abstand bezüglich der abzutastenden Kante des Werkstückes einstellbar sind, und zwar zur Anpassung an die Gestalt des abzutastenden Werkstückes.

Vorzugsweise wird der Beleuchtungswinkel senkrecht zur abzutastenden Kante bzw. zur Tangente daran eingestellt.

Bei der Erfindung werden auch dann noch zuverlässige Ergebnisse er­ halten, wenn der Winkel, unter welchem das abzutastende Werkstück zum Strahlengang geneigt ist, in einen begrenzten Winkelbereich variabel ist.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Einrichtung nach der Erfindung sind Lichtquelle und Empfänger in einem einzigen, winkel- und höhen­ verstellbaren Sensor integriert angeordnet.

Bei der Variante mit getrennter Anordnung von Lichtquelle und Empfänger können diese beiden mit zueinander im Winkel verstellbaren optischen Achsen angeordnet sein, von denen eine bezüglich der abzutastenden Kante des Werkstückes fest steht.

Es können mehrere individuell verschwenkbare Sensoren der beschriebenen Art in einer Reihe angeordnet sein, so daß trotz zu geringer Re­ flektion zur Auslösung eines Lagesignals durch einen Sensor ein anderer Sensor ein ausreichendes Signal abgibt. Dabei können die von den Sensoren empfangenen Signale in einem Logikelement verarbeitet werden, das aus den verschiedenen Empfangssignalen ein einziges Aus­ wertsignal bildet, z. B. durch eine logische ODER-Verknüpfung.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in Seitenansicht eine Meßeinrichtung gemäß der Erfindung in Arbeitsstellung zu einem auf einem Transportband geförderten Stanzteil, dessen Seite mit dem Stanzgrat auf dem Transport­ band ruht;

Fig. 2 eine Stirnansicht der Anordnung nach Fig. 1;

Fig. 3 in einer Seitenansicht eines Sensors wie in Fig. 1 eine Abtast­ situation, bei welcher das Werkstück mit der Stanzgrat­ seite nach oben, d. h., vom Transportband abgewandt liegt;

Fig. 4 und 5 in Seitenansichten eine abgewandelte Meßeinrichtung ge­ mäß der Erfindung in Arbeitsstellung mit voneinander ge­ trennter Lichtquelle und Empfänger, wobei Fig. 4 die Ab­ tastung eines mit der Stranzgratseite obenliegenden Werk­ stückes und Fig. 5 die Abtastung eines mit der Stanzgrat­ seite auf der Unterlage liegenden Werkstückes darstellen;

Fig. 6 in Draufsicht auf ein Transportband mit einem Werkstück eine Anordnung mit mehreren individuell einstellbaren Sensoren gemäß den Fig. 1 bis 3;

Fig. 7 ein Schaltschema einer Auswertschaltung für die Sensor-An­ ordnung nach Fig. 6.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 die Auflageseite eines Transport­ bandes bezeichnet, auf der ein Werkstück 2 mit der Stranzgratseite 3 aufliegt.

4 ist ein Sensor mit einer Lichtquelle in Form eines Infrarot-Senders 5 und einem Empfänger in Form eines Infrarot-Empfängers 6, deren optische Achsen zu einer Symmetriemittelachse 7 gemäß Fig. 2 ge­ neigt angeordnet sind.

Der Sensor ist insgesamt um einen Punkt im Bereich der abzutastenden Kante, beim gezeigten Beispiel gemäß Fig. 1 dem Krümmungsmittelpunkt R dieser Kante, schwenkbar und zu einer vertikalen, zur abzutastenden Kante des Werkstückes 2 parallelen Ebene 8 um einen Grundwinkel α geneigt.

Der Sensor 4 läßt sich somit in eine Position mit seiner Symmetrie­ achse 7 zur Tangentenebene t der abzutastenden Kante senkrecht einstellen. In dieser Lage wird die größte Menge des vom Sender 5 ausgehenden Lichtes zum Empfänger 6 hin reflektiert. Überschreitet diese reflektierte Lichtmenge einen vorgebbaren Schwellwert, so wird ein Lagesignal abgegeben, das anzeigt, daß das Werkstück mit seiner gratfreien Seite nach oben, d. h., mit der Gratseite nach unten zur Auflagefläche 1 hin weisend liegt.

Die Fig. 3 veranschaulicht, daß bei einer Werkstücklage mit der Grat­ seite 3 nach oben weisend der größere Teil des vom Sender 5 aus­ gehenden Lichtes so reflektiert wird, daß er vom Empfänger 6 nicht mehr aufgefangen werden kann. Beispielhaft sind drei Reflexions­ strahlen unterschiedlicher Richtung durch Pfeile angedeutet. In diesem Fall reicht die reflektierte Lichtmenge nicht dazu aus, ein Lage­ signal im Empfänger auszulösen.

Bei der Ausführung nach den Fig. 4 und 5 sind Lichtquelle 8 und Emp­ fänger 9 voneinander getrennte Geräte, wobei die Lichtquelle 8 lage­ fest mit einem senkrecht zur Werkstückoberseite verlaufenden Strahlen­ gang angeordnet ist, während der Empfänger 9 um einen Grundwinkel α bezüglich der Lichtquelle und der abzutastenden Kante des Werkstückes 2 geneigt ist. Der Empfänger 9 ist außerdem um diesen Grundwinkel α schwenkbar, damit seine optische Achse etwa senkrecht auf die Tangenten­ ebene t der abzutastenden Kante einstellbar ist.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 wird von der Lichtquelle 8 ausgehendes Licht gemäß Fig. 4 bei einer Werkstück­ lage mit der Gratseite nach oben weisend weitgehend vom Empfänger 9 weg reflektiert, während es bei einer Werkstücklage mit der Gratseite nach unten in einen vorgegebenen Schwellwert übersteigender Menge zum Empfänger 9 reflektiert wird, so daß dieser ein Lagesignal aus­ lösen kann.

Sowohl bei der Ausführung nach den Fig. 1 bis 3 als auch bei der Ausführung nach den Fig. 4 und 5 kann das Werkstück bezüglich den Sensoren in einem begrenzten Winkelbereich geneigt sein (Winkel β in Fig. 2), wobei in diesem Winkelbereich bei sonst richtig einge­ stellter Sensorlage immer noch ein Lagesignal erzeugt wird.

Fig. 6 zeigt eine Anordnung mit mehreren Sensoren 4 gemäß den Fig. 1 bis 3, die individuell in der beschriebenen Weise ver­ schwenkbar sind. Ferner ist noch ein zusätzlicher, translatorisch quer zur Transportrichtung (Pfeil A in Fig. 6) beweglicher Sensor 10 vorgesehen. Das auf der Bandoberfläche aufliegende Stanzteil ist wieder mit 2 bezeichnet.

In Fig. 7 ist eine Auswertschaltung für die Anordnung nach Fig. 6 dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 12 ist ein Netzteil bezeichnet, das ein Logikelement 13 speist. Dieses Logikelement 13 hat vier Eingänge 14, 15, 16, 17, die von den vier Sensoren gemäß Fig. 6 her­ kommen. In dem Logikelement wird gemäß einer logischen ODER-Ver­ knüpfung zu einem einzigen, bei 18 anfallenden Auswertsignal ver­ arbeitet. Damit ist erreicht, daß trotz einer mit einem Sensor er­ faßter geringerer Reflexion an einem anderen Abtastpunkt eine ausreichende Reflexion vorhanden ist, die zu einem Auswertsignal führt.

Gemäß einer weiteren Verfeinerung läßt sich der Abtastzeitpunkt mit dem Durchlauf des Teils zeitlich verknüpfen.

Durch Verwendung von Infrarot-Sensoren wird eine weitgehende Ent­ koppelung vom sichtbaren Licht erreicht. Dadurch erübrigt sich eine teuere und hinderliche optische Abdeckung der Sensoranordnung zur Aussperrung von Fremdlichteinflüssen. Solche Fremdlichteinflüsse können davon abgesehen auch durch Takten von Lichtquelle und Emp­ fänger eliminiert werden.

Claims (7)

1. Meßeinrichtung zum optischen Erfassen der Seitenlage eines Werkstückes auf einer Unterlage, das auf der einen Seite einen Grat und auf der anderen Seite eine abgeschrägte oder abge­ rundete Kante aufweist, mit einer Lichtquelle (5, 8) und einem Lichtempfänger (6, 9), dadurch gekennzeichnet, daß Lichtquelle (5, 8) und Lichtempfänger (6, 9) bezüglich einer zu beleuchtenden Kante des Werkstückes (2) mit ihren optischen Achsen derart angeordnet sind, daß entweder beide in der Nor­ malebene zur Tangentenebene (t) entlang der abgeschrägten oder abgerundeten Kante oder in ge­ trennten Ebenen zueinander im Winkel (α) einstellbar ange­ ordnet sind, daß ein charakteristischer Schwellwert für die reflektierte Lichtmenge vorgegeben wird und daß bei Über- bzw. Unterschreitung dieses Schwellwertes ein Lagesignal ab­ gegeben wird.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß Lichtquelle (5) und Empfänger (6) in einem einzi­ gen, winkel- und höhenverstellbaren Sensor (4) integriert an­ geordnet sind.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß eine der optischen Achsen von Lichtquelle (8) und Empfänger (9) bezüglich der Oberfläche des Werkstückes bzw. zur Tangentenebene der Kante senkrecht steht und die andere im Winkel verstellbar ist.

4. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (β), unter wel­ chem das abzutastende Werkstück (2) zum Strahlengang steht, in einem begrenzten Winkelbereich (β) variabel ist.

5. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Infrarot-Sender (5) und ein Infrarot-Empfänger (6) verwendet sind.

6. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere individuell ver­ schwenkbare Sensoren (4) mit Lichtquelle und Empfänger in einer vorbestimmten Ordnung bezüglich eines die Werk­ stücke tragenden Transportbandes (1) angeordnet sind.

7. Meßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die von den Sensoren (4; 10) empfangenen Signale in einem Logikelement (13) verarbeitet werden, das aus den verschiedenen Empfangssignalen ein einziges Auswertsignal bildet.