DE3816076A1 - Vorrichtung zur dickenmessung von plattenartigen werkstuecken - Google Patents

Description

Bei der automatischen Bearbeitung plattenartiger Werk­ stücke in Serien besteht häufig das Problem, zu über­ prüfen, ob jedes der einer Arbeitsmaschine zugeführten Werkstücke aufgrund seiner Dickenabmessungen tatsäch­ lich zu einer laufenden Serie, auf welche das jeweilige Bearbeitungswerkzeug abgestimmt ist, gehört. Sollte dies - aus welchen Gründen auch immer - nicht der Fall sein, besteht die Gefahr von Funktionsstörungen bzw. Be­ schädigungen des Werkzeugs.

Ein vergleichbares Problem bei der automatischen Be­ schichtung von Arbeitsmaschinen mit plattenartigen Werk­ stücken betrifft das Vereinzeln derselben, d. h. es muß bei der Beschickung der Arbeitsmaschine vermieden werden, daß zufälligerweise zwei oder mehr gleichartige Werk­ stücke übereinander geschichtet als eine "Einheit" ge­ fördert werden. Letzteres Problem besteht insbesondere bei dünnen platinenartigen Werkstücken, die als Stapel angeliefert werden und zu einem oberflächlichen Zusammen­ kleben neigen. Auch derartige Dopplungen oder Mehrfach- Übereinanderschichtungen von Werkstücken können durch eine Dickenmessung festgestellt werden.

Es sind induktive Dickenmeßeinrichtungen bekannt, bei denen das zu messende Werkstück in den Luftspalt zwischen zwei Tastköpfen eingeführt wird. Von Nachteil ist hierbei jedoch, daß diese Meßeinrichtung nur bei bestimmten Werk­ stoffen des Werkstücks eingesetzt werden kann und bei­ spielsweise bei Kunststoffen, Glas, Holz, schwachmagne­ tischen oder unmagnetischen Werkstoffen nicht verwendet werden kann.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung zu entwerfen, welche in einfacher Weise eine genaue und zuverlässige Dickenmessung plattenartiger Werkstücke unabhängig von der Art des jeweiligen Werkstoffs ermöglicht. Gelöst ist diese Auf­ gabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Wesentlich ist, daß mit Abstand von der Stelle, an welcher die Dicke des jeweiligen Werkstücks berührend abgetastet wird, eine vorzugsweise berührungslos arbeitende elek­ trische Meßeinrichtung angeordnet ist, so daß dem eigentlichen Werkstück während der Dickenmessung keinerlei elektrische oder magnetische Funktionen zukommen. Es ist die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung somit zur Dickenmessung unab­ hängig von dem jeweiligen Werkstoff des Werkstücks ver­ wendbar. Der praktische Einsatz der Vorrichtung geschieht derart, daß zwischen dieser und dem zu vermessenden Werk­ stück eine Relativbewegung erzeugt wird, wobei es grund­ sätzlich einerlei ist, ob die Vorrichtung in Richtung auf das Werkstück oder das Werkstück in Richtung auf die Vor­ richtung hin bewegt wird. Wesentlich ist insoweit ledig­ lich, daß das eine Relativbewegung in Richtung auf den Berührungs­ punkt der einander gegenüberliegend angeordneten Roll­ körper hin stattfindet, woraufhin während der weiteren Bewegung die Rollkörper beispielsweise auf der Unter- und der Oberseite des Werkstücks aufrollen und sich um das Maß der Dicke des Werkstücks voneinander entfernen. Das Ausmaß dieser Entfernung wird mittels der elektrischen Meßeinrichtung erfaßt und in ein entsprechendes Signal umgesetzt, dessen Verwendung im Rahmen der automatischen Beschickung einer Arbeitsmaschine in beliebiger Weise erfolgen kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bei­ spielsweise der Beladeeinrichtung einer Schneidpresse zugeordnet.

Als Rollkörper werden gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 vorzugsweise Kugeln verwendet, welche nebst einem zuge­ hörigen Gehäuse als Standardbauteile im Handel erhältlich sind. Diese Gehäuse sind in irgendeiner Weise an den Halteplatten befestigt, und zwar derart, daß in einer Nullage sich jeweils zwei einander gegenüberliegende Kugeln in einem Punkt tangieren.

Die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 sind insbesondere auf die Genauigkeit der Dickenmessung gerichtet. Dadurch, daß beide Halteplatten beispielsweise in ihrer Höhenpo­ sition durch Federkraft festgelegt, jedoch entgegen dieser Federkraft bewegbar sind, können mittels der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung auch im Randbereich gekrümmte Werk­ stücke genau vermessen werden. Es ist auf diese Weise sichergestellt, daß auch bei gekrümmten Werkstücken die Entfernung der Halteplatten voneinander stets ein exaktes Abbild der Dicke des jeweiligen Werkstücks ergibt.

Die elektrische Meßeinrichtung kann gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 grundsätzlich beliebig ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist ein induktiver Wegaufnehmer, der zumindest mit einem magnetisch wirksamen Element der jeweils gegenüberliegenden Halteplatte zusammenwirkt. Dieses Element kann beispielsweise eine ferromagnetische Einlage in der Halteplatte sein, falls diese nicht aus einem ferromagnetischen Werkstoff besteht. Grundsätzlich kommt jedoch auch ein kapazitiver Wegaufnehmer in Betracht.

Wesentlich ist insoweit lediglich, daß die Meßeinrichtung derart beschaffen ist, daß ein möglichst linearer Zu­ sammenhang zwischen deren elektrischem Ausgangssignal und dem zu messenden Weg besteht.

Die Merkmale des Anspruchs 6 dienen der Verbesserung der Führung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Werk­ stücks relativ zueinander.

Die Merkmale der Ansprüche 7 und 8, gemäß welchen die Verknüpfung der Halteplatten und der Grundplatte über zumindest einen, der Führung mehrerer Druckfedern dienen­ den Bolzen stattfindet, stellt eine konstruktiv einfach zu realisierende Ausführungsform dar.

Da die hier einzusetzenden elektrischen Meßeinrichtungen im Regelfall einen begrenzten Meßbereich aufweisen, inner­ halb welchem ein linearer Zusammenhang zwischen deren Eingangs- und Ausgangsgröße besteht, können gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 mehrere unterschiedlich justierte, jedoch untereinander ansonsten gleichartige Meßeinrich­ tungen eingesetzt werden, um mittels einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung einen größeren Meßbereich überdecken zu können. Im praktischen Einsatzfall der Vorrichtung können entsprechend der jeweils zu kontrollierenden Werkstückserie jeweils einzelne der Meßeinrichtungen ge­ zielt angesteuert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 11 besonders vorteilhaft bei der Kontrolle von Werkstücken auf Doppelungen oder ggf. mehr­ fachen Übereinanderschichtungen eingesetzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Meß- bzw. Kontrollvorrichtung;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der elektrischen Meßeinrichtung, ebenfalls in einem Vertikalschnitt;

Fig. 3 eine grafische Darstellung des Funktionszusammen­ hangs zwischen Eingangs- und Ausgangsgröße der elek­ trischen Meßeinrichtung.

Mit 1 ist eine Grundplatte bezeichnet, über welche die er­ findungsgemäße Kontrollvorrichtung 2 entweder ortsfest an einem zeichnerisch nicht wiedergegebenen Gestell oder be­ weglich an einem entsprechenden, ebenfalls nicht gezeigten Ausleger gehalten ist. In jedem Fall ist die Grundplatte 1 über Bohrungen 3 mit einem entsprechenden Trägersystem, beispielsweise einer, einer Schneidpresse zugeordneten, der Zuführung von Werkstücken dienenden Beladeeinrichtung, verschraubt.

Der Pfeil X bezeichnet die Richtung, in welcher ein Werk­ stück 4 bewegt wird, um mittels der Kontrolleinrichtung 2 vor dem Beladevorgang auf Doppelungen untersucht zu werden. Ebenso sind Bewegungen des Werkstücks 4 auch senkrecht zu den Pfeilen X und Z möglich, um kontinuierliche Dicken­ messungen an durchlaufenden bandförmigen Werkstücken 4 vornehmen zu können. Es ist hierbei das "normale" Werkstück in ausgezogenen Linien wiedergegeben, während strichpunk­ tiert die Formen evtl. gekrümmter Werkstücke angedeutet sind, die ebenfalls der genannten Untersuchung zugänglich sind.

Die genannte Untersuchung erfolgt hierbei durch Messung der Dicke des Werkstücks 4 senkrecht zu dessen Ebene, wobei die Dicke eines Werkstücks mit s bezeichnet ist. Ergibt die Messung im Rahmen bestimmter Toleranzen einen größeren Wert als s, kann zumindest auf das Vorliegen eines zu einer laufenden Serie nicht gehörenden Werkstückes oder in Ab­ hängigkeit von den festgestellten Abmessungen auf eine mehrfach Übereinanderanordnung von Werkstücken 4 geschlos­ sen werden, so daß eine Beladung unterbleibt.

Die Grundplatte 1 ist mit zwei, mit Abstand voneinander an­ geordneten Bohrungen 5 versehen, in welchen jeweils ein Bolzen 6 geführt ist. Ein mit dem Bolzen 6 in fester Ver­ bindung stehendes Kopfteil 7 bildet dessen eines Ende, während dessen andere Endes durch eine, dem Kopfteil 7 gestaltlich entsprechende, an dem Bolzen 6 mittels einer Senkschraube 8 befestigte Scheibe 9 gebildet wird.

Jeder Bolzen 6 trägt ungefähr in seinem mittleren Be­ reich einen sich senkrecht zu dessen Längsachse er­ streckenden Zylinderstift 10, durch welchen eine untere Halteplatte 11 gegenüber dem Bolzen 6 in Richtung der Pfeile Z festgelegt ist. Der Bolzen 6 ist hierbei in Bohrungen 12 der Halteplatte 11 festgelegt. Grund­ sätzlich kommt jedoch jede beliebige, vorzugsweise formschlüssige Festlegung der Bolzen 6 in der Halteplatte 11 in Betracht.

Mit 13, 14 sind Druckfedern bezeichnet, welche den Bolzen 6 jeweils umgeben und zwischen dem Kopfteil 7 und der Unterseite 14 der Grundplatte 1 bzw. der Oberseite 15 der Grundplatte 1 und der Unterseite16 der Halteplatte 11 eingespannt sind. Durch diese Federn 13, 14 wird die genannte Halteplatte 11 in einer bestimmten Position gehalten.

Mit 17 ist eine obere Halteplatte bezeichnet, die wiederum mit Bohrungen 18 versehen ist, welche von den Bolzen 6 durchdrungen werden. Der Abstand der Halteplatten 11, 17 voneinander, welcher in noch zu erläuternder Weise zur Vermessung der zu prüfenden Werkstücke 4 benutzt wird, wird in einer Nullage durch zwei, die Bolzen 6 umgebende und zwischen den genannten Halteplatten an­ geordnete Distanzringe 19 festgelegt.

Es sind die Halteplatten 11, 17 in einem Randbereich mit zueinander fluchtenden Bohrungen 20 versehen, in welche jeweils ein zylindrisches Gehäuse 21 einer Kugelrolle 22 eingesetzt, vorzugsweise eingeklebt ist. Mit 23 sind die auf den einander zugekehrten Seiten der Gehäuse 21 aus diesem teilweise herausragenden kugelförmigen Rollkörper bezeichnet, welche sich in der genannten Nullage in dem Punkt 24 tangieren. Entsprechend der Relativbewegung X zwischen dem Werkstück 4 und der Kontrollvorrichtung 2 sind die Halteplatten 11, 17 mit Schrägflächen 25 ver­ sehen.

Mit 26 ist wiederum eine Druckfeder bezeichnet, welche jeweils das obere Ende eines Bolzens 6 umgibt, einer­ seits an der Oberseite 27 der Halteplatte 17 und anderer­ seits an der Scheibe 9 abgestützt ist. Der Druckfeder 26 kommt unter anderem die Funktion einer Rückstell­ feder für die, in Richtung der Pfeile Z ausgehend von der gezeigten Nullage gegenüber der Halteplatte 11 be­ weglich gelagerten Halteplatte 17 zu.

Die untere Halteplatte 11 ist in einem zwischen den Bohrungen 12 gelegenen Bereich mit einer Gewindebohrung 28 versehen, in welcher das mit einem Außengewinde 29 versehene Gehäuse eines Meßfühlers 30 eingeschraubt ist. Der einen Meßkopf 31 aufweisende Meßfühler 30 dient der berührungslosen Messung des Abstandes a zwischen der Oberkante des Meßkopfes und der Unterseite 32 der Halte­ platte 17. Praktisch kann hier jeder elektrische Meß­ fühler 30 eingesetzt werden, der ausgangsseitig ein dem Abstand a entsprechendes, möglichst proportionales elektrisches Signal, beispielsweise eine Spannung liefert. Dies kann mittels an sich bekannter induktiver oder kapazitiver Meßprinzipien erreicht werden, auf deren Beschreibung hier jedoch verzichtet werden soll. Mittels einer Kontermutter 33, die auf das Außengewinde 29 des Meßfühlers 30 aufgeschraubt ist und an der Unter­ seite 16 der Halteplatte 11 anliegt, ist die genaue Höhenposition des Meßfühlers 30 in der Nullstellung festlegbar.

Mit 34 ist eine, in der Grundplatte 1 angeordnete, von dem Meßfühler 30 durchdrungene Bohrung bezeichnet, innerhalb welcher eine Meßleitung 35 geführt ist. Die Anordnung des Meßfühlers 30 innerhalb der Bohrung 34 erfolgt derart, daß der Meßfühler 30 in Richtung der Pfeile Z gegenüber der Grundplatte 1 frei bewegbar ist.

Der Meßfühler 30 weist gemäß der grafischen Darstellung der Fig. 3 einen Proportionalbereich 36 auf, innerhalb welchem ein linearer Zusammenhang zwischen der Aus­ gangsspannung und dem Abstand a besteht. Es ist demzu­ folge der Meßfühler 30 in der Gewindebohrung 28 der­ art justiert, daß die zu erwartenden Verschiebungen zwischen den Halteplatten 11, 17 innerhalb dieses Proportionalbereiches 36 liegen. Mit "U _A " ist hierbei die Ausgangsspannung und mit "a + s" der Verschiebeweg zwischen den genannten Halteplatten bezeichnet.

Die Wirkungsweise der Kontrollvorrichtung 2 wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 kurz erläutert werden.

Ein in Richtung des Pfeiles X verschobenes Werkstück 4 gelangt zwischen die Rollkörper 23 und bewirkt eine Trennung derselben voneinander, deren Ausmaß der Dicke s des Werkstücks 4 entspricht. Durch diese Trennung wird die obere Halteplatte 17 unter entsprechender Kompression der Druckfeder 26 verschoben, so daß sich der in einer Nullstellung auf einen Wert a eingestellte Abstand zwischen dem Meßkopf 31 und der Unterseite 32 auf einen entsprechenden Wert a + s vergrößert. Die sich als Folge dieser Verschiebung auf der Meßleitung 35 er­ gebende Ausgangsspannung kann in beliebiger Weise ausge­ wertet werden, so daß erkennbar ist, ob ein einzelnes, eine definierte Dicke s aufweisendes Werkstück sich momentan zwischen den Rollkörpern 23 befindet. Aus dieser Feststellung, welche durch einen einfachen Ver­ gleich mit Sollwerten getroffen werden kann, können beliebige weitere steuerungstechnische Signale abge­ leitet werden.

Es wird in diesem einfachen Fall davon ausgegangen, daß das Werkstück 4 in einer solchen Ebene sich er­ streckt und geführt ist, in welcher es während seiner Bewegung in Richtung des Pfeiles X sich genau auf den Punkt 24 hin bewegt, so daß der Abstand der Halte­ platten 11, 17 ein genaues Abbild der Dicke s liefert. In diesem Fall findet im wesentlichen lediglich eine Bewegung der oberen Halteplatte 17 statt, wohingegen die Halteplatte 16 ihre Position unverändert beibehält.

Ist hingegen das Werkstück 4 - wie in Fig. 1 gezeigt - zumindest im Bereich seiner äußeren Kanten gekrümmt, hat während der Bewegung in Richtung des Pfeiles X ein Anstoßen desselben an den Schrägflächen 25 der oberen bzw. unteren Halteplatte 11, 17 zunächst eine gleich­ mäßige Bewegung beider Halteplatten in der einen oder anderen Richtung der Pfeile Z zur Folge, wobei jedoch eine Trennung der Rollkörper 23 an dem Punkt 24 erst stattfindet, wenn das Werkstück 4 die Rollkörper 23 er­ reicht hat. Während der, durch die Krümmung des Werk­ stücks 4 bedingten gemeinsamen Bewegung der Halteplatten 11, 17 in Richtung der Pfeile Z liegen die Rollkörper 23 zunächst weiterhin in dem Punkt 24 aneinander, so daß in dieser Nullage auch der ursprünglich justierte Ab­ stand a unverändert bleibt. Somit wird gewährleistet, daß auch in diesen Fällen das Ausmaß der Verschiebung der Rollkörper 23 in Richtung der Pfeile Z stets ein genaues Abbild der Dicke s des Werkstücks liefert.

Aus der durch die Spannung U _A dargestellten Verschiebung der Rollkörper 23 ist somit in einfacher Weise nicht nur das Vorliegen ein zu einer laufenden Serie nicht gehörenden Werkstücks 4, sondern auch das Vorliegen von Doppelungen oder sonstigen mehrfach übereinander geschichteten Werkstückanordnungen erkennbar.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Dickenmessung von plattenartigen Werk­ stücken (4), gekennzeichnet durch wenigstens zwei, einander gegenüberliegend angeordnete, in Halte­ platten (11, 17) gelagerte, zur beidseitigen Berührung des Werkstücks (4) bestimmten Rollkörpern (23), wo­ bei wenigstens eine Halteplatte (11, 17) in einer Richtung (Z) senkrecht zur Ebene des Werkstücks (4) beweglich gelagert ist und wobei wenigstens eine, den Abstand zwischen den Halteplatten (11, 17) be­ rührungslos erfassende, mit Abstand von den Roll­ körpern (23) angeordnete elektrische Meßeinrichtung vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper (23) untereinander gleich aus­ gestaltet sind und daß die beweglich gelagerte Halte­ platte (11, 17) mittels wenigstens einer Druckfeder (26) in einer Nullage gehalten ist, in welcher sich ein­ ander gegenüberliegende Rollkörper (23) jeweils in einem Punkt (24) tangieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Grundplatte (1), auf welcher die Halte­ platten (11, 17) angeordnet sind, wobei die Grund­ platte (1) entweder ortsfest oder in Richtung (X) auf das zu vermessende Werkstück (4) hin beweglich angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Halte­ platten (11, 17) in der Richtung (Z) beweglich ge­ lagert sind, daß beide Halteplatten (11, 17) in einer Nullage, in welcher sich einander gegenüberliegende Rollkörper (23) jeweils in einem Punkt (24) tangieren, durch Federkraft gehalten werden.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Meßeinrichtung ein induktiver Wegaufnehmer ist, der an der einen Halteplatte (11) vorzugsweise justier­ bar befestigt ist und zumindest mit einem magnetischen wirksamen Element der anderen Halteplatte (17) zusammen­ wirkt.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatten (11, 17) an der, dem zu vermessenden Werkstück (4) zugekehrten Seite mit Schrägflächen (25) versehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der Halteplatten (11, 17) gegenüber der Grundplatte (1) wenigstens ein Bolzen (6) vorgesehen ist, der sich im wesentlichen parallel zu der Richtung (Z) er­ streckt und die Halteplatten (11, 17) durchdringt, wobei zumindest eine Halteplatte (17) gegenüber dem Bolzen (6) beweglich angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halteplatte (11) - in Längsrichtung des Bolzens (6) gesehen - unverschiebbar an diesem be­ festigt ist, daß der Bolzen (6) die Grundplatte (1) durchdringt, daß der Bolzen (6) der Führung von Druckfedern (13, 14, 26) dient, mittels welcher die Halteplatte (11, 17) gegenüber der Grundplatte (1) nachgiebig fixiert werden.

9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Halteplatten (11, 17) mehrere, in ihrer Abstands­ position in der Nullage unterschiedlich justierte elektrische Meßeinrichtungen angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise zwei Bolzen (6) vorgesehen sind und daß zwischen den Halteplatten (11, 17) - die Bolzen (6) umgebend - jeweils wenigstens ein Distanzring (19) angeordnet ist.

11. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche 1 bis 10 bei der Überprüfung von plattenartigen Werkstücken (4) auf Doppel- oder Mehrfach-Übereinanderanordnungen im Rahmen der Be­ schickung von Werkzeugmaschinen wie z. B. Schneid­ pressen.