EP3953164A1 - Verfahren sowie eine messeinrichtung zum ausmessen bzw. kalibrieren von utensilien bei pressen - Google Patents

Verfahren sowie eine messeinrichtung zum ausmessen bzw. kalibrieren von utensilien bei pressen

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EP3953164A1
EP3953164A1 EP20706171.4A EP20706171A EP3953164A1 EP 3953164 A1 EP3953164 A1 EP 3953164A1 EP 20706171 A EP20706171 A EP 20706171A EP 3953164 A1 EP3953164 A1 EP 3953164A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
utensil
die unit
utensils
opening
measuring
Prior art date
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Pending
Application number
EP20706171.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
W. Dieter KRAMER
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP3953164A1 publication Critical patent/EP3953164A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/005—Control arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/007—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a plurality of pressing members working in different directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/02—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0094—Press load monitoring means

Definitions

  • the invention relates to a method and a measuring device for measuring or calibrating utensils, in particular in the case of presses according to the preamble of claim 1.
  • a powder press according to the publication WO-A-2016/139151 is provided with preferably several punches which can be displaced in a chuck housing for cross-pressing and which partially delimit a cavity of a die in the chuck housing.
  • the stamp is an associated with adjustable positioning means for determining its pressing position, which is formed from a wedge arrangement with a stop surface placed transversely to the direction of displacement of the punch.
  • This wedge arrangement comprises at least one wedge with the stop surface which is adjustable transversely to the direction of displacement of the punch and which is in contact with a stop surface on the punch.
  • the invention is based on the object of creating a method and an associated measuring device by means of which the accuracy of the tools or compacts to be produced is increased and, in addition, the constancy of the high accuracy over a large number of tools to be produced. gene or the pellets can be retained.
  • a measuring device in which the utensils are placed in relation to one another as in the installed state in the press and can be displaced relative to one another at least in the axial direction of the opening of the die unit forming the die and are individually measured and / or calibrated to one another , whereby the utensils are identified and the measurements and / or calibrations are stored and used for operation in the press.
  • the set-up time of the utensils measured or calibrated according to the method can be shortened when used in a press, in particular, because this prior measurement and calibration of the utensils is carried out in the press and production takes place after a few work steps during the assembly of the utensils can be started.
  • the setup quality or accuracy is also improved despite the shorter time required for setup.
  • the invention also extends to a calibration of the contact position of a utensil in the opening of the die unit by a manual or automated control and / or regulation, in which the utensil is introduced into the opening and as soon as it is touched Utensils in the wall of the opening of the die unit on the one hand an increase in force in the die unit or the punch is measured and on the other hand the electrical contact takes place, the contact position of the utensil can be recorded with great accuracy and thus prevent the punch from being operated with too much force is pushed into the opening or the die with too great a force and could damage the edge of the punch and possibly the inner wall of the die unit coming into contact with it.
  • the measuring device comprises at least one stand or at least one column with at least one lower and one upper cross member and at least one measuring table which is adjustable in height on the stand between these and to which a chuck is preferably assigned for positioning the utensils.
  • a die unit can advantageously be fastened as a utensil in the measuring table.
  • These preferably several force sensors for determining the force pressure in the adjustment direction of the measuring table are advantageously arranged below the chuck.
  • an optical micrometer is provided which emits optical light signals transversely to the direction of adjustment of the measuring table, and a length ruler is provided for measuring the planes of the utensils serving as the reference position.
  • FIG. 1 a perspective front view of an inventive
  • FIG. 2 shows a schematic section through a die unit and a view of an upper punch located in this in the contact position as utensils;
  • FIG. 3 shows a further schematic section through a die unit and an upper punch as utensils, and a measuring instrument on the die unit for measuring the upper punch;
  • FIG. 4 is a perspective view of a die unit and a
  • FIG. 5 shows a schematic section through a die unit and a lower die as utensils and a measuring instrument on the die unit for measuring the lower die on its upper side.
  • FIG. 1 shows a measuring device 10 with a vertically arranged stand 11, a lower and an upper transverse mounting plate 12, 13 fastened to it, and a measuring table 20 which is height-adjustable on the stand 11 between them.
  • a measuring table 20 which is height-adjustable on the stand 11 between them.
  • On or below the respective mounting plate 12 , 13 and a chuck 14, 15, 21 is preferably attached to the measuring table 20 for positioning the utensils, wherein depending on the utensils to be used, these chucks can be exchanged for differently sized ones.
  • utensils can be measured or calibrated, in particular in presses, which are tools, punches 16, 17, die units 22 and the chucks 14, 15, 21 or the like. Presses are used to produce pressed parts made of iron, hard metal or ceramic powder for a wide variety of tools or for parts in general mechanical engineering, such as for valves, engine parts, bearing bushes or the like.
  • this measuring device 10 is used to place the utensils in relation to one another as in the installed state in the press and to be displaceable relative to one another at least in the axial direction A of the opening of the die unit 22 forming the die, and they are measured and / or calibrated individually and to one another. Before or afterwards, the utensils are identified and the measurements and / or calibrations are saved and the processing is used in tool construction or for operation in the press.
  • the utensils can thus be measured and calibrated with respect to one another in the same positions as in the operational state, as will be explained in more detail below. This allows these utensils use even more precisely and the pressed parts to be produced are manufactured accordingly more precisely in series.
  • a die unit 22 is fastened on the measuring table 20 as a utensil in the clamping grease 21.
  • These, preferably a plurality of force sensors for determining the force pressure in the adjustment direction of the measuring table or in the axial direction of the opening of the die unit 22 are arranged below this chuck.
  • an optical micrometer is provided consisting of a transmitter 23 and a receiver 24, which are each arranged on one side of the measuring table 20. This transmitter 23 emits optical light signals transversely to the direction of adjustment of the measuring table, which are evaluated by the receiver and, in the process, positions of the utensils can be measured by light / shadow edges.
  • a length ruler 18 aligned in the adjustment direction of the measuring table 20 is included for measuring the planes of the utensils serving as reference position, for which a high-precision glass ruler with an accuracy of less than 0.001 millimeters is preferably used.
  • light barriers 28, 29 communicating with one another are attached to the outer circumference of the upper and lower transverse receiving plate 12, 13 and serve as security for the operating personnel. If, during a measurement, the user were to hold his hands between these receiving plates 12, 13 within the light curtain formed, the measuring device 10 would stop immediately.
  • FIG. 2 on the one hand, the dimensions of the utensils to be determined and, on the other hand, a calibration of the contact position P of an utensil in the opening 25 of the die unit 22 is shown.
  • This contact position P of a utensil in the opening 25 of the die unit 22 is detected by a manual or automated control and / or regulation.
  • the utensil provided as the upper punch 17 is introduced into the opening 25 coaxially to this in the axial direction A by moving the measuring table 20 upwards, preferably at a low feed rate, which can also take place in steps, and moved into the so-called contact position P shown, which the Corresponding to the operating position in a press, for example, in which the full pressing force is exerted on the powder material poured into the die.
  • This opening 25 is conical in its upper area 25 'and the outer diameter of the upper punch 17 is selected so that its lower, preferably somewhat rounded, edge is a few millimeters below the upper end of the die unit 22 in the wall of this opening 25.
  • This upper punch 17 is also provided with a lower pin 17 'for the formation of a bore in the compact or the like to be produced.
  • this contact position P As calibration, on the one hand the increase in force in the die unit 22 when the upper punch 17 hits the lower edge of the conical wall of the opening 25 and on the other hand an electrical contact between the two is measured. As soon as an increase in force or the electrical contact is determined, the movement of the measuring table 20 is stopped upwards.
  • the device To determine the electrical contact, the device generates current in the milliampere range from the upper punch to the chuck, which is insulated downwards, on the measuring table. As soon as there is contact as explained above, the current is conducted and the resulting voltage can be measured. This stopping is expediently carried out at a predetermined target value for the force. This ensures that there is a certain pressing force, but that it is not too strong so as not to cause unwanted material damage to the lower punch edge or the wall of the opening 25.
  • This control and / or regulating process is very advantageously repeated at least once with the displacement and adjustment of the utensil in the opening 25 of the die unit 22 and if the same measurement result is available as with the first contact position, it is saved and used in operation . On the other hand, if there were a deviation from the first measurement, the process would have to be repeated until the same measurement results are available.
  • a medium preferably air
  • a medium can be blown into the opening of the die unit 22 in the contact position of the utensil in order to determine whether the utensil is tight all around in the conical opening of the die unit rests.
  • This opening 25 would have to be sealed. If not, the resulting air flow would be measured by measuring the air volume per unit of time. It could be the case, for example, that the upper punch 17 does not run exactly coaxially to the opening 25 and that there would then be a small gap on one side between these and this could be determined with such a measurement with the medium, because a gap Airflow through the opening would arise. The alignment between the utensil and the die unit could then be corrected and this measurement repeated. Such a gap could also result from inaccurate manufacture of the utensils. With this flow measurement there is the advantage that the amount of air flow over time can be measured and the size of the gap can thus also be determined.
  • the following dimensions of the utensils are determined in particular in the previously set contact position P and saved.
  • the upper punch 17 as a utensil, its total length L, its upper reference position Z1 and its penetration depth ET in the contact position, while in the case of the die unit 22 the position Z0 of the bottom serving as a reference, its height HM and also the total distance AD of the two in the Contact position determined and saved.
  • additional mass could also be retained, but these dimensions are sufficient to achieve the desired precision during manufacture.
  • FIG. 3 shows another exemplary embodiment of utensils in which a die unit 32 with a cylindrical opening 35 and a similarly shaped upper punch 37 as that according to FIG. 2 are used.
  • the upper punch 37 is pressed onto the top of the die unit 32 during operation in the press or in the machine tool.
  • a measuring instrument 36 which can be placed on the utensil, such as the die unit 32, is used, with a measuring probe 38 for measuring the at least one utensil, such as this upper punch 37.
  • This measuring instrument 36 is used to measure the underside of the upper punch 37 having one or more surfaces with a pin 37 ′ and the distance to the upper side of the die unit 32, at least in relation to the axial direction A.
  • Optical light signals 44 from the optical micrometer are also indicated, which are explained below.
  • this upper punch 37 as a utensil, its total length L, its upper reference position Z1 and the pin length HZ are determined and stored in the case of the die unit 32, the reference position Z0 on the underside and its height HM. 4 shows this optical micrometer consisting of the transmitter 23 and the receiver 24, which are placed on one or the other side of the die unit 42.
  • the transmitter 23 emits optical light signals 44, preferably laser beams, planarly in the direction of the opposite receiver 24 transversely to the adjustment direction of the die unit 42 or to the axial direction A and detects the continuous beams from them and forms measured values from them.
  • a clamping means 47 ' is assigned to the upper punch 47, which can be releasably clamped in a clamping chuck (not shown in more detail) on the upper receiving plate 13 according to FIG.
  • the die unit 42 for its part can also be releasably fastened in a chuck arranged on the measuring table 20.
  • FIG. 5 again shows a measuring instrument 56 which can be placed on the utensil, such as the die unit 52, with a measuring probe 58 for measuring the at least one as lower punch 57 and a mandrel 55 movable in this as utensil.
  • the measuring instrument 56 is arranged in a holding means 59 that can be placed on the die unit in such a way that the measuring probe 58 can be adjusted in the axial direction and the irregular contour of the upper end face 57 'of the lower punch 57 and the mandrel 55 is measured with this.
  • the latter are also on held by a clamping means that can be clamped in a chuck.
  • This lower punch 57 has a cylindrical shape and can be pushed through the opening of the die unit 52 and thus the position of its upper end face 57 'in relation to the lower reference position Z0 of the die unit can be determined.
  • the latter is advantageously arranged on the stand so that it can be adjusted in height by a drive.
  • the crossbeams could also be adjustable and the measuring table could be fixed in a stationary manner, or both the crossbeams and the measuring table could be arranged to be adjustable.
  • this measuring device 10 is constructed as a separate device. Such a measuring device could but also be integrated in a press, by means of which the installed utensils could be measured and / or calibrated before pressing.
  • the method according to the invention can also be used in service stations known per se, in presetting devices in presses, or in tool construction for checking and quality assurance.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zum Ausmessen bzw. Kalibrieren von Utensilien insbesondere bei Pressen werden verschiedene Abmessungen bzw. Positionen der Utensilien, wie Werkzeuge, Stempel (16, 17), Matrizeneinheiten (22), Spannfutter (14, 15, 21) oder ähnlichem ermittelt. Es ist eine Messeinrichtung (10) vorgesehen, bei der die Utensilien wie im eingebauten Zustand in der Presse zueinander platziert und relativ zueinander wenigstens in Achsrichtung (A) der die Matrize bildenden Öffnung der Matrizeneinheit (22) verschiebbar sind und einzeln und zueinander gemessen und/oder kalibriert werden. Damit lassen sich die mit einer Presse herzustellenden Presslinge und Werkstücke hochpräzise und dies bei einer grossen Stückzahl mit denselben Utensilien fertigen.

Description

VERFAHREN SOWIE EINE MESSEINRICHTUNG ZUM AUSMESSEN BZW.
KALIBRIEREN VON UTENSILIEN BEI PRESSEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Messeinrichtung zum Ausmessen bzw, Kalibrieren von Utensilien insbesondere bei Pressen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Pulverpresse gemäss der Druckschrift WO-A-2016/139151 ist mit vorzugsweise mehreren für ein Querpressen in einem Futtergehäuse verschiebbaren Stempeln versehen, welche einen Hohlraum einer Matri- ze in dem Futtergehäuse teilweise begrenzen. Den Stempeln ist ein ein- stellbares Positioniermittel für die Festlegung seiner Pressposition zuge- ordnet, das aus einer quer zur Verschieberichtung des Stempels platzier- ten Keilanordnung mit einer Anschlagfläche gebildet ist. Diese Keilan- ordnung umfasst wenigstens einen quer zur Verschieberichtung des Stempels verstellbaren Keil mit der Anschlagfläche, welcher in Kontakt mit einer Anschlagfläche beim Stempel steht. Mit einer solchen Keilan- ordnung können zum einen sehr genaue Presspositionen dieser Stempel und zum andern eine äusserst stabile Positionierung der mit hohen Drü- cken anzupressenden Stempel erzielt werden. Damit ist aber nicht ge- währleistet, dass die Ober- und Unterstempel, welche zusammen mit den quer verschiebbaren Stempeln die rundum geschlossene Matrize bilden, ebenso absolut genau positioniert werden.
Der Erfindung liegt ausgehend von einer solchen bekannten Presse die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine dazugehörige Messeinrich- tung zu schaffen, mittels welcher die Genauigkeit der herzustellenden Werkzeuge bzw. Presslinge erhöht und dabei zusätzlich die Konstanz der hohen Genauigkeit über eine Vielzahl von herzustellenden Werkzeu- gen bzw. der Presslingen beibehalten werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 8 gelöst.
Zur Umsetzung des erfind ungsgemässen Verfahrens ist eine Messein- richtung vorgesehen, bei der die Utensilien wie im eingebauten Zustand in der Presse zueinander platziert und wenigstens in Achsrichtung der die Matrize bildenden Öffnung der Matrizeneinheit relativ zueinander verschiebbar sind und einzeln gemessen und/oder zueinander kalibriert werden, wobei die Utensilien identifiziert und die Messungen und/oder Kalibrierungen gespeichert und für den Betrieb in der Presse verwendet werden. Mit diesem erfind ungsgemässen Verfahren lassen sich die mit einer Presse herzustellenden Presslinge und Werkstücke hochpräzise und dies bei einer grossen Stückzahl mit denselben Utensilien fertigen.
Es kann darüberhinaus die Einrichtzeit der nach dem Verfahren gemes- senen bzw. kalibrierten Utensilien beim Einsatz inbesondere in einer Presse verkürzt werden, weil dieses vorgängige Ausmessen und Kalib- rieren der Utensilien in der Presse übernommen und die Fertigung nach wenigen Arbeitsgängen bei der Montage der Utensilien begonnen wer- den kann. Dabei wird die Einrichtqualität bzw. -genauigkeit trotz des kür- zeren Zeitaufwandes für das Einrichten ebenso verbessert.
Sehr vorteilhaft ist eine Kraftmessung bei der Matrizeneinheit vorzugs- weise mittels mehreren Kraftsensoren wenigstens in Achsrichtung der Öffnung der Matrizeneinheit vorgesehen, und zudem wird der physische Kontakt beim Verschieben des einen in das nachfolgende Utensil, insbe- sondere des einen Stempels in die Öffnung der Matrizeneinheit, elektrisch ermittelt und damit die Kontaktposition des in die Öffnung der Matrizeneinheit hineinschiebbaren Utensils höchst genau bestimmt.
Die Erfindung erstreckt sich des Weiteren auf ein Kalibrieren der Kon- taktposition eines Utensils in der Öffnung der Matrizeneinheit durch eine manuelle oder automatisierte Steuerung und/oder Regelung, bei der das Utensil in die Öffnung eingeführt wird und sobald beim Berühren des Utensils in der Wandung der Öffnung der Matrizeneinheit einerseits ein Kraftanstieg bei der Matrizeneinheit oder des Stempels gemessen und andererseits der elektrische Kontakt erfolgt, kann daraus die Kontaktpo- sition des Utensils höchst genau erfasst und damit verhindert werden, dass der Stempel im Betrieb mit zu hoher Kraft in die Öffnung oder die Matrize mit zu hoher Kraft gestossen wird und Beschädigungen der Kan- te des Stempels und allenfalls der mit dieser in Berührung kommenden Innenwandung der Matrizeneinheit herbeiführen könnten. Erfindungsgemäss umfasst die Messeinrichtung wenigstens einen Stän- der oder wenigstens eine Säule mit mindestens einem unteren und ei- nem oberen Querträger und mindestens einem zwischen diesen am Ständer höhenverstellbaren Messtisch, welchen für die Positionierung der Utensilien vorzugsweise jeweils ein Spannfutter zugeordnet ist. Vor- teilhaft ist im Messtisch eine Matrizeneinheit als Utensil befestig bar. Die- se vorzugsweise mehreren Kraftsensoren zur Bestimmung des Kraft- drucks in Verstellrichtung des Messtisches sind mit Vorteil unterhalb des Spannfutters angeordnet. Zudem ist ein optischer Mikrometer, welcher quer zur Verstellrichtung des Messtisches optische Lichtsignale aus- strahlt, und es ist ein Längenmassstab zum Messen der als Referenzpo- sition dienenden Ebenen der Utensilien vorgesehen.
Mit dieser Ausstattung der Messeinrichtung ist ermöglicht, dass sämtli- che notwendigen Ausmessungen und Kalibrierungen der Utensilien ein- zeln und zueinander mit höchster Genauigkeit ausgeführt werden kön- nen. Die Erfindung sowie weitere Vorteile derselben sind nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht einer erfindungsgemässen
Messeinrichtung;
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine Matrizeneinheit und eine Ansicht eines in dieser in der Kontaktposition befindlichen Oberstempels als Utensilien;
Fig. 3 einen weiteren schematischen Schnitt durch eine Matrizenein- heit und einen Oberstempel als Utensilien sowie ein Messin- strument auf der Matrizeneinheit zum Ausmessen des Ober- stempels ;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Matrizeneinheit und eines
Oberstempels als Utensilien sowie ein optischer Mikrometer mit einem Sender und gegenüberliegend einem Empfänger; und
Fig. 5 einen schematischen Schnitt durch eine Matrizeneinheit und einen Unterstempel als Utensilien sowie ein Messinstrument auf der Matrizeneinheit zum Ausmessen des Unterstempels auf seiner Oberseite.
Fig. 1 zeigt eine Messeinrichtung 10 mit einem vertikal angeordneten Ständer 11, eine an dieser befestigten unteren und eine oberen queren Aufnahmeplatte 12, 13 und ein zwischen diesen am Ständer 11 höhen- verstellbaren Messtisch 20. Auf bzw. unterhalb der jeweiligen Aufnahme- platte 12, 13 und auf dem Messtisch 20 ist jeweils für die Positionierung der Utensilien vorzugsweise ein Spannfutter 14, 15, 21 befestigt, wobei diese Spannfutter je nach den zu verwendenden Utensilien durch anders dimensionierte ausgewechselt werden können.
Mit dieser Messeinrichtung 10 können Utensilien insbesondere bei Pres- sen ausgemessen bzw. kalibriert werden, bei denen es sich um Werk- zeuge, Stempel 16, 17, Matrizeneinheiten 22 und um die Spannfutter 14, 15, 21 oder ähnlichem handelt. Mit den Pressen werden Presslinge aus Eisen-, Hartmetall- oder Keramikpulver für verschiedenste Werkzeuge oder für Teile im allgemeinen Maschinenbau, wie für Ventile, Motorentei- le, Lagerbüchsen oder dergleichen hergestellt.
Bei dem erfind u ngsgemässen Verfahren sind mit dieser Messeinrichtung 10 die Utensilien wie im eingebauten Zustand in der Presse zueinander platziert und relativ zueinander wenigstens in Achsrichtung A der die Matrize bildenden Öffnung der Matrizeneinheit 22 verschiebbar und sie werden einzeln und zueinander gemessen und/oder kalibriert. Vorher oder anschliessend werden die Utensilien identifiziert und die Messun- gen und/oder Kalibrierungen gespeichert und die Bearbeitung im Werk- zeugbau oder für den Betrieb in der Presse verwendet.
Für diese Identifizierung können handelsübliche Strichcode-Leser und/oder RFID-Leser verwendet werden, welche beispielsweise in einer Datenbank in einem Computer gespeichert und wieder abgerufen werden können, was nicht näher veranschaulicht ist
Die Utensilien können damit in denselben Positionen wie im betrieblichen Zustand ausgemessen und zueinander kalibriert werden, wie nachfol- gend noch ausführlicher erläutert ist. Damit lassen sich diese Utensilien noch präziser einsetzen und die herzustellenden Presslinge werden seri- enweise entsprechend genauer gefertigt.
Auf dem Messtisch 20 ist eine Matrizeneinheit 22 als Utensil im Spann- fetter 21 befestigt. Unterhalb diesem Spannfutter sind diese vorzugswei- se mehreren Kraftsensoren zur Bestimmung des Kraftdrucks in Verstell- richtung des Messtisches bzw. in Achsrichtung der Öffnung der Matri- zeneinheit 22 angeordnet. Zudem ist ein optischer Mikrometer bestehend aus einem Sender 23 und einem Empfänger 24 vorgesehen, die je auf einer Seite beim Messtisch 20 angeordnet sind. Dieser Sender 23 strahlt quer zur Verstellrichtung des Messtisches optische Lichtsignale aus, welche vom Empfänger aus- gewertet werden und dabei Positionen der Utensilien durch Licht/Schatten-Kanten gemessen werden können.
Darüberhinaus ist ein in Verstellrichtung des Messtisches 20 ausgerich- teter Längenmassstab 18 zum Messen der als Referenzposition dienen- den Ebenen der Utensilien enthalten, für welchen vorzugsweise ein hochpräziser Glasmassstab mit einer Genauigkeit von kleiner als 0,001 Millimetern verwendet wird.
Ferner sind am Aussenumfang der oberen und unteren queren Aufnah- meplatte 12, 13 miteinander kommunizierende Lichtschranken 28, 29 angebracht, welche als Sicherheit für das Bedienungspersonal dienen. Wenn bei einer Ausmessung der Benutzer seine Hände zwischen diese Aufnahmeplatten 12, 13 innerhalb des gebildeten Lichtvorhangs halten würde, so würde die Messeinrichtung 10 sofort stoppen. In Fig. 2 ist zum einen die zu ermittelnden Abmessungen der Utensilien und zum andern ein Kalibrieren der Kontaktposition P eines Utensils in der Öffnung 25 der Matrizeneinheit 22 gezeigt.
Diese Kontaktposition P eines Utensils in der Öffnung 25 der Matrizen- einheit 22 wird durch eine manuelle oder automatisierte Steuerung und/oder Regelung detektiert. Das als Oberstempel 17 vorgesehene Utensil wird in die Öffnung 25 koaxial zu dieser in der Achsrichtung A durch Hochfahren des Messtisches 20 vorzugsweise mit einer kleinen Vorschubgeschwindigkeit, die auch schrittweise erfolgen kann, einge- führt und bis in die dargestellte sogenannte Kontaktposition P bewegt, welche der Betriebsposition zum Beispiel in einer Presse entspricht, bei der die volle Presskraft auf das in die Matrize eingefüllte Pulvermaterial ausgeübt wird. Diese Öffnung 25 ist dabei in ihrem oberen Bereich 25' kegelförmig ausgebildet und der Aussendurchmesser des Oberstempels 17 ist so gewählt, dass seine untere vorzugsweise etwas abgerundete Kante einige Millimeter unterhalb des oberen Endes der Matrizeneinheit 22 in der Wandung dieser Öffnung 25 ansteht. Dieser Oberstempel 17 ist noch mit einem unteren Zapfen 17' für die Bildung einer Bohrung in dem zu fertigenden Pressling oder dergleichen versehen.
Zur Bestimmung dieser Kontaktposition P als Kalibrierung wird einerseits der Kraftanstieg bei der Matrizeneinheit 22 beim Auftreffen des Ober- Stempels 17 mit seiner unteren Kante in der kegelförmigen Wandung der Öffnung 25 und andererseits ein elektrischer Kontakt zwischen den bei- den gemessen. Sobald ein Kraftanstieg bzw. der elektrische Kontakt festgestellt wird, wird die Bewegung des Messtisches 20 nach oben ge- stoppt.
Für die Ermittlung des elektrischen Kontakts wird durch die Einrichtung vom Oberstempel ins nach unten isolierte Spannfutter beim Messtisch Strom im Milliampere-Bereich erzeugt. Sobald ein Kontakt wie oben er- läutert erfolgt, wird der Strom geleitet und die entstehende Spannung kann gemessen werden. Zweckmässigerweise erfolgt dieses Stoppen bei einem vorgegebenen Sollwert der Kraft. Damit ist sichergestellt, dass zwar eine gewisse An- presskraft besteht, dass aber diese nicht zu stark ist, um nicht eine un- gewollte Materialbeschädigung der unteren Stempelkante bzw. der Wan- dung der Öffnung 25 zu bewirken.
Sehr vorteilhaft wird dieser Steuerungs- und/oder Regelungsvorgang mit dem Verschieben und Anstellen des Utensils in der Öffnung 25 der Mat- rizeneinheit 22 mindestens einmal wiederholt und wenn das gleiche Messresultat wie bei ersten Kontaktposition vorliegt, wird das so gespei- chert und im Betrieb verwendet. Hingegen wenn eine Abweichung ge- genüber der ersten Messung vorliegen würde, müsste der Vorgang bis gleiche Messresultate vorliegen repetiert werden.
Bei einem automatisierten Steuerungs- und Regelungsvorgang werden sämtliche Funktionen der Betätigung der Messeinrichtung und die Mess- und Kalibrierungsabläufe durch ein Computerprogramm softwaremässig ausgeführt. Mit dieser zusätzlichen Messung des elektrischen Kontaktes zwischen Utensil und der Matrizeneinheit wird ebenfalls eine Art Sicherheit be- wirkt, denn sobald eine Berührung erfolgt, muss das Bewegen zueinan- der gestoppt werden. Wenn nur eine Kraftmessung durchgeführt würde, könnte dies wegen möglichen Messverzögerungen zu einer zu starken Anpressung und zu einer dieser erwähnten Beschädigung der Innenwan- dung und/oder des Utensils führen.
Wie in Fig. 2 durch Pfeile 26 angedeutet ist, kann ein Medium, vorzugs- weise Luft, in der Kontaktposition des Utensils in die Öffnung der Matri- zeneinheit 22 eingeblasen werden, um festzustellen, ob das Utensil rundum dicht in der konischen Öffnung der Matrizeneinheit aufliegt. Die- se Öffnung 25 müsste dabei abgedichtet sein. Wenn nicht würde der ent- stehende Luftstrom mittels Durchflussmessung des Luftvolumens pro Zeiteinheit gemessen werden. Es könnte zum Beispiel so sein, dass der Oberstempel 17 nicht genau koaxial zur Öffnung 25 verläuft und dass dann ein geringer Spalt auf der einen Seite zwischen diesen vorliegen würde und dies mit einer solchen Messung mit dem Medium festgestellt werden könnte, weil bei einem Spalt ein Luftstrom durch die Öffnung entstehen würde. Die Ausrichtung zwischen dem Utensil und der Matri- zeneinheit könnte dann korrigiert und diese Messung wiederholt werden. Ein solcher Spalt könnte auch durch ungenaue Herstellung der Utensilien entstehen. Mit dieser Durchflussmessung ergibt sich der Vorteil, dass die zeitliche Menge des Luftstroms gemessen werden kann und sich damit auch die Grösse des Spalts ermitteln lässt.
Erfindungsgemäss werden die folgenden Abmessungen der Utensilien insbesondere in der vorgängig eingestellten Kontaktposition P ermittelt und gespeichert. Beim Oberstempel 17 als Utensil wird seine Gesamt- länge L, seine obere Referenzposition Z1 und seine Eindringtiefe ET in der Kontaktposition, indes bei der Matrizeneinheit 22 die als Referenz dienende Position Z0 der Unterseite, ihre Höhe HM und ausserdem die Gesamtdistanz AD der beiden in der Kontaktposition ermittelt und ge- speichert. Selbstverständlich könnten noch zusätzliche Masse festgehal- ten werden, aber für die Erzielung der angestrebten Präzision bei der Fertigung sind diese genannten Abmessungen ausreichend. Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel von Utensilien, bei dem ei- ne Matrizeneinheit 32 mit einer zylindrischen Öffnung 35 und ein ähnlich geformter Oberstempel 37 wie derjenige nach Fig. 2 verwendet wird. Der Oberstempel 37 wird im Betrieb in der Presse oder in der Werkzeugma- schine oben auf die Matrizeneinheit 32 gedrückt. Es wird ein auf das Utensil, wie die Matrizeneinheit 32, aufsetzbares Messinstrument 36 mit einem Messtaster 38 für ein Ausmessen des wenigstens einen Utensils, wie dieser Oberstempel 37, benutzt. Mit diesem Messinstrument 36 wird zumindest in Bezug auf die Achsrichtung A die eine oder mehrere Flä- chen aufweisende Unterseite des Oberstempels 37 mit einem Zapfen 37' und der Abstand zu der Oberseite der Matrizeneinheit 32 gemessen. Es sind noch optische Lichtsignale 44vom optischen Mikrometer angedeutet, die nachfolgend erläutert sind.
Bei diesem Oberstempel 37 als Utensil wird seine Gesamtlänge L, seine obere Referenzposition Z1 und die Zapfenlänge HZ, währenddem bei der Matrizeneinheit 32 die Referenzposition Z0 an der Unterseite und ihre Höhe HM ermittelt und gespeichert werden. Fig. 4 zeigt diesen optischen Mikrometer bestehend aus dem Sender 23 und dem Empfänger 24, die auf der einen bzw. andern Seite der Matri- zeneinheit 42 platziert sind. Es werden vom Sender 23 quer zur Verstell- richtung der Matrizeneinheit 42 bzw. zur Achsrichtung A optische Licht- Signale 44, vorzugsweise Laserstrahlen, flächenartig in Richtung zu dem gegenüberliegenden Empfänger 24 ausgestrahlt und von diesem die durchgehenden Strahlen detektiert und daraus Messwerte gebildet. Es ist ersichtlich, dass diese flächenartig erzeugten Lichtsignale 44 nur in dem freien Bereich zwischen der Unterseite des Oberstempels 47 und der oberen Endfläche der Matrizeneinheit 42 bis zum Empfänger 24 ge- langen und somit die Positionen bzw. der Abstand zwischen der Unter- seite des Oberstempels 47 und der oberen Endfläche der Matrizeneinheit 42 gemessen werden kann. Damit können verschiedene Positionen der Utensilien einzeln oder zueinander schnell und sehr genau gemessen werden. Dem Oberstempel 47 ist ein Spannmittel 47‘ zugeordnet, wel- ches in einem nicht näher veranschaulichten Spannfutter an der oberen Aufnahmeplatte 13 gemäss Fig. 1 lösbar eingespannt werden kann. Die Matrizeneinheit 42 ihrerseits kann ebenfalls in einem auf dem Messtisch 20 angeordneten Spannfutter lösbar befestigt werden.
Fig. 5 zeigt nochmals ein auf das Utensil, wie die Matrizeneinheit 52, absetzbares Messinstrument 56 mit einem Messtaster 58 für ein Aus- messen des wenigstens einen als Unterstempel 57 sowie eines in die- sem bewegbaren Dorns 55 als Utensilien. Das Messinstrument 56 ist in einem auf die Matrizeneinheit stellbaren Haltemittel 59 derart angeord- net, dass der Messtaster 58 in Achsrichtung verstellbar ist und es wird mit diesem die unregelmässige Kontur der oberen Stirnseite 57' des Un- terstempels 57 und des Dorns 55 gemessen. Letztere sind ebenso an einem in einem Spannfutter festspannbaren Spannmittel gehalten. Dieser Unterstempel 57 weist eine zylindrische Form auf und kann durch die Öffnung der Matrizeneinheit 52 geschoben und damit die Position seiner oberen Stirnseite 57‘ in Bezug auf die untere Referenzposition Z0 der Matrizeneinheit bestimmt werden.
Dieses erfindungsgemässe Verfahren mit der oben erläuterten Messein- richtung ist als weiterer Vorteil für beliebige Referenzspannsysteme von Pressen bzw. Werkzeugmaschinen verwendbar.
Es eignet sich auch für multi-axiale Presswerkzeuge mit geschlossenen, offenen und geteilten Matrizen, wie dies beispielsweise in der eingangs gewürdigten Druckschrift WO-A-2016/139151 erläutert ist Entspre- chenderweise können auch eine sich quer zur Verstell richtung erstre- ckende Öffnung in der Matrizeneinheit vorhanden und Utensilien in die- ser Richtung relativ zueinander verschiebbar und erfindungsgemäss ausmessbar und kalibrierbar sein.
Bei diesen dem Ständer 11 zugeordneten unteren und/oder oberen Quer- träger 12, 13 und der mindestens eine zwischen diesen angeordneten Messtisch 20 ist vorteilhaft der letztere durch einen Antrieb höhenver- stellbar am Ständer angeordnet. Es könnten aber auch umgekehrt die Querträger verstellbar und der Messtisch stationär befestigt sein, oder sowohl die Querträger als auch der Messtisch verstellbar angeordnet sein.
Beim oben erläuterten Ausführungsbeispiel ist diese Messeinrichtung 10 als ein separates Gerät gebaut. Eine solche Messeinrichtung könnte aber auch in einer Presse integriert sein, mittels der vor dem Pressen die installierten Utensilien gemessen und/oder kalibriert werden könnten.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch bei an sich bekannten Servicestationen, bei Voreinstellgeräten bei Pressen, oder im Werkzeug- bau zur Überprüfung und Qualitätssicherung angewendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Ausmessen bzw. Kalibrieren von Utensilien insbesondere bei Pressen, bei dem verschiedene Abmessungen bzw. Positionen der Utensilien, wie Werkzeuge, Stempel (18, 17, 37, 47, 55, 57), Matrizeneinheiten (22, 32, 42, 52), Spannfütter (14, 15, 21) oder ähnlichem ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Messeinrichtung (10) vorgesehen ist, bei der die Utensilien wie im eingebauten Zustand in der Presse zueinander platziert und relativ zuei- nander wenigstens in Acherichtung (A) der die Matrize bildenden Öffnung (25, 35) der Matrizeneinheit (22, 32, 42, 52) verschiebbar sind und ein- zeln und zueinander gemessen und/oder kalibriert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftmessung bei der Matrizeneinheit (22) vorzugsweise mittels mehreren Kraftsensoren wenigstens in Achsrichtung (A) der Öffnung (25) der Matrizeneinheit erfolgt, und/oder dass der physische Kontakt beim Verschieben des einen in das nachfolgende Utensil, insbesondere des einen Stempels (17) in die Öffnung (25) der Matrizeneinheit (22), elektrisch ermittelt und damit eine Kontaktposition (P) des in die Öffnung der Matrizeneinheit hineinschiebbaren Utensils bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrieren der Kontaktposition (P) eines Utensils in der Öffnung (25) der Matrizeneinheit (22) durch eine manuelle oder automatisierte Steue- rung und/oder Regelung erfolgt, bei der das Utensil in die Öffnung (25) vorzugsweise mit einer kleinen Vorschubgeschwindigkeit, die auch schrittweise erfolgen kann, eingeführt wird, und sobald einerseits ein Kraftanstieg bei der Matrizeneinheit beim Anstehen des Utensils in der Wandung der Öffnung (25) der Matrizeneinheit (22) und andererseits der elektrische Kontakt erfolgt, kann daraus die Kontaktposition (P) des Utensils bestimmt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Steuerungs- und/oder Regelungsvorgang mit dem Verschieben und Anstehen des Utensils in der Öffnung (25) der Matrizeneinheit (22) mindestens einmal wiederholt wird, und wenn das gleiche Messresultat wie bei ersten Kontaktposition vorliegt, wird das so gespeichert und im Betrieb verwendet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Medium, vorzugsweise Luft, in der Kontaktposition (P) des Utensils in die Öffnung (25) der Matrizeneinheit (22) eingeblasen wird, um mittels einer Durchflussmessung den Luftstrom zu ermitteln, ob das Utensil rundum dicht in der kegelförmigen Öffnung der Matrizeneinheit aufliegt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
dass die senkrecht zur Achsrichtung (A) der Öffnung als Referenzpositi- on (Z0) verlaufende Ebene der Utensilien, wie der Matrizeneinheit (22, 32, 42, 52) oder des Stempels (16, 17, 37, 47, 57), gemessen bzw. kalib- riert und weitere Abmessungen derselben als auch der Utensilien ermit- telt werden, wie die Höhe (HM) der Matrizeneinheit (22, 32, 42, 52) oder des Stempels (16, 17, 37, 47, 57), in Achsrichtung (A), die Position eines Utensils, wie eines Stempels, wenn dieses in die Öffnung der Matrizen- einheit eintaucht bzw. wenn dieses durch die Öffnung hindurchgescho- ben ist und auf der Rückseite wieder herausragt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Utensilien identifiziert und die Messungen und/oder Kalibrierungen gespeichert und für den Betrieb in der Presse verwendet werden.
8. Messeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
sie wenigstens einen Ständer (11) oder wenigstens eine Säule mit min- destens einem unteren und/oder einem oberen Querträger (12, 13) und mindestens einen zwischen diesen am Ständer (11) oder der wenigstens einen Säule angeordneten Messtisch (20) umfasst, auf welchen für die Positionierung der Utensilien vorzugsweise jeweils ein Spannfutter (14, 15, 21) befestigbar ist.
9. Messeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im höhenverstellbaren Messtisch (20) ein Spannfutter (14, 15, 21) als Utensil befestigt ist, unterhalb diesem die vorzugsweise mehrere Krafts- ensoren zur Bestimmung des Kraftdrucks in Verstellrichtung des Messti- sches angeordnet sind.
10. Messeinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich- net, dass
eine elektrische Kontaktmessung zwischen Utensilien vorhanden ist.
11. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge- kennzeichnet, dass
ein optischer Mikrometer (23, 24) angeordnet ist, welcher quer zur Ver- stellrichtung des Messtisches (20) optische Lichtsignale für Messungen der Utensils ausstrahlt.
12. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch ge- kennzeichnet, dass
dass ein sich vorzugsweise in Achsrichtung (A) erstreckender Längen- massstab (18) zum Messen der als Referenzposition dienenden Ebenen der Utensilien vorgesehen ist.
13. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge- kennzeichnet, dass
ein auf ein Utensil, wie die Matrizeneinheit (22, 32, 42, 52), aufsetzbares Messinstrument (36, 56) mit einem Messtaster (38, 58) für ein Ausmes- sen wenigstens eines Utensils, wie eines Stempels (37, 57), zumindest in Bezug auf die Achsrichtung (A) der Öffnung des Utensils verwendbar ist, mittels welchem die eine oder mehrere Flächen aufweisende Unter- bzw. Oberseite des Utensils und der Abstand der Matrizeneinheit zum Utensil, auf dem das Messinstrument aufgesetzt ist, messbar ist.
14. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch ge- kennzeichnet, dass
eine solche Messeinrichtung separat oder in einer Presse integriert ist.
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