DE4322963C2 - Verfahren sowie Vorrichtung zur Kontrolle von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle von Werkstücken, insbesondere von Doppelblechen bei, einer Blechzuführeinrichtung einer Presse sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 6.

Bei blechverarbeitenden Maschinen und insbesondere bei Pressen werden die Bleche von einem Blechstapel beispielsweise mittels eines Feeders mit Saugeinrichtungen, auch Saugspinne genannt, von einem Blechplatinenstapel abgehoben und der Bearbeitungsmaschine zugeführt. Dabei muß sichergestellt werden, daß der Bearbeitungsmaschine stets nur ein einzelnes Blech und nicht mehrere übereinanderliegende Bleche, sogenannte "Doppelbleche" zugeführt werden. Das Einlegen eines Doppelbleches in eine Werkzeugmaschine und insbesondere in eine Presse kann zur Zerstörung des Werkzeugs führen. Die Aufnahme von Doppelblechen kann verschiedene Ursachen haben. Insbesondere können diese durch Adhäsionskräfte durch Öl o. dgl. zwischen den ebenen Blechen entstehen.

Zur Erkennung solcher Doppelbleche werden vornehmlich elektronische Meßsysteme eingesetzt, welche z. B. eine Veränderung des magnetischen Feldes messen. Weitere Meßverfahren beruhen auf optischer oder mechanischer Meßtechnik. Beispielsweise ist aus der DE 92 10 560 U1 ein Gerät zur Doppelblechkontrolle für Zuführeinrichtungen an Pressen bekannt geworden, welches einen Meßkopf mit einer U- förmigen Gabel aufweist, zwischen welcher das vom Platinenstapel abgehobene Blech eingeführt und die Dicke des Bleches erfaßt wird. Ist ein Doppelblech vorhanden, so läßt der auf eine Blechstärke eingestellte Spalt ein Einschieben des zu messenden Bleches nicht mehr zu, so daß ein Fehlersignal gemeldet wird.

Alle zuvor beschriebenen bekannten Systeme sind nur unter bestimmten Verhältnissen einsetzbar und erfordern einen hohen Aufwand zur Einstellung auf die besonderen Verhältnisse des Einzelfalls. Insbesondere muß das zu messende Blech jeweils isoliert der Meßeinrichtung zugeführt werden, was zu einer Unterbrechung des Produktionsflußes führen kann. Schließlich sind mechanische Systeme einem Verschleiß unterlegen.

Aus der Literaturstelle "Load monitor system helps build jet wing. In: Canandian Controls & Instrumentation, Februar 1971, S. 20-21" ist ein Verfahren zur Kontrolle von Werkstücken bekannt geworden, bei welchem das einem Stapel entnommene Werkzeugstück einer Meßvorrichtung zur Bestimmung des Teilegewichts zuführbar ist.

Weiterhin ist aus der Druckschrift DD 143 960 eine automatische Waage bekanntgeworden, wie sie insbesondere bei Transport-, Umschlag- und Lagerprozessen Verwendung findet, bei der eine Gewichtsbestimmung eines Werkstücks während des Transports des Werkstücks erfolgt, wobei ein Rechner die Geschwindigkeitsänderung des Transportsystems einschließlich des Werkstücks ermittelt und das tatsächliche Gewicht des Werkstücks unter Berücksichtigung einer evtl. vorhandenen Beschleunigungskraft erfaßt und auswertet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sicheres Verfahrens zur Kontrolle von Doppelblechen sowie zur Erkennung von fehlerhaften Teilen vorzuschlagen, welches auch wirtschaftlich einsetzbar ist und insbesondere keine Verzögerung im Prozeßablauf bei der Bestückung und beim Betrieb derartiger Pressen mit sich bringt. Dabei soll das Verfahren auch Material unabhängig einsetzbar sein, wobei gleichermaßen eine entsprechende Vorrichtung vorgeschlagen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verfahrensmerkmale des Anspruchs 1 sowie die Vorrichtungsmerkmale des Anspruchs 7 gelöst.

Der Erfindung liegt der Kerngedanke zugrunde, daß ein Meßverfahren bzw. ein Meßsystem zu schaffen ist, welches in den Arbeitsprozeß voll integriert werden kann. Dies bedeutet, daß der Meßvorgang während des Transportvorganges des aufgenommenen Blechteiles erfolgen kann, ohne daß störende Stillstandzeiten zur Durchführung des Kontrollvorganges erforderlich wären. Demzufolge bedient sich das erfindungsgemäße Verfahren einer Gewichtsmessung des jeweils transportierten Bleches unter Kompensation der hierbei eventuell störenden Einflüsse. Diese störenden Einflüsse können zum einen sich negativ auswirkende Beschleunigungskräfte sein, die im Meßergebnis zu berücksichtigen sind. Weiterhin können Meßwertverfälschungen durch auftretende Querkräfte und/oder Torsionskräfte entstehen, die ebenfalls zu eliminieren sind. Durch das Eliminieren derartiger, das korrekte Meßergebnis verfälschender Meßgrößen kann das tatsächliche Gewicht eines aufgenommenen Bleches während des Transportvorganges ermittelt werden. In einem nachfolgenden Istwert/Sollwertvergleich mit entsprechender Toleranzvorgabe wird das tatsächliche Gewicht mit einem vorgegebenen Sollgewicht verglichen und eine entsprechende Auswahl von richtigen, d. h. einfachen oder schlechten, d. h. Doppelblechen getroffen. Ergänzend hierzu können noch Bleche mit Untergewicht, Übergewicht oder eine fehlende Blechbestückung an der Saugspinne erkannt werden.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist es demzufolge vorgesehen, daß die Wägezelle oder Kraftmeßeinrichtung derart ausgestaltet ist, daß eine querkraft- und torsionsfreie Messung erfolgen kann, um hierdurch bedingte Meßfehler auszuschließen. Erst hierdurch wird eine nur vertikal wirkende Meßkraft erzeugt, die unter Berücksichtigung von entgegenwirkenden Beschleunigungskräften zu einer tatsächlichen Gewichtskraft führt, welche in einem Auswertprogramm in einem Istwert/Sollwertvergleich ausgewertet wird. Liegt die gemessene Gewichtskraft einschließlich einer vorgegebenen Toleranz oberhalb eines eingegebenen Normalgewichts, so wird hieraus auf ein Doppelblech geschlossen. Ist die gemessene Gewichtskraft kleiner oder gleich einem vorgegebenen Normalgewicht so wird hierdurch ein Gutteil oder gegebenenfalls ein fehlendes Teil erkannt.

Durch die Anordnung mehrerer Wägezellen an einer entsprechenden Wägeeinrichtung kann über die gemessenen Einzelkräfte eine Schwerpunktslage und das Gewicht der anhängenden Teile bestimmt werden. Über die erkannte Schwerpunktslage können auch Falschteile bzw. falsch positionierte Teile ermittelt werden.

Das erfindungsgemäße Kontrollverfahren einer entsprechenden Wägeeinrichtung kann demnach sowohl im statischen Zustand als auch insbesondere im Zustand der Bewegung des Bleches ermittelt werden. Dabei wird während des Transportvorganges das entsprechende Gewicht ermittelt, wobei im letzteren Fall die vertikalen Beschleunigungsmeßwerte und die damit auftretenden positiven und/oder negativen Beschleunigungskräfte zu berücksichtigen sind. Hiermit kann auch sichergestellt werden, ob ein Blech eventuell von der Saugspinne abgefallen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kontrolle von Doppelblechen zur Durchführung des Verfahrens ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Meßvorrichtung mit durchzuführenden Meßverfahren und

Fig. 2 eine Wägeeinrichtung zur Durchführung des Meßverfahrens.

In der Fig. 1 ist eine Meßvorrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kontrolle von Doppelblechen sowie eine Ablaufsteuerung 2 zur Auswertung der Meßwerte dargestellt. Die Meßvorrichtung 1 besteht aus einer Wägeeinrichtung 3 die 1 bis n Wägezellen umfassen kann. Im Ausführungsbeispiel sind drei Wägezellen 4 bis 6 vorgesehen, die in Fig. 2 dargestellt und hierzu näher erläutert werden.

Die Wägeeinrichtung 3 ist über eine untere Adapterplatte 7 mit einer Saugspinne 8 verbunden, die als Aufnahmeelement für ein aufzunehmendes Werkstück (Blech) 9 dient. Das Blech 9 ist darauf zu kontrollieren, ob es sich hierbei um ein ordnungsgemäß aufgenommenes Einzelblech oder ein fehlerhaft aufgenommenes Doppelblech handelt. Die Kontrolle umfaßt auch falsche Bleche wie zuvor beschrieben. Oberhalb der Wägeeinrichtung 3 ist eine obere Adapterplatte 10 angeordnet, die zur Befestigung der Platinenabhebeeinrichtung 11 dient. Dies kann eine übliche, nicht näher dargestellte Federeinrichtung sein.

Ein Wegmeßaufnehmer 12 erfaßt den zurückgelegten Weg s bei der aufwärtsgerichteten Transportbewegung der Platinenabhebeeinrichtung 11. Dieser Meßwert wird als Wegsignal s und als Zeitsignal t einem Rechner 13 über eine erste Meßwertleitung 14 zugeführt. Die Wägeeinrichtung 3 ist als Kraftmeßeinrichtung ausgebildet und liefert demzufolge über eine weitere Meßwertleitung 15 einer Meßeinrichtung 16 ein Meßsignal 17, welches als ungeglättetes, d. h. mit Schwingungen behaftetes Signal auftritt. In einem nachgeschalteten Meßwertfilter 18 wird das Meßsignal 17 als Mittelwert geglättet (Meßsignal 19) und über die Meßleitung 20 dem Rechner 13 als gemessene und gemittelte Kraft F zugeführt. Diese Kraft F kann von der tatsächlichen Gewichtskraft G des Bleches 9 noch abweichen.

Der Rechner 13 ermittelt deshalb aus den gemessenen Werten eine gleichförmige (v) oder eine sich ändernde Geschwindigkeit () d. h. einer damit gegebenenfalls verbundenen Beschleunigung der Platinenabhebeeinrichtung. Sofern während des Meßvorgangs eine beschleunigende Bewegung überlagert ist, muß die hieraus resultierende Beschleunigungskraft zur Bestimmung des tatsächlichen Gewichtes G eliminiert werden. Dies erfolgt über die übliche Gleichung aus Kraft = Masse × Beschleunigung. Durch diese Maßnahme kann das tatsächlich ermittelte Gewicht G des Bleches 9 auch während des Bewegungsvorganges der Platinenabhebeeinrichtung ermittelt werden, wobei dies unabhängig davon ist, ob diese Bewegung gleichförmig oder beschleunigend bzw. verzögert ausgeführt ist, da dies der Rechner 13 aufgrund der Eingangssignale und deren Verarbeitung berücksichtigt.

Dem Rechner 13 ist eine Ablaufsteuerung 2 nachgeschaltet, die in Fig. 1 als Flußdiagramm schematisch dargestellt ist.

Im Flußdiagramm wird das vom Rechner 13 ermittelte und gelieferte tatsächliche Gewicht G (Istwert) des Bleches 9 in einem Meßwertvergleicher 21 untersucht. Dabei erfolgt ein Vergleich des Istgewichtes G_I mit einem vorgegebenen Normalgewicht G_N, wobei das Normalgewicht dem üblichen Sollwert des Blechgewichtes entspricht. Hierbei wird ein Toleranzfaktor m eingeführt, der z. B. 0 < m ≦ 0,3 gewählt werden kann, d. h. eine Überschreitung des Sollgewichtes um den Faktor 0,3 soll als Toleranzgrenze noch akzeptiert werden. Ist demnach das Istgewicht G_I größer als das einfache bis 1,3fache des Normalgewichtes G_N, so wird im Rechner über die Rechnerauswertung 22 ein Doppelteil bzw. Doppelblech 23 erkannt. Dieses Teil wird dann nicht in die Arbeitsmaschine, d. h. in die Presse gelegt. In diesem Zweig gilt demnach die Formel G_I < (1 + m) × G_N.

Alternativ hierzu zeigt das Flußdiagramm 2 eine Meßwertauswertung mit einem Gewichts-Istwert G_I ≦ (1 + m) × G_N, d. h das ermittelte Istgewicht ist kleiner oder gleich dem festgelegten oder vorgegebenen Normalgewicht G_N zuzüglich des Toleranzfaktors m ist in der oben beispielhaft angegebenen Größe 0 < m ≦ 0,3. Dies geschieht in der Rechnerauswertung in dem Zweig 24 zum Meßwertvergleicher 25. Im Meßwertvergleicher 25 wird darüber hinaus festgestellt, ob das gemessene Istgewicht G_I des Bleches 9 eine Unterdicke aufweist oder gegebenenfalls überhaupt kein Blech an der Saugspinne 8 vorhanden ist. Dies geschieht dadurch, daß der gemessene Gewichts-Istwert G_I verglichen wird mit einem Normalgewicht G_N, wobei der Toleranzfaktor m in Abzug gebracht wird. Ist nämlich das ermittelte Istgewicht des Bleches kleiner oder gleich des Normalgewichtes G_N abzüglich eines vorgegebenen Toleranzwertes, der beispielsweise < 0 und < 0,3 des Normalgewichtes betragen kann, so wird je nach eingestelltem Toleranzfaktor eine Unterdicke des aufgenommenen Bleches erkannt und dies über den Meßzweig 26 ermittelt. Als Meßwertergebnis 27 ist eine Unterdicke oder gar kein Blech angegeben. Der Rechenvorgang hierzu lautet entsprechend G₁ ≦ (1 - m) × G_N.

Wird diese Toleranzabweichung nicht ermittelt, so wird über den Meßzweig 28 mittels des Meßwertvergleichers 25 als Ergebnis festgestellt, daß das gemessene Blechteil G₁ als Sollwert und damit als Gutteil erkannt wird. Dies wird in der Anzeige und mit dem Meßwertergebnis 29 ausgewertet. Die Ergebnisse 23, 27, 29 können optische Darstellungen sowie Meßwertauswerter darstellen.

In der Fig. 2 ist die Meßvorrichtung 1 nach Fig. 1 in ihrer mechanischen Ausbildung näher dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die Meßvorrichtung 1 weist zwischen den beiden Adapterplatten 7, 10 drei Wägezellen bis 6 auf, die symmetrisch um die Symmetriemittelachse 30 angeordnet sein können.

Selbstverständlich kann auch eine asymmetrische Anordnung der Wägezellen 4 bis 6 um die Symmetrieachse 30 gewählt werden, was bei der Auswertung der Meßergebnisse zu berücksichtigen ist.

Die Wägezelle 4 ist im Schnitt dargestellt, während die beiden anderen Wägezellen 5, 6 nur schematisch angedeutet sind. Die Symmetriemittelachse 31 der Wägezelle 4 fällt in ihrer Projektion mit der Symmetriemittelachse 30 der Wägeeinrichtung 3 bzw. der Meßvorrichtung 1 zusammen.

Die drei Wägezellen 4 bis 6 werden anhand der Wägezelle 4 näher erläutert. Die Wägezelle 4 wird querkraft- und torsionsfrei zwischen den beiden Adapterplatten 7 und 10 der Platinenabhebeeinrichtung 11 und der Saugspinne 8 eingebunden. Dabei erfolgt die querkraftfreie und torsionsfreie Anbindung über eine Gelenkstange (Verbindungsanker) 32, welches nur vertikale, jedoch keine Quer- oder Torsionskräfte übertragen kann. Die Gelenkstange 32 ist demzufolge in ihrem unteren Bereich in einem Gelenk 33 an die untere Adapterplatte 7 und an ihrem oberen Bereich über einen Anschlußflansch mit integrierter Kraftmeßeinrichtung 34 über eine verstellbare Schraubverbindung an die obere Adapterplatte 10 angelenkt. Hierdurch bildet die Gelenkstange 32 einen Zuganker zur Übertragung von vertikalen Kräften.

Um Querkräfte oder Torsionskräfte an der Saugspinne 8 zu kompensieren, weist die jeweilige Wägezelle 4 bis 6 eine Stabilisierungseinrichtung 35 auf, die aus einer oberen, topfförmigen, im Querschnitt U-förmigen Glocke 36 und einer unteren, ebenfalls topfförmigen bzw. im Querschnitt U-förmigen Glocke 37 besteht, deren innere Öffnungsquerschnitte 38, 39 die Gelenkstange 32 mit oberer und unterer Anbindung aufnehmen. Die beiden topfförmigen Glocken 36, 37 treffen sich in ihren stirnseitigen Rändern 40, 41 in der gleichen Horizontalebene 42, wobei die untere Glocke 37 mit ihrem Außendurchmesser d_a innerhalb des Innendurchmesser d_i der oberen Glocke 36 liegt. Hierdurch ergibt sich ein seitlicher Überlappungsspalt S zwischen den Glocken 36, 37, der mittels einer elastischen und insbesondere Querkräfte und Torsionskräfte absorbierenden umlaufenden, ringförmigen Scheibe oder Manschette 43 überbrückt wird. Hierdurch werden Querkräfte und Torsionskräfte im System aufgefangen. Die angehängte Saugspinne 8 bewirkt demzufolge eine nur vertikal wirkende Kraft F auf das Kraftmeßsystem, welches ein bestimmtes Startgewicht erzeugt. Dabei wird das Eigengewicht des Systems ohne Blech bei der Berechnung des Gewichts selbstverständlich berücksichtigt.

Ein zusätzlich von der Saugspinne aufgenommenes Gewicht erzeugt ein Meßsignal, welches auf angegebene Art gefiltert und ausgewertet wird.

Durch die symmetrische oder asymmetrische Anordnung mehrerer Wägezellen 4 bis 6 der Wägeeinrichtung 3 können demzufolge Einzelkräfte in der jeweiligen Wägezelle als Kraftmeßsignale erfaßt werden, was zur Schwerpunktbestimmung des aufgenommenen Bleches und insbesondere zur Bestimmung des Gewichtes führt. Diese Meßwerterfassung kann auch zur Analyse der richtigen Teileposition bzw. eines ordnungsgemäß ausgebildeten Werkstücks 9 verwendet werden. Hierdurch wird neben der Doppelteileerkennung eine Qualitätskontrolle der Teile ermöglicht. Die erwähnten Meßwertauswertungen erfolgen demzufolge im statischen Zustand als auch im Zustand der Bewegung des Bleches. Dabei werden die Beschleunigungsmeßwerte in die Auswertung des Gewichtes einbezogen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Kontrolle von Doppelblechen und/oder zur Erkennung von fehlerhaften Teilen bei einer Blechzuführeinrichtung für eine Presse, wobei das einem Stapel entnommene Werkstück einer Meßvorrichtung zur Bestimmung des Teilegewichts zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Teile-Gewichtsbestimmung verwendet wird, mittels welcher das tatsächliche Werkstückgewicht des dem Stapel entnommenen Werkstücks (9) während des Transportes vom Stapel zur Umformmaschine erfaßt wird, wobei während einer gleichförmigen Transportgeschwindigkeit des Transportsystems einschließlich Werkstück (9) in einem Istwert/Sollwertvergleich ein Übergewicht oder ein Untergewicht des Werkstücks (9) gegenüber einem vorgegebenen Normalgewicht des Werkstücks (9) ermittelt und ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtserfassung des Werkstückes (9) zur Lageerkennung und/oder zur Lagekontrolle des Werkstücks dient.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wegmeßaufnehmer (12) sowie ein Zeitmeßglied zur Weg- Zeitbestimmung des Transportvorganges des Werkstücks (9) vorgesehen ist, dessen Meßwerte zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Werkstücks (9) in einem Rechner (13) dienen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gemessene Meßsignal des Werkstückgewichtes in einen Meßwertfilter (18) als Gewichtsmittelwert geglättet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gemessene Werkstückgewicht frei von Querkräften und/oder Torsionskräften erfaßbar ist, wobei eine querkraftfreie und/oder torsionskraftfreie Aufhängevorrichtung für das Werkstück vorgesehen ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das im Rechner (13) ermittelte Istgewicht des Werkstücks (9) in einem Rechenvorgang mit einem vorgegebenen Normalgewicht eines Werkstückes (9) unter Berücksichtigung von vorgegebenen Toleranzwerten verglichen wird und daß bei Überschreitung oder Unterschreitung des toleranzbehafteten Normalgewichts eine Gutteil- Schlechtteilauswertung erfolgt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei das einem Stapel entnommene Werkstück einer Wägeeinrichtung zur Bestimmung des Teilegewichts zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wägeeinrichtung (3) als Kraftmeßeinrichtung (34) ausgebildet ist und zwischen einer unteren Adapterplatte (7) für eine Saugspinne (8) zur Werkstückaufnahme und einer Platinenabhebeeinrichtung (11) eingebunden ist, wobei wenigstens zwei und vorzugsweise drei einzelne Wägezellen (4 bis 6) symmetrisch oder asymmetrisch zur Gewichts- und/oder Lagebestimmung vorgesehen sind und jede Wägezelle (4 bis 6) aus einem mittig angeordneten, nur Zugkräfte übertragenden Verbindungsanker (32) besteht, und die Wägezelle (4, 5, 6) Querkraft- und/oder Torsionskraftstabilisatoren (35, 43) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung oder zur Kompensierung von Quer- und/oder Torsionskräften jeweils eine topfförmige Stabilisierungseinrichtung (36, 37) zugeordnet ist, deren umlaufende Stirnränder (40, 41) über eine etwa horizontal verlaufende, elastische und Querkräfte sowie Torsionsmomente, absorbierende ringförmige Scheibe (43) verbunden sind.