CN113853294A - 用于在压制时测量或校准用具的方法以及测量装置 - Google Patents

Abstract

在一种用于尤其是在压制时测量或校准用具的方法中，确定用具、如工具、压模(16,17)、模具单元(22)、卡盘(14,15,21)或类似物的不同的尺寸或位置。设置有测量装置(10)，在该测量装置中，用具如在装入的状态下那样相对彼此安放在压制设备中并且能够相对于彼此至少沿模具单元(22)的形成模具的开口的轴向方向(A)移动并且单个地且相对彼此被测量和/或校准。因此能够高精度地且其在大批量的情况下利用相同的用具制造要利用压制设备制造的压制品和工件。

Description

用于在压制时测量或校准用具的方法以及测量装置

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于尤其是在压制时测量或校准用具的方法以及测量装置。

背景技术

根据文献WO-A-2016/139151的粉末压制设备设有优选多个为了横向压制而能在卡盘壳体中移动的压模(Stempeln)，所述压模部分地限界模具(Matrize)在卡盘壳体中的中空空间。压模配属有用于固定其压制位置的可调整的定位器件，该定位器件由横向于压模的移动方向安放的具有止挡面的楔组件形成。该楔组件包括至少一个可横向于压模的移动方向调节的具有止挡面的楔子，该楔子与压模中的止挡面处于接触中。借助这种楔组件一方面可以实现该压模的非常准确的压制位置并且另一方面实现要以高的压力压靠的压模的极其稳定的定位。但因此不确保，上压模和下压模也绝对准确地得到定位，该上压模和下压模与可横向移动的压模一起形成四周闭合的模具。

发明内容

本发明从这种已知的压制设备出发基于以下任务，完成一种方法和一种相配的测量装置，借助于该测量装置提高要制造的工具或压制品的精度并且在此可以附加地在大量要制造的工具或压制品上维持高精度的恒定性。

根据本发明，该任务通过权利要求1以及权利要求8的特征解决。

为了实现根据本发明的方法设置有测量装置，在该测量装置中，用具如在装入的状态下那样在压制设备中相对彼此安放并且能够相对于彼此至少沿模具单元的形成模具的开口的轴向方向移动并且所述用具被单个地测量和/或相对彼此校准，其中，识别所述用具并且存储测量和/或校准并且将所述测量和/或校准用于在压制设备中的运行。

借助该根据本发明的方法能够高精度地且在大批量的情况下利用相同的用具制造要利用压制设备制造的压制品和工件。

此外，可以在尤其是使用在压制设备中的情况下缩短根据该方法测量或校准过的用具的设定时间，因为用具的这种事先的测量和校准可以在压制设备中承担，并且制造可以在装配用具的情况中在一些工序之后开始。在此尽管用于设定的较短的时间耗费也仍改进设定品质或精度。

非常有利地，在模具单元中的力测量优选借助于多个力传感器至少沿模具单元的开口的轴向方向设置，并且此外在一个用具移动到后续的用具中时、尤其是在压模移动到模具单元的开口中时以电的方式确定物理接触并且因此极其准确地确定可移入到模具单元的开口中的用具的接触位置。

此外，本发明延伸到通过手动或自动的开环控制(Steuerung)和/或闭环控制(Regelung)对用具在模具单元的开口中的接触位置的校准，在所述开环控制和/或闭环控制中，用具引入到开口中，并且一旦一方面在用具在模具单元的开口的壁部中触碰时测量到在模具单元或压模中的力上升，并且另一方面发生电接触，则可以由此极其准确地检测用具的接触位置并且因此防止，压模在运行时以过高的力碰撞到开口或模具中并且可造成压模的边缘和在任何情况下模具单元的与所述压模的边缘发生触碰的内壁部的损坏。

根据本发明，该测量装置包括：带有至少一个下部的和上部的横向承载件的至少一个支架或至少一个柱；和在所述下部的和上部的横向承载件之间在支架处高度可调节的至少一个测量台，上部的横向承载件、下部的横向承载件和测量台优选分别配属有卡盘以用于定位用具。有利地，在测量台中能够固定有模具单元作为用具。所述优选多个用于确定沿测量台的调节方向的压力的力传感器有利地布置在卡盘下方。此外，设置有光学测微计，该测微计横向于测量台的调节方向发射出光学的光信号，并且设置有长度标尺，用于测量用具的用作基准位置的平面。

利用测量装置的该装备实现，用具单个的且相对彼此的全部的所需的测量和校准能够以最高的精度实施。

附图说明

下面借助实施例参考附图详细阐释本发明以及本发明的其他优点。附图中：

图1示出根据本发明的测量装置的透视的前视图；

图2示出穿过模具单元的示意性的剖面图和在该模具单元中位于接触位置中的作为用具的上压模的视图；

图3示出穿过作为用具的模具单元和上压模以及在模具单元上用于测量上压模的测量仪器的另外的示意性的剖面图；

图4示出作为用具的模具单元和上压模以及光学测微计的透视图该测微计具有发射器并且相对置地具有接收器；并且

图5示出穿过作为用具的模具单元和下压模以及在模具单元上用于在下压模上侧上测量下压模的测量仪器的示意性的剖面图。

具体实施方式

图1示出具有竖直布置的支架11的测量装置10、固定在该支架处的下部的和上部的横向的接纳板12,13和在所述接纳板之间在支架11处高度可调节的测量台20。在相应的接纳板12,13上或在其下方并且在测量台20上分别优选固定有卡盘14,15,21以用于定位用具，其中，所述卡盘可以根据要使用的用具通过不同尺寸设计的卡盘来更换。

利用该测量装置10可以尤其是在压制时测量或校准用具，所述用具涉及工具、压模16,17，模具单元22并且涉及卡盘14,15,21或类似物。针对各种不同的工具或用于一般的机械工程中的部件，如针对阀、发动机部件、轴衬或类似物，利用压制设备由铁粉末、硬金属粉末或陶瓷粉末制造压制品。

在根据本发明的方法中，利用该测量装置10，用具如在装入的状态下在压制设备中相对彼此安放并且能够相对于彼此至少沿模具单元22的形成模具的开口的轴向方向A移动并且所述用具单个地并且相对彼此被测量和/或校准。事先或接着识别用具并且存储测量和/或校准，并且将其用于工具制造中的加工或用于压制设备中的运行。

为了该识别可以使用市场上常见的条形码-读取器和/或RFID读取器，所述条形码-读取器和/或RFID读取器例如可以存储在计算机中的数据库中并且可以再次调用，这不详细阐述。

所述用具可以因此在和在运行的状态下一样的位置中得到测量并且相对彼此校准，如下文还更详细阐释的。因此所述用具能够还更精确地使用并且要制造的压制品成批相应精度更高地制成。

在测量台20上，模具单元22作为用具固定在卡盘21中。在该卡盘下方，布置所述优选多个力传感器，用于确定沿测量台的调节方向或沿模具单元22的开口的轴向方向的压力。

此外，设置有由发射器23和接收器24构成的光学测微计，所述发射器和接收器在测量台20中各布置在一侧上。该发射器23横向于测量台的调节方向发射出光学的光信号，所述光信号由接收器分析评价并且在此可以通过光/阴影-边缘测量用具的位置。

此外，包含有沿测量台20的调节方向定向的长度标尺18，用于测量用具的用作基准位置的平面，对于该长度标尺优选使用高精度的玻璃标尺，该玻璃标尺具有小于0.001毫米的精度。

此外，在上部的和下部的横向的接纳板12,13的外周缘处安置有相互连通的光栅28,29，所述光栅用作用于操作人员的安全措施。如果在测量时用户将其手在所述接纳板12,13之间保持在所形成的光帘内，则测量装置10将立即停止。

在图2中一方面示出用具的要确定的尺寸并且另一方面示出用具在模具单元22的开口25中的接触位置P的校准。

用具在模具单元22的开口25中的该接触位置P通过手动或自动的开环控制和/或闭环控制来探测。设置为上压模17的用具同轴于开口沿轴向方向A通过向上移动测量台20、优选以小的进给速度（所述进给速度也可以逐步地实现）向上移动测量台而引入到开口25中并且运动直到所示出的所谓的接触位置P中，该接触位置相应于例如压制设备中的运行位置，在该运行位置中，完全的压制力被施加到已填入到模具中的粉末材料上。该开口25在此在其上部区域25'中锥形地构造并且上压模17的外直径如此选择，使得上压模的下部的优选稍微倒圆的边缘在模具单元22的上端部下方数毫米处贴靠在该开口25的壁部中。该上压模17还设有下部的销状部17'，以用于在要制造的压制品或类似物中形成孔。

为了确定该接触位置P作为校准，一方面测量在上压模17以其下部的边缘在开口25的锥状的壁部中碰撞时在模具单元22中的力上升，并且另一方面测量在这两者之间的电接触。一旦确定力上升或电接触，则停止测量台20向上的运动。

为了确定电接触，通过装置从上压模进入向下隔绝的卡盘在测量台中产生毫安范围内的电流。一旦发生如上所阐释的接触，则电流被导引并且可以测量产生的电压。

适宜地，该停止在力的预设的设定值的情况下发生。因此确保，虽然产生一定的压靠力，则但该压靠力不会过强，以便不引起下部的压模边缘或开口25的壁部的不期望的材料损伤。

非常有利地，该开环控制过程和/或闭环控制过程随着用具在模具单元22的开口25中的移动和靠放重复至少一次，并且当存在和在第一接触位置中一样的测量结果时，则存储该测量结果并且在运行时使用该测量结果。而如果相对于第一测量存在偏差，则必须重复该过程直至存在相同的测量结果。

在自动的开环控制过程和闭环控制过程的情况下，通过计算机程序借助软件实施测量装置的操纵的全部的功能并且实施测量和校准流程。

利用在用具与模具单元之间的电接触的这种附加的测量也实现一种安全措施，因为一旦发生触碰，则必须停止相对彼此的运动。如果仅执行力测量，则这可由于可能的测量延迟而导致过强的压靠并且导致内壁部和/或用具的这种所提到的损伤。

如在图2中通过箭头26所表明的，可以将介质、优选空气在用具的接触位置中吹入到模具单元22的开口中，以便确定，用具是否四周紧密地靠置在模具单元的锥状的开口中。该开口25必须在此是密封的。如果不密封，则借助于空气体积每时间单位的流量测量而测量出现的空气流。例如可能是这样的，即，上压模17不是准确地同轴于开口25伸延，且于是在上压模与开口之间在一侧上将存在小的间隙并且这可以借助这种利用介质进行的测量来确定，因为在有间隙的情况下将出现通过开口的空气流。在用具与模具单元之间的定向则可以得到修正，并且可以重复该测量。这种间隙也可以由于用具的不精确的制造而产生。借助该流量测量得到以下优点，即，可以测量空气流的时间上的量并且因此也能够确定间隙的大小。

根据本发明，尤其是在先前设定的接触位置P中确定且存储用具的以下尺寸。在上压模17作为用具的情况下，确定并存储其总长度L，其上部的基准位置Z1及其在接触位置中的进入深度ET，而在模具单元22的情况下确定并存储下侧的用作基准的位置Z0，其高度HM和此外两者在接触位置中的总距离AD。当然，还可以确定附加的量度，但对于实现所力求的在制造方面的精度而言，这种所提及的尺寸是足够的。

图3示出用具的另一种实施例，在该实施例中，使用具有柱状的开口35的模具单元32和与根据图2的上压模类似地成形的上压模37。上压模37在运行时在压制设备中或在工具机中从上方压到模具单元32上。使用可安放到用具、如模具单元32上的具有测量探头38的测量仪器36以用于测量所述至少一个用具、如该上压模37。借助该测量仪器36至少关于轴向方向A测量具有销状部37'的上压模37的具有一个或多个面的下侧，并且测量与模具单元32的上侧的间距。还表明了光学测微计的光学的光信号44，其在下文中阐释。

在该上压模37作为用具的情况下，确定并存储其总长度L、其上部的基准位置Z1和销状部长度HZ，而在模具单元32的情况下确定并存储在下侧处的基准位置Z0及其高度HM。

图4示出由发射器23和接收器24构成的该光学测微计，发射器和接收器安放在模具单元42的一侧或另一侧上。由发射器23横向于模具单元42的调节方向或横向于轴向方向A将光学的光信号44、优选激光射束面状地朝着相对置的接收器24的方向发射出，并且由该接收器探测连贯的射束并且由此形成测量值。能看到，所述面状地产生的光信号44仅在上压模47的下侧与模具单元42的上部的端部面之间的自由区域中到达直至接收器24并且由此可以测量在上压模47的下侧与模具单元42的上部的端部面之间的位置或间距。因此用具的不同的位置可以单个地或相对彼此快速且非常准确地测量。上压模47配属有张紧器件47'，该张紧器件可以在未详细阐明的卡盘中可松脱地张紧在根据图1的上部的接纳板13处。模具单元42本身可以也可松脱地固定在布置在测量台20上的卡盘中。

图5再次示出可安放到用具、如模具单元52上的测量仪器56，该测量仪器具有测量探头58，用于测量作为用具的至少一个下压模57以及在该下压模中可运动的芯轴55。测量仪器56在可放置到模具单元上的保持器件59中如此布置，使得测量探头58能够沿轴向方向调节并且利用所述测量探头测量下压模57的上部的端侧57'和芯轴55的不规则的轮廓。芯轴也保持在可固定张紧在卡盘中的张紧器件处。该下压模57具有柱状形状，并且可以推移通过模具单元52的开口，并且因此确定下压模的上部的端侧57'相对于模具单元的下部的基准位置Z0的位置。

作为另外的优点，根据本发明的该方法连同上文阐释的测量装置可用于压制设备或工具机的任意基准张紧系统。

也适用于具有闭合的、开放的和分体的模具的多轴压制工具，如这例如在开头所评价的文献WO-A-2016/139151中所阐释的。相应地，在模具单元中也可以存在有横向于调节方向延伸的开口，并且用具能够沿该方向相对于彼此移动并且能够根据本发明被测量和校准。

在这些与支架11相配属的下部的和/或上部的横向承载件12,13和所述至少一个布置在所述横向承载件之间的测量台20的情况下有利的是，测量台通过驱动装置高度可调节地布置在支架处。但也可以反过来横向承载件是可调节的，而测量台静止地固定，或不仅横向承载件而且测量台都可调节地布置。

在上文阐释的实施例中，该测量装置10构建为单独的器具。但这种测量装置也可以集成在压制设备中，借助于测量装置可以在压制之前测量和/或校准安装的用具。

根据本发明的方法也可以在本身已知的服务维修站中应用，在预设定器具中在压制时应用，或在工具制造中应用以用于检查和质量保证。

Claims (14)

1.一种用于尤其是在压制时测量或校准用具的方法，在所述方法中确定所述用具、如工具、压模(16,17,37,47,55,57)、模具单元(22,32,42,52)、卡盘(14,15,21)或类似物的不同的尺寸或位置，其特征在于，设置有测量装置(10)，在所述测量装置中所述用具如在装入的状态下那样相对彼此安放在压制设备中，并且能够相对于彼此至少沿所述模具单元(22,32,42,52)的形成所述模具的开口(25,35)的轴向方向(A)移动，并且被单个地以及相对彼此测量和/或校准。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述模具单元(22)中的力测量优选借助于多个力传感器至少沿所述模具单元的开口(25)的轴向方向(A)实现，和/或在一个用具移动到后续的用具中时、尤其是在压模(17)移动到所述模具单元(22)的开口(25)中时以电的方式确定物理接触并且因此确定可移入到所述模具单元的开口中的用具的接触位置(P)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用具在所述模具单元(22)的开口(25)中的所述接触位置(P)的校准通过手动或自动的开环控制和/或闭环控制实现，在所述开环控制和/或闭环控制中，所述用具优选以小的进给速度引入到所述开口(25)中，所述进给速度也可以逐步地实现，并且一旦在所述用具贴靠在所述模具单元(22)的开口(25)的壁部中时在所述模具单元中一方面发生力上升且另一方面发生电接触，则可以由此确定所述用具的接触位置(P)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述开环控制过程和/或闭环控制过程随着所述用具在所述模具单元(22)的开口(25)中的移动和贴靠而重复至少一次，并且当存在和在第一接触位置的情况下一样的测量结果时，则存储该测量结果并且在运行时使用该测量结果。

5.根据前述权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，将介质、优选空气在所述用具的接触位置(P)中吹入到所述模具单元(22)的开口(25)中，以便借助于空气流的流量测量而确定，所述用具是否四周紧密地靠置在所述模具单元的锥状的开口中。

6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，测量或校准所述用具、如所述模具单元(22,32,42,52)或所述压模(16,17,37,47,57)的垂直于所述开口的轴向方向(A)作为基准位置(Z0)伸延的平面，并且确定所述平面以及所述用具的其他尺寸，如所述模具单元(22,32,42,52)或所述压模(16,17,37,47,57)的高度(HM)，用具沿轴向方向(A)的位置、如压模在该压模沉入到所述模具单元的开口中时或在该压模推移穿过所述开口并且在背侧上又伸出时沿轴向方向的位置。

7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，识别所述用具并且存储所述测量和/或校准并且将所述测量和/或校准用于在所述压制设备中的运行。

8.用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的测量装置，其特征在于，

所述测量装置包括：带有至少一个下部的横向承载件和/或上部的横向承载件(12,13)的至少一个支架(11)或至少一个柱；和在所述下部的横向承载件与上部的横向承载件之间布置在所述支架(11)或所述至少一个柱处的至少一个测量台(20)，在所述上部的横向承载件、下部的横向承载件和测量台上优选分别能够固定有卡盘(14,15,21)以用于定位所述用具。

9.根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于，在高度可调节的测量台(20)中固定有卡盘(14,15,21)作为用具，在其下方布置有优选多个用于确定沿所述测量台的调节方向的压力的力传感器。

10.根据权利要求8或9所述的测量装置，其特征在于，在用具之间存在有电的接触测量。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的测量装置，其特征在于，布置有光学的测微计(23,24)，所述测微计横向于所述测量台(20)的调节方向发射出用于测量所述用具的光学的光信号。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的测量装置，其特征在于，设置有优选沿轴向方向(A)延伸的长度标尺(18)以用于测量所述用具的用作基准位置的平面。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的测量装置，其特征在于，能够使用可安放到用具、如所述模具单元(22,32,42,52)上的具有测量探头(38,58)的测量仪器(36,56)，以用于至少关于所述用具的开口的轴向方向(A)测量至少一个用具、如压模(37,57)，借助于所述测量仪器能够测量所述用具的具有一个或多个面的下侧或上侧以及所述模具单元与所述用具的间距，所述测量仪器被放置在所述用具上。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的测量装置，其特征在于，这种测量装置是单独的或集成在压制设备中。

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