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Stand der Technik
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Es
sind bereits Einstell-, Mess- und Werkzeugspanngeräte bekannt,
die zum Spannen von Werkzeugen in Werkzeugfuttern vorgesehen sind. Ferner
sind Werkzeugfutter bekannt, die an ihren Außenseiten Spannflächen aufweisen,
auf die zum Einführen
eines Werkzeugs in das Futter Spannkräfte aufgebracht werden müssen. Beim
Einspannen eines Werkzeugs in ein entsprechendes Werkzeugfutter
wird von einem Bediener das Werkzeugfutter so weit gedreht, dass
ein Spannmittel einer Spannvorrichtung über das Werkzeugfutter geführt und
anschließend
gezielt über
die Spannflächen
die Spannkräfte
in das Werkzeugfutter eingebracht werden können.
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Vorteile der Erfindung
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Es
wird ein Verfahren mit einer Erfassungseinheit eines Einstell-,
Mess- und/oder Werkzeugspanngeräts
vorgeschlagen, wobei mit der Erfassungseinheit wenigstens eine Kenngröße ei nes Werkzeugfutters
für einen
Stellvorgang erfasst wird. Unter einem „Werkzeugspanngerät" soll dabei insbesondere
ein Gerät
verstanden werden, bei dem zum Spannen eines Werkzeugs in einem
Werkzeugfutter Wärme
eingebracht wird, ein so genanntes Schrumpfgerät, und/oder bei dem zum Spannen
eines Werkzeugs in einem Werkzeugfutter über eine Hydraulikeinheit und/oder
eine mechanische Getriebeeinheit Kräfte eingebracht werden. Unter
einer "Recheneinheit" soll insbesondere
eine Einheit mit einem Prozessor und vorzugsweise mit einer Speichereinheit
verstanden werden, wie eine Regelungs- und/oder Steuerungseinheit.
Ferner soll unter "vorgesehen" insbesondere speziell
ausgestattet, ausgelegt und/oder programmiert verstanden werden.
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Durch
die Erfassung der wenigstens einen Kenngröße können auf das Werkzeugfutter
abgestimmte Stellvorgänge
komfortabel insbesondere zumindest teilautomatisiert durchgeführt werden. Grundsätzlich ist
jedoch auch denkbar, dass die Kenngröße Informationen für einen
manuell von einem Bediener durchzuführenden Stellvorgang liefert, so
dass dieser komfortabler durchgeführt werden kann. Das Einstell-,
Mess- und/oder Werkzeugspanngerät
weist dabei vorzugsweise eine Recheneinheit auf, die dazu vorgesehen
ist, die Kenngröße für den Stellvorgang
auszuwerten und insbesondere eine Betätigungseinheit, die dazu vorgesehen
ist, den Stellvorgang zumindest teilautomatisiert vorzunehmen.
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Erfolgt
der Vorgang zur Erfassung der Kenngröße und der Stellvorgang zumindest
teilweise zeitgleich bzw. ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, den
Vorgang zur Erfassung der Kenngröße und den Stellvorgang
zumindest teilweise zeitgleich durchzuführen, kann vorteilhaft Zeit
eingespart werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine Spannkenngröße des Werkzeugfutters
erfasst wird bzw. dass die Recheneinheit dazu vorgesehen, eine Spannkenngröße des Werkzeugfutters
auszuwerten. Unter einer Spannkenngröße ist dabei insbesondere eine
Größe zu verstehen,
die einen Informationsgehalt eines Spannmittels des Werkzeugfutters beinhaltet,
wie beispielsweise über
die Art des Spannmittels, insbesondere die Lage des Spannmittels,
und/oder auch die einen Informationsgehalt des Werkzeugfutters beinhaltet,
so dass eine geeignete Spannvorrichtung eingesetzt werden kann,
wie beispielsweise Informationen über ein Werkzeugfuttermaterial, über eine
Form und/oder über
Abmessungen des Werkzeugfutters, so dass ein am Werkzeugfutter anzukoppelndes,
beispielsweise hydraulisches, mechanisches oder thermisches Spannmittel einer
Spannvorrichtung entsprechend auf das vorliegende Werkzeugfutter
vorzugsweise zumindest teilweise automatisiert abgestimmt werden
kann.
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Beim
Stellvorgang können
abhängig
von der Kenngröße verschiedene,
dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Parameter eingestellt werden,
besonders vorteilhaft werden jedoch beim Stellvorgang abhängig von
der Spannkenngröße das Werkzeugfutter
und ein Spannmittel einer Spannvorrichtung in ihrer Lage relativ
zueinander eingestellt, wobei unter der „Lage" insbesondere ein Abstand des Spannmittels
zum Werkzeugfutter verstanden werden soll, wie insbesondere ein
Abstand von einem von einem Heizmittel gebildeten Spannmittel zum
Werkzeugfutter, als auch insbesondere eine Ausrichtung usw. Der Komfort kann
insbesondere erhöht
werden, wenn beim Stellvorgang Spannflächen des Werkzeugfutters und
das Spannmittel der Spannvorrichtung relativ zueinander ausgerichtet
werden, und zwar insbesondere indem eine von einem Bediener durchzuführende manuelle
Suche nach Spannflächen
zumindest weitgehend vermieden, eine manuelle Ausrichtung der Spannflächen des
Werkzeugs relativ zum Spannmittel der Spannvorrichtung zumindest
unterstützt
werden kann, beispielsweise durch eine Anzeige, die einem Bediener
anzeigt, wie weit das Werkzeugfutter und/oder das Spannmittel der
Spannvorrichtung gedreht werden muss, so dass diese ordnungsgemäß zusammengeführt werden
können,
und insbesondere, wenn der Stellvorgang zumindest teilautomatisiert
und vorzugsweise vollautomatisiert durchgeführt wird.
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Vorzugsweise
ist hierzu die Recheneinheit dazu vorgesehen, abhängig von
der Spannkenngröße mittels
einer Betätigungseinheit
das Werkzeugfutter und ein Spannmittel einer Spannvorrichtung in
ihrer Lage relativ zueinander einzustellen und ist insbesondere
dazu vorgesehen, beim Stellvorgang mittels der Betätigungseinheit
Spannflächen
des Werkzeugfutters und das Spannmittel der Spannvorrichtung relativ
zueinander auszurichten.
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Beim
Stellvorgang können
das Werkzeugfutter und/oder das Spannmittel der Spannvorrichtung zeitlich
sequentiell und/oder zumindest teilweise zeitgleich bewegt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung eignet
sich besonders für
Werkzeugfutter mit Spannflächen,
die von außen
mit einer Spannkraft zum Einführen
eines Werkzeugs belastet werden müssen, jedoch auch für andere,
dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Werk zeugfutter. Beispielsweise
können
mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren
und mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eine
Kenngröße einer
in einem Werkzeugfutter integrierten Hydrodehnspanneinheit und/oder über eine in
einem Werkzeugfutter integrierten mechanische Spanneinheit erfasst
und ausgewertet werden, um auf das Werkzeugfutter abgestimmte Spannmittel
einer Spannvorrichtung auswählen
zu können und/oder
das Werkzeugfutter und ein ausgewähltes Spannmittel zueinander
auszurichten.
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Ferner
können
durch ein entsprechendes Verfahren und eine entsprechende erfindungsgemäße Vorrichtung
besonders kostengünstig
herstellbare Werkzeugfutter erreicht werden, die Spannflächen aufweisen,
die zum Einführen
eines Werkzeugs in das Werkzeugfutter mit einer Spannkraft beaufschlagt
werden, und die gewölbt
ausgeführt
sind und besonders vorzugsweise einen Radius aufweisen, der zumindest
im Wesentlichen einem Radius einer an die Spannflächen in
Umfangsrichtung anschließenden
Mantelfläche
entspricht. Unter einem "im Wesentlichen
entsprechenden Radius" soll
dabei insbesondere verstanden werden, dass die Radien weniger als
10% und vorzugsweise weniger als 5% voneinander abweichen. Bearbeitungsschritte
zur Herstellung von abgeflachten Spannflächen können vermieden und dennoch
können
sichere und schnelle Spannvorgänge
zum Spannen von Werkzeugen in einem entsprechenden Werkzeugfutter
erzielt werden, und zwar insbesondere indem zumindest teilautomatisiert
eine Kenngröße erfasst
wird, die einen Informationsgehalt über die Lage der Spannflächen enthält und zumindest
teilautomatisiert die Spannflächen
entsprechend ausgerichtet werden.
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Wird
das Werkzeugfutter gedreht, kann das Werkzeugfutter konstruktiv
einfach in eine vorteilhafte Ausrichtung gebracht werden, insbesondere
vorzugsweise mittels bereits vorhandener Aktuatoren, und/oder es
kann während
der Drehung des Werkzeugfutters eine vorteilhafte Kenngröße erfasst
werden, und zwar insbesondere ein Kenngröße, die eine Information über die
Lage eines Spannmittels des Werkzeugfutters beinhaltet, wie vorzugsweise über die
Lage von Spannflächen
des Werkzeugfutters, an die das Spannmittel der Spannvorrichtung
zum Verspannen des Werkzeugfutters und zum Einführen eines Werkzeugs in das
Werkzeugfutter angesetzt werden muss. Durch die Drehung des Werkzeugs kann
zudem vorzugsweise erreicht werden, dass der Vorgang zur Erfassung
der Kenngröße und der
Stellvorgang zumindest teilweise zeitgleich erfolgt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
die Erfassungseinheit eine Optikeinheit aufweist und die Kenngröße optisch
erfasst wird, wodurch eine besonders exakte Kenngröße und insbesondere
eine Kenngröße mit viel
Informationsgehalt schnell und insbesondere verschleißfrei erfasst
werden kann. Unter einer Optikeinheit sind dabei sämtliche,
dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Einheiten denkbar, wie insbesondere
Einheiten mit einem Lasergerät
und besonders bevorzugt Einheiten mit einer Kamera und einer Bildverarbeitungseinheit.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Erfassungseinheit eine Leseeinheit
und/oder Empfangseinheit aufweist und die Kenngröße und insbesondere die Spannkenngröße gelesen
und/oder empfangen wird, wodurch insbesondere auch Kenngrößen erfasst
werden können,
wie insbesondere Spannkenngrößen, die
mit Sen soreinheiten nicht oder nur sehr schwierig erfasst werden
können,
wie beispielsweise Kenngrößen, die
Informationen über
eine Bedienung des Werkzeugfutters beinhalten, die Informationen über eine
Spannkraft beinhalten, mit welcher das Werkzeugfutter vorzugsweise
zum Einführen
eines Werkzeugs belastet werden muss, Informationen über eine
Heizleistung beinhalten, welche in das Werkzeugfutter eingebracht
werden muss, um in dieses ein Werkzeug einführen zu können, und/oder Informationen über einen
Druck beinhalten, welcher in einem Hydrodehnspannfutter oder in
einem mechanischen Spannfutter aufgebaut werden muss, usw. Die Leseeinheit
und/oder Empfangseinheit kann dabei von verschiedenen, dem Fachmann
als sinnvoll erscheinenden Einheiten gebildet sein, wie von einer
Optikeinheit und/oder insbesondere von einer Funkeinheit usw. Die
Informationen, die mittels der Leseeinheit und/oder Empfangseinheit
eingelesen und/oder empfangen werden, können dabei an verschiedenen
Orten angeordnet und/oder insbesondere gespeichert sein, besonders
vorteilhaft sind die Informationen jedoch am Werkzeugfutter angeordnet, beispielsweise
in Form eines Strichcodes, eines Datenchips usw.
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Zeichnung
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigen:
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1 ein
Einstell-, Mess- und Werkzeugspanngerät,
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2 einen
Ausschnitt des Einstell-, Mess- und Werkzeugspanngeräts und ein
Werkzeugfutter bei einem erfindungsgemäßen Verfahren,
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3 ein
Spannmittel und das Werkzeugfutter von oben nach einem Stellvorgang
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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4 eine
Ansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten
Werkzeugfutters von oben und
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5 einen
Ausschnitt einer Seitenansicht des Werkzeugfutters aus 4.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
ein Einstell-, Mess- und Werkzeugspanngerät mit einer Erfassungseinheit 10,
die an einem C-förmigen
Träger 42 befestigt
ist, der an einer ersten Vertikalachse 32 in zwei entgegengesetzt
vertikale Richtungen 34, 36 verstellbar ist, während die
Vertikalachse 32 in zwei entgegengesetzte horizontale Richtungen 38, 40 verstellbar
ist. Die Erfassungseinheit 10 weist an einem ersten Ende
des Trägers 42 eine
Kamera 44 einer Optikeinheit 24 und eine Lese-
und Empfangseinheit 26 auf. Um die Kamera 44,
die als Durchlichtkamera und als Auflichtkamera eingesetzt werden
kann, ist eine Ringleuchte 46 angeordnet, die bei einem
Auflichtverfahren eingesetzt wird (2). Ferner
ist an einem zweiten Ende des Trägers 42 eine
Leuchteinheit 48 angeordnet, die bei einem Durchlichtverfahren
eingesetzt wird.
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Zudem
weist das Einstell-, Mess- und Werkzeugspanngerät eine Spannvorrichtung 16 mit
einem Spannmittel 14 auf, das an einem Träger 50 befestigt ist,
der an einer zweiten Vertikalachse 52 in zwei entgegengesetzte
vertikale Richtungen 54, 56 verstellbar ist. Das
Spannmittel 14 weist einen Außenring 58 auf, innerhalb
dem Spannbacken 60, 62, 64 angeordnet
sind, die in radialer Richtung verstellbar sind (3).
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Ferner
weist das Einstell-, Mess- und Werkzeugspanngerät eine in einem die Vertikalachsen 32, 52 tragenden
Gehäuse 66 angeordnete
Recheneinheit 28 auf, die eine Prozessoreinheit 68 und
eine Speichereinheit 70 umfasst, und die unter anderem dazu
vorgesehen ist, eine von der Erfassungseinheit 10 erfasste
Spannkenngröße eines
Werkzeugfutters 12 für
einen Stellvorgang zum Spannen eines Werkzeugs in dem Werkzeugfutter 12 auszuwerten.
Die Recheneinheit 28 dient auch zusätzlich dazu, Messvorgänge und
Einstellvorgänge
durchzuführen
und bildet unter anderem eine Steuer- und Regelungseinheit. Ferner
ist die Recheneinheit 28 dazu vorgesehen, abhängig von
der Spannkenngröße mittels
einer Betätigungseinheit 30 zum
Drehen einer Werkzeugspindel und eines Vorsatzhalters, in welchen
das Werkzeugfutter 12 eingesetzt ist, die Lage des Werkzeugfutters 12 relativ
zum Spannmittel 14 der Spannvorrichtung 16 automatisiert
einzustellen, und zwar ist die Recheneinheit 28 dazu vorgesehen,
beim Stellvorgang mittels der Betätigungseinheit 30 Spannflächen 18, 20, 22 des
Werkzeugfutters 12 relativ zu den Spannbacken 60, 62, 64 des
Spannmittels 14 auszurichten. Ein entsprechend erforderliches Programm
ist in der Speichereinheit 70 gespeichert.
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Soll
ein Werkzeug in das Werkzeugfutter 12 eingespannt werden,
wird zuerst das Werkzeugfutter 12 von einem Bediener manuell
in den Vorsatzhalter eingesetzt. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, dass
das Werkzeugfutter 12 zumindest teilautomatisiert, beispielsweise
mit einem Greifer, in den Vorsatzhalter eingesetzt wird.
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Anschließend drückt der
Bediener einen Startknopf, um ein erfindungsgemäßes Verfahren zu starten. Bei
diesem Verfahren verfährt
die Recheneinheit 28 in einem ersten Verfahrensschritt
mittels nicht näher
dargestellter Aktuatoren die Erfassungseinheit 10 in den
Bereich des Werkzeugfutters 12, so dass das Werkzeugfutter 12 im
Blickfeld der Kamera 44 liegt. In einem weiteren Verfahrensschritt
treibt die Recheneinheit mittels der Betätigungseinheit 30 die Werkzeugspindel,
den Vorsatzhalter und damit das Werkzeugfutter 12 drehend
an. Während
der Drehung wird mit der Erfassungseinheit 10, und zwar
mit der Kamera 44, das Werkzeugfutter 12 optisch
in einem Durchlichtverfahren abgetastet. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass
das Werkzeugfutter 12 in einem Auflichtverfahren abgetastet
wird. Kommt eine der Spannflächen 18, 20 22,
die von am Außenumfang
des Werkzeugfutters 12 angebrachten Abflachungen gebildet
sind, ins Blickfeld der Kamera 44, wird diese erkannt und
entsprechend von der Recheneinheit 28 ausgewertet. Die
Spannbacken 60, 62, 64 des Spannmittels 14 sind
dabei vorzugsweise so ausgerichtet, dass diese in Drehrichtung des Werkzeugfutters 12 im
Wesentlichen im Bereich der Spannflächen 18, 20, 22 liegen,
wenn eine der Spannflächen 18, 20, 22 im
Blickfeld der Kamera 44 erscheint, so dass die Recheneinheit 28 den
Drehvorgang des Werkzeugfutters 12 stoppt, sobald eine der
Spannflächen 18, 20, 22 im
Blickfeld der Kamera 44 erscheint. Der Vorgang zur Erfassung
der Kenngröße und der
automatisierte Stellvorgang zur Ausrichtung der Spannflächen 18, 20, 22 des
Werkzeugfutters 12 relativ zum Spannmittel 14 der
Spannvorrichtung 16 findet damit zumindest weitgehend zeitgleich
statt. Grundsätzlich
ist jedoch auch denkbar, dass zusätzlich, nachdem die Lagen der
Spannflächen 18, 20, 22 erkannt
sind, ein Stellvorgang durchgeführt
wird, in dem die Spannflächen 18, 20, 22 durch
Drehen des Werkzeugfutters 12 zu den Spannbacken 60, 62, 64 ausgerichtet
werden. Zudem wäre auch
denkbar, dass beim Stellvorgang das Spannmittel 14 gedreht
wird.
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Ferner
werden beim Drehvorgang mittels der von einer Funkeinheit gebildeten
Lese- und Empfangseinheit 26 der Erfassungseinheit 10 über Funk Daten
bzw. Kenngrößen aus
einem am Werkzeugfutter 12 angeordneten Speichermittel 72 ausgelesen, die
Informationen über
eine Bedienung des Werkzeugfutters 12 und insbesondere über eine
Spannkraft beinhalten, mittels der das Werkzeugfutter 12 über die
Spannbacken 60, 62, 64 belastet werden muss,
um ein vorbestimmtes Werkzeug in das Werkzeugfutter 12 einführen zu
können.
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Anschließend verfährt die
Recheneinheit 28 mittels nicht näher dargestellter Aktuatoren
das Spannmittel 14 über
das Werkzeugfutter 12, so dass die Spannbacken 60, 62, 64 an
den Spannflächen 18, 20, 22 in
Anlage kommen, und verspannt das Werkzeugfutter 12 mittels
des Spannmittels 14 mit einer vorgegebenen Spannkraft,
so dass eine vor dem Verspannen des Werkzeugfutters 12 unrunde
Ausnehmung 74 des Werkzeugfutters 12 rund wird
und das vorbestimmte Werkzeug in das Werkzeugfutter 12 eingeführt werden
kann. Anschließend
wird die Spannkraft der Spannbacken 60, 62, 64 aufgehoben, so
dass das Werkzeugfutter 12 mit einer gespeicherten inneren
Spannkraft das Werkzeug spannt.
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In
den 4 und 5 ist ein alternatives Werkzeugfutter 12' mit Spannflächen 18', 20', 22' dargestellt,
die gewölbt
ausgeführt
sind bzw. einen Radius 80' aufweisen,
der einem Radius einer an die Spannflächen 18', 20', 22' in Umfangsrichtung anschließenden Mantelfläche 76' entspricht.
Das Werkzeugfutter 12' ist
im Bereich der Spannflächen 18', 20', 22' zylindrisch
ausgebildet. Die Lage der Spannflächen 18' ist bei der Herstellung des Werkzeugfutters 12' mittels einer
optischen Markierung 78' gekennzeichnet,
die bei einem Spannvorgang mittels der Erfassungseinheit 10 in
einem Auflichtverfahren erfasst wird und über die auf die Lage der Spannflächen 18', 20', 22' geschlossen
wird.
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- 10
- Erfassungseinheit
- 12
- Werkzeugfutter
- 14
- Spannmittel
- 16
- Spannvorrichtung
- 18
- Spannfläche
- 20
- Spannfläche
- 22
- Spannfläche
- 24
- Optikeinheit
- 26
- Leseeinheit
und/oder
Empfangseinheit
- 28
- Recheneinheit
- 30
- Betätigungseinheit
- 32
- Vertikalachse
- 34
- Richtung
- 36
- Richtung
- 38
- Richtung
- 40
- Richtung
- 42
- Träger
- 44
- Kamera
- 46
- Ringleuchte
- 48
- Leuchteinheit
- 50
- Träger
- 52
- Vertikalachse
- 54
- Richtung
- 56
- Richtung
- 58
- Außenring
- 60
- Spannbacken
- 62
- Spannbacken
- 64
- Spannbacken
- 66
- Gehäuse
- 68
- Prozessoreinheit
- 70
- Speichereinheit
- 72
- Speichermittel
- 74
- Ausnehmung
- 76
- Mantelfläche
- 78
- Markierung
- 80
- Radius