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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug und eine Hülse zum Aufstecken auf ein Werkzeug, mit einem maschinenlesbaren Code, welcher ein Montagewerkzeugprogramm identifiziert, ein Werkzeug mit einer solchen aufgesteckten Hülse und eine elektrisches Montagewerkzeug mit einem solchen Werkzeug.
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Stand der Technik
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Bei industriellen Montagearbeiten kommen üblicherweise elektrische Montagewerkzeuge zum Einsatz, die einfach und flexibel handhabbar sind. Dazu können solche Montagewerkzeuge von einem Benutzer aufgenommen, benutzt und wieder zurückgelegt werden. Solche Montagewerkzeuge sind bspw. Schrauber, Nietgeräte, Stanzgeräte und dergleichen, wie sie bei entsprechenden Montagearbeiten benötigt werden.
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Für die Prozesssicherheit können dabei im Montagewerkzeug integrierte Steuerungen und Sensoriken vorgesehen sein, durch die der abzuarbeitende Prozess, bspw. das Festdrehen einer Schraube, überwacht oder sogar selbsttätig durchgeführt wird. Dabei kann bspw. ein spezielles Drehmoment vorgegeben werden. Hierfür kann eine auf den jeweiligen Prozess abgestimmte Programmierung des Montagewerkzeuges nötig sein.
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Aus der
DE 10 2010 044 823 A1 ist bspw. ein Schrauber bekannt, bei dem ein Benutzer über eine Eingabeeinheit eine Verbindung zu einer übergeordneten Schraubprozesssteuerung herstellen kann, von welcher auf den Schrauber eine Programmierung für einen abzuarbeitenden Prozess erhält.
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In der
DE 10 2015 221 033.2 ist ein Verfahren zum Parametrieren eines Montagewerkzeuges mit einem Parametersatz, der zur Abarbeitung eines Prozesses mit dem Montagewerkzeug dient, beschrieben. Hierzu ist der Parametersatz in einem lesbaren Code hinterlegt, mittels einer Einlese-Schnittstelle des Montagewerkzeuges wird der lesbare Code eingelesen, und das Montagewerkzeug wird mit dem aus dem lesbaren Code eingelesenen Parametersatz parametriert.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß werden ein Werkzeug und eine Hülse zum Aufstecken auf ein Werkzeug, mit einem lesbaren Code, welcher ein Montagewerkzeugprogramm identifiziert, ein Werkzeug mit einer solchen aufgesteckten Hülse oder mit einem aufgebrachten solchen Code und eine elektrisches Montagewerkzeug mit einem solchen Werkzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Als erfindungsgemäßes Werkzeug bzw. als Werkzeug, auf welches die Hülse aufgesteckt bzw. aufgeschoben wird, wird im Rahmen dieser Erfindung jedes Werkzeugelement verstanden, das zur Verbindung mit einem Abtrieb (z.B. Vierkant) eines elektrischen Montagewerkzeugs, wie z.B. einem Schrauber, vorgesehen ist. Insbesondere handelt es sich um wellen- (d.h. Maschinenwelle), schlauch- oder kabelartige Werkzeugelemente, insbesondere Einsteck- oder Aufsteckwerkzeuge oder Werkzeugverlängerungen, aber auch um andere Bauformen wie sog. Sonderwinkelköpfe und Flachabtriebe. Das Werkzeug weist üblicherweise einen Verbinder, z.B. Vierkant-Einsteck- oder -Aufsteck-Verbinder, zum Verbinden mit der Werkzeugaufnahme (Abtrieb) des elektrischen Montagewerkzeugs auf.
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Im Rahmen der Erfindung wird eine Möglichkeit vorgestellt, wie insbesondere in rauen industriellen Bedingungen Programmzuweisungen für Werkzeuge dauerhaft und unverlierbar bereitgestellt werden können. Dies ist besonders vorteilhaft in Situationen, in denen andere Wege zur Programmzuweisung, z.B. über Funk, nicht möglich sind. Die Erfindung ermöglicht eine einfache Programmzuweisung zum jeweiligen Werkzeug.
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Auf diese Weise kann sehr schnell und einfach eine Programmauswahl für ein elektrisches Montagewerkzeug durchgeführt werden. Insbesondere kann ein solcher lesbarer Code wenn nötig mittels des Montagewerkzeuges ausgelesen werden und das Montagewerkzeug kennt auf diese Weise sofort die für einen aktuellen, abzuarbeitenden Prozess nötigen Prozessschritte. Eine manuelle Eingabe oder Aktivierung eines Prozesses durch einen Benutzer ist somit nicht mehr erforderlich. Vielmehr kann die entsprechende Programmierung direkt in dem Montagewerkzeug allein durch das Auslesen eines Codes erfolgen und das Montagewerkzeug kann im Rahmen der Industrie 4.0, d.h. der Automatisierung der Industrie, verwendet werden. Auch ist keine Verbindung zu einer übergeordneten Prozesssteuerung mehr nötig.
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Ein auf der Hülse oder auf dem Werkzeug befindlicher lesbarer Code, insbesondere ein- oder zweidimensionaler Code, weiter insbesondere Matrix-Code, identifiziert ein Montagewerkzeugprogramm (vorteilhafterweise aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Programmen). Das Montagewerkzeugprogramm bzw. die Mehrzahl von unterschiedlichen Montagewerkzeugprogrammen ist vorzugsweise in einem Speicher des Montagewerkzeugs gespeichert. Der lesbare Code ist dabei von einem Montagewerkzeug mittels einer Einlese-Schnittstelle einlesbar. Die Einlese-Schnittstelle kann beispielsweise eine Kamera oder einen Scanner umfassen, z.B. auf Basis eines CCD- oder CMOS-Sensors.
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Vorzugsweise weist der Code sowohl einen (maschinenlesbaren) Programmteil als auch einen (insbesondere menschenlesbaren) Kontrollteil auf. Der Programmteil dient zum Identifizieren des Montagewerkzeugprogramms und wird insbesondere von dem Montagewerkzeug eingelesen. Der Kontrollteil dient zum Kontrollieren, ob das richtige Montagewerkzeugprogramm von dem Montagewerkzeug identifiziert wurde und kann beispielsweise zum Vergleich mit einem von dem Montagewerkzeug ausgegebenen Rückmeldecode dienen. Entspricht der von dem Montagewerkzeug ausgegebene Rückmeldecode der aus dem Kontrollteil abgeleiteten Erwartung, kann dies als Bestätigung dienen, dass das richtige Montagewerkzeugprogramm von dem Montagewerkzeug ausgewählt wurde. Dies erhöht die Prozesssicherheit.
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Vorzugsweise weist der lesbare Code einen eindimensionalen Code, insbesondere Strichcode, und/oder einen zweidimensionalen Code, insbesondere Matrix-Code, auf. Hierbei handelt es sich um besonders einfach darzustellende und einfach an einem Untergrund anzubringende Codes. Insbesondere in einem Matrix-Code, bspw. einem QR-Code, kann eine große Menge an Informationen hinterlegt sein. Insbesondere der Programmteil kann als ein- und/oder zweidimensionaler Code ausgebildet sein.
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Vorzugsweise weist der Code einen Buchstaben- und/oder Zahlencode auf. Hierbei handelt es sich um einen Code, der auch menschenlesbar ist, was eine Kontrolle des identifizierten Montagewerkzeugprogramms durch den Bediener ermöglicht. Insbesondere der Kontrollcode kann als Buchstaben- und/oder Zahlencode ausgebildet sein.
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Vorzugsweise wird der Code auf das Werkzeug oder die Hülse aufgebracht durch zerspanende oder abtragende Bearbeitung. Damit kann eine dauerhafte Codierung geschaffen werden, die beispielsweise gegenüber gedruckten Codes signifikante Vorteile hinsichtlich Erkennbarkeit und Dauerhaftigkeit aufweist. Besonders einfach und zuverlässig kann der Code durch Strahlspanen, Wasserstrahlabtragen, Laserablation, Ätzen oder eine beliebige Kombination daraus aufgebracht werden. Er kann alternativ auch auf einem auf dem Werkzeug oder der Hülse angebrachten (z.B. geschweißten, geklebten, vernieteten, verschraubten) Schild aufgebracht sein, insbesondere durch zerspanende oder abtragende Bearbeitung.
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Vorzugsweise ist das Werkzeug bzw. die Hülse aus Metall oder Keramik. Dabei handelt es sich um sehr robuste Materialien, die auch in rauen Industrieumgebungen bei normaler Handhabung nicht zerstört werden.
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Vorzugsweise ist das Werkzeug bzw. die Hülse aus nichtrostendem Stahl, z.B. Edelstahl. Dies ist besonders robust und haltbar und dennoch preiswert.
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Vorzugsweise werden das Werkzeug bzw. die Hülse vor oder nach der Aufbringungen des Codes oberflächenbehandelt, z.B. mattiert oder poliert, z.B. durch Strahlspanen (Sandstrahlen, Glaskugelstrahlen usw.) oder chemisches Ätzen. Damit können der Kontrast erhöht und störende Reflexionen reduziert werden.
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Vorteilhafterweise weist die Hülse Fixiermittel zum Fixieren der Hülse an dem Werkzeug auf. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Fixiermittel, die ein Verschieben der Hülse entlang der Werkzeugachse nicht zulassen oder zulassen. Letzteres kann in einfacher Ausgestaltung durch Gummi- bzw. Kunststoffringe (O-Ringe), die zwischen Werkzeug und Hülse angeordnet sind, als Fixiermittel bereitgestellt werden. Dies führt dazu, dass die Hülse grundsätzlich am Werkzeug im Wesentlichen spielfrei fixiert ist, sich bei Bedarf (z.B. Zugang zum Werkstück beengt) jedoch entsprechend auf dem Werkzeug verschieben lässt.
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Vorzugsweise wird als Montagewerkzeug ein Schrauber, ein Nietgerät, ein Stanzgerät, ein Clinchgerät oder ein Schweißgerät verwendet. Dabei umfasst der Prozess insbesondere einen Schraubprozess, einen Nietprozess, einen Stanzprozess, einen Clinchprozess oder einen Schweißprozess. Bei den erwähnten Montagewerkzeugen bzw. Prozessen handelt es sich um häufig in industriellen Anwendungen verwendete Montagewerkzeuge bzw. Prozesse, so dass hier durch das vorgeschlagene Verfahren eine besonders schnelle und effektive Montage ermöglicht wird.
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Ein bevorzugtes Montagewerkzeug weist eine Einlese-Schnittstelle auf und ist dazu eingerichtet, den maschinenlesbaren Code einzulesen und auf Grundlage des Codes ein Montagewerkzeugprogramm zu identifizieren. Zweckmäßigerweise ist das Montagewerkzeug weiterhin dazu eingerichtet, das identifizierte Montagewerkzeugprogramm abzuarbeiten.
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Zweckmäßigerweise ist das Montagewerkzeug weiterhin dazu eingerichtet, auf einem Anzeigemittel, insbesondere einem Bildschirm bzw. Display, einen Rückmeldecode auszugeben, der das identifizierte Montagewerkzeugprogramm angibt. Auf diese Weise hat der Bediener sehr einfach die Möglichkeit zu prüfen, ob das richtige Montagewerkzeugprogramm identifiziert wurde.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Montagewerkzeug und eine erfindungsgemäße Hülse mit einem lesbaren Code, jeweils in einer bevorzugten Ausgestaltung.
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2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Werkzeug mit einer erfindungsgemäßen aufgesteckten Hülse mit einem lesbaren Code, jeweils in einer bevorzugten Ausgestaltung.
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3 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Werkzeug mit einer anderen erfindungsgemäßen aufgesteckten Hülse mit einem lesbaren Code, jeweils in einer bevorzugten Ausgestaltung.
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4 zeigt schematisch ein anderes erfindungsgemäßes Montagewerkzeug mit einem anderen erfindungsgemäßen Werkzeug mit einem aufgebrachten lesbaren Code in einer bevorzugten Ausgestaltung.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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In 1 ist ein Montagewerkzeug 100, hier beispielhaft in Form eines Schraubers, dargestellt, das zur Durchführung von Schraubaufgaben dient und ein Gehäuse 110 umfasst. Das Gehäuse 110 wiederum umfasst einen Abtrieb 111 mit einer Werkzeugaufnahme 111a, ein Getriebe 113 und einen Motor 114. Das Montagewerkzeug 100 weist vorzugsweise einen Drehmomentaufnehmer 112 und einen Rotorlagegeber 115 auf.
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Der Abtrieb 111 ist mittels des Motors 114 und unter Verwendung des Getriebes 113 antreibbar. Von dem Gehäuse 110 des Schraubers 100 ist ein integriertes Schraubprozesssteuermittel 116 zur Durchführung eines in sich vollständig abgeschlossenen Prozesses umfasst. Der Schrauber 100 ist zumindest zeitweise autark und mittels des internen Steuermittels 116 unabhängig von einer übergeordneten Schraubprozesssteuerung betreibbar.
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Das Schraubprozesssteuermittel 116 umfasst als Komponenten mindestens einen Mikroprozessor 117 mit Speicher 117a und vorzugsweise zusätzlich ein Messmodul 118 und einen Servoverstärker 119.
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Der Eingang des Messmoduls 118 ist mit dem Ausgang des Drehmomentaufnehmers 112 mittels einer Verbindung 123 datenübertragend verbunden. Als Verbindung 123 ist dabei bspw. ein Datenbus oder auch eine entsprechende serielle Datenverbindung denkbar. Der Servoverstärker 119 ist mit dem Rotorlagegeber 115 mittels einer Verbindung 122 (bspw. ebenfalls in Form eines Datenbusses oder einer seriellen Datenverbindung) und mit dem Messmodul 118 mittels einer weiteren, separaten Verbindung 127 verbunden. Die Verbindung 127 ist ein Datenbus, welcher eine Querkommunikation zwischen den Komponenten 117, 118, 119, 120 ermöglicht.
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Der Motor 114 kann unter Berücksichtigung der Rotorlage und der Ausgangsdaten des Drehmomentaufnehmers 112 mittels eines vom Mikroprozessor 117 ausführbaren Schraubprogramms gesteuert werden. Der Mikroprozessor 117 liest das Schraubprogramm bzw. die nötigen Prozessschritte bspw. aus dem Speicher 117a aus.
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Nahe am Abtrieb 111 ist eine Lese-Schnittstelle 132 angeordnet, die dazu eingerichtet ist, einen lesbaren Code 200, bspw. einen Strichcode einzulesen. Der lesbare Code 200 ist auf einer Hülse 210 zum Aufstecken auf ein Werkzeug (siehe 2 oder 3) oder auf dem Werkzeug selbst (siehe 4) aufgebracht.
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Zur Programmierung des Schraubers 100 wird nun der lesbare Code 200 mittels der Einlese-Schnittstelle 132 des Schraubers 100 eingelesen. Durch den lesbaren Code 200 wird dabei ein Schraubprogramm identifiziert, z.B. mittels einer codierten Kennung bzw. ID. In dem Speicher 117a kann eine Mehrzahl von Schraubprogrammen, von denen jedes eine eindeutige Kennung hat, abgelegt sein.
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Ein Bediener kann nun mit dem Schrauber 100 einen Prozess, zu dem er den lesbaren Code 200 eingelesen hat, abarbeiten. Ein solcher Prozess kann bspw. verschiedene Prozessschritte in Form von mehreren, festzuziehenden Schrauben umfassen. Dabei kann bspw. für eine vorgegebene Reihenfolge, in welcher die Schrauben festzuziehen sind, eine zugehörige Reihenfolge an durch den Schrauber 100 bereitzustellenden Drehmomenten für den jeweiligen Schraubvorgang, vorgesehen sein.
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Weiterhin steht ein optionales (Farb-)Display 124 zur Verfügung. Auf diesem können bspw. verschiedene Informationen, insbesondere über den aktuellen, abzuarbeiten Prozess für den Bediener angezeigt werden. Weiterhin kann hier auch bei einer Ausgestaltung des Codes gemäß 3 eine Kontrolle erfolgen.
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In 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 10 mit der aufgesteckten Hülse 210 dargestellt. Das Werkzeug 10 ist hier als Einsteck-Schraubwerkzeug mit einem Vierkant-Einsteckverbinder 11 zum Verbinden mit der Werkzeugaufnahme 111a (Abtrieb) des elektrischen Montagewerkzeugs (Schraubers) 100, einer Welle 12 und einem Werkzeugelement 13 ausgebildet.
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Die Hülse 210 ist hier aus rostfreiem Stahl hergestellt, welcher zur Verbesserung der Erkennbarkeit des Strichcodes 200 durch Glasperlstrahlen mattiert wurde. Der Strichcode 200 ist mittels Laserablation aufgebracht. Er kann alternativ auch auf einem auf der Hülse angebrachten Schild aufgebracht sein. Die Hülse 210 ist mittels hier als O-Ringe ausgebildeter Fixiermittel längsverschieblich auf der Welle 12 des Werkzeugs 10 fixiert. Die O-Ringe sind jedoch so bemessen, dass eine Längsverschiebung nur durch ausreichende Kraft möglich ist, so dass bei der Arbeit die Hülse nicht auf der Welle 12 wandert.
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In 3 ist das Werkzeug 10 mit einer anderen bevorzugten Ausgestaltung 310 der Hülse dargestellt. Im Unterschied zur Hülse 210 umfasst der auf der Hülse 310 aufgebrachte Code 300 sowohl einen Strichcode 200 als Programmteil als auch einen Zahlencode 201 als Kontrollteil. Der Strichcode 200 dient weiterhin zum Identifizieren des Schraubprogramms und kann vom Montagewerkzeug eingelesen werden. Der Kontrollteil dient zum Kontrollieren, ob das richtige Montagewerkzeugprogramm von dem Montagewerkzeug ausgewählt wurde und kann beispielsweise zum Vergleich mit einem von dem Montagewerkzeug ausgegebenen Rückmeldecode dienen. Im vorliegenden Beispiel ist der Kontrollteil ein Zahlencode, der direkt mit dem Rückmeldecode verglichen werden kann. Der Rückmeldecode gibt das vom Montagewerkzeug identifizierte Montagewerkzeugprogramm an.
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In 4 ist eine andere Ausführungsform des elektrischen Montagewerkzeugs aus 1 gezeigt, wobei ein Abtrieb mittels einer Schnellwechselkupplung austauschbar ist. In 4 ist als Abtrieb ein sog. Winkelkopf 40 angebracht. Der Code 300 weist wieder sowohl den Strichcode 200 als Programmteil als auch den Zahlencode 201 als Kontrollteil auf. Der Code 300 ist auf ein Schild auf dem Winkelkopf 40 aufgebracht, z.B. durch abtragende Bearbeitung, er könnte alternativ auch direkt auf den Winkelkopf 40 aufgebracht sein, beispielsweise mittels Laserablation, Fräsen usw.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010044823 A1 [0004]
- DE 102015221033 [0005]
