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Die Erfindung betrifft eine Erfassungseinrichtung, insbesondere zur Bauteilrückverfolgung, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils.
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In modernen Montage-, Produktions- und Fertigungsanlagen ist es üblich, die unterschiedlichsten Bauteile bzw. Werkstücke zu be- oder verarbeiten. Mit der Bauteilvielfalt als solcher geht dabei vor allem auch eine sehr hohe Variantenvielfalt einher. Um diese Komplexität zu beherrschen, sind aus dem Stand der Technik Mittel zur Bauteilrückverfolgung bekannt. Dabei werden zum Beispiel an den Werkstücken oder Bauteilen vorgesehene Codes, wie beispielsweise Strichcodes, ausgelesen, wodurch, unteren anderem, die jeweiligen Werkstücke/Bauteile identifiziert werden können. Diese Information kann genutzt werden, um konkrete Fertigungs- oder Montageanweisungen abzuleiten, beispielsweise eine bestimmte Bearbeitungsreihenfolge, Drehmomentvorgaben etc. Als probate Mittel zur Bauteilidentifikation bzw. -Rückverfolgung haben sich dabei Handscanner erwiesen. Bei derartigen Handscannern ist aber eine Fehlbedienung nicht ausgeschlossen. Zudem besteht ggf. ein erhöhter Personalaufwand. Die
DE 10 2012 019 190 A1 schlägt daher eine Fertigungsanlage für Bauteile und/oder Baugruppen, mit zumindest einer Arbeitsstation mit einer stationären Barcode-Lesevorrichtung zum Erfassen eines dem Bauteil und/oder der Baugruppe zugeordneten Barcodes und mit einer programmgesteuerten Werkzeugeinheit vor, mittels welcher ein Steuerprogramm in Abhängigkeit des mittels der Barcodelesevorrichtung erfassten Barcodes durchführbar ist, wobei der Arbeitsstation eine Betätigungsvorrichtung zum Auslösen eines Barcodelesevorgangs durch die Barcodeleseeinrichtung zugeordnet ist. Eine derartige Lösung mit einem stationären Barcodescanner ist allerdings aufwändig und in der Praxis oftmals, aufgrund des begrenzten Raumangebots, gar nicht realisierbar.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Erfassungseinrichtung, insbesondere zur Bauteilrückverfolgung, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils anzugeben, welche eine schnelle Möglichkeit zur Bauteilrückverfolgung und damit eine Optimierung bekannter Herstellprozesse ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Erfassungseinrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und der beigefügten Figur.
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Erfindungsgemäß umfasst eine Erfassungseinrichtung, insbesondere zur Bauteilrückverfolgung, eine Werkzeugaufnahme, wobei die Werkzeugaufnahme einen Anordnungsbereich für ein Werkzeug aufweist, und wobei in und/oder an dem Anordnungsbereich ein Lesewerkzeug angeordnet ist, welches ausgelegt ist, insbesondere aktiv, eine Information an einem Bauteil zu erfassen oder einzulesen. Zweckmäßigerweise wird in eine handelsübliche, je nach Anforderung ggf. auch umgebaute oder modifizierte, Werkzeugaufnahme, ein Lesewerkzeug angeordnet, mit welchem es möglich ist, Informationen, wie beispielsweise Codes oder Kennzeichnungen, welche an Bauteilen oder Werkstücken angebracht sind, zu erkennen und auszulesen. Ein derartiges System ist aufwandsarm in bestehende Anlagen integrierbar bzw. nachrüstbar. Vorteilhafterweise wird nahezu kein zusätzlicher Bauraum beansprucht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Lesewerkzeug Mittel zur optischen Erfassung auf, insbesondere eine Kamera. Die optische Erfassungseinrichtung kann eine 2D-Erfassungseinrichtung oder eine 3D-Erfassungseinrichtung sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Information ein Code, wie beispielsweise ein DMC-Code (Data-Matrix-Code) oder ein Strichcode. Auch am Bauteil oder Werkstück ausgeformte Strukturen, beispielsweise in Form von Erhebungen, Vertiefungen etc. können als Code ausgestaltet und mit Vorteil über das Lesewerkzeug erfasst werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Erfassen bzw. Einlesen kontakt- bzw. berührungslos, insbesondere optisch. Alternativ kann auch eine Kontaktierung vorgesehen, insbesondere beispielsweise ein Abtasten oder dergleichen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Erfassungseinrichtung einen elektrischen Energiespeicher zur Stromversorgung des Lesewerkzeugs. Der Energiespeicher kann als Batterie oder als (wieder aufladbarer) Akkumulator ausgebildet sein. Der Energiespeicher kann im Lesewerkzeug oder in der Werkzeugaufnahme angeordnet, verbaut oder insbesondere eingebettet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Erfassungseinrichtung eine Speichereinheit, welche ausgelegt ist, die eingelesene Information zu speichern. Gemäß einer Ausführungsform ist die Speichereinheit im Lesewerkzeug angeordnet. Zusätzlich oder alternativ ist die Speichereinheit in der Werkzeugaufnahme angeordnet.
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Eine Energie- und/oder Datenübertragung zwischen dem Lesewerkzeug und der Werkzeugaufnahme kann drahtgebunden bzw. kabelgebunden ausgebildet sein. Hierzu ist beispielsweise eine Schnittstelle im Anordnungsbereich vorgesehen, beispielsweise in Form von entsprechend ausgebildeten elektrischen Kontakten. Alternativ kann ein Energie- und/oder Datenaustausch auch kabellos erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Erfassungseinrichtung Mittel zum Übertragen der Information. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Lesewerkzeug oder die Werkzeugaufnahme eine Datenübertragungseinheit, gemäß einer Ausführungsform beispielsweise ein Funkmodul, welches ausgelegt ist, aktiv Information von der Erfassungseinrichtung an ein anderes System zu übermitteln oder zu übertragen.
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Die Erfindung richtet sich auch auf eine Arbeitsstation, insbesondere ein Bearbeitungszentrum, insbesondere eine Maschine oder Vorrichtung mit einer numerischen Steuerung (NC), umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Erfassungseinrichtung sowie ein Werkzeugmagazin, wobei im Werkzeugmagazin zumindest ein Lesewerkzeug vorgesehen oder angeordnet ist. Bevorzugterweise ist das Werkzeugmagazin als Werkzeugwechsler ausgebildet. Das Werkzeugmagazin bzw. der Werkzeugwechsler umfasst mit Vorteil eine Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen, gemäß einer Ausführungsform beispielsweise von Werkzeugen zur mechanischen Bearbeitung. Zweckmäßigerweise ist in dem Werkzeugmagazin bzw. Werkzeugwechsler das Lesewerkzeug oder zumindest ein Lesewerkzeug angeordnet. Dieses kann in der jeweiligen Werkzeugaufnahme in gleicher Weise wie ein Werkzeug angeordnet werden. Eine Integration in bestehende Anlagen ist damit sehr einfach möglich. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Arbeitsstation auch mehrere Werkzeugaufnahmen, wobei eine oder mehrere Werkzeugaufnahmen speziell als Werkzeugaufnahme für die erfindungsgemäße Erfassungseinrichtung ausgebildet ist, beispielsweise umfassend einen Energiespeicher oder eine Speichereinheit etc.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Arbeitsstation Mittel zum Datenaustausch mit der Erfassungseinrichtung. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Arbeitsstation eine Empfangseinheit, welche ausgelegt ist, von der Erfassungseinrichtung gesendete Daten zu empfangen. Die Empfangseinrichtung ist gemäß einer Ausführungsform entsprechend passiv ausgebildet. Alternativ ist die Empfangseinrichtung aktiv ausgebildet, ist also entsprechend ausgelegt und konfiguriert, aktiv Information von der Erfassungseinrichtung zu holen bzw. auszulesen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Arbeitsstation Mittel zur Energieversorgung der Erfassungseinrichtung. Zweckmäßigerweise kann die Erfassungseinrichtung, umfassend die Werkzeugaufnahme sowie das Lesewerkzeug, automatisch beim Anordnen im Werkzeugmagazin geladen werden.
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Ebenso bevorzugt wird beim Einwechseln der Erfassungseinrichtung in das Werkzeugmagazin bzw. insbesondere des Lesewerkzeugs in das Werkzeugmagazin, z. B. der Speicher per Funk ausgelesen, und an eine Steuerung der Arbeitsstation übergeben.
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Mit Vorteil umfasst die Arbeitsstation Mittel zur Verarbeitung der ausgelesenen oder übertragenen Information der Erfassungseinrichtung. Zweckmäßigerweise ist eine Steuerung, insbesondere beispielsweise die numerische Steuerung, der Arbeitsstation entsprechend ausgelegt und konfiguriert, die Information zu verarbeiten.
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Das Bearbeitungszentrum, auch Fertigungszentrum genannt, ist eine Werkzeugmaschine, die sich für eine Komplettbearbeitung eines Werkstücks oder Bauteils eignet, zweckmäßigerweise beispielsweise die Funktion von Drehmaschine, Fräsmaschine und Bohrmaschine umfasst.
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Alternativ kann die Arbeitsstation auch allgemeiner als eine Fertigungs- oder Montagestation verstanden werden, welche mehrere Werkzeuge umfasst oder in welcher mehrere Werkzeuge angeordnet sind, wobei diese zur Anordnung in einer Werkzeugaufnahme vorgesehen sind.
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Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, umfassend die Schritte:
- - Bereitstellen eines Bauteils, wobei das Bauteil eine Information umfasst, insbesondere einen Code oder eine Kennzeichnung;
- - Erfassen der Information mittels eines Lesewerkzeugs, welches in einer Werkzeugaufnahme einer Arbeitsstation angeordnet ist;
- - Übertragen der eingelesenen Information an eine Steuerung der Arbeitsstation;
- - Bearbeiten des Bauteils in Abhängigkeit der erfassten Information mit einem in der Werkzeugaufnahme angeordneten Bearbeitungswerkzeug.
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Mit Vorteil gibt es vorliegend keine Beschränkung auf einen bestimmten Bauteiltyp. Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich um ein Bauteil, welches einer mechanischen Bearbeitung unterzogen wird, beispielsweise um ein metallisches Bauteil, wie ein Gussbauteil, welches mechanisch bearbeitet wird, beispielsweise mittels Fräsen, Bohren etc. Alternativ kann es sich auch um ein Bauteil handeln, welches im Rahmen eines Montageprozesses weiterverarbeitet wird. Der Begriff „Bauteil“ ist insofern auch als Baugruppe zu verstehen. Bei den in der Werkzeugaufnahme einzusetzenden Bearbeitungswerkzeugen kann sich entsprechend auch um entsprechende Greifer oder dergleichen handeln.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird in einem Bearbeitungszentrum durch eine mit einem Lesewerkzeug ausgestattete Werkzeugaufnahme ein Code, beispielsweise ein Strichcode oder ein Data-Matrix-Code, an einem Bauteil ausgelesen. Mit Vorteil wird das Lesewerkzeug im Werkzeugmagazin des Bearbeitungszentrums mitgeführt. Mit Vorteil kann es über ein NC-Programm eingewechselt werden. Dies ermöglicht eine schnelle und fehlerfreie Handhabung.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Auslesen einer Speichereinheit der Erfassungseinrichtung beim Einwechseln des Lesewerkzeugs in ein Werkzeugmagazin der Arbeitsstation.
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Dieser Schritt ermöglicht insbesondere eine Automatisierung des gesamten Prozesses und verringert damit die Taktzeit zur Herstellung des Bauteils deutlich.
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Die im Zusammenhang mit der Erfassungseinrichtung erwähnte Vorteile und Merkmale gelten analog und entsprechend für das Verfahren sowie umgekehrt. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform einer Erfassungseinrichtung bzw. eines Verfahrens mit Bezug auf die beigefügte Figur.
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Es zeigt:
- 1: eine schematische Ansicht einer Erfassungseinrichtung beim Einlesen einer Bauteilinformation.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Werkzeugaufnahme 40, welche einen Anordnungsbereich 42 umfasst, in welcher ein Lesewerkzeug 60 angeordnet ist. Dieses ist zweckmäßigerweise zur optischen Erfassung einer Information, wie eines Codes, insbesondere eines Strichcodes oder dergleichen, ausgebildet. Bezugszeichen 10 bezeichnet ein Bauteil, welches an einer Stelle eine Information 20, beispielsweise in Form eines Strichcodes oder dergleichen, aufweist. Mit der Erfassungseinrichtung ist es nun möglich, diese Information 20 auszulesen, zu erfassen und ggf. weiterzuverarbeiten bzw. zumindest weiterzuleiten. Nach dem Erfassen wird das Lesewerkzeug zweckmäßigerweise in ein Werkzeugmagazin einer hier nicht gezeigten Arbeitsstation, wie eines Bearbeitungszentrums eingelesen. Hierbei wird mit Vorteil eine Speichereinheit der Erfassungseinrichtung direkt ausgelesen und an eine Steuerung der Arbeitsstation übergeben. Diese „weiß“ in der Folge beispielsweise um welches Bauteil es sich handelt bzw. wie dieses bearbeitet werden muss. In der Werkzeugaufnahme 40 kann auf Basis dieser Informationen ein entsprechendes Bearbeitungswerkzeug angeordnet und das Bauteil mit diesem Werkzeug weiter bearbeitet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bauteil
- 20
- Code, Kennzeichnung
- 40
- Werkzeugaufnahme
- 42
- Anordnungsbereich
- 60
- Lesewerkzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012019190 A1 [0002]
