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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug und ein Verfahren zum Befestigen eines Befestigungselements, insbesondere einer Schraube, in mindestens ein Werkstück mit einem Werkzeug.
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Zur Bearbeitung von Werkstücken werden Werkzeuge, wie beispielsweise ein Schraubwerkzeug, ein Bohrwerkzeug, ein Fräswerkzeug, usw. zur Behandlung oder Bearbeitung von Werkstücken verwendet, um beispielsweise mindestens zwei Werkstücke zu einem Gegenstand zusammenzuschrauben, einen Gegenstand auseinanderzuschrauben, eine Öffnung in einem Gegenstand herzustellen, usw.
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Bei der Herstellung von Gegenständen, wie Fahrzeugen, Möbel, elektrischen Geräten, usw. werden zum Verbinden von mindestens zwei Werkstücken oder zur Verbindung von insbesondere zwei Rändern eines Werkstücks Schrauben als Verbindungselemente eingesetzt. Bei Verwendung des Werkzeugs in einer industriellen Anlage sind mit dem Werkzeug meist mehrere Schraubaufgaben nacheinander durchzuführen. Zudem ist bei einigen Schraubaufgaben ein vorbestimmtes Anzugsdrehmoment oder Zieldrehmoment gefordert, das zum Anzug der Schraube aufgebracht werden muss. Hierfür können Werkzeuge mit Messeinrichtungen zum Einsatz kommen, die eine hochpräzise Verschraubung gewährleisten sollen und eine Dokumentation für die Qualitätsmerkmale der Verschraubung liefern.
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Problematisch ist jedoch, dass solche messenden Werkzeuge im Endanzug einer Schraube die Drehzahl reduzieren müssen, um das Zieldrehmoment an der Schraube exakt zu treffen. Dies führt letztlich dazu, dass die Zykluszeit für die einzelnen Herstellungsschritte verlängert werden muss und im Ergebnis dadurch die Herstellung des Gegenstands verlangsamt wird. Dieses Problem kann durch eine höhere Anzahl an Werkzeugen und/oder Personal gelöst werden, was jedoch höhere Kosten verursacht.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Werkzeug und ein Verfahren zum Befestigen eines Befestigungselements in mindestens ein Werkstück mit einem Werkzeug bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere sollen ein Werkzeug und ein Verfahren zum Befestigen eines Befestigungselements in mindestens ein Werkstück mit einem Werkzeug bereitgestellt werden, mit welchen eine möglichst kurze Zykluszeit bei der Befestigung realisiert werden kann, so dass das Werkzeug mehrere Befestigungsaufgaben nacheinander schnellstmöglich ausführen kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug nach Anspruch 1 gelöst. Das Werkzeug hat eine Abtriebseinheit zur Behandlung mindestens eines Werkstücks, eine Antriebseinheit zum Antrieb der Abtriebseinheit in eine Bewegung für eine Behandlung des mindestens einen Werkstücks, eine Kupplung zum Kuppeln der Antriebseinheit mit der Abtriebseinheit oder zum Entkuppeln von Antriebseinheit und Abtriebseinheit, einen Aktor zum mechanischen Bewegen der Kupplung zum Kuppeln oder Entkuppeln der Kupplung, und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Aktors auf der Grundlage mindestens eines Erfassungsergebnisses in Bezug auf eine von der Antriebseinheit bewirkte Bewegung für die Abtriebseinheit, wobei die Steuereinrichtung derart konfiguriert ist, dass die Steuereinrichtung bei Erfassen eines Zieldrehmoments der Antriebseinheit den Aktor derart ansteuert, dass der Aktor eine mechanische Bewegung der Kupplung zum Entkuppeln der Kupplung ausführt.
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Das Werkzeug ist derart ausgestaltet, dass insbesondere ein Verschraubungsvorgang bei messenden Schraubwerkzeugen hoch präzise bei gleichzeitig hoher Dynamik gestaltbar ist. Zudem können die Qualitätsmerkmale der Befestigung, insbesondere Verschraubung, sicher und zuverlässig dokumentiert werden. Dies ist unter anderem aus versicherungstechnischen Gründen gefordert. Hierfür kann bei dem Werkzeug ein kombiniertes Schraubverfahren aus Drehmomentmessung und gesteuerter Abschaltkupplung eingesetzt werden, um eine Verschraubung mit hoher Präzision bei hoher Dynamik durchzuführen. Hierbei bietet das Werkzeug eine hohe Dynamik der Befestigung, insbesondere Verschraubung, bei hoher Abschaltpräzision am Zieldrehmoment. Dies hat eine kürzere Zykluszeit bei Befestigungen zur Folge. Als Ergebnis davon kann auch die Taktzeit zur Durchführung von mehreren Befestigungen, insbesondere Verschraubungen nacheinander verkürzt werden.
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Somit trägt das Werkzeug mit dazu bei, dass bei hoher Prozesssicherheit an einer industriellen Fertigungsanlage weniger Werkzeuge und somit auch weniger Personal als bisher erforderlich sind/ist, da jede der Bearbeitungsaufgaben schnellstmöglich und mit hoher Qualität und dokumentierbar erledigbar ist. Insgesamt kann durch die Verkürzung der Zykluszeit für die einzelnen Herstellungsschritte die Herstellung des Gegenstands beschleunigt werden. Dadurch können außerdem Stillstände einer industriellen Anlage vermieden werden, die unter Umständen durch eine zu lange Zykluszeit für eine Bearbeitung mit dem Werkzeug entstehen könnten.
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Durch das präzise Treffen des Ziel-Anzugsmoments bei hoher Eindrehdrehzahl an einer Schraube als Befestigungselement ergibt sich außerdem zum einen der Vorteil, dass im Betrieb des Werkzeugs aufgrund des Einsatzes der Kupplung weniger Energie verbraucht wird. Die Kupplung des Werkzeugs bewirkt, dass bei messender Schraubtechnik keine Bremsenergie mehr einzusetzen ist, um den Antriebsstrang des Werkzeugs kurz vor oder bei Erreichen des Zieldrehmoments aktiv zum Stillstand zu bringen.
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Zum anderen ergibt sich daraus der Vorteil, dass sich das Werkzeug im Betrieb weniger erwärmt. In Folge dessen wird das Werkzeug weniger beansprucht. Dadurch ist der Verschleiß des Werkzeugs geringer.
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Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Werkzeugs sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Denkbar ist, dass das Werkzeug zudem einen Messwertaufnehmer zum Messen mindestens einer Größe einer Bewegung der Antriebseinheit zur Erfassung des Zieldrehmoments der Antriebseinheit aufweist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Kupplung eine formschlüssige Kupplung, welche zum formschlüssigen Kuppeln von Antriebseinheit und Abtriebseinheit ausgestaltet ist.
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Möglicherweise hat die Antriebseinheit einen Motor, der zum Antrieb mindestens einer Welle in die Bewegung angeordnet ist, wobei der Aktor ausgestaltet ist, eine Bewegung zum Kuppeln oder Entkuppeln der Kupplung in etwa parallel zu der mindestens einen Welle auszuführen.
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Zusätzlich kann das Werkzeug ein Kopplungselement zum Koppeln der Kupplung und der Antriebseinheit derart aufweisen, dass der Aktor versetzt zur Achse der Antriebseinheit und der Kupplung an dem Kopplungselement angeordnet ist.
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In einer optionalen Ausgestaltung hat das Werkzeug zudem eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige mindestens eines Hinweises in Bezug auf eine Bearbeitung des mindestens einen Werkstücks mit dem Werkzeugelement.
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Möglicherweise ist das Werkzeug ein Schraubwerkzeug und/oder ein Bohrwerkzeug und/oder ein Fräswerkzeug.
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In einer speziellen Ausgestaltung ist das Werkzeug ein handgeführtes Werkzeug. Zusätzlich oder alternativ kann das Werkzeug ein batteriebetriebenes oder kabelgebundenes Werkzeug sein.
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Mindestens ein zuvor beschriebenes Werkzeug kann Teil einer industriellen Anlage zur Behandlung von Werkstücken sein, wobei das. mindestens eine Werkzeug zur Behandlung mindestens eines Werkstücks vorgesehen ist. Die industrielle Anlage kann zudem eine Steuervorrichtung zur Kommunikation mit der Steuereinrichtung des mindestens einen Werkzeugs aufweisen, wobei die Steuervorrichtung dem Werkzeug einen vorbestimmten Bearbeitungs- oder Behandlungsablauf zum Behandeln des mindestens einen Werkstücks vorgibt, und wobei die Steuereinrichtung zudem konfiguriert ist, die mit der Abtriebseinheit gekuppelte Antriebseinheit gemäß dem vorbestimmten Bearbeitungs- oder Behandlungsablauf anzusteuern, der mit dem Werkzeug auszuführen ist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Befestigen eines Befestigungselements in mindestens ein Werkstück mit einem Werkzeug nach Anspruch 10 gelöst. Hierbei hat das Werkzeug eine Abtriebseinheit, eine Antriebseinheit, eine Kupplung, einen Aktor und eine Steuereinrichtung, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Antreiben, mit der Antriebseinheit, der Abtriebseinheit in eine Bewegung für eine Behandlung des mindestens einen Werkstücks, wobei die Antriebseinheit und die Abtriebseinheit mit der Kupplung gekuppelt sind, Erfassen mindestens eines Messergebnisses in Bezug auf eine von der Antriebseinheit bewirkte Bewegung für die Abtriebseinheit, und Steuern, mit der Steuereinrichtung, des Aktors auf der Grundlage des mindestens einen Messergebnisses derart, dass der Aktor bei Erfassen eines Zieldrehmoments der Antriebseinheit eine mechanische Bewegung der Kupplung zum Entkuppeln der Kupplung ausführt.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer industriellen Anlage mit einem Werkzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
- 2 eine schematische Ansicht einer industriellen Anlage mit einem Werkzeug gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine industrielle Anlage 1, bei der mit Hilfe einer Transporteinrichtung 5 mindestens zwei Werkstücke 6, 7 nacheinander und/oder aneinander transportiert werden. Die Transporteinrichtung 5 ist jedoch optional und muss nicht vorhanden sein. Zudem ist die Transporteinrichtung 5 beliebig ausführbar, insbesondere als Transportband, als Schlauch, als Vereinzeler, als Stapler, als Roboter, usw.
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Die industrielle Anlage 1 hat mindestens ein Werkzeug 10 und mindestens eine übergeordnete Steuervorrichtung 20, die eine Steuereinheit 21, eine Auswerteeinheit 22 und eine Schnittstelle 23 aufweist. Die Anlage 1 und deren zuvor genannten Komponenten sind von mindestens einem Benutzer oder Bediener 30 bedienbar.
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Die industrielle Anlage 1 ist beispielsweise eine Fertigungsanlage für Gegenstände, wie Fahrzeuge, Möbel, Elektrogeräte, usw.. Die industrielle Anlage 1 kann zusätzlich oder alternativ eine Anlage zur Wartung oder Demontage usw. von Gegenständen sein. Das Werkzeug 10 ist in 1 ein Schraub- und/oder Bohrwerkzeug. Zusätzlich oder alternativ ist das Werkzeug 10 zum Fräsen verwendbar. Alternativ ist das Werkzeug 10 zum Drehen verwendbar, insbesondere zum Drehen mindestens eines der Werkstücke 6, 7, um das mindestens eine der Werkstücke 6, 7 mit einem zusätzlichen Werkzeug zu bearbeiten.
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Das Werkzeug 10 kann als mobiles Werkzeug, insbesondere als Handwerkzeug oder handgeführtes Werkzeug ausgeführt sein, das von dem Benutzer oder Bediener 30 in der Hand geführt werden kann, Neben dem Werkzeug 10 ist zusätzlich oder alternativ die Steuervorrichtung 20 von dem Bediener 30 nutzbar oder bedienbar.
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Zwischen dem Werkzeug 10 und der übergeordneten Steuervorrichtung 20 können Daten 25 ausgetauscht werden, um das Werkzeug 10 durch die übergeordnete Steuervorrichtung 20 zumindest teilweise zu steuern. Die Daten 25 sind beispielsweise ein Bearbeitungs- oder Behandlungsablauf, der mit dem Werkzeug 10 abzuarbeiten ist. Das Werkzeug 10 kann somit ein gesteuertes Werkzeug sein, insbesondere ein gesteuertes Schraubtechnik-Werkzeug.
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Das Werkzeug 10 dient zum Bearbeiten oder Behandeln von mindestens einem der Werkstücke 6, 7. Ein von dem Werkzeug 10 abzuarbeitender Bearbeitungs- oder Behandlungsablauf umfasst mindestens zwei Behandlungen des mindestens einen Werkstücks 6, 7 mit dem Werkzeug 10. Alternativ umfasst der abzuarbeitende Bearbeitungs- oder Behandlungsablauf eine oder verschiedene Bearbeitung(en) oder Behandlung(en), die an mehreren Werkstücken 6, 7 nacheinander auszuführen sind.
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Beispielsweise können das erste und zweite Werkstück 6, 7 unter Verwendung des Werkzeugs 10 verbunden oder voneinander gelöst werden, indem mit dem Werkzeug 10 ein Befestigungselement 8, das hier als Schraube ausgebildet ist, in das erste und zweite Werkstück 6, 7 gesetzt, insbesondere geschraubt, oder aus mindestens einem der Werkstücke 6, 7 entfernt, insbesondere geschraubt, wird. Das erste und zweite Werkstück 6, 7 sind möglicherweise Bauteile eines zu fertigenden oder zu bearbeitenden Gegenstands. Mit dem Werkzeug 10 können stattdessen nur zwei Abschnitte ein und desselben Werkstücks 6, insbesondere zwei seiner Ränder, mit mindestens einem Befestigungselement 8, wie einer Schraube, miteinander verbunden oder voneinander gelöst werden. Alternativ kann mit dem Werkzeug 10 eine Öffnung in mindestens eines der Werkstücke 6, 7 gebohrt und/oder gefräst werden.
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Das Werkzeug 10 ist bei dem Beispiel von 1 ein Handwerkzeug, das beim Bearbeiten oder Behandeln von mindestens einem der Werkstücke 6, 7 in der Hand des Bedieners 30 gehalten werden kann. Es ist jedoch möglich, dass das Werkzeug 10 an einer nicht dargestellten Halterung befestigt ist und von der Halterung gehalten wird. In diesem Fall kann das Werkzeug 10 von dem Bediener 30 im Raum bewegt werden. In beiden genannten Fällen ist das Werkzeug 10 ein handgeführtes Werkzeug.
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Wie aus 1 ersichtlich, hat das Werkzeug 10 eine Antriebseinheit 10A und eine Abtriebseinheit 10B. Die Antriebseinheit 10A dient zum Antrieb der Abtriebseinheit 10B. Die Antriebseinheit 10A und/oder die Abtriebseinheit 10B sind optional mit einem sehr schematisch dargestellten Gehäuse 105 umgeben, welches das Werkzeug 10 gegen Verschmutzung oder Beschädigung aus der Umgebung schützen kann und/oder den Bediener 30 gegen Verletzung durch, insbesondere drehende oder stromführende, Teile des Werkzeugs 10 schützen kann. Das Gehäuse 105 ist je nach Einsatzzweck des Werkzeugs 10 ausgestaltet, nämlich beispielsweise mit oder ohne Handgriff und /oder Befestigungseinrichtung zum Befestigen des Werkzeugs an seinem Einsatzort. Zudem kann das Gehäuse 105 separate Teile für die Antriebseinheit 10A und die Abtriebseinheit 10B aufweisen. Die Abtriebseinheit 10B muss nicht unbedingt von einem Gehäuse 105 umgeben sein.
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Die Antriebseinheit 10A hat einen Motor 11, der eine Motorwelle 110 in eine Drehung antreibt, so dass sich die Motorachse oder Motorwelle 110 um ihre Achse mit einer ersten vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen pro Zeiteinheit dreht, die nachfolgend auch als vorbestimmte erste Drehzahl n1 bezeichnet wird. Zudem hat die Antriebseinheit 10A optional ein Getriebe 12, das mit der Motorwelle 110 gekoppelt ist und die Drehung der Motorwelle 110 in eine Drehung einer Antriebsachse oder Antriebswelle 120 umsetzt, so dass sich die Antriebswelle 120 um ihre Achse mit einer zweiten vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen pro Zeiteinheit dreht, die nachfolgend auch als vorbestimmte zweite Drehzahl n2 bezeichnet wird. Das Getriebe 12 hat hierfür eine vorbestimmte Übersetzung i. Der Motor 11 kann bei dem Werkzeug 10 mit einer Energieversorgungseinrichtung 115 versorgt werden, die als Beispiel als Batterie, insbesondere als wiederaufladbare Batterie, ausgeführt ist, so dass das Werkzeug 10 ein kabelloses Werkzeug ist.
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Zudem hat die Antriebseinheit 10A einen Messwertaufnehmer 13, einen Aktor 14, eine Steuereinrichtung 16, welche Messungen des Messwertaufnehmers 13 verarbeitet und den Aktor 14 ansteuert, ein Kopplungselement 15, und eine optional vorhandene Anzeigeeinrichtung 17. Zur Verbindung der Antriebseinheit 10A mit der Abtriebseinheit 10B ist eine Kupplung 18 vorgesehen.
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Der Messwertaufnehmer 13 misst die Drehung, mit welcher sich die Antriebswelle 120 um ihre Achse dreht und gibt das Ergebnis der Messung an die Steuereinrichtung 16 aus. Die Achse der Antriebswelle 120 ist bei dem Beispiel von 1 wie die Achse der Motorwelle 110 in etwa horizontal in 1 ausgerichtet. Die Messung der Drehung mit dem Messwertaufnehmer 13 kann insbesondere durch Messung des Drehwinkels und/oder durch Messung des Drehmoments M der Antriebswelle 120 erfolgen.
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Das Kopplungselement 15 ist an der Antriebswelle 120 angeordnet und koppelt die Antriebswelle 120 mit einer Seite der Kupplung 18. Die Kupplung 18 kann von dem Aktor 14 ein- oder ausgekuppelt werden, so dass die Antriebseinheit 10A mit der Abtriebseinheit 10B gekoppelt ist oder nicht gekoppelt ist. Hierfür ist das Kopplungselement 15 auch mit dem Aktor 14 gekoppelt. Das Kopplungselement 15 ist derart ausgestaltet, dass der Aktor 14 versetzt zur Achse der Antriebseinheit 10A und der Kupplung 18 an dem Kopplungselement 15 angeordnet ist. Das Kopplungselement 15 ist radial zur Antriebswelle 120 und/oder Kupplung 18 ausgedehnt. Insbesondere ist das Kopplungselement 15 als Scheibe oder als Speichenrad, usw. ausgeführt.
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Der Aktor 14 ist derart ausgestaltet, dass er das Kopplungselement 15 und somit einen Teil der Kupplung 18, insbesondere bidirektional, bewegen kann. Insbesondere verschiebt der Aktor 14 das Kopplungselement 15 parallel zur Antriebswelle 120, wie in 1 mit dem zweiseitigen Pfeil 145 dargestellt. Die Kupplung 18 kann jedoch anders ausgestaltet sein, so dass auch das Kopplungselement 15 und der Aktor 14 eine entsprechend angepasste Ausgestaltung haben, um die Kupplung 18 ein- oder auszukuppeln.
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Der Abtrieb 10B hat ein lösbar montiertes Werkzeugelement 19, das mit einer Abtriebsachse oder Abtriebswelle 190 gekoppelt ist. Das Werkzeugelement 19 dreht sich im Betrieb des Werkzeugs 10 mit einer dritten vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen pro Zeiteinheit um die Abtriebswelle 190. Die dritte vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen pro Zeiteinheit wird nachfolgend auch als vorbestimmte dritte Drehzahl n3 bezeichnet.
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Das Werkzeugelement 19 ist bei dem Beispiel von 1 als Schraubernuss ausgeführt. Jedoch kann das Werkzeugelement 19 je nach Ausführung des zu verschraubenden Befestigungselements 8 bzw. Schraube an den Schraubenkopf der Schraube angepasst sein. Ist das Werkzeug 10 kein Schraubwerkzeug, ist das Werkzeugelement 19 anders ausgeführt. Ganz allgemein ist das Werkzeugelement 19 an die jeweils auszuführende Bearbeitungsaufgabe des Werkzeugs 10 angepasst.
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In der Steuereinrichtung 16, insbesondere ihrer Speichereinheit zur Speicherung von Daten, ist eine Software 160 und/oder sonstige vorbestimmte Daten 165 gespeichert, die zum Ausführen des mindestens einen Bearbeitungs- oder Behandlungsablaufs verwendbar sind. Solche vorbestimmten Daten 165 umfassen insbesondere Grenzwerte für zumindest eine der vorbestimmten Drehzahlen n1, n2, n3, Sollwerte für zumindest eine der vorbestimmten Drehzahlen n1, n2, n3, ein Zieldrehmoment M1 zum Anziehen des Befestigungselements 8 bzw. hier der Schraube, usw. Die Steuereinrichtung 16 ist vollständig vom Gehäuse 105 umgeben und kann durch eine autark arbeitende Prozesssteuerung zur Durchführung eines in sich vollständig abgeschlossenen Arbeitsprozesses ausgeführt sein. Dadurch ist die Antriebseinheit 10A zumindest zeitweise autark und unabhängig von der übergeordneten Steuervorrichtung 20 betreibbar.
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Im Betrieb des Werkzeugs 10 führt der Messwertaufnehmer 13 eine Messung eines Drehmoments M durch, das sich in Folge des Antriebs der Antriebswelle 120 durch den Motor 11 ergibt. Das Ergebnis der Messung wird von der Steuereinrichtung 16 jeweils ausgewertet, indem das Ergebnis der Messung mit zumindest einem Teil der vorbestimmten Daten 165 verglichen wird, die als Referenzdaten für das Zieldrehmoment in der Steuereinrichtung 16 zumindest zeitweise gespeichert werden.
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Nach Erreichen des Zieldrehmoments M1, gemessen durch den Messwertaufnehmer 13, erfolgt die sofortige Trennung der Abtriebseinheit 10B von der Antriebseinheit 10A durch die Kupplung 18. Hierfür steuert die Steuereinrichtung 16 den Aktor 14 entsprechend an.
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Die Abtriebseinheit 10B besitzt vergleichsweise wenig Masse und bleibt nach der Trennung von der Antriebseinheit 10A stehen, wohingegen die deutlich stärker massebehaftete Antriebseinheit 10A, insbesondere deren Motor 11 und die damit gekoppelten Komponenten 12 bis 15, 110, 120, nachlaufen kann/können, ohne einen Einfluss auf das Befestigungselement 8, also hier die Schraube, zu haben.
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Demzufolge führt das Werkzeug 10 ein kombiniertes Schraubverfahren aus, das eine Drehmomentmessung und eine gesteuerte Abschaltkupplung verwendet. Bei Erreichen des gewünschten, gemessenen Anzugsmoments wird die Kupplung 18 ausgelöst, welche den durch den Antrieb 10A gebildeten Antriebsstrang mechanisch von dem Befestigungselement 8, also hier der Schraube, abkuppelt.
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Somit kann mit dem Werkzeug 10 ein Befestigungselement 8 mit hoher Drehzahl n3 bis zum Zieldrehmoment M1 eingeschraubt werden. Die Massenträgheit des Antriebsstrangs hat dann keinen Einfluss mehr auf das Befestigungselement 8.
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In der Steuereinrichtung 16 ist als Software 160 mindestens ein Schraubprogramm gespeichert, das auf mindestens einem Schraubablauf basiert. Gemäß dem Schraubablauf kann mit dem Werkzeug 10 und dem daran montierten Werkzeugelement 19 im Automatikmodus eine Bearbeitung eines oder mehrerer der Werkstücke 6, 7 durchgeführt werden, wie zuvor beschrieben. Zumindest ein Teil der Schraubprogramme kann als Bearbeitungs- oder Behandlungsablauf von der übergeordneten Steuervorrichtung 20 an die Steuereinrichtung 16 gesendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Bearbeitungs- oder Behandlungsablauf oder sonstige Daten 25 von der Steuereinrichtung 16 bei der übergeordneten Steuervorrichtung 20 angefordert werden.
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Zumindest ein Teil der verschiedenen Bearbeitungszustände ist mit der Anzeigeeinrichtung 17 für den Bediener 30 mit mindestens einem Hinweis 175 anzeigbar. Zudem kann optional mit der Anzeigeeinrichtung 17 eine Umschaltung des Werkzeugs 10 von dem zuvor beschriebenen Automatikmodus in einen Handmodus umgeschaltet werden oder von dem Handmodus in den Automatikmodus umgeschaltet werden.
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Die übergeordnete Steuervorrichtung 20 hat eine Steuereinheit 21, eine Auswerteeinheit 22 und eine Schnittstelle 22 zur Kommunikation mit dem Werkzeug 10. Die Schnittstelle 22 ist drahtgebunden oder drahtlos ausführbar. Die übergeordnete Steuervorrichtung 20 ist zur Steuerung von mehr als einem Werkzeug 10, insbesondere einer Vielzahl von Werkzeugen 10, ausgestaltet, auch wenn in 1 nur ein Werkzeug 10 gezeigt ist.
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Mit der Erfassungseinrichtung 40 wird das mindestens eine Werkstück 6, 7 an der Transporteinrichtung 5 erfasst. Die zugehörigen Daten 45 werden an die Steuervorrichtung 20 gesendet. Optional können die Daten 45 mittels der Daten 25 auch an die Steuereinrichtung 16 des Werkzeugs 10 gesendet werden.
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Mit Hilfe der Messung des Messwertaufnehmers 13 kann zudem erfasst werden, ob das Werkzeug 10 das mindestens eine Werkstück 6, 7 behandelt, wie zuvor beschrieben. Das Erfassungsergebnis kann nicht nur in der Steuereinrichtung 16 gespeichert werden, sondern zusätzlich oder alternativ über die Daten 25 an die Steuervorrichtung 20 übertragen werden.
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Die von dem Messwertaufnehmer 13 ermittelten Daten sind beispielsweise Daten über die Leistung und/oder den Drehwinkel und/oder das Drehmoment der Antriebseinheit 10A beim Einschrauben einer Schraube als Befestigungselement 8. Die Leistung und/oder den Drehwinkel und/oder das Drehmoment beim Einschrauben oder Verschrauben ist ein Hinweis für eine mit dem Einschrauben oder Verschrauben verursachte Beanspruchung des Werkzeugs 10. Aus der Beanspruchung resultiert, ob das Werkzeug 10 die vorgesehene Bearbeitung oder Behandlung des Werkstücks 6, 7 ausgeführt hat oder nicht.
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Die Steuereinrichtung 16 und/oder die Auswerteeinheit 22 können/kann die Daten in Bezug auf die Auswerteergebnisse der Erfassungseinrichtung 40 und gegebenenfalls des Messwertaufnehmers 13 in Hinblick auf den für das Werkzeug 10 vorgesehenen Bearbeitungs- oder Behandlungsablauf auswerten. Auch das Auswerteergebnis der Steuereinrichtung 16 wird in der Steuereinrichtung 16 als vorbestimmte Daten 165 gespeichert. Das Auswerteergebnis ist auch über die Daten 25 an die Steuervorrichtung 20 übertragbar.
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Zusätzlich kann die Auswertung der Steuereinrichtung 16 und/oder der Auswerteeinheit 22 auf der Anzeigeeinrichtung 17 des Werkzeugs 10 und/oder einer nicht dargestellten Anzeigeeinrichtung der übergeordneten Steuervorrichtung 20 angezeigt werden.
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Das Werkzeug 10 ermöglicht somit ein präzises Treffen des Ziel-Anzugsmoments bei hoher Eindrehdrehzahl an der Schraube als Befestigungselement 8.
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2 zeigt ein Werkzeug 100 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem Werkzeug 10 gemäß dem vorangehenden Ausführungsbeispiels hat das Werkzeug 100 als Kupplung eine formschlüssige Kupplung 180. Die formschlüssige Kupplung 180 ist beispielsweise als Klauenkupplung ausgeführt. Jedoch ist zusätzlich oder alternativ eine andere Ausführung der formschlüssigen Kupplung 180 denkbar.
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Durch den Einsatz der formschlüssigen Kupplung 180 kann Schlupf und damit eine Verfälschung des Drehwinkels der Antriebswelle 120 und/oder der Abtriebswelle 180 und/oder der Schraube als Befestigungselement 8 vermieden werden.
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Sind die Abtriebswelle 190 und das Werkzeugelement 19 fest oder lösbar gekoppelt, ist die Kupplung 180 eingekuppelt und entsteht aufgrund der formschlüssigen Kupplung 180 kein Schlupf durch das Kopplungselement 15 und/oder die Kupplung 18, sind die zweite vorbestimmten Drehzahl n2 und die dritte vorbestimmte Drehzahl n3 gleich.
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Ansonsten ist das Werkzeug 100 auf die gleiche Weise ausgeführt, wie zuvor in Bezug auf das Werkzeug 10 beschrieben.
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Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel wird die zuvor beschriebene Funktionalität verwendet, um beispielsweise die Sicherheit der Arbeit mit dem Werkzeug 10, 100 zu erhöhen und/oder den Energieverbrauch und/oder den Verschleiß zu verringern. In diesem Fall kann die Steuereinheit 16 den Aktor 14 zum Entkuppeln von Antriebseinheit 10A und Abtriebseinheit 10B ansteuern, falls die mit dem Messwertaufnehmer 13 erfassten Daten darauf hinweisen, dass ein Bearbeitungs- oder Behandlungsablauf zu beenden ist, insbesondere eine Öffnung mittels Bohren und/oder Fräsen fertiggestellt, usw., oder eine unzulässige Änderung des Drehmoments festgestellt wird, usw.
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Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Anlage 1, des Werkzeugs 10, der Steuereinrichtung 16, der Steuervorrichtung 20 und des Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele oder deren Modifikationen beliebig kombiniert werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
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Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.
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Das Werkzeug 10, 100 kann insbesondere als Winkelkopfschraubwerkzeug oder als Flachschlüsselschraubwerkzeug ausgeführt sein.
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Das Werkzeug 10, 100 kann ein beliebiges Werkzeug sein, bei welchem ein Kuppeln oder Entkuppeln einer Antriebseinheit 10A und Abtriebseinheit 10B abhängig von dem Ablauf eines Bearbeitungs- oder Behandlungsablaufs mindestens eines Werkstücks 6; 7 mit einem Aktor 14 angesteuert werden soll. Hierbei kann die von der Abtriebseinheit 10B ausgeführte Bewegung zumindest teilweise eine Drehbewegung und/oder zumindest teilweise eine lineare Bewegung aufweisen.
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In der industriellen Anlage 1 sind je nach Anwendungsfall beliebige Werkstoffe in beliebiger Kombination für die Werkstücke 6, 7 einsetzbar, wie beispielsweise Metall, Kunststoff, Leder, Glas, Papier, usw.. Zudem kann in einer derartigen Anlage ein Arbeitsverfahren ausgeführt werden, wie Transportieren der Werkstücke 6, 7 zu dem Werkzeug 10 in der industriellen Anlage 1 und/oder weg von dem Werkzeug 10 und/oder Stapeln der Werkstücke 6, 7 usw.
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Es ist denkbar, dass die Erfassungseinrichtung 40 ausgestaltet ist, zumindest einen Teil der Daten zu erfassen, die je nach Werkzeug 10, 100, Fügewerkzeug oder sonstigem Werkzeug für die Verwendung des Werkzeugs 10, 100 charakteristisch sind und von der Steuereinrichtung 16 zum Ansteuern des Aktors 14 verwendbar sind.
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Das Werkzeug 10, 100 ist alternativ als fest installiertes Werkzeug, insbesondere als Standwerkzeug, usw., ausführbar. In einem solchen Fall ist die Halterung des Werkzeugs 10, 100 entsprechend ausgestaltet, so dass das Werkzeug 10, 100 im Raum nicht bewegbar ist.
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Das Werkzeug 10, 100 kann alternativ ein Werkzeug 10,100 mit Aufhängung sein, das von dem Bediener 30 manövrierbar ist, um insbesondere eine horizontale Lage des Werkzeugs 10, 100 im Raum je nach Bedarf variieren zu können. Die Aufhängung kann das jeweilige Werkzeug 10 auch vertikal oder in der Höhe verstellbar machen. Ganz allgemein kann die Lage des Werkzeugs 10 im Raum variierbar sein.
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Wie zuvor beschrieben, ist es möglich, dass das Werkzeug 10 für den Handbetrieb mit Batterie, insbesondere wiederaufladbarer Batterie, ausgestaltet ist. Alternativ oder zusätzlich ist jedoch ein drahtgebundener Anschluss an ein Stromversorgungsnetz möglich. In diesem Fall ist das Werkzeug 10 ein kabelgebundenes Werkzeug.
