DE102019211472A1

DE102019211472A1 - Übertragungsanordnung und Verfahren zum Übertragen von Energie und Signalen zwischen einer Steuereinheit einer Werkzeugmaschine und elektronischen Komponenten

Info

Publication number: DE102019211472A1
Application number: DE102019211472.5A
Authority: DE
Inventors: Roland Köchl; Johannes Pitterle
Original assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Current assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2021-02-04
Also published as: EP4003641A1; CN114269511A; US20220274220A1; JP2022543219A; JP7490748B2; WO2021018408A1

Abstract

Übertragungsanordnung und Verfahren zur Energie- und/oder Signalübertragung zwischen einer Steuereinheit einer Werkzeugmaschine und mindestens einer elektronischen Komponente, insbesondere zur Verwendung in einem Bearbeitungszentrum bzw. einem Dreh- und/oder Fräszentrum. Die Übertragungsanordnung ist dazu eingerichtet, Energie und/oder Signale zwischen elektronischen Komponenten, die auf einer Palette angeordnet sind, und einer Steuereinheit einer Werkzeugmaschine zu übertragen. Das Verfahren zeigt eine Vorgehensweise zur automatisierten Bearbeitung eines Werkstücks mittels einer Werkzeugmaschine, insbesondere wenn elektronische Komponenten auf einer Palette, auf die das Werkstück gespannt ist, angeordnet sind.

Description

Technisches Feld
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Übertragungsanordnung zur Energie- und/oder Signalübertragung zwischen einer Werkzeugmaschine und mindestens einer elektronischen Komponente, insbesondere zur Verwendung in einem Bearbeitungszentrum bzw. einem Dreh- und/oder Fräszentrum. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Übertragen von Energie und/oder mindestens einem Signal zwischen einer Werkzeugmaschine und mindestens einer elektronischen Komponente.
Technisches Problem
Bei der Bearbeitung von Werkstücken mittels einer Werkzeugmaschine werden Werkzeuge und Werkstücke relativ zueinander bewegt um das Werkstück spanend zu bearbeiten. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, über eine Übertragungsanordnung Energie und/oder Signale kontaktlos an eine Spanneinheit, die lösbar auf einem Drehtisch der Werkzeugmaschine befestigt ist, zum Antrieb eines Elektromotors der Spanneinheit zu übertragen. Dies ist insbesondere in der EP 3 028 804 B1 gezeigt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Übertragungsanordnung zur Energie- und/oder Signalübertragung zwischen einer Werkzeugmaschine und mindestens einem Sensor und/oder mindestens einem Aktuator, insbesondere zur Verwendung in einem Dreh- und/oder Fräszentrum, beziehungsweise ein Verfahren zum Übertragen von Energie und/oder mindestens einem Signal zwischen einer Werkzeugmaschine und mindestens einem Sensor und/oder mindestens einem Aktuator bereitzustellen.
Lösung des Problems
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf besondere Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Eine erfindungsgemäße Übertragungsanordnung zur Energie- und/oder Signalübertragung zwischen einer Steuereinheit einer Werkzeugmaschine und mindestens einer elektronischen Komponente, insbesondere zur Verwendung in einem Bearbeitungszentrum bzw. einem Dreh- und/oder Fräszentrum kann eine erste und eine zweite Übertragungseinheit umfassen.
Energie ist vorzugsweise elektrische Energie. Eine elektronische Komponente kann beispielsweise ein elektrischer Verbraucher, ein Sensor und/oder ein Aktuator sein. Elektronische Komponenten umfassen in diesem Sinne auch elektrische Komponenten. Beispiele für Sensoren sind Temperatur-, Winkel-, Positions- und Kraftsensoren. Diese können unter anderem Dehnmessstreifen, Piezosensoren und Thermoelemente sein. Aktuatoren sind beispielsweise Schwenkspanner, Backenfutter, Magnetspanner, Vakuumspanner, Absperrklappen und Ventile. Aktuatoren können zum Spannen eines Werkstücks verwendet sein. Ein Elektrischer Verbraucher kann beispielsweise eine Beleuchtung, eine Kontrollleuchte, ein Heizelement, etc. sein.
Durch eine Sensorüberwachung, zum Beispiel mittels Kraftsensoren, kann die Aufspannung eines zu bearbeitenden Werkstücks überwacht und mittels der Aktuatoren justiert werden. Absperrklappen und Ventile können beispielsweise zur Steuerung eines Kühlmittelflusses einer am Werkstück angeordneten Kühleinheit oder zur Steuerung einer Hydraulikeinheit verwendet werden. Mittels Kontrollleuchten können einem Maschinenführer in einfacher Form Informationen bezüglich der Funktionalität von Sensoren und Aktuatoren übermittelt werden.
Ein Signal kann beispielsweise ein optisches Signal und/oder ein elektrisches Signal umfassen. Ein Signal kann moduliert sein. Dadurch kann die Anfälligkeit der mittels des Signals übertragenen Informationen für Störungen, zum Beispiel auf Grund von Störsignalen oder Rauschen, verringert werden. Je nach Ausführung kann ein Signal analoge und/oder digitalisierte Informationen beinhalten.
In manchen Ausführungen können auch mehrere Signale parallel, zum Beispiel über mehrere Ports oder mittels verschiedener Frequenzen der einzelnen Signale, übertragen werden. In manchen Anwendungen können mehrere Informationen von unterschiedlichen Signalen mittels Modulation zu einem Signal zusammengefasst werden. Nicht limitierende Beispiele für Modulationen sind Amplituden-, Frequenz- und Phasenmodulation, insbesondere Phase-Shift-Keying (PSK) und Quadraturamplitudenmodulation (QAM).
Weiter kann die Übertragungsanordnung ein erstes und zweites Element umfassen, wobei das zweite Element relativ zum ersten Element drehbar gelagert ist, wobei das erste Element zur Signal- und/oder Energieübertragung mit der Steuereinheit verbunden ist. Nicht limitierende Beispiele für eine drehbare Lagerung sind Gleitlager, Rollenlager, Kegelrollenlager und Kugellager. Die Palettenaufnahme kann dazu beispielsweise relativ zum Träger der Palettenaufnahme drehbar gelagert sein.
Weiter kann die erste Übertragungseinheit dazu eingerichtet sein, Signale und/oder Energie zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element zu übertragen.
Sowohl das erste Element, als auch das zweite Element kann aus einem oder mehreren Bauteilen bestehen, so dass das erste, bzw. das zweite Element eine Baugruppe ist.
Das erste Element und das zweite Element können über ein Lager miteinander verbunden sein. Dies kann den Vorteil haben, dass eine Abweichung der Drehachse während einer Drehung des zweiten Elements relativ zum ersten Element verringert wird. Die erste Übertragungseinheit kann aus einem oder mehreren, auch gegebenenfalls funktionell unterschiedlichen, Übertragern bestehen.
Die Werkzeugmaschine kann dazu eingerichtet sein, die Palettenaufnahme kontinuierlich, mit einer vorgegebenen Drehzahl zu drehen, und/oder kann dazu eingerichtet sein, eine Orientierung der Palettenaufnahme und somit der Palette und des Werkstücks durch eine Rotation der Palettenaufnahme zu ändern.
Je nach Ausführungsform umfasst die erste Übertragungseinheit einen oder mehrere kontaktlose und/oder kontaktbehaftete Übertrager. Beispiele für kontaktlose Übertrager sind induktive Koppler, kapazitive Koppler, Lichtwellenkoppler, etc. Ein Beispiel für einen kontaktbehafteten Übertrager ist ein Schleifring.
Sowohl kontaktbehaftete Übertrager als auch kontaktlose Übertrager können dabei so angeordnet sein, dass Energie und/oder Signale in radialer Richtung oder in axialer Richtung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element übertragen werden. Sowohl bei einer Übertragung in radialer Richtung als auch bei einer Übertragung in axialer Richtung kann ein Übertrager außerhalb einer Drehachse, die durch eine relative Drehung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element definiert wird, angeordnet sein. Bei der Anordnung und Dimensionierung eines Übertragers ist jedoch zu beachten, dass es vorteilhaft sein kann, dass zu jedem Drehwinkel zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element eine Energie- und/oder Signalübertragung gewährleistet ist, um bei einer beliebigen Positionierung der Palettenaufnahme eine Signal und/oder Energieübertragung gewährleisten zu können.
In manchen Ausführungsformen kann die zweite Übertragungseinheit dazu eingerichtet sein, Signale und/oder Energie zwischen dem zweiten Element und einer Palette, die lösbar auf einer Palettenaufnahme der Werkzeugmaschine befestigt ist, zu übertragen. Erfindungsgemäß kann die mindestens eine elektronische Komponente zur Signal- und/oder Energieübertragung mit der Palette verbunden sein.
Somit können Signale Daten wie Sensordaten und Aktuatordaten umfassen, insbesondere während einer drehenden Bearbeitung eines auf der Palette mittels einer Spannvorrichtung gespannten Werkstücks, zwischen einer Palette, einer Spannvorrichtung oder einem Werkstück und einer Steuerung einer Werkzeugmaschine übertragen werden. Dies kann eine Erhebung von zusätzlichen Sensordaten und, basierend auf den Sensordaten und/oder weiteren Sensordaten, eine Steuerung von Aktuatoren während einer Werkstückbearbeitung ermöglichen. Entsprechend kann eine Werkstückbearbeitung besser überwacht und gesteuert werden. Dies führt zu einer erhöhten Sicherheit während der Werkstückbearbeitung und die Werkstückbearbeitung kann mit einer erhöhten Genauigkeit erfolgen.
Nicht-limitierende Beispiele für auf einer Palette angeordnete Aktuatoren können Spannvorrichtungen, wie Schwenkspanner/Abstützelemente, Schraubstöcke, Nullpunktspannsysteme, Magnetspanner und/oder Vakuumspanner, HYD-Backenfutter und/oder E-Backenfutter, sein. Sämtliche Aktuatoren können auch Sensoren, insbesondere Kraft-, Positions- und Temperatursensoren beinhalten.
Die Palettenaufnahme kann eine Spannvorrichtung umfassen, die eine reproduzierbare, ortsgenaue und automatisierte Spannung einer Palette ermöglicht. Eine entsprechende Spannvorrichtung kann beispielsweise Spannkonen umfassen.
Eine Palette kann ein Werkstückträger sein, der dazu eingerichtet ist, auf einer Palettenaufnahme einer Werkzeugmaschine reproduzierbar, ortsgenau und automatisiert gespannt zu werden. Die Werkzeugmaschine kann zum Wechseln einer Palette einen Palettenwechsler umfassen.
Die zweite Übertragungseinrichtung kann eine oder mehrere kontaktlose und/oder kontaktbehaftete Übertrager umfassen. Nicht begrenzende Beispiele für kontaktlose Übertrager sind induktive Koppler, kapazitive Koppler, Lichtwellenkoppler, etc. Beispiele für kontaktbehaftete Übertrager sind Steckverbindungen und Druckkontakte, wie Federkontakte.
Dies hat den Vorteil, dass ein auf der Palette aufgespanntes Werkstück schnell und effizient durch Palettenwechsel ausgewechselt werden kann und bei der Werkstückbearbeitung Eigenschaften des Werkstücks, beispielsweise eine relative Position eines Werkstücks zum Werkzeugmaschinentisch, eine Temperatur des Werkstücks, eine Verformung des Werkstücks, sowie ein Spannweg und/oder eine Spannkraft von Spannbacken, etc., erfasst werden kann, insbesondere bei einer drehenden Werkstückbearbeitung. Basierend auf diesen Sensordaten und/oder weiteren Sensordaten kann mittels der Übertragungsanordnung die Werkstückbearbeitung modifiziert werden, zum Beispiel mittels auf der Palette angeordneter Aktuatoren, wie beispielsweise Spannbacken. Auf Grund dessen kann bei einer Bearbeitung eines Werkstücks die Werkzeugmaschinenproduktivität erhöht, beziehungsweise die Arbeitssicherheit verbessert werden.
Außerdem hat es den Vorteil, dass Werkstücke automatisiert und unabhängig einer Aufspannung des Werkstücks mittels einer Palette im Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine aufgespannt, Sensordaten von Sensoren auf der Palette erfasst und Aktuatoren auf der Palette gesteuert werden können. Dadurch kann eine Werkzeugmaschine flexibler und mit reduziertem manuellem Eingriff eingesetzt werden. Außerdem ist es mittels der Sensoren und Aktuatoren, insbesondere mittels Kraftsensoren und Spannvorrichtungen, möglich ein Aufspannen eines Werkstücks auf einer Palette zu optimieren und somit die Sicherheit einer Bearbeitung eines aufgespannten Werkstücks zu erhöhen. Eine entsprechende Optimierung kann insbesondere auch während einer Werkstückbearbeitung und/oder zwischen Bearbeitungsschritten erfolgen. Zusätzlich kann in manchen Ausführungen eine Aufspannung einer Palette auf einer Palettenaufnahme, zum Beispiel mittels Kraftsensoren angeordnet zwischen einer Spannvorrichtung der Palettenaufnahme und der Palette, überwacht werden.
Eine erfindungsgemäße Übertragungsanordnung zur Energie- und/oder Signalübertragung zwischen einer Steuereinheit einer Werkzeugmaschine und mindestens einer elektronischen Komponente, insbesondere zur Verwendung in einem Bearbeitungszentrum bzw. einem Dreh- und/oder Fräszentrum, kann eine erste und eine zweite Übertragungseinheit und ein erstes Element und ein zweites Element umfassen, wobei das zweite Element relativ zum ersten Element drehbar gelagert sein kann, wobei das erste Element zur Signal- und/oder Energieübertragung mit der Steuereinheit verbunden ist, wobei die erste Übertragungseinheit dazu eingerichtet sein kann, Signale und/oder Energie zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element zu übertragen, und wobei die Übertragungsanordnung dazu eingerichtet sein kann, mittels eines Andockhubs der Übertragungsanordnung eine lösbare Verbindung der zweiten Übertragungseinheit zur Energie- und/oder Signalübertragung zwischen dem zweiten Element und mindestens einer elektronischen Komponente herzustellen.
In manchen Ausführungen kann dazu auf Seite der mindestens einen elektronischen Komponente eine Schnittstelle angeordnet sein, die an eine Schnittstelle des zweiten Elements zur Herstellung einer lösbaren Verbindung angepasst ist. In manchen Ausführungsformen kann die lösbare Verbindung ein lösbarer Kontakt, zum Beispiel über Kontaktfedern, einer Steckverbindung, einer Steckverbindung mit Federkontakten, etc. sein.
Dies kann den Vorteil haben, dass beim Aufsetzen einer Spanneinheit oder eines Werkstücks auf den Werkzeugmaschinentisch keine Deformation, zum Beispiel, der Kontaktflächen eines Federkontakts durch eine relative radiale Bewegung zwischen Werkzeugmaschinentisch und der Spanneinheit, beziehungsweise des Werkstücks möglich ist. So können unabhängig eines manuellen oder automatisierten Spannens eines Werkstücks auf der Werkzeugmaschine Kontaktflächen der zweiten Übertragungseinheit geschont werden.
Der Andockhub wird vorzugsweise relativ zum Werkzeugmaschinentisch ausgeführt. Dies kann vorteilhaft sein, um das Andocken der Übertragungsanordnung an die Spanneinheit, beziehungsweise das Werkstück ortsgenauer und reproduzierbarer bezüglich der Andockposition zu machen.
In manchen Ausführungsformen kann der Andockhub mittels eines Stellmotors ausgeführt werden. Der stellmotor kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, über ein oder mehrere Zahnräder eine Kraftwirkung in eine axiale Richtung zwischen der Übertragungsanordnung und dem Werkzeugmaschinentisch zu erzeugen, sodass sich die Übertragungsanordnung relativ zum Werkzeugmaschinentisch zur Herstellung einer trennbaren Verbindung zur Signal- und/oder Energieübertragung bewegt. In manchen Ausführungsformen kann in Verbindung mit Kraftsensoren beispielsweise eine optimale Federkraft der Federkontakte ermittelt werden, um zum einen die Federkontakte zu schonen und zum anderen eine sichere Übertragung zu gewährleisten.
Die Erfindung ist jedoch in keiner Weise auf Stellmotoren zur Ausführung des Andockhubs beschränkt. Alternativen sind beispielsweise hydraulische oder pneumatische Antriebe. In manchen Anwendungsbeispielen kann der Andockhub mittels magnetischer Anziehung oder magnetischer Abstoßung erfolgen.
Eine erfindungsgemäße Übertragungsanordnung zur Energie- und/oder Signalübertragung zwischen einer Steuereinheit einer Werkzeugmaschine und mindestens einer elektronischen Komponente, insbesondere zur Verwendung in einem Bearbeitungszentrum bzw. einem Dreh- und/oder Fräszentrum, kann eine erste und eine zweite Übertragungseinheit, ein erstes Element und ein zweites Element umfassen, wobei das zweite Element relativ zum ersten Element drehbar gelagert ist, wobei das erste Element zur Signal- und/oder Energieübertragung mit der Steuereinheit verbunden ist, wobei die erste Übertragungseinheit dazu eingerichtet ist, Signale und/oder Energie zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element zu übertragen, wobei die Übertragungsanordnung dazu eingerichtet sein kann, mittels eines Andockhubs der Übertragungsanordnung eine lösbare Verbindung der zweiten Übertragungseinheit zur Energie- und/oder Signalübertragung zwischen dem zweiten Element und einer Palette, die lösbar auf einer Palettenaufnahme der Werkzeugmaschine befestigt ist, herzustellen. Erfindungsgemäß kann die mindestens eine elektronische Komponente zur Signal- und/oder Energieübertragung mit der Palette verbunden sein.
Dies kann den Vorteil haben, dass Paletten besonders schonend bezüglich Krafteinflüssen auf Bauteile der zweiten Übertragungseinheit ausgetauscht werden. Somit kann die Lebensdauer der Übertragungsanordnung erhöht werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die mindestens eine elektronische Komponente mit der Palette fest oder lösbar verbunden sein. Ein mit der Palette fest verbundener Aktuator kann den Vorteil haben, dass die konstruktive Stabilität der Verbindung zwischen Aktuator und Palette verbessert ist. Ein auf der Palette lösbarer Sensor kann den Vorteil haben, dass der Sensor flexibel einsetzbar ist. Ein Verkabelungsaufwand für die elektronische Komponenten kann beispielsweise durch eine entsprechende Konstruktion einer Palette minimiert werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die erste Übertragungseinheit dazu eingerichtet sein, mindestens ein Signal und/oder Energie kontaktlos zu übertragen. Dies kann den Vorteil haben, dass der Verschleiß auf Grund von beispielsweise Schleifringübertragern und somit ungewollte Störungen, weil beispielsweise verschleißbedingt die Kontaktfläche qualitativ schlechter oder flächenmäßig kleiner wird, vermieden werden kann. Insbesondere bei höher frequenten Signalen kann eine kontaktlose Übertragung der Signale vorteilhaft sein, um ungewollte Signalreflexionen verursacht durch eine Veränderung einer Leitungsimpedanz auf Grund von Materialabtrag an Schleifkontakten zu vermeiden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die erste Übertragungseinheit einen Schleifringübertrager zur Energieübertragung mit integriertem induktivem Koppler zur Signalübertragung umfassen. Dies kann den Vorteil haben, dass Koppelverluste einer kontaktlosen Energieübertragung der ersten Übertragungseinheit vermieden werden können und leistungsarme Signale ausfallsicher übertragen werden können. Zusätzlich kann der Aufwand einer kontaktlosen Energieübertragung, um die Koppelverluste zu minimieren, vermieden werden. Insbesondere auf Grund der kompakten Anordnung kann ein Schleifringübertrager mit integriertem induktivem Koppler besonders vorteilhaft sein.
In einer besonders vorteilhaften und robusten Ausführungsform kann das erste Element mittels mindestens einer Drehmomentstütze in radialer Richtung gestützt sein. Durch eine Drehmomentstütze kann das erste Element, insbesondere in radialer Richtung, gestützt werden. Eine Drehmomentstütze kann beispielsweise durch eine Nut-Feder-Verbindung an ein erstes Element entlang einer Achse, definiert durch den Andockhub, angeordnet sein. Dadurch ist beispielsweise ein Andockhub der Übertragungsanordnung einschließlich des ersten Elements möglich, während das erste Element in radialer Richtung fixiert ist. Außerdem kann durch die Drehmomentstütze ein Mitdrehen des ersten Elements mit dem zweiten Element verhindert werden.
In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen kann die Übertragungsanordnung mindestens eine Drehdurchführung als abgedichteten Übergang zwischen einer Hydraulikflüssigkeitversorgung, einer Gasversorgung oder einer Vakuumversorgung und dem zweiten Element für Gase und/oder Flüssigkeiten umfassen. Beispiele für Gase sind Schutzgase oder Luft. Die zweite Übertragungseinrichtung kann in manchen Ausführungsformen dazu eingerichtet sein ein oder mehrere Fluide (Gase, Flüssigkeiten) zwischen dem zweiten Element und der Palette, dem Werkzeugmaschinentisch, etc. zu übertragen.
Die zweite Übertragungseinrichtung kann dazu Schnittstellen umfassen, die dazu eingerichtet sind eine Steckverbindung und/oder Kupplung zu bilden. Dies kann insbesondere für eine Vakuumspannung eines Werkstücks auf einem Werkzeugmaschinentisch oder auf einer Palette vorteilhaft sein. Beispiele für Flüssigkeiten können Kühl- und Schmiermittel und Hydraulikflüssigkeiten sein. Um die Kühlung zu verbessern, kann es vorteilhaft sein, das Werkstück mit Kühlmittel zu versorgen. Um den Bedarf an Schmiermittel zu reduzieren, kann es vorteilhaft sein, Schmiermittel möglichst genau über am Werkstück, an der Palette oder am Werkzeugtisch befestigte Drüsen auszugeben. Die erste Übertragungseinheit und die zweite Übertragungseinheit können beispielsweise über einen Kanal in der Drehdurchführung miteinander verbunden sein, insbesondere mittels eines oder mehreren Kabeln.
In einer besonderes vorteilhaften Ausführungsform kann die zweite Übertragungseinheit dazu eingerichtet sein, mindestens ein Signal und/oder Energie kontaktlos, insbesondere mittels eines induktiven Kopplers, und/oder kontaktbehaftet, insbesondere mittels eines Federkontakts, zu übertragen. Durch eine kontaktbehaftete Übertragung, wie beispielsweise mit Federkontakten, kann mit geringem Aufwand insbesondere viel Energie mit möglichst geringen Verlusten übertragen werden im Vergleich zu einer kontaktlosen Übertragung. Insbesondere Federkontakte können für schnelle und häufig zu lösende Kontaktzyklen (Steckzyklen) vorteilhaft sein. Steckverbinder als kontaktbehaftete Übertrager können den Vorteil haben, dass die Kontaktflächen besonders gut vor Schmutz auf Grund der Hülle der Buchsen geschützt sind. In manchen Ausführungen können deshalb Steckverbindungen mit Federkontakten vorteilhaft sein. Insbesondere zur Übertragung von Energie in Form von Gleichstrom, kann eine Kontaktbehaftete Energieübertragung vorteilhaft sein.
Durch eine kontaktlose Übertragung kann die Energie- und Signalübertragung bezüglich Störeinflüsse, wie beispielsweise Schmutzpartikel und Spanabfälle, robuster sein. Insbesondere bei der Signalübertragung mit geringer Energie kann dies Vorteilhaft sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die mindestens eine elektronische Komponente ortsfest zum Werkzeugmaschinentisch, zur Palette und/oder zum Werkstück angeordnet sein. Dadurch können Werkstückeigenschaften, wie z.B. Temperatur, Gewicht, etc., während der Werkstückbearbeitung erfasst werden und mittels der Aktuatoren je nach Eigenschaft Einfluss darauf genommen werden. In manchen Ausführungsformen können Bearbeitungsparameter, wie zum Beispiel eine Spindeldrehzahl, in Abhängigkeit von Werkstückeigenschaften, wie beispielsweise der Werkstücktemperatur, insbesondere während der Werkstückbearbeitung, modifiziert werden. Die Werkstückeigenschaften können dabei beispielsweise mittels der mindestens einen elektronischen Komponente erfasst werden. Dies kann zu einer Verbesserung der Genauigkeit bei der Werkstückbearbeitung führen.
In einer besonders kompakten Ausführungsform kann auf dem, in dem oder an dem Werkzeugmaschinentisch und/oder der Palette eine Signalverarbeitungseinheit angeordnet sein, wobei die Signalverarbeitungseinheit zur Signal- und/oder Energieübertragung mit der mindestens einen elektronischen Komponente verbunden ist, und wobei die Signalverarbeitungseinheit zur Signal- und/oder Energieübertragung mit der Übertragungsanordnung verbunden ist. Die Signalverarbeitungseinheit kann dazu eingerichtet sein über ein oder mehrere Protokolle oder protokolllos mit der mindestens einen elektronischen Komponente und/oder der Steuereinheit der Werkzeugmaschine zu kommunizieren.
Die Signalverarbeitungseinheit kann eine analoge und/oder digitale Signalverarbeitungseinheit sein. In manchen Ausführungsformen kann die Signalverarbeitungseinheit eine Recheneinheit und/oder eine Speichereinheit umfassen. Die Signalverarbeitungseinheit kann beispielsweise ein Microcontroller, ein FPGA (Field Programmable Gate Array), eine analoge Schaltungseinheit, ein System on Chip (SoC), etc. sein. Eine Werkzeugmaschine kann dazu eingerichtet sein, Daten aus einer Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit abzufragen. Eine Kommunikation kann auch ein einfaches Bereitstellen eines Signals umfassen.
Durch das Anbringen einer Signalverarbeitungseinheit am Werkzeugmaschinentisch und/oder an der Palette können Signale von verschiedenen Sensoren und/oder Aktuatoren vor einer Kommunikation mit einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine verstärkt, moduliert, gebündelt, etc. werden. Dies kann den Vorteil haben, dass die Signalqualität verbessert, die Anzahl benötigter Signalkanäle reduziert, eine größere Menge an Informationen, wie beispielsweise Sensoreinstellungen, Sensorzustände, etc. übertragen werden können, usw. Außerdem können je nach Signalverarbeitungseinheit Sensoren und Aktuatoren ohne großen Aufwand bei der Verkabelung ausgetauscht werden.
In einer besonders flexiblen Ausführungsform kann eine SDCI-Schnittstelle („Single-Drop Digital Communication Interface for Small Sensors and Actuators“), die dem Standard IEC 61131 entspricht, mit einer Palette oder einem Werkzeugmaschinentisch und der mindestens einen elektronischen Komponente zur Signal- und/oder Energieübertragung verbunden sein, wobei Signale und/oder Energie zwischen der mindestens einen elektronischen Komponente und der Steuereinheit der Werkzeugmaschine über die SDCI-Schnittstelle und die Übertragungsanordnung übertragen werden. Die SDCI-Schnittstelle kann in manchen Ausführungsformen dazu eingerichtet sein, mehrere Signale zu einem Signal zu bündeln, beziehungsweise mehrere Informationen mittels eines Signals zu übertragen.
Dadurch kann eine Automatisierung in der Werkstückbearbeitung erhöht werden, da die elektronische Komponente flexibel direkt seitens einer Werkzeugmaschine konfiguriert werden können, insbesondere wenn die elektronische Komponente auf einer auswechselbaren Palette angeordnet sind. Außerdem kann eine Werkzeugmaschine dadurch flexibel für die Serienfertigung verschiedener Werkstücke eingesetzt werden, ohne dass elektronische Komponenten manuell mit einer Steuereinheit verbunden werden und ohne dass Sensoren/Aktuatoren manuell umprogrammiert werden. Außerdem kann es den Vorteil haben, dass eine Palette flexibel mit weiteren elektronischen Komponenten ausgestattet werden kann, ohne dass Übertragungseinheiten zur Kommunikation mit den neuen elektronischen Komponenten hinzugefügt oder modifiziert werden müssen. Folglich können eine Werkzeugmaschine, insbesondere die Übertragungsanordnung, und Paletten flexibler verwendet werden.
In einer besonders robusten Ausführungsform kann zumindest die Oberfläche des Werkzeugmaschinentisches, beziehungsweise der Palettenaufnahme an einer zum Werkstück hin gerichteten Seite oder einer zu einer Palette hin gerichteten Seite eine Aussparung, beziehungsweise eine Ausnehmung für zumindest einen Teil der Übertragungsanordnung umfassen. Dies kann den Vorteil haben, dass die Übertragungsanordnung, insbesondere während der Werkstückbearbeitung in höherem Maße vor Spänen, Schmutz, etc. geschützt ist.
In einer weiteren Ausführungsform kann die erste Übertragungseinheit aufseiten des ersten Elements einen Körper mit einer zylinderförmigen Ausnehmung umfassen, und die erste Übertragungseinheit aufseiten des zweiten Elements einen zylinderförmigen Körper umfassen, der zumindest teilweise in der zylinderförmigen Ausnehmung des Körpers mit der zylinderförmigen Ausnehmung der ersten Übertragungseinheit angeordnet ist.
Dies kann den Vorteil haben, dass die Schirmung gegenüber elektromagnetischen Störungen bei der Signalübertragung verbessert wird. In manchen Ausführungsformen kann sowohl der zylinderförmige Körper als auch der Körper mit einer zylinderförmigen Ausnehmung rotationssymmetrisch sein, um Unwuchten zu vermeiden. In manchen Ausführungsformen kann der zylinderförmige Körper eine Ausnehmung in Form eines Zylinders entlang der rotationssymmetrischen Achse des zylinderförmigen Körpers umfassen.
Eine erfindungsgemäße Palette zum Tragen und Befestigen eines Werkstücks kann dazu eingerichtet sein, lösbar auf einer Palettenaufnahme einer Werkzeugmaschine gespannt zu werden. Dadurch kann ein Werkstück automatisiert im Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine gespannt werden. Eine Werkzeugmaschine kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, das Werkstück drehend und/oder spanend zu bearbeiten.
Die Palette kann erfindungsgemäß eine Schnittstelle der Palette, die zur Kommunikation mit einer Schnittstelle einer Steuereinheit einer Werkzeugmaschine eingerichtet ist, umfassen, wobei mindestens eine elektronische Komponente, die auf der Palette angeordnet ist, mit der Schnittstelle der Palette zur Signal- und/oder Energieübertragung verbunden ist. Elektronische Komponenten können Sensoren, Aktuatoren und/oder elektrische Verbraucher sein. Mittels der Schnittstelle der Palette können beispielsweise Sensoren und Aktuatoren fest mit der Palette verbunden sein, selbst wenn die Palette aus der Werkzeugmaschine ausgewechselt wird. Dadurch kann beispielsweise eine Neu-Kalibrierung auf Grund dessen, dass ein Sensor, zum Beispiel ein Positionssensor immer wieder neu an der Palette montiert wird, entfallen. Dies führt zu einer Zeitersparnis, was insbesondere bei einer automatisierten Einwechslung von Werkstücken über Paletten sehr effizient ist.
In manchen Ausführungen kann ein Aktuator einen oder mehrere Sensoren umfassen. Ein Sensor kann in die Palette integriert sein, wie beispielsweise ein Dehnmessstreifen zur Erfassung einer Spannkraft zwischen einem Spannkonus, der die Palette spannt, und einem entsprechenden Gegenstück der Palette. Entsprechende Ausführungsformen sind ebenso bei einer Spannung der Palette mittels Spannbacken, etc. möglich.
In manchen Ausführungen kann eine elektronische Komponente fest oder lösbar mit der Palette verbunden sein.
Ein oder mehrere Sensoren können beispielsweise Werkstückeigenschaften, wie die Position, Ausrichtung, Temperatur, Verformungen, insbesondere auf Grund der Werkstückaufspannung, etc., erfassen. Aktuatoren können beispielsweise dazu eingerichtet sein, das Werkstück zu positionieren, auszurichten, zu kühlen, etc.
Die Schnittstelle kann in manchen Ausführungen eine oder mehrere analoge Schaltungen und/oder eine oder mehrere digitale Schaltungen umfassen. Schnittstellen können drahtlose Schnittstellen sein, wie beispielsweise Wireless LAN, Bluetooth, Infrarot, NFC (Near Field Communication), etc. sein. Weiter können Schnittstellen leitungsgeführte Schnittstellen, wie Drahtverbindungen, Glasfaserverbindungen sein. Insbesondere die Leitungsgebundenen Schnittstellen können Steckverbindungen und/oder Federkontakte umfassen. Die Schnittstelle der Palette kann dazu eingerichtet sein, eine Kommunikation der Schnittstelle der Palette mit mehreren elektronischen Komponenten und/oder der Steuereinheit der Werkzeugmaschine gleichzeitig zu ermöglichen.
In manchen Ausführungsformen kann die Schnittstelle der Palette dazu eingerichtet sein, über eine Übertragungsanordnung eine Verbindung zur Signal- und/oder Energieübertragung zur Schnittstelle der Steuereinheit der Werkzeugmaschine herzustellen.
Die Schnittstelle der Palette kann dazu eingerichtet sein, mittels eines Protokolls mit elektronischen Komponenten und/oder mit einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine über die mindestens eine Schnittstelle zu kommunizieren. Dies hat den Vorteil, dass Daten von und für elektronischen Komponenten gesammelt zu und von der Steuereinheit übertragen werden können. Außerdem ist die Übertragung zwischen den elektronischen Komponenten und der Steuereinheit der Werkzeugmaschine dadurch flexibel einsetzbar, sodass elektronische Komponenten ausgetauscht und/oder zusätzlich an der Palette angebracht werden können, ohne dass eine zusätzliche Verbindung zwischen der Palette und der Steuerung der Werkzeugmaschine hergestellt werden muss.
In manchen Ausführungen kann die Schnittstelle der Palette dazu eingerichtet sein, protokolllos mit elektronischen Komponenten und/oder mit einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine zu kommunizieren. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise Sensoren und Aktuatoren, die keinen kostenintensiven Analog-Digital-Wandler, beziehungsweise Digital-Analog-Wandler umfassen, ebenso über die Schnittstelle der Palette mit der Steuereinheit der Werkzeugmaschine kommunizieren können. Außerdem kann dadurch die Kompatibilität der Palette mit herkömmlichen elektronischen Komponenten und Werkzeugmaschinen verbessert werden.
Eine an der Palette angeordnete Schnittstelle hat insbesondere den Vorteil, dass Informationen, insbesondere von Sensoren und Aktuatoren, zwischen der Palette und einer Steuereinheit einer Werkzeugmaschine über einen Kanal ausgetauscht werden können. Insbesondere kann auch eine Anzahl an Schnittstellen zur Übertragung von Signalen, die mittels verschiedener elektrischer Komponenten für unterschiedliche Werkstücke erzeugt wurden, an die Steuereinheit reduziert werden. Hinzu kommt, dass beispielsweise bei einer Funkverbindung die Datenübermittlung mittels Funksignale verbessert werden kann, da insbesondere eine Beeinträchtigung durch Nachbarkanäle reduziert werden kann. Bei einer leitungsgebundenen Übertragung von Daten mittels Signale zwischen der Palette und der Steuereinheit kann dadurch die Anzahl der Leitungen, beziehungsweise Kabel reduziert werden und elektronische Komponenten können flexibler hinzugefügt werden.
In manchen Ausführungsformen kann die Schnittstelle der Palette eine SDCI-Schnittstelle gemäß dem Standard IEC 61131 sein. Dies hat den Vorteil, dass die Kommunikation zwischen elektronischen Komponenten und der Steuerung der Werkzeugmaschine vereinheitlicht wird, sodass elektronische Komponenten in genormter Weise und dadurch vereinfacht mit der Steuereinheit der Werkzeugmaschine kommunizieren können.
In manchen Ausführungsformen kann die Schnittstelle der Palette eine Speichereinheit umfassen. Die Speichereinheit kann in manchen Ausführungsformen dazu eingerichtet sein, Information bezüglich der Palette, eines Werkstücks auf der Palette und/oder elektronischen Komponenten zu speichern.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Übertragen von Energie und/oder mindestens einem Signal zwischen einer Werkzeugmaschine und mindestens einer elektronischen Komponente kann den Schritt Spannen des Werkstücks auf einer Palette umfassend eine Schnittstelle zur Signalübertragung und/oder zur Energieübertragung umfassen. Die Schnittstelle kann Teil einer kontaktlosen Übertragung, wie beispielsweise eines induktiven Kopplers, eines kapazitiven Kopplers, eines Optokopplers, usw., und/oder einer kontaktbehafteten Übertragung, wie beispielsweise eines Federkontakts, einer Steckverbindung, usw., sein, wenn beispielsweise eine Übertragungsanordnung an die Schnittstelle angedockt ist.
Weitere Schritte des Verfahrens können das Positionieren und Spannen der Palette auf einer Palettenaufnahme der Werkzeugmaschine, Andocken einer Übertragungsanordnung zur Übertragung von Energie und/oder Signalen an die Schnittstelle der Palette, und Übertragen mindestens eines Sensorsignals, mindestens eines Aktuatorsignals und/oder von Energie über die angedockte Übertragungsanordnung sein.
Die Übertragungsanordnung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, Signale und/oder Energie zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element zu übertragen, wobei das erste und das zweite Element dazu eingerichtet sind, sich relativ zueinander zu drehen. Signale können beispielsweise Signale zur Kommunikation von Sensoren/Aktoren oder weiteren elektronischen Komponenten mit einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine sein.
Das Andocken der Übertragungsanordnung kann bereits durch das Positionieren und Spannen der Palette auf der Palettenaufnahme erfolgen, indem durch das Positionieren und Spannen der Palette die Übertragungsanordnung und die Schnittstelle der Palette entsprechend relativ zueinander angeordnet werden.
Mittels Andockens der Übertragungsanordnung an die Schnittstelle der Palette können die Übertragungsanordnung und die Schnittstelle so zueinander angeordnet sein, dass eine störungsfreie kontaktlose Übertragung zwischen der Übertragungsanordnung und der Schnittstelle der Palette möglich ist und/oder mindestens ein Kontakt zwischen der Übertragungsanordnung und der Schnittstelle der Palette eine störungsfreie Signal- und/oder Energieübertragung ermöglicht.
Alternativ kann das Andocken beispielsweise einen Andockhub der Übertragungsanordnung umfassen. Ein Andockhub der Übertragungsanordnung kann insbesondere eine Bewegung der Übertragungsanordnung in Richtung der Palette sein. In manchen Ausführungsformen ist der Andockhub nur eine Bewegung eines Teils der Übertragungsanordnung. In bevorzugten Ausführungen ist die Bewegung des Andockhubs senkrecht zur Schnittstelle der Palette. In manchen Ausführungen kann der Andockhub eine Bewegung parallel zur Schnittstelle der Palette umfassen.
Dies hat den Vorteil, dass die Werkzeugmaschine besonders flexibel in der Bearbeitung, insbesondere bei der Aufspannung, eines Werkstücks ist. So kann das Werkstück automatisiert im Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine aufgespannt werden, selbst wenn elektronische Komponenten an der Spanneinrichtung angeordnet sind.
Ein besonders effizientes Verfahren kann die weiteren Schritte Abdocken der Übertragungsanordnung von der Palette, Auswechseln der Palette, Spannen eines weiteren Werkstücks auf einer weiteren Palette umfassend eine Schnittstelle zur Signalübertragung und/oder zur Energieübertragung, Positionieren und Spannen der weiteren Palette auf der Palettenaufnahme der Werkzeugmaschine, Andocken der Übertragungsanordnung zur Übertragung von Energie und/oder Signalen an die Schnittstelle der weiteren Palette, und Übertragen mindestens eines Signals einer elektronischen Komponente und/oder Energie über die angedockte Übertragungsanordnung umfassen. Dies hat den Vorteil, dass ein automatisiertes Ein- und Auswechseln von Werkstücken in und aus einer Maschine möglich ist und trotzdem während der Werkstückbearbeitung Sensordaten und/oder Aktuatordaten von Sensoren, bzw. Aktuatoren, mit einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine ausgetauscht werden können. Insbesondere kann dadurch die Sicherheit erhöht werden, da es nicht erforderlich ist, dass im Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine elektronische Komponenten manuell mit der Steuereinheit der Werkzeugmaschine verbunden werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann das Andocken über einen zur Palette hin gerichteten Andockhub zumindest eines Teils der Übertragungsanordnung erfolgen, sodass ein Kontakt zwischen der Übertragungsanordnung und der Schnittstelle der Palette entsteht. Dies kann den Vorteil haben, dass die Übertragungsanordnung, insbesondere beim Palettenwechsel, vor Beschädigungen auf Grund von Scherbewegungen der Palette beim Entfernen oder Positionier vom/am Werkzeugmaschinentisch geschützt ist.
Figurenliste

1a zeigt schematisch einen Querschnitt eines Teils einer Werkzeugmaschine umfassend eine Übertragungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
1b zeigt die 1a, wobei um eine Drehachse rotierbare Elemente markiert sind.
1c zeigt die 1a, wobei das zweite Element 102 markiert ist.
1d zeigt schematisch eine Palette und eine Palettenaufnahme, sowie einen Teil der Übertragungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
1e zeigt schematisch eine erste Übertragungseinheit 103, sowie eine Drehmomentstütze 108 der Übertragungsanordnung aus 1a gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt schematisch einen Querschnitt einer ersten Übertragungseinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt schematisch einen Teil einer Werkzeugmaschine umfassend eine Übertragungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt schematisch einen Prozessflussplan eines Verfahrens gemäß der Erfindung.
5a - 5c zeigen schematisch unter anderem eine Übertragungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vor dem Positionieren einer Palette auf einer Palettenaufnahme, vor dem Andocken der Übertragungsanordnung an eine Schnittstelle der Palette, bzw. nach dem Andocken der Übertragungsanordnung an die Schnittstelle der Palette.

1a zeigt schematisch einen Querschnitt eines Teils einer Werkzeugmaschine umfassend eine Übertragungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Ein Abschnitt des erstes Elements 101 und ein Abschnitt 102a des zweiten Elements 102 bilden eine erste Übertragungseinheit 103 zum Übertragen von Signalen und/oder Energie, wobei das zweite Element 102 drehbar zum ersten Element 101 gelagert ist.
Zwischen erstem Element und der zweiten Übertragungsanordnung ist in dieser Ausführungsform eine Drehdurchführung 111b angeordnet. Das zweite Element umfasst in dieser Ausführungsform den Abschnitt der Drehdurchführung 111b, der relativ zum ersten Element 101 um eine Drehachse 119 drehbar ist. Die erste Übertragungseinheit 103 ist über einen Kanal in der Drehdurchführung 111b mit einer zweiten Übertragungseinheit 104 verbunden. In dem Kanal können Kabel, Drähte, Platinen, Hohlleiter etc. angeordnet sein, um die erste und die zweite Übertragungseinheit 103, 104 zur Energie- und/oder Signalübertragung beispielsweise optisch und/oder elektrisch zu verbinden.
Die zweite Übertragungseinheit 104 ist dazu eingerichtet, Signale und/oder Energie zwischen dem zweiten Element 102 und einer Palette 106 zu übertragen und umfasst eine Schnittstelle der Palette 118 und eine Schnittstelle 113 des zweiten Elements 102. Die Palette ist in diesem Ausführungsbeispiel mittels Spannkonen 112 auf einer Palettenaufnahme 105 der Werkzeugmaschine befestigt. Dies ist insbesondere in 1d ersichtlich. In dieser Ausführungsform ist die Palettenaufnahme 105 drehbar zu einem Träger 120 der Palettenaufnahme 105, beispielsweise mittels Lager 110, gelagert. Das erste Element ist in dieser Ausführungsform in radialer Richtung mit dem Träger 120 der Palettenaufnahme verbunden. Das zweite Element 102 ist in dieser Ausführungsform mit der Palettenaufnahme in radialer Richtung verbunden. Dadurch ergeben sich zwei Körper, die relativ zueinander um eine Drehachse 119 gedreht werden können. Der drehbare Körper ist in 1b horizontal schraffiert.
Die Übertragungsanordnung umfassend das erste und das zweite Element 101, 102 wurde in dieser Ausführung mittels eines Andockhubs der Übertragungsanordnung relativ zur Palettenaufnahme 105 an die Schnittstelle 118 der Palette 106 angedockt, sodass eine störungsfreie Signal- und/oder Energieübertragung zwischen der Übertragungsanordnung und der Palette 106 möglich ist. Der Andockhub ist in dieser Ausführung mittels einer Hydraulikeinheit 107 ausgeführt worden. In weiteren Ausführungen kann der Andockhub auch mittels eines Elektromotors, insbesondere eines Schrittmotors ausgeführt sein. Außerdem ist in 1a ersichtlich, dass die Drehdurchführung 111b mit dem Andockhub mitbewegt wurde, wohingegen eine Drehdurchführung 111a nicht mit dem Andockhub mitbewegt wurde. Über die Drehdurchführung 111b können Fluide (Gase und Flüssigkeiten) zwischen dem Träger 120 der Palettenaufnahme und dem zweiten Element 102, das relativ zum ersten Element 101 drehbar gelagert ist, übergeben werden. So kann beispielsweise eine Vakuum-Spanneinrichtung auf der Palette 106 betätigt werden oder ein Werkstück während einer Werkstückbearbeitung mit Kühlflüssigkeit versorgt werden.
Über die Drehdurchführung 111a können Fluide zwischen der Palettenaufnahme 105 und dem Träger 120 der Palettenaufnahme übergeben werden. Dadurch können beispielsweise Spannkonen mittels Hydraulikdruck gelöst werden.
Sowohl das erste Element als auch das zweite Element kann aus mehreren Bauteilen bestehen, sodass das erste Element 101, beziehungsweise das zweite Element 102 eine Baugruppe ist.
1b zeigt die 1a, wobei um eine Drehachse 119 rotierbare Bauteile markiert sind. Bauteile, die mit einer horizontalen Schraffur versehen sind, sind in dieser Ausführung relativ zu dem Träger 120 der Palettenaufnahme um eine Drehachse 119 rotierbar. Folglich sind unter anderem die Palette 106, die Palettenaufnahme 105, das zweite Element 102, usw. relativ zum Träger 120 der Palettenaufnahme und zum ersten Element 101 um die Drehachse 119 rotierbar. Eine Rotation kann beispielsweise mittels eines Motors, insbesondere eines Elektromotors, ausgeführt werden. Elektromotoren können beispielsweise Synchron- oder Asynchronmotoren sein. Synchronmotoren haben den Vorteil, dass sie für eine exakte Positionierung sehr gut geeignet sind, was insbesondere für die NC-Technik vorteilhaft ist. Asynchronmotoren haben den Vorteil, dass diese kurzzeitig überlastet werden können.
1c zeigt die 1a, wobei das zweite Element 102 markiert ist. Das zweite Element ist mit einer horizontalen dunklen Schraffur versehen. Bei einem Vergleich der 1a und 1c ist ersichtlich, dass das zweite Element in dieser Ausführungsform mehrere Bauteile, wie unter anderem einem Teil der Drehdurchführung 111b und dem Abschnitt 102a des zweiten Elements, umfasst.
1d zeigt schematisch eine Palette 106 und eine Palettenaufnahme 105, sowie einen Teil der Übertragungsanordnung aus 1a gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Palettenaufnahme 105 umfasst Spannkonen 112. Dadurch kann eine Palette automatisiert, reproduzierbar und ortsfest auf der Palettenaufnahme 105 gespannt werden. Eine Spannung der Palette 106 auf der Palettenaufnahme 105 kann beispielsweise, wie hier gezeigt, mittels Spannkonen erfolgen. Dies ist jedoch in keiner Weise limitierend. In alternativen Ausführungen kann eine Palette 106 beispielsweise mittels Spannbacken, mittels Vakuum-Spanner, mittels Magnetspanner, mittels Nullpunktspannsystemen, etc. auf die Palettenaufnahme 105 gespannt werden.
In 1d ist die Schnittstelle 113 des zweiten Elements 102 gut ersichtlich. Diese Schnittstelle 113 und die Schnittstelle 118 der Palette 105 sind Bestandteile der zweiten Übertragungseinrichtung 104, siehe insbesondere 1a, und sind vorzugsweise zur Signal- und/oder Energieübertragung aneinander angedockt. Durch das Ausführen des Andockhubs zumindest eines Teils der Übertragungsanordnung wird der Teil der Übertragungsanordnung umfassend die Schnittstelle 113 in Richtung der Palette 106 bewegt, sodass die Schnittstelle 113 an die Schnittstelle 118 der Palette 106 andockt, wenn die Palette 106 auf der Palettenaufnahme positioniert und fixiert ist.
Insbesondere in 1d ist ersichtlich, dass die zweite Übertragungseinheit 104 umfassend die Schnittstellen 113, 118 mehrere Ports zur Signal- und/oder Energieübertragung umfassen kann. In manchen Ausführungsformen umfasst die zweite Übertragungseinheit 104 einen oder mehrere Ports zur Übertragung von Fluiden zwischen der Palette 106 und dem zweiten Element 102. In 1d ist die Übertragungseinheit zentrisch zur Drehachse 119 ausgeführt wird. In manchen Ausführungsformen kann die zweite Übertragungseinheit exzentrisch zur Drehachse 119 angeordnet sein. Weiter ist es nicht notwendig, dass der Andockhub parallel zur Drehachse 119 angeordnet ist. In manchen Ausführungen kann der Andockhub senkrecht zu den Schnittstellen 113 und 118 der zweiten Übertragungseinrichtung erfolgen. In manchen Ausführungsformen kann die Schnittstelle 113 Bestandteil einer Spannvorrichtung der Palettenaufnahme zum Spannen einer Palette auf der Palettenaufnahme sein.
1e zeigt schematisch eine erste Übertragungseinrichtung 103, sowie eine Drehmomentstütze 108 der Übertragungsanordnung aus 1a gemäß einer Ausführungsform der Erfindung um einer Drehung des ersten Elements 101 relativ zum Träger der Palettenaufnahme 120 entgegen zu wirken. Die Drehmomentstütze 108 ist in 1e schwarz-weiß schraffiert. Die erste Übertragungseinrichtung 103 umfasst in dieser Ausführungsform ein kartuschenförmiges Gehäuse. Das kartuschenförmige Gehäuse kann in der Mitte eine Ausnehmung, insbesondere eine zylinderförmige Ausnehmung, wie in der 1e gezeigt, haben.
Das erste Element 101 hat in dieser Ausführungsform eine längliche Ausnehmung (Nut) an der Außenseite parallel zur Drehachse 119, wobei die längliche Ausnehmung dazu eingerichtet ist, einen Endabschnitt einer Drehmomentstütze 108 aufzunehmen. Die Drehmomentstütze 108 ist mit dem Träger 120 der Palettenaufnahme 105 verbunden. Somit wird eine Bewegung des ersten Elements 101 in einer Drehrichtung um die Drehachse 119 relativ zum Träger 120 der Palettenaufnahme 105 unterbunden und eine Bewegung in einer Richtung parallel zur Drehachse 119 (entlang der länglichen Ausnehmung) relativ zur Palettenaufnahme 105, beispielsweise für einen Andockhub der Übertragungsanordnung, ermöglicht.
In anderen Ausführungsformen kann nur ein Teil des ersten und/oder zweiten Elements 101; 102 dazu eingerichtet sein, in Richtung der Palette zur Ausführung des Andockhubs bewegt zu werden. Dazu kann es notwendig sein, dass Verbindungen zwischen der ersten und zweiten Übertragungseinheit 103, 104 im Kanal 109 einer Drehdurchführung eine entsprechende Längenausdehnung kompensieren können. In manchen Ausführungsformen kann der Andockhub beispielsweise in radialer Richtung erfolgen. In weiteren Ausführungen kann der Andockhub unabhängig einer Drehachse senkrecht zu den Schnittstellen 113 und/oder 118 erfolgen. Dies ist jedoch in keiner Weise limitierend.
In manchen Ausführungsformen kann alternativ oder zusätzlich eine Drehmomentstütze zwischen dem zweiten Element 102 und der Palettenaufnahme 105 angeordnet sein.
2 zeigt schematisch einen Querschnitt der ersten Übertragungseinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführung umfasst die erste Übertragungseinheit 103 drei voneinander entkoppelte Schleifringübertrager 125a-125c und einen kontaktlosen Übertrager 126. Die drei Schleifringübertrager 125a-125c können beispielsweise dazu eingerichtet sein, einen Dreiphasenwechselstrom zu übertragen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Schleifringübertrager 125a ein Außenleiter (Phase), der Schleifringübertrager 125b ein Neutralleiter (Mittelleiter) und der Schleifringübertrager 125c ein Schutzleiter sein. Je nach Ausführungsform können die Schleifringübertrager dazu eingerichtet sein, Gleichstrom oder Wechselstrom zu übertragen. Der kontaktlose Übertrager 126 kann beispielsweise ein Induktivkoppler oder ein Kapazitivkoppler sein. Der kontaktlose Übertrager 126 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, ein breitbandiges Signal, das heißt ein breites Frequenzspektrum im Vergleich zur Mittenfrequenz, oder mehrere Signale mit verschiedenen Frequenzen zu übertragen.
In manchen Ausführungen kann mindestens einer der Bereiche 127a-127e zwischen den Schleifringübertragern125a-125c, sowie zwischen dem Schleifringübertrager 125c und dem kontaktlosen Übertrager 126 einen Isolator und/oder eine Schirmung umfassen, die dazu eingerichtet sind, einen Kurzschluss zwischen zwei Übertragern bzw. ein Übersprechen zwischen zwei Übertragern zu verhindern. In manchen Ausführungen kann mindestens einer der Bereiche 127a-127e ein Lager umfassen. Dies kann die Übertragung von Signalen und/oder Energie zwischen dem ersten Element 101 und dem zweiten Element 102 verbessern, da Unwuchten vermieden werden können. In manchen Ausführungsformen ist ein Übertrager 125a; 125b; 125c; 126 um die Drehachse 119 rotationssymmetrisch. In manchen Ausführungen kann der Durchmesser eines Übertragers sich von dem eines weiteren Übertragers unterscheiden.
In manchen Ausführungen kann das zweite Element 102 zumindest stellenweise im Inneren hohl sein, beziehungsweise eine Ausnehmung 124 aufweisen. Vorteilhafterweise kann ein Hohlraum, beziehungsweise die Ausnehmung so angeordnet sein, sodass eine Unwucht bei einer Drehung des zweiten Elements 102 relativ zum ersten Element 101 kompensiert oder vermieden wird. Eine Ausnehmung kann zylinderförmig sein.
3 zeigt schematisch einen Teil einer Werkzeugmaschine umfassend eine Übertragungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Eine erste Übertragungseinheit 103 ist dazu eingerichtet, Signale und/oder Energie zwischen einem ersten Element 101 und einem zweiten Element 102 zu übertragen. Das zweite Element 102 ist drehbar um eine Drehachse 119 relativ zum ersten Element drehbar. Das zweite Element verfügt über eine Schnittstelle 113, die an eine Schnittstelle 118 der Palette 106 lösbar angedockt werden kann. Die Schnittstelle 113 bildet mit der Schnittstelle der Palette 118 eine zweite Übertragungseinheit, die dazu eingerichtet ist, zwischen dem zweiten Element und der Palette Signale und/oder Energie zu übertragen. Das Andocken kann beispielsweise über einen Andockhub des ersten Elements 101 und/oder des zweiten Elements 102 erfolgen. Das erste Element kann beispielsweise über eine Verbindung 123, wie einem oder mehreren Kabeln, Funk, etc. mit einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine und/oder einer Energiequelle verbunden sein.
In manchen Ausführungsformen kann die Schnittstelle der Palette 118 eine SDCI-Schnittstelle, die dem Standard IEC 61131 entspricht, umfassen. In manchen Ausführungen kann die SDCI-Schnittstelle in die Schnittstelle der Palette 118 integriert, beziehungsweise direkt aneinandergekoppelt sein. In weiteren Ausführungen können verschiedene Komponenten der Schnittstelle der Palette über die Palette räumlich auf der Palette verteilt sein, wobei die Komponenten der Schnittstelle der Palette über eine oder mehrere Verbindungen zur Signal- und/oder Energieübertragung leitungsgebunden und/oder kontaktlos, zum Beispiel überFunk, miteinander verbunden sind.
Eine Palettenaufnahme 105 ist drehbar um die Drehachse 119 auf einem Träger 120 der Palettenaufnahme 105 gelagert. Die Palettenaufnahme 105 umfasst Spannkonen 112, die dazu eingerichtet sind, die Palette 106, lösbar und automatisiert auf der Palettenaufnahme zu spannen. Somit ist es möglich Signale und Energie zwischen einer Palette, die relativ zu einem Träger einer Palettenaufnahme beliebig um die Drehachse 119 rotiert werden kann, und einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine ausfallsicher zu übertragen. Somit können die Vorteile einer Palette, wie ein schnelles Aus- und Einwechseln eines Werkstücks in eine Werkzeugmaschine, etc. in Kombination mit Sensoren an einer Spanneinheit, die ein Werkstück spannen kombiniert werden.
In manchen Ausführungsformen, kann eine Palette eine Signalverarbeitungseinheit 121 umfassen. Diese kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, Spannungen zu transformieren, Gleichstrom in Wechselstrom zu wandeln und umgekehrt. Weitere mögliche Funktionen der Signalverarbeitungseinheit 121 können das Modulieren und Demodulieren von Signalen, Codieren und Decodieren von Signalen, Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandeln von Signalen sein. In manchen Ausführungen kann die Signalverarbeitungseinheit über ein Protokoll mit einer Steuereinheit und/oder elektronischen Komponenten, wie Aktuatoren 122a, 122b und/oder Sensoren 122c, 122d, kommunizieren. In manchen Ausführungsformen kann eine elektronische Komponente ein elektrischer Verbraucher sein. In manchen Ausführungen kann die Signalverarbeitungseinheit protokolllos mit einer Steuereinheit und/oder einer elektronischen Komponente kommunizieren.
In manchen Ausführungsformen kann die Signalverarbeitungseinheit Bestandteil der Schnittstelle der Palette 118 sein. Die Signalverarbeitungseinheit kann dazu in die Schnittstelle der Palette 118 integriert sein oder kann dazu mit der Schnittstelle der Palette zur Signal- und/oder Energieübertragung verbunden sein. So kann beispielsweise die Schnittstelle der Palette zum Herstellen einer trennbaren Verbindung mit der Übertragungsanordnung auf einer Unterseite einer Palette angeordnet sein und insbesondere Steckverbindungen der Schnittstelle der Palette als Verbindung zwischen der Schnittstelle der Palette und elektronischen Komponenten auf einer Oberseite der Palette angeordnet sein, wobei die verschiedenen Komponenten der Schnittstelle der Palette miteinander leitungsgebunden oder kontaktlos verbunden sind.
Sensoren können beispielsweise Temperatur-, Kraft-, Positions-, Winkelsensoren sein. Aktuatoren können beispielsweise Schwenkspanner, Schraubstöcke, Nullpunktspannsysteme, Magnetspanner, Vakuumspanner, HYD-Backenfutter, E-Backenfutter sein. Manche Aktuatoren können mit Sensoren ausgestattet sein. In manchen Ausführungen, wie auch in 3 ersichtlich, kann ein Sensor 122e an der Palette an einem Spannring der Palette, an dem die Spannkonen 112 die Palette spannen, angeordnet sein. Dies kann beispielsweise ein Dehnmessstreifen sein, der dazu eingerichtet ist, die Spannung der Palette durch die Spannkonen 112 sensorisch zu erfassen, sodass beispielsweise defekte Spannkonen detektiert und somit Schäden auf Grund einer fehlenden oder schlechten Spannung der Palette 106 auf der Palettenaufnahme 105 vermieden werden können.
In manchen Ausführungen kann eine Signalverarbeitungseinheit einem IO-Link Master gemäß dem Standard IEC 61131-9 entsprechen. Dies kann den Vorteil haben, dass elektronische Komponenten noch flexibler in Verbindung mit einer Werkzeugmaschine eingesetzt werden können.
In manchen Ausführungsformen kann eine Palette einen RFID-Sensor, einen Barcode und/oder einen QR-Code umfassen und eine Werkzeugmaschine kann beispielsweise dazu eingerichtet sein über einen RFID-, einem Barcode-, beziehungsweise einem QR-Code-Leser Daten von RFID-Sensoren, des Barcodes, bzw. des QR-Codes auszulesen. Die Daten können beispielsweise eine eindeutige Identifizierung einer Palette, eine Zuordnung einer Palette zu einer Gruppe an Paletten, Informationen über ein auf einer Palette aufgespanntes Werkstück, Informationen über elektronische Komponenten, etc. umfassen.
In manchen Ausführungen können die Daten Werte für Drehzahlgrenzen, insbesondere für eine drehende Bearbeitung eines auf der Palette gespannten Werkstücks umfassen. Entsprechende Werte als Drehzahlgrenzen können von auf der Palette angebrachten Spannvorrichtungen, Werkstücken und/oder elektronischen Komponenten abhängig sein.
Paletten können beispielsweise in Paletten mit einer Schnittstelle zum Übertragen von Energie und/oder Signalen und in Paletten ohne einer Schnittstelle zum Übertragen von Energie und/oder Signalen unterteilt werden. Eine Werkzeugmaschine kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, wenn eine Palette eine Schnittstelle 118 umfasst, die Schnittstelle 113 des zweiten Elements anzudocken, und, wenn eine Palette keine Schnittstelle 118 umfasst, eine entsprechende Bewegung der Schnittstelle 113 des zweiten Elements zu unterlassen und gegebenenfalls die Schnittstelle 113 mit einem Gehäuse/Deckel abzudecken um die Schnittstelle 113 vor Schmutz, etc. zu schützen.
4 zeigt schematisch einen Prozessflussplan eines Verfahrens gemäß der Erfindung. Das Verfahren kann für verschiedene Werkzeugmaschinen, insbesondere mit einem Dreh- oder Fräszentrum, zur Signalübertragung zwischen einer elektronischen Komponente und einer Werkzeugmaschine verwendet werden. In dem schematisch dargestellten Verfahren kann es möglich sein, einzelne Schritte zusammenzufassen, parallel auszuführen und/oder neue Schritte hinzuzufügen, ohne die Funktionalität des Verfahrens zu ändern.
In einem ersten Schritt S41 wird ein Werkstück auf eine Palette aufgespannt, wobei die Palette eine Schnittstelle zur Signal- und/oder Energieübertragung umfasst. Eine Palette ist vorzugsweise ein Werkstückträger, der dazu eingerichtet ist, automatisiert und präzise auf einer Palettenaufnahme der Werkzeugmaschine gespannt zu werden. Somit kann ein Rüsten außerhalb der Werkzeugmaschine noch während der laufenden Bearbeitung eines weiteren Werkstücks erfolgen. Vorzugsweise wird das Werkstück außerhalb eines Arbeitsbereiches einer Werkzeugmaschine auf die Palette gespannt um eine Parallelisierung zwischen Werkstückspannung und Werkstückbearbeitung zu ermöglichen. Dadurch kann auch die Arbeitssicherheit erhöht werden, da eine Anwesenheit eines Maschinenbenutzers im Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine zum Spannen des Werkstücks nicht mehr erforderlich ist. Um mehrere Paletten an einer Werkzeugmaschine verwenden zu können, kann die Werkzeugmaschine mit einem Palettenspeicher ausgestattet sein.
Die Schnittstelle der Palette kann eine kontaktlose und/oder eine kontaktbehaftete Schnittstelle umfassen. Weiter kann die Schnittstelle dazu eingerichtet sein Energie und/oder Signale zwischen Komponenten, wie Sensoren und Aktuatoren, auf der Palette und einer Steuereinheit einer Werkzeugmaschine zu übertragen.
Das Spannen des Werkstücks auf der Palette kann automatisiert, bzw. teilautomatisiert erfolgen. So kann zum Beispiel eine Maschine dazu eingerichtet sein, über eine Übertragungseinheit bestehend aus der Schnittstelle der Palette und einer Schnittstelle der Maschine mit Aktuatoren, insbesondere einer Spannvorrichtung, sowie Sensoren zu kommunizieren. Die Kommunikation kann beispielsweise Steuersignale oder Befehle zum Steuern eines Aktuators umfassen. Zusätzlich kann die Maschine eine Positioniereinheit zum Positionieren eines Werkstücks relativ zu einer Spannvorrichtung, die auf der Palette angeordnet ist, umfassen.
In manchen Ausführungsformen kann an die Schnittstelle zum Spannen eine Steuereinheit angedockt sein, um beispielsweise mittels Sensorsignalen und Aktuatorsignalen Spannbacken zu steuern. Eine Werkstückspannung auf einer Palette kann so automatisiert oder teilautomatisiert erfolgen. In manchen Ausführungen kann das Werkstück auch manuell auf eine Palette gespannt werden. In verschiedenen Ausführungen können dazu Aktuatoren manuell und elektronisch steuerbar sein.
In einem weiteren Schritt S42 kann die Palette auf einem Werkzeugmaschinentisch der Werkzeugmaschine gespannt werden. Der Werkzeugmaschinentisch kann dabei drehbar gelagert sein, beispielweise zur drehenden Bearbeitung eines Werkstücks oder zur Positionierung eines Werkstücks. Das Positionieren und Spannen kann beispielsweise mittels Spannkonen erfolgen.
In einem weiteren Schritt S43 wird eine Übertragungsanordnung der Werkzeugmaschine an die Schnittstelle der Palette angedockt. Dadurch ist es möglich, während einer Werkstückbearbeitung Steuersignale an Aktuatoren auf einer Palette von einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine zu übertragen. Außerdem ist es ebenso möglich Sensorsignale von Sensoren auf einer Palette zur Steuereinheit der Werkzeugmaschine während einer Werkstückbearbeitung zu übertragen. Eine Signalübertragung kann auch eine bidirektionale Kommunikation, wie zum Beispiel Sensoreinstellungen für einen Sensor, umfassen.
Die Übertragungsanordnung kann ein erstes Element und ein zweites Element, sowie eine Übertragungseinheit, die dazu eingerichtet ist Signale und/oder Energie zwischen dem ersten und zweiten Element zu übertragen, umfassen, um eine Signalübertragung zwischen einer Palette auf einer Palettenaufnahme, die relativ zu einem Träger der Palettenaufnahme drehbar gelagert ist, und einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine zu ermöglichen. Nicht-limitierende Ausführungsbeispiele für eine Übertragungsanordnung sind in den 1a-c und 2, sowie 5a-5c gezeigt.
In einem Schritt S44 wird ein Sensorsignal und/oder ein Aktuatorsignal über die angedockte Übertragungsanordnung übertragen. Dadurch kann während einer Werkstückbearbeitung ein Werkstück oder Aktuatoren, wie Spannbacken, etc. überwacht werden und gegebenenfalls können Aktuatoren über Signale während der Werkstückbearbeitung gesteuert werden. Dies ermöglicht eine intensivere Überwachung einer Werkstückbearbeitung, insbesondere hinsichtlich der Werkstückeigenschaften und der Werkstückspannung. Dies kann sowohl für eine Verbesserung der Genauigkeit bei der Werkstückbearbeitung genutzt werden, wie auch zur Erhöhung der Sicherheit während der Werkstückbearbeitung. Gleichzeitig kann der Grad der Automatisierung erhöht werden, da Sensoren und Aktuatoren auf einer Palette von einer Steuerungseinheit der Werkzeugmaschine flexibel gesteuert werden können.
In besonders effizienten Ausführungsformen umfasst das Verfahren zusätzlich die Schritte S45, S46 und S41a-S44a.
In einem Schritt S45 wird die Übertragungsanordnung abgedockt und in einem Schritt S46 wird die Palette ausgewechselt. Die Palette vor dem Wechseln abzudecken kann insbesondere bei einer Steckverbindung sinnvoll sein. Bei einer losen Verbindung, beispielsweise mittels Federkontakten, kann das Abdocken vor einem Palettenwechsel die Federkontakte schonen, indem ein Verbiegen der Federkontakte durch Scherkräfte verhindert wird. In manchen Ausführungen kann das Abdocken durch das Entfernen einer Palette vom Werkzeugmaschinentisch erfolgen, insbesondere bei kontaktlosen Übertragern.
Die Schritten S41a - S44a sind analog zu den Schritten S41 - S44. In Schritt S41a wird ein weiteres Werkstück auf einer weiteren Palette gespannt, wobei die weitere Palette ebenfalls eine Schnittstelle zur Signalübertragung und/oder Energieübertragung umfasst. Die weitere Palette kann je nach Ausführungsform auch die Palette sein, auf der in Schritt S41 das Werkstück gespannt wurde.
Vorzugsweise stimmt eine relative Position der Schnittstelle der Palette aus Schritt S41, wobei die relative Position relativ zu einer Spannfläche zum Spannen auf dem Werkzeugmaschinentisch ist, mit der relativen Position der Schnittstelle der Palette aus Schritt S41a überein.
Im Schritt S42a wird die weitere Palette auf dem Werkzeugmaschinentisch positioniert und gespannt und im Schritt S43a wird die Übertragungsanordnung zur Übertragung von Energie und/oder Signalen an die Schnittstelle der weiteren Palette angedockt. Schließlich wird im Schritt S44a mindestens ein Sensorsignal, mindestens ein Aktuatorsignal und/oder Energie über die angedockte Übertragungsanordnung übertragen.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass unabhängig einer Spannvorrichtung Signale von Sensoren/Aktuatoren auf einer Palette über die Übertragungseinrichtung mit einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine ausgetauscht werden können, insbesondere bei einer drehenden Werkstückbearbeitung. Dadurch kann eine störungsarme Übertragung von Daten gewährleistet werden. Außerdem kann ein Palettenwechsel vollautomatisiert erfolgen, insbesondere wenn eine Verbindung von elektronischen Komponenten auf der Palette mit einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine während der Werkstückbearbeitung notwendig/vorteilhaft ist.
5a - 5c zeigen schematisch unter anderem eine Übertragungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vor dem Positionieren einer Palette auf einer Palettenaufnahme, vor dem Andocken der Übertragungsanordnung an eine Schnittstelle der Palette, bzw. nach dem Andocken der Übertragungsanordnung an die Schnittstelle der Palette. Bei einem Vergleich der 5b und 5c ist ersichtlich, dass in dieser Ausführung das erste Element 101, das zweite Element 102 und die Drehdurchführung 111b relativ zur Drehmomentstütze 108, zur Drehdurchführung 111a und zur Palette 106 in Richtung der Palette beim Andocken der Übertragungsanordnung an die Palette bewegt wird. Hingegen beim Positionieren und Spannen der Palette auf der Palettenaufnahme wird in dieser Ausführung nur die Palette in Richtung der Übertragungsanordnung bewegt. Dies ist insbesondere bei einem Vergleich der 5a und 5b ersichtlich. In dieser Ausführung wird durch die Hydraulikeinheit 107 die Übertragungsanordnung relativ zur Palettenaufnahme 105 bewegt und an die Palette 106 angedockt.
Bezugszeichenliste

101: erstes Element
102: zweites Element
102a: Abschnitt des zweiten Elements
103: erste Übertragungseinheit
104: zweite Übertragungseinheit
105: Palettenaufnahme
106: Palette
107: Hydraulikeinheit zum Ausführen eines Andockhubs
108: Drehmomentstütze
109: Kanal in einer Drehdurchführung
110: Lager
111a, b: Drehdurchführungen
112: Spannkonen
113: Schnittstelle des zweiten Elements
118: Schnittstelle der Palette
119: Drehachse
120: Träger der Palettenaufnahme
121: Signalverarbeitungseinheit
122a,: b Aktuatoren
122c,: d Sensoren
122e: Sensor zum Messen einer Spannkraft zwischen Palette und Palettenaufnahme
123: Verbindung zwischen erstem Element und einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine, bzw. einer Energieversorgung
124: Ausnehmung des zweiten Elements
125a-125c: Schleifringübertrager
126: kontaktloser Übertrager
127: Bereich zwischen zwei Schleifringübertragern, bzw. einem Schleifringübertrager und kontaktlosem Übertrager

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 3028804 B1 [0002]

Claims

Übertragungsanordnung zur Energie- und/oder Signalübertragung zwischen einer Steuereinheit einer Werkzeugmaschine und mindestens einer elektronischen Komponente, insbesondere zur Verwendung in einem Bearbeitungszentrum bzw. einem Dreh- und/oder Fräszentrum, umfassend: - eine erste (103) und eine zweite (104) Übertragungseinheit, - ein erstes (101) und ein zweites (102) Element, wobei das zweite Element (102) relativ zum ersten Element (101) drehbar gelagert ist, wobei das erste Element (101) zur Signal- und/oder Energieübertragung mit der Steuereinheit verbunden ist, wobei die erste Übertragungseinheit (103) dazu eingerichtet ist, Signale und/oder Energie zwischen dem ersten Element (101) und dem zweiten Element (102) zu übertragen, wobei die zweite Übertragungseinheit (104) dazu eingerichtet ist, Signale und/oder Energie zwischen dem zweiten Element (102) und einer Palette (106), die lösbar auf einer Palettenaufnahme (105) der Werkzeugmaschine befestigt ist, zu übertragen, wobei die mindestens eine elektronische Komponente zur Signal- und/oder Energieübertragung mit der Palette verbunden ist.
Übertragungsanordnung zur Energie- und/oder Signalübertragung zwischen einer Steuereinheit einer Werkzeugmaschine und mindestens einer elektronischen Komponente, insbesondere zur Verwendung in einem Bearbeitungszentrum bzw. einem Dreh- und/oder Fräszentrum, umfassend: - eine erste (103) und eine zweite (104) Übertragungseinheit, - ein erstes (101) und ein zweites (102) Element, wobei das zweite (102) Element relativ zum ersten Element (101) drehbar gelagert ist, wobei das erste Element (101) zur Signal- und/oder Energieübertragung mit der Steuereinheit verbunden ist, wobei die erste Übertragungseinheit (103) dazu eingerichtet ist, Signale und/oder Energie zwischen dem ersten (101) und dem zweiten (102) Element zu übertragen, wobei die Übertragungsanordnung dazu eingerichtet ist, mittels eines Andockhubs der Übertragungsanordnung eine lösbare Verbindung der zweiten Übertragungseinheit (104) zur Energie- und/oder Signalübertragung zwischen dem zweiten Element (102) und mindestens einer elektronischen Komponente herzustellen.
Übertragungsanordnung zur Energie- und/oder Signalübertragung zwischen einer Steuereinheit einer Werkzeugmaschine und mindestens einer elektronischen Komponente, insbesondere zur Verwendung in einem Bearbeitungszentrum bzw. einem Dreh- und/oder Fräszentrum, umfassend: - eine erste (103) und eine zweite (104) Übertragungseinheit, - ein erstes (101) und ein zweites (102) Element, wobei das zweite Element (102) relativ zum ersten Element (101) drehbar gelagert ist, wobei das erste Element (101) zur Signal- und/oder Energieübertragung mit der Steuereinheit verbunden ist, wobei die erste Übertragungseinheit (103) dazu eingerichtet ist, Signale und/oder Energie zwischen dem ersten Element (101) und dem zweiten Element (102) zu übertragen, wobei die Übertragungsanordnung dazu eingerichtet ist, mittels eines Andockhubs der Übertragungsanordnung eine lösbare Verbindung der zweiten Übertragungseinheit (104) zur Energie- und/oder Signalübertragung zwischen dem zweiten Element (102) und einer Palette (106), die lösbar auf einer Palettenaufnahme (105) der Werkzeugmaschine befestigt ist, herzustellen, und wobei die mindestens eine elektronische Komponente zur Signal- und/oder Energieübertragung mit der Palette verbunden ist.
Übertragungsanordnung nach Anspruch 1 oder 3, wobei die mindestens eine elektronische Komponente mit der Palette (106) fest oder lösbar verbunden ist.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Übertragungseinheit (103) dazu eingerichtet ist, mindestens ein Signal und/oder Energie kontaktlos zu übertragen.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Übertragungseinheit (103) einen Schleifringübertrager zur Energieübertragung mit integriertem induktivem Koppler zur Signalübertragung umfasst.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Element (101) mittels mindestens einer Drehmomentstütze (108) in radialer Richtung gestützt wird.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfassend: mindestens eine Drehdurchführung (111b) als abgedichteten Übergang zwischen einer Hydraulikflüssigkeitversorgung, einer Gasversorgung oder einer Vakuumversorgung und dem zweiten Element (102) für Gase und/oder Flüssigkeiten.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zweite Übertragungseinheit (104) dazu eingerichtet ist, mindestens ein Signal und/oder Energie kontaktlos, insbesondere mittels eines induktiven Kopplers, und/oder kontaktbehaftet, insbesondere mittels eines Federkontakts, zu übertragen.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mindestens eine elektronische Komponente ortsfest zum Werkzeugmaschinentisch, zur Palette (106) und/oder zum Werkstück angeordnet ist.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei auf dem, in dem oder an dem Werkzeugmaschinentisch, der Palettenaufnahme (105) und/oder der Palette (106) eine Signalverarbeitungseinheit (121) angeordnet ist, wobei die Signalverarbeitungseinheit zur Signal- und/oder Energieübertragung mit der mindestens einen elektronischen Komponente verbunden ist, und wobei die Signalverarbeitungseinheit zur Signal- und/oder Energieübertragung mit der Übertragungsanordnung verbunden ist.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine SDCI-Schnittstelle (121) („Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators“), die dem Standard IEC 61131 entspricht, mit einer Palette (106) oder einem Werkzeugmaschinentisch zur Signal- und/oder Energieübertragung verbunden ist, wobei Signale und/oder Energie zwischen der mindestens einen elektronischen Komponente und der Steuereinheit der Werkzeugmaschine über die SDCI-Schnittstelle und die Übertragungsanordnung übertragen werden.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei zumindest die Oberfläche des Werkzeugmaschinentisches oder der Palettenaufnahme (105) an einer zum Werkstück hin gerichteten Seite oder einer zu einer Palette (106) hin gerichteten Seite eine Aussparung für zumindest einen Teil der Übertragungsanordnung umfasst.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die erste Übertragungseinheit (103) auf der Seite des ersten Elements (101) einen Körper mit einer zylinderförmigen Ausnehmung umfasst, und die erste Übertragungseinheit (103) auf der Seite des zweiten Elements (102) einen zylinderförmigen Körper umfasst, der zumindest teilweise in der zylinderförmigen Ausnehmung des Körpers mit der zylinderförmigen Ausnehmung der ersten Übertragungseinheit (103) angeordnet ist.
Palette (105) zum Tragen und Befestigen eines Werkstücks, wobei die Palette dazu eingerichtet ist, lösbar auf einer Palettenaufnahme (106) einer Werkzeugmaschine gespannt zu werden, umfassend eine Schnittstelle der Palette (118), die zur Kommunikation mit einer Schnittstelle einer Steuereinheit einer Werkzeugmaschine eingerichtet ist, wobei mindestens eine elektronische Komponente, die auf der Palette angeordnet ist, mit der Schnittstelle (118) der Palette zur Signal- und/oder Energieübertragung verbunden ist.
Verfahren zum Übertragen von Energie und/oder mindestens einem Signal zwischen einer Werkzeugmaschine und mindestens einer elektronischen Komponente umfassend die Schritte: -Spannen des Werkstücks auf einer Palette umfassend eine Schnittstelle zur Signalübertragung und/oder zur Energieübertragung - Positionieren und Spannen der Palette auf einer Palettenaufnahme der Werkzeugmaschine - Andocken einer Übertragungsanordnung zur Übertragung von Energie und/oder Signalen an die Schnittstelle der Palette - Übertragen mindestens eines Sensorsignals, mindestens eines Aktuatorsignals und/oder von Energie über die angedockte Übertragungsanordnung.
Verfahren nach Anspruch 16 umfassend die weiteren Schritte: -Abdocken der Übertragungsanordnung -Auswechseln der Palette -Spannen eines weiteren Werkstücks auf einer weiteren Palette umfassend eine Schnittstelle zur Signalübertragung und/oder zur Energieübertragung - Positionieren und Spannen der weiteren Palette auf der Palettenaufnahme der Werkzeugmaschine - Andocken der Übertragungsanordnung zur Übertragung von Energie und/oder Signalen an die Schnittstelle der weiteren Palette. - Übertragen mindestens eines Sensorsignals, mindestens eines Aktuatorsignals und/oder von Energie über die angedockte Übertragungsanordnung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei das Andocken über einen zur Palette hin gerichteten Andockhub zumindest eines Teils der Übertragungsanordnung erfolgt, sodass ein Kontakt zwischen der Übertragungsanordnung und der Schnittstelle der Palette entsteht.