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Die Erfindung betrifft ein System zur Automatisierung einer Werkzeugmaschine.
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Eine klassische Automatisierungslösung besteht im Allgemeinen aus einer Werkzeugmaschine, einem außerhalb der Werkzeugmaschine angeordneten Roboter für das Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder das Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine, einem Bauteilespeicher und einem Werkstückspeicher. In einem üblicherweise abgeschlossenen Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine, der für das Zuführen und Abführen von Werksstücken bzw. Werkzeugen geöffnet werden kann, sind Greifer für die Werkzeuge sowie Spannmittel für das Spannen von Werkstücken vorgesehen. Die Automatisierungslösung übernimmt also anstelle eines Bedieners das Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder das Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine.
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Die Werkzeugmaschine und die weiteren Komponenten sind bei derartigen bekannten Systemen zur Automatisierung einer Werkzeugmaschine mit einer elektrischen Schnittstelle ausgerüstet, über welche diese miteinander kommunizieren oder über welche diese mit einer übergeordneten Steuereinheit kommunizieren, wobei die übergeordnete Steuereinheit die Werkzeugmaschine und die weiteren Komponenten entsprechend steuern kann. Dabei erfolgt die unmittelbare Steuerung der in der Werkzeugmaschine vorgesehenen Spannmittel, welche im Allgemeinen mit Drucköl oder Druckluft betrieben werden, üblicherweise durch die Werkzeugmaschine selbst. Um beispielsweise ein Spannmittel an einem Dreh-Schwenk-Tisch einer 5-Achs-Fräsmaschine ansteuern zu können, sind dabei aufwändige Drehdurchführungen für diese Spannmittel durch den Dreh-Schwenk-Tisch zu führen, um das Druckmedium und ggf. elektrische Steuerleitungen zur Betätigung von Wegeventilen zu dem Spannmittel zu führen.
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Üblicherweise werden derartige Kommunikationsschnittstellen von Herstellern von Werkzeugmaschinen als proprietäre Schnittstellen ausgestaltet, um eigene Automatisierungskomponenten anzukoppeln. Fremdherstellern von Automatisierungskomponenten bleibt der Zugang zur Werkzeugmaschine daher meist verwehrt, sei es, weil der Hersteller die elektrischen Spezifikationen der Schnittstelle nicht offenlegt oder weil aufwändige mechanische Adapter zur mechanischen Ankopplung der Komponenten der Fremdhersteller erforderlich wären. Zudem sind in der Praxis viele Werkzeugmaschinen nicht für die Integration in eine Automatisierungslösung vorgesehen bzw. geeignet und weisen daher keinerlei geeignete Schnittstellen auf. Auch die erforderliche Hardware, insbesondere Drehdurchführungen zu Dreh-Schwenk-Tischen oder automatische Antriebe zum Öffnen und Schließen der Maschinentüren, ist nicht vorhanden. Eine mögliche Nachrüstung scheitert oft an den dafür anfallenden hohen Kosten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Automatisierung einer Werkzeugmaschine zu schaffen, welches das Einbinden einer Werkzeugmaschine, die keine geeigneten Schnittstellen zur Anbindung einer Automatisierungslösung, insbesondere einer externen Vorrichtung für das Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder das Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine, aufweist, ermöglicht und welches auf einfache Weise und kostengünstig realisierbar ist.
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Ziel ist es deshalb, eine Automation zu schaffen, welche alle Tätigkeiten eines Bedieners zum Be- und Entladen der Maschine übernimmt, ohne zusätzliche Schnittstellen oder Automationshardware and der Maschine nachrüsten zu müssen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Computerprogramm-Produkt sowie einen Aktor und einen Sensor für ein derartiges System zu schaffen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 13, 14 und 15.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass auf Schnittstellen zu einer mittels einer externen Vorrichtung zum Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine (im Folgenden auch als „Roboter“ bezeichnet) zu automatisierenden Werkzeugmaschine verzichtet werden kann, wenn geeignete Aktoren und/oder Sensoren verwendet werden, die mit einer Steuereinheit verbunden sind, welche dazu ausgebildet ist, wenigstens eine Funktion der Werkzeugmaschine durch das Ansteuern des wenigstens einen Aktors auszulösen und/oder wenigstens eine Funktion der externen Vorrichtung abhängig von einem Signal des wenigstens einen Sensors auszulösen. Hierdurch wird ermöglicht, dass das erfindungsgemäße System, welches eine Automatisierungslösung darstellt, bestimmte Aufgaben einer Bedienperson übernehmen kann, beispielsweise das Drücken eines Startknopfs an einem Bedienpanel der Werkzeugmaschine, das Öffnen und Schließen einer Türe der Werkzeugmaschine abhängig von einer Anzeige am Bedienpanel der Werkzeugmaschine und dergleichen. Die externe Vorrichtung kann als stationärer Roboter ausgebildet sein und ein oder mehrere Magazine für das Speichern von Werkstücken und/oder Werkzeugen umfassen. Die externe Vorrichtung wird üblicherweise vor der mittels einer Türe verschließbaren Öffnung des Bearbeitungsraums der Werkzeugmaschine (stationär) positioniert und weist wenigstens einen Arm für das Zuführen und Abführen von Werkzeugen bzw. Werkstücken in die bzw. aus der Werkzeugmaschine auf. Selbstverständlich können dabei auch in jeweils einem Zuführvorgang gleichzeitig mehrere Werkstücke und/oder Werkzeuge zugeführt bzw. in einem Abführvorgang gleichzeitig mehrere Werkstücke und/oder Werkzeuge abgeführt werden. Die mehreren Werkstücke und/oder Werkzeuge können hierzu auch in einem Magazin angeordnet und gehalten sein.
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Die Steuereinheit kann in die externe Vorrichtung integriert oder als übergeordnete Steuereinheit ausgebildet sein, die mit einer von der externen Vorrichtung umfassten Maschinensteuereinheit kommuniziert. Die Maschinensteuereinheit und die übergeordnete Steuereinheit können dabei zur drahtlosen Kommunikation ausgebildet sein, um auf eine aufwändige Verkabelung verzichten zu können.
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In einer sehr einfachen Ausführungsform kann die Steuereinheit in die externe Vorrichtung integriert sein. Insbesondere können die Maschinensteuereinheit und die Steuereinheit (welche die Automatisierungsfunktionen übernimmt) integriert, d.h. als einzige Steuereinheit ausgebildet sein. In diesem Fall kann eine rudimentäre Automatisierung auch darin bestehen, dass wenigstens eine bestimmte Funktion der externen Vorrichtung abhängig vom Signal eines oder mehrerer Sensoren ausgelöst wird, die einen Parameter oder einen Zustand der Werkzeugmaschine erfassen. Durch die bereits bestehende Kopplung der Steuereinheit mit der Maschinensteuereinheit wäre in einem derartigen Fall nicht zwingend ein Aktor für das Betätigen einer Komponente der Werkzeugmaschine erforderlich, beispielsweise ein elektrischer Schalter oder ein sonstiges Stellelement der Werkzeugmaschine.
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In einer anderen Variante können auch nur ein oder mehrere Aktoren vorgesehen sein, ohne dass ein separater Sensor zur Erfassung wenigstens eines Signals einer Anzeigekomponente oder eines Zustands der Werkzeugmaschine oder der externen Vorrichtung vorgesehen ist.
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In den meisten Fällen wird man jedoch einen oder mehrere Aktoren und einen oder mehrere Sensoren vorsehen, um insbesondere eine möglichst vollständige Automatisierung der Werkzeugmaschine zu erreichen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind der wenigstens eine Aktor und der wenigstens eine Sensor drahtlos mit der Steuereinheit verbunden. Hierdurch kann auf das Vorsehen von Kommunikationskabeln zwischen den Sensoren bzw. Aktoren und der Steuereinheit verzichtet werden. Dies spielt insbesondere bei Sensoren bzw. Aktoren eine Rolle, die an einem bewegten Teil der Werkzeugmaschine angeordnet sind, beispielsweise an einem Dreh-Schwenk-Tisch.
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In einer Ausführungsform der Erfindung kann der wenigstens eine Aktor als Bedienelement-Betätigungsvorrichtung ausgebildet sein und wenigstens ein elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetriebenes Betätigungselement aufweisen. Das Betätigungselement kann beispielsweise als linear bewegbares Betätigungselement ausgebildet sein, welches dazu geeignet ist, einen Druckschalter oder eine Drucktaste auf einem Bedienpanel der Werkzeugmaschine zu betätigen.
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In einer anderen Variante kann der Aktor als Türöffner für eine Einfach- oder Doppeltüre der Werkzeugmaschine ausgebildet sein. Hierzu kann der Aktor auch eine Betätigungseinrichtung für das Öffnen und Schließen der Türe, die auch als Doppeltüre ausgebildet sein kann, aufweisen, beispielsweise in Form von Antriebsrollen.
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Der Aktor kann erfindungsgemäß auch als Spannvorrichtung für eine Verwendung in der Werkzeugmaschine ausgebildet sein. Die Spannvorrichtung kann dabei zum unmittelbaren Spannen eines Werkstücks dienen oder auch für das Fixieren einer weiteren Spannvorrichtung, beispielsweise eines Schraubstocks, dienen, welches ebenfalls als Aktor nach der Erfindung ausgebildet sein kann.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann der wenigstens eine Sensor als optischer Sensor, beispielsweise als Photodiode oder Kamera ausgebildet sein. Ein derartiger Sensor kann beispielsweise an einem Bedienpanel der Werkzeugmaschine angeordnet werden und den Zustand einer Leuchtdiode oder die Ausgabe auf einem Bildschirm (in Form beliebiger Anzeigen oder Schriftzeichen) erfassen. Der Sensor kann so ausgebildet sein, dass lediglich das unmittelbare Sensorsignal mit dem betreffenden Informationsgehalt an die Steuereinheit übermittelt wird oder dass bereits in dem Sensor eine Signalverarbeitung erfolgt und nur das Ergebnis der Signalverarbeitung, beispielsweise eine AN/AUS-Aussage für eine Leuchtdiode, an die Steuereinheit übermittelt wird.
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In einer Ausführungsform der Erfindung können der wenigstens Sensor und/oder der wenigstens eine Aktor mit der Werkzeugmaschine, insbesondere einem Bedienpanel oder einem Gehäuse der Werkzeugmaschine, verbindbar, beispielsweise verklebbar oder verschraubbar, ausgebildet sein. Hierdurch ergibt sich eine einfache Montage für einen derartigen Sensor bzw. Aktor. Insbesondere kann an einer oder mehreren geeigneten Befestigungsflächen eines Sensors bzw. Aktors bereits ein geeigneter Klebstoff vorgesehen sein, der mit einer abziehbaren Folie abgedeckt ist. Zur Montage muss dann lediglich die Folie abgezogen und der Sensor mit den Befestigungsflächen auf die betreffende Oberfläche der Werkzeugmaschine aufgesetzt und angedrückt werden.
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Ein erfindungsgemäßer Sensor kann zur Überwachung der Spannkraft oder eines korrekten Spannzustandes einer Spannvorrichtung, insbesondere einer Spannvorrichtung nach der Erfindung, ausgebildet sein. In letzterem Fall können der Sensor und der Aktor auch als integriertes Modul ausgebildet sein.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch jede Ausführungsform eines Sensors oder Aktors als eigenständiges Modul ausgebildet sein kann.
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Nach einer Ausführungsform des Systems nach der Erfindung können ausgewählte oder alle Sensoren und Aktoren autark ausgebildet sein und jeweils eine eigene, insbesondere wiederaufladbare Energieversorgung umfassen. Bei der Energieversorgung kann es sich insbesondere um eine elektrische Energieversorgung, beispielsweise als wiederaufladbare Batterie, handeln. Das Aufladen der Batterie kann dabei induktiv, d. h. berührungslos, oder kabelgebunden durch das Verbinden mit einer Ladevorrichtung erfolgen. Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich, die Batterie zu wechseln und jeweils extern zu laden oder nicht wiederaufladbare Batterien zu verwenden. Weiterhin oder zusätzlich kann auch eine Energieversorgung in Form eines pneumatischen Druckreservoirs vorgesehen sein. Das Wiederaufladen kann in diesem Fall durch das Zuführen von Druckluft, beispielsweise mittels eines bewegbaren Arms der externen Vorrichtung, erfolgen. Die autarke Ausgestaltung eines Sensors oder Aktors ermöglicht es, die jeweilige Funktionalität zu gewährleisten, ohne dass eine dauernd vorhandene Energieversorgung über die Werkzeugmaschine oder die externe Vorrichtung hergestellt werden muss.
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Wie bereits vorstehend erläutert, kann erfindungsgemäß die externe Vorrichtung als stationäre Vorrichtung mit wenigstens einem bewegbaren Arm für das Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine ausgebildet sein. Der wenigstens eine Arm kann zusätzlich auch dazu dienen, Druckluft an Aktoren zu liefern, die zur pneumatischen Betätigung eines jeweiligen Betätigungselements ausgebildet sind.
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Die Steuereinheit kann erfindungsgemäß ein Computerprogramm umfassen, welches bei Ablauf in der Steuereinheit der Werkzeugmaschine dazu ausgebildet ist, mit der externen Vorrichtung zu kommunizieren und den wenigstens einen Aktor, ggf. unter Berücksichtigung der Informationen, die der wenigstens eine Sensor liefert, derart anzusteuern, dass der Ablauf von Prozessen der Werkzeugmaschine automatisiert wird, insbesondere das Starten eines Bearbeitungsablaufs für ein Werkstück, das Öffnen oder Schließen einer Türe der Werkzeugmaschine, das Entnehmen eines teilweise oder ganz fertig bearbeiteten Werkstücks oder das Zuführen eines zu bearbeitenden Werkstücks und das Entnehmen oder Zuführen von Werkzeugen in die Werkzeugmaschine. Das Computerprogramm kann selbstverständlich auch in der Steuereinheit gespeichert sein oder auf einem Datenträger oder in einer Cloud gespeichert und von dem Datenträger oder der Cloud in einen Arbeitsspeicher der Steuereinheit geladen werden.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
- 1 eine im Wesentlichen perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Systems zur Automatisierung einer Werkzeugmaschine in Verbindung mit der Werkzeugmaschine;
- 2 eine Draufsicht der Darstellung in 1;
- 3 eine Draufsicht der Ausführungsform nach 1, jedoch ohne die zu automatisierende Werkzeugmaschine;
- 4 eine perspektivische Darstellung eines autarken Aktors nach der Erfindung; und
- 5 eine Darstellung analog 4, jedoch mit von den Befestiungsschuhen abgehobenem Aktor.
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1 zeigt ein Gesamtsystem 100 bestehend aus einer Werkzeugmaschine 102 und einem System 104 zur Automatisierung einer Werkzeugmaschine in einer im Wesentlichen perspektivischen Darstellung. Lediglich eine Steuereinheit 106, welche von dem Automatisierungssystem 104 umfasst ist, sowie die jeweiligen Kommunikationsverbindungen sind schematisch in Form eines Blockschaltbilds dargestellt. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Gesamtsystem 100 gemäß 1.
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Die 3 zeigt, der besseren Übersichtlichkeit halber, nochmals das Automatisierungssystem 104 ohne die Werkzeugmaschine 102 in denselben Ansichten.
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Wie aus diesen Figuren ersichtlich, umfasst das Automatisierungssystem 104, neben der Steuereinheit 106, eine externe Vorrichtung 108 zum Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine, die im Rahmen dieser Beschreibung auch kurz als „Roboter“ bezeichnet wird. Weiterhin umfasst das Automatisierungssystem 104 mehrere Aktoren 110 in Form einer als Schraubstock ausgebildeten Spannvorrichtung 110a, in Form einer als Nullpunktspannsystem ausgebildeten Spannvorrichtung 110b (2), in Form einer Türöffnervorrichtung 110c und in Form einer Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d. Schließlich umfasst das Automatisierungssystem 104 wenigstens einen Sensor 112. Im vorliegenden Fall ist in die Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d ein Sensor 112 integriert ist (4). Auch in die Aktoren 110a, 110b und 110c ist jeweils zumindest ein Sensor (nicht dargestellt) integriert. Dabei kann es sich bei dem Schraubstock 110a und dem Nullpunktspannsystem 110b um Drucksensoren handeln, falls diese Komponenten als pneumatisch oder hydraulisch arbeitende Komponenten ausgebildet sind. Auch die Türöffnervorrichtung 110c kann einen Sensor umfassen, welcher z.B. die Position der Türe oder des Antriebs (und damit der Türe) erfasst. In den 1 bis 3 sind daher die Kommunikationsverbindungen zwischen diesen Aktoren 110 und der Steuereinheit 106 als bidirektionale Verbindungen dargestellt.
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Das Automatisierungssystem 104 ermöglicht es mit diesen Komponenten, die Werkzeugmaschine 102 in einem vorgegebenen Maß zu automatisieren und dabei Aktionen, die bei einer nicht automatisierten Werkzeugmaschine von einer Bedienperson vorgenommen werden müssen, automatisiert auszuführen. Dabei handelt es sich insbesondere um das Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine 102, dem Öffnen bzw. Schließen einer Türe 114 der Werkzeugmaschine, die den Bearbeitungsraum abschließt, das Starten eines Bearbeitungszyklus und dergleichen.
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Der Roboter 108 weist wenigstens einen belegbaren Arm 108a auf, mit dem der Roboter 108 Werkstücke bzw. Werkzeuge (nicht dargestellt) greifen und in den Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine 102 zuführen oder aus diesem abführen kann. Der Roboter kann für das Speichern bzw. Aufbewahren von Werkstücken und Werkzeugen auch nicht dargestellte Magazine aufweisen.
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Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine 102 ein Nullpunktspannsystem 110b vorgesehen, das beispielsweise auf einem Dreh-Schwenk-Tisch der Werkzeugmaschine befestigt sein kann. Im dargestellten Beispiel ist auf dem Nullpunktspannsystem 110b ein Aktor 110 in Form eines steuerbaren Schraubstocks 110a gehalten. Auch das Nullpunktspannsystem 110b ist als steuerbarer Aktor 110 ausgebildet. Beide Aktoren 110a und 110b sind zumindest dahingehend steuerbar, dass der jeweilige Aktor mittels eines Steuerbefehls in eine Spannstellung bzw. eine gelöste Stellung überführt werden kann.
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Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich, dass in jedem Aktor, so auch in jedem der Aktoren 110a und 11 0b, Sensoren vorgesehen sind, welche bestimmte Ereignisse oder Zustände erfassen, beispielsweise, ob sich der jeweilige Aktor von einer Position in eine andere Position bewegt und/oder ob die vorgegebene Position tatsächlich erreicht bzw. gehalten wird. Der bzw. die betreffenden Sensoren können jedoch auch als eigene Module ausgebildet sein.
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Der als Türöffnervorrichtung 110c ausgebildete Aktor 110 weist einen Antrieb auf, der dazu ausgebildet ist, die Türe, die als Schiebetür ausgebildet sein kann, zu bewegen und von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung zu überführen. Die Türöffnervorrichtung 110c kann, wie auch alle anderen Aktoren, als eigenständiges Modul ausgebildet sein. Dieses Modul kann auch nachträglich mit dem Gestell der Werkzeugmaschine 102 oder mit dem Boden in einer Position verbunden werden, in welcher der Antrieb mit der bewegbaren Türe 114 gekoppelt ist. Selbstverständlich kann auch die Türöffnervorrichtung 110c über einen oder mehrere Sensoren verfügen, welche die jeweilige Position des Antriebs und/oder der Türe 114 erfassen.
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Der als Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d ausgebildete Aktor 110 ist auf einem Bedienpanel 102a der Werkzeugmaschine 102 angeordnet und dazu ausgebildet, ein oder mehrere zugeordnete Bedienelemente des Bedienpanels 102a zu betätigen.
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Wie aus 4 ersichtlich, kann auch der Aktor 110d als eigenständiges Modul ausgebildet sein. In einem Gehäuse 116 der Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d ist ein elektrischer, programmatischer oder hydraulischer Antrieb für ein Betätigungselement 118 vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Betätigungselement 118 als linear bewegbares, zylinderartiges Element ausgebildet, das aus dem Gehäuse 116 nach unten herausragt. Das Gehäuse 116 weist an seiner Unterseite vier Füße 120 auf, mit welchen die Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d auf das Bedienpanel 102a aufgesetzt und mit diesem verbunden werden kann. Das Verbinden kann beispielsweise durch Kleben oder Verschrauben erfolgen. Die Verbindung muss in jedem Fall so ausgestaltet sein, dass das Gehäuse gegen ein Verschieben und Abheben gegenüber bzw. von der Oberfläche des Bedienpanels 102a gesichert ist, auch dann, wenn mittels des Betätigungselements 118 eine Kraft zur Betätigung des betreffenden Bedienelements (nicht dargestellt) des Bedienpanels 102a ausgeübt wird. Zur Montage muss die Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d so über dem betreffenden Bedienelement des Bedienpanels 102a ausgerichtet werden, dass das Betätigungselement 118 genau über dem zu betätigenden Bedienelement positioniert ist. In dieser Position wird das Gehäuse 116 dann mit dem Bedienpanel 102a verbunden.
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Bei der in 4 gezeigten Variante eines Aktors 110d erfolgt die Befestigung auf einem Untergrund, beispielsweise der Oberfläche eines Bedienpanels 102a der Werkzeugmaschine 102 mittels Permanentmagneten 124, die an der Unterseite der Füße 120 befestigt, beispielsweise in entsprechenden Ausnehmungen in der Unterseite der Füße 120 gehalten sind (siehe 5). Um ein einfaches Abnehmen bzw. Demontieren des Aktors 110d zu ermöglichen, sind Befestigungsschuhe 126 vorgesehen, welche mit ihrer Unterseite fest mit dem Untergrund verbunden werden können, beispielsweise durch Verkleben oder Verschrauben. In einem oberen Bereich weisen die Befestigungsschuhe 126 Ausnehmungen auf, in welche die unteren Bereiche der Füße 120 eingesetzt werden können. Die Ausnehmungen sind dabei so ausgestaltet, dass die Füße gegen ein seitliches Verschieben fixiert sind. Die Befestigungsschuhe können dabei aus einem ferromagnetischen Material bestehen, um eine möglichst hohe Befestigungskraft zwischen den Magneten 124 bzw. den damit fest verbundenen Füßen 120 zu gewährleisten. Der Boden der topfförmig ausgebildeten Befestigungsschuhe 126 kann jedoch auch in einer anderen Variante, in welcher das Material der Befestigungsschuhe 126 nicht ferromagnetisch gewählt ist und beispielsweise aus Kunststoff besteht, so dürfen ausgebildet sein, dass sich auch in diesem Fall eine ausreichende Befestigungskraft ergibt.
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5 zeigt den Aktor 110d einer Position, in welcher die Füße 124 des Aktors aus den Befestigungsschuhen 126 gelöst bzw. von diesen abgehoben sind. Damit ermöglicht die in den 4 und 5 dargestellte Variante eines Aktors 110d das einfache Befestigen des Aktors auf dem Untergrund, beispielsweise durch Verkleben der Befestigungsschuhe 126 mit dem Untergrund, und das Demontieren des Aktors durch einfaches Abheben des Aktors 110d aus den Befestigungsschuhen 126, die weiterhin mit dem Untergrund verbunden bleiben. Dennoch ist der Aktor 110d mittels der Befestigungsschuhe 126 ausreichend fest mit dem Untergrund verbunden und insbesondere gegen seitliches Verschieben gesichert. Das Abheben des Aktors 110d ermöglicht es, im Bedarfsfall auf einfache Weise das Betätigungselement, welches üblicherweise durch den Aktor 110d betätigt wird, manuell zu betätigen. Dies gilt selbstverständlich auch für andere Betätigungselemente, die durch den Aktor 110d in seiner Montageposition verdeckt werden.
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Die in 4 gezeigte Ausführungsform weist ein WLAN-Modul 122 auf, zu welchem auch eine nicht näher dargestellte Antenne gehört, die im Gehäuse 116 angeordnet ist. Eine derartige Drahtlosverbindung kann natürlich auch für jeden anders ausgebildeten Aktor 110 oder auch für jeden Sensor 112 vorgesehen sein.
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Wie bereits vorstehend erwähnt, ist im Gehäuse des Aktors 110d auch ein Sensor angeordnet, der dazu ausgebildet ist, zu erfassen, ob das betreffende Bedienelement einen bestimmten Status aufweist. Beispielsweise kann das Bedienelement als beleuchteter Druckknopf ausgebildet sein, wobei die Beleuchtung aktiv ist, wenn der Druckknopf gedrückt werden kann/muss, beispielsweise um einen Bearbeitungszyklus der Werkzeugmaschine 102 auszulösen. Der Sensor ist in diesem Fall als optischer Sensor ausgebildet. Selbstverständlich kann der Sensor auch dazu ausgebildet sein, den Status eines anderen Anzeigeelements des Bedienpanels 102a zu erfassen und, gegebenenfalls abhängig hiervon, eine Aktion auszulösen, beispielsweise eine zugeordnete Taste zu drücken oder einen zugeordneten Schalter zu betätigen.
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Die Sensoren können selbstverständlich auch in jeder anderen Weise ausgebildet sein. Ein optischer Sensor kann auch als Kamera ausgebildet sein, welche ein Display oder auch jede beliebige andere Anzeige eines Bedienpanels (z.B. Fehleranzeigen mittels LEDs oder anderer Leuchtmittel) oder einen Zustand eines beliebigen anderen Elements der Werkzeugmaschine erfasst. Durch Bildauswerteverfahren (inklusive eines OCR-Verfahrens) kann die Steuereinheit 106 aus dem ihr zugeführten Sensorsignal (in diesem Fall das Bildsignal der Kamera) die geforderte Sensorinformation ermitteln, beispielsweise die Anforderung eines bestimmten Werkzeugs auf einem Bildschirm in Klartext oder als Symbol für eine Bedienperson, und abhängig hiervon den Roboter 108 und/oder die Aktoren 110 in geeigneter Weise ansteuern. Ebenso ist es denkbar, dass über einen als Kamera ausgebildeten Sensor 112 beliebige Informationen am Bildschirm oder dem Bedienpanel 102a der Werkzeugmaschine 102 erkannt und an einen oder mehrere weitere Teilnehmer in einem Netzwerk übermittelt, insbesondere gestreamt, werden, die sich im selben Netzwerk befinden, wie die automatisierte Werkzeugmaschine 102 bzw. das Gesamtsystem 100.
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Die Sensoren 112 können so ausgebildet sein, dass sie lediglich das reine Sensorsignal an die Steuereinheit 106 übermitteln, wobei in diesem Fall die Steuereinheit 106 das Sensorsignal auswertet, beispielsweise auf bestimmte charakteristische Ereignisse hin untersucht. Alternativ können die Sensoren 112 auch so beschaffen sein, dass diese eine gewisse Intelligenz aufweisen und insbesondere eine hohe Bearbeitung des unmittelbar erfassten Sensorsignals vornehmen. In diesem Fall können die Sensoren bereits eine bestimmte Information, beispielsweise als digitale Information, an die Steuereinheit übermitteln. Beispielsweise kann ein optischer Sensor 112 dazu ausgebildet sein, die Farbe einer Anzeige-LED zu erkennen und die betreffende Information -z.B. „ROT“, „GRÜN“, „GELB“ - an die Steuereinheit 106 übermitteln.
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Der Roboter 108 sowie die Aktoren 110 und Sensoren 112 können in beliebiger Art und Weise in einer Kommunikationsverbindung mit der Steuereinheit 106 stehen. Während bei der Verbindung mit dem Roboter 108 auch eine kabelgebundene Verbindung infrage kommt, wird man bei der Verbindung zwischen den Sensoren 112 und den Aktoren 110 und der Steuereinheit 106 vorzugsweise auf eine drahtlose Verbindung zurückgreifen. Hierdurch wird eine wesentlich größere Flexibilität erreicht, und die mit einer Verkabelung verbundenen Kosten können eingespart werden. Bei Aktoren, die im Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine 102 positioniert sind, wäre es zudem mit Schwierigkeiten verbunden, die betreffende Verkabelung nach außen zu führen. Sind die Aktoren auch noch auf bewegten Elementen angeordnet, beispielsweise einem Dreh-Schwenk-Tisch der Werkzeugmaschine 102, so wäre zudem noch eine aufwändige und kostenintensive Drehdurchführung erforderlich. Selbstverständlich kann jedoch auch bei den Sensoren 112 und Aktoren 110 auf eine kabelgebundene Verbindung mit der Steuereinheit 106 zurückgegriffen werden, wenn dies, aus welchen Gründen auch immer, erforderlich oder vorteilhaft ist.
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Die Steuereinheit 106 kann auch in oder an dem Roboter 108 angeordnet und auch integriert mit der Steuereinheit des Roboters 81 ausgebildet sein. Natürlich kann die Steuereinheit 106 auch an jeder anderen Stelle vorgesehen werden, beispielsweise in einem Leitstand für die automatisierte Werkzeugmaschine oder einem Leitstand für eine Mehrzahl von automatisierten Werkzeugmaschinen.
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Die Aktoren 110 und Sensoren 112 können insbesondere auch als autarke Module ausgebildet sein, wobei ein derartiges Modul auch mehrere Aktoren 110 und/oder Sensoren 112, umfassen kann. Hierzu kann das betreffende Modul über eine eigene Energieversorgung, beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie, verfügen. Anstatt einer wiederaufladbaren Batterie kann selbstverständlich auch eine austauschbare Batterie vorgesehen sein.
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Anstelle oder zusätzlich zu einer elektrischen Energieversorgung kann auch eine Druck-Energieversorgung, insbesondere eine pneumatische Energieversorgung, vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein pneumatisch arbeitender Aktor 110 über ein Druckreservoir verfügen, welches ebenfalls wiederaufladbar gestaltet sein kann. Hierzu kann beispielsweise der Aktor über einen Druckanschluss verfügen, an den, beispielsweise mittels des Arms 108a des Roboters 108, Druckluft zugeführt werden kann, beispielsweise mittels einer Druckluftlanze, die in den Druckluftanschluss gesteckt wird. Derartige Varianten bieten sich insbesondere für Aktoren 110 an, die als pneumatische Spannvorrichtungen ausgebildet sind, beispielsweise in Form des Schraubstocks 110a oder des Nullpunktspannsystems 110b.
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Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Aktoren 110, insbesondere die als Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d ausgebildeten Aktoren, an jeder beliebigen Stelle der zu automatisierenden Werkzeugmaschine oder einer damit in Verbindung stehenden Komponente angeordnet werden können, an welcher eine erforderliche Aktion ausgelöst werden muss. Beispielsweise kann eine Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d auch an einem bereits vorhandenen Türöffnermodul positionieret werden, wenn an diesem ein Betätigungselement, z.B. ein elektrischer Schalter, zur Auslösung der gewünschten Türbewegung vorgesehen ist.
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Gleiches gilt auch für die Sensoren 112. Auch diese können an jeder beliebigen Stelle der zu automatisierenden Werkzeugmaschine oder einer damit in Verbindung stehenden Komponente angeordnet werden, an welcher ein Parameter oder eine Information erfasst werden muss, der bzw. die für das Automatisieren der Werkzeugmaschine erforderlich ist.
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Die Steuereinheit 106 kann in üblicher Weise als Kombination von Hard- und Software realisiert werden, wobei die Software insbesondere zur Auswertung der Sensorsignale bzw. der von den Sensoren gelieferten Informationen und zur Auslösung der Funktionen der Aktoren abhängig von vorbestimmten Parametern, die auch aus den Sensorsignalen ermittelt werden können, ausgebildet sein kann. Die Software kann fest in der Steuereinheit 106 gespeichert sein, auch ganz oder teilweise in Form von Firmware, oder der Steuereinheit 106 zum Ablauf in dieser mittels eines externen Speichers (inklusive eines Cloudspeichers) zugänglich gemacht werden. Schließlich ist es auch möglich, die Software in einer übergeordneten Steuereinheit ablaufen zu lassen und dieser nur die von den Sensoren gelieferten Signale und/oder Informationen zuzuführen und die von der übergeordneten Steuereinheit gelieferten Ansteuersignale einer lokalen, beispielsweise im Roboter 108 vorgesehenen Steuereinheit, zuzuführen, welche mit den Sensoren und Aktoren verbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Gesamtsystem aus Automatisierungssystem und Werkzeugmaschine
- 102
- Werkzeugmaschine
- 102a
- Bedienpanel
- 104
- Automatisierungssystem
- 106
- Steuereinheit
- 108
- externe Vorrichtung/Roboter
- 108a
- Arm
- 110
- Aktor
- 110a
- Schraubstock
- 110b
- Nullpunktspannsystem
- 110c
- Türöffnervorrichtung
- 110d
- Bedienelement-Betätigungsvorrichtung
- 112
- Sensor
- 114
- Türe
- 116
- Gehäuse
- 118
- Betätigungselement
- 120
- Fuß
- 122
- WLAN-Modul
- 124
- Magnet
- 126
- Befestigungsschuh
