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Die Erfindung betrifft einen Einsatz für eine Abdeckung einer Werkzeugmaschine.
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Abdeckungen von Werkzeugmaschinen erfüllen bekanntermaßen zwei Wesentliche Funktionen. Eine wesentliche Funktion einer Schutzabdeckung dieser Art besteht darin, dass die Umgebung der Werkzeugmaschine durch die Abdeckung nicht nur vor Spänen und Kühlschmiermittel geschützt wird. Daneben kann es bei einem Bruch eines Werkstückes oder des Werkzeuges auch zu einem geschossartigen Umherfliegen von Bruchstücken kommen. Damit der Prozessfortschritt und die Funktion der Werkzeugmaschine beobachtet werden kann, weisen Abdeckungen von Werkzeugmaschinen typischerweise Ausschnitte mit darin angeordneten Sichtfenster auf. Solche Sichtfenster müssen denselben Anforderungen genügen, die auch an die Abdeckung der Werkzeugmaschine gestellt sind. Um die Beschusssicherheit bei einem Bauteilbruch sicherzustellen, sind diese Fenster sehr aufwändig konzipiert und entsprechend teuer in der Herstellung. Während die Abdeckung auf ihrer Innenseite trotz der permanent auftreffenden Späne während der gesamten Lebensdauer der Abdeckung für die oben beschriebenen wesentlichen Funktionen ausreichend geschützt ist, weil allenfalls die Oberflächen durch die Späne beschädig werden, stellt das permanente Aufschlagen solcher Späne auf der Innenseite eines Sichtfensters ein Problem dar.
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Insbesondere bei zerspanenden Maschinen wird die Oberfläche eines Sichtfensters auf der Innenseite durch kontinuierlichen Beschuss von Spänen oder Werkstück-Bruchstücken verhältnismäßig schnell aufgeraut, sodass ein ungehinderter Durchblick durch das erblindende Fenster erschwert oder nicht mehr möglich ist oder das Fenster unbrauchbar wird. Daher müssen Sichtfenster während der Lebensdauer von Werkzeugmaschinen regelmäßig ausgetauscht werden. Dies ist in Hinblick auf deren komplexen Aufbau kostenaufwendig und erfordert einen erheblichen Arbeitsaufwand.
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Ausgehend davon stellt sich der Erfindung die Aufgabe, eine Lösung für eine Betrachtung des Innenraums einer Werkzeugmaschine bereitzustellen, die die die Kosten des regelmäßigen Austausches eines gegen Beschuss gepanzerten Sicherheitsfensters vermeidet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 11. Die Erfindung betrifft ferner eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 12 und eine Verwendung der Vorrichtung in einer Werkzeugmaschine.
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Für einen Einsatz zur gefahrlosen Betrachtung eines Innenraums einer Werkzeugmaschine, der in einen Ausschnitt einer Abdeckung der Werkzeugmaschine einsetzbar ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Einsatz eine in den Innenraum der Werkzeugmaschine gerichtete Kamera und einen nach außen zeigenden Bildschirm zur Wiedergabe des Kamerabildes aufweist.
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Der Einsatz ersetzt ein Sichtfenster, das in den Ausschnitt der Abdeckung der Werkzeugmaschine eingesetzt werden kann. Hierfür kann der Einsatz eine Widerstandsfähigkeit gegen Einwirkungen etwa Spanbeschuss oder gegen Beschuss von Teilen und Werkstücken oder Werkstück-Bruchteilen aus dem Arbeitsbereich gemäß in Normen festgelegten Widerstandsklassen, beispielsweise in Drehmaschinen nach ISO 23125 oder Fräsbearbeitungszentren nach ISO 12417 bzw. Schleifmaschinen nach ISO 16089 aufweisen, die mit der Widerstandsfähigkeit der Abdeckung (Maschinenabdeckung, Maschinenumhausung) vergleichbar ist.
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Vorzugsweise ist auf der Innenseite des Einsatzes eine Kamera angeordnet und das Kamerabild wird auf der Außenseite des Einsatzes auf einem Bildschirm, der in der Regel als Flachbildschirm ausgebildet sein kann, wiedergegeben. Dadurch entfällt gegenüber einem Sichtfenster die Notwendigkeit, dass der Einsatz an sich optisch transparent sein muss. Insofern ist es unschädlich, wenn die Oberfläche der Innenseite des Einsatzes durch Späne oder den oben erwähnten Beschuss beschädigt wird, solange die wesentlichen Schutzfunktionen, die auch von der Abdeckung an sich geleistet werden müssen, gegeben sind. Durch das Vorsehen eines solchen Einsatzes kann der regelmäßige Austausch von transparenten Sichtfenstern vermieden werden, deren Durchsicht vergleichsweise schnell durch die vorstehend beschriebene Erblindung während des Betriebs der Werkzeugmaschine beeinträchtigt wird.
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Der Einsatz kann konstruktiv relativ einfach derart ausgestaltet werden, dass er auch als Ersatz für ein verschlissenes Sichtfenster herkömmlicher Bauart dienen kann und nach der Demontage des verschlissenen Sichtfensters in dessen Ausschnitt in der Abdeckung montiert werden kann.
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Da die Kamera in den Innenraum gerichtet ist, kann zwar eine Linse oder Linsenabdeckung der Kamera einem Oberflächenverschleiß während des Betriebs der Werkzeugmaschine ausgesetzt sein. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass eine Kameraabdeckung, Linsenabdeckung, Linse oder die Kamera als solche leicht austauschbar ist. Dies stellt gegenüber dem Austausch des gesamten Einsatzes bzw. zum Austausch eines gesamten Sichtfensters einen Vorteil dar, da die auszutauschenden Teile vergleichsweise günstig sind und individuell mit weniger Aufwand auszutauschen sind. Somit ergibt sich der weitere Vorteil, dass sich die Wartung des Einsatzes einfach gestaltet.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wiedergabe des Innenraums derart perspektivtreu ist, dass auf dem Bildschirm ein Bild dargestellt wird, das die gleiche Perspektive aufweist, wie wenn an dieser Stelle ein transparentes Sichtfensters verbaut wäre. Perspektivtreu bedeutet in diesem Zusammenhang, dass ein Benutzer bei Betrachtung der Widergabe auf dem Bildschirm ein Bild in jener Perspektive sieht, die er bei der Durchsicht durch ein Sichtfenster erwarten würde. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass für einen Betrachter der Eindruck entsteht, als ob er durch ein Sichtfenster blicken würde. Perspektivwechsel, die die Beobachtung des Innenraums erschweren oder behindern könnten, werden so vermieden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Einsatz ein beschusssicheres Trägerblech aufweist, das auch einem Beschuss umherfliegender Bruchstücke widerstehen kann. Auf diesem Trägerblech kann die Kamera und optional auch der Bildschirm montiert werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Trägerblech aus Edelstahl ist und eine Stärke von mindestens 3 mm aufweist. Durch das beschusssichere Trägerblech wird Korrosion etwa durch Kühlschmiermittel verhindert und eine ausreichende Stärke zum Widerstand gegen Beschuss insbesondere von Teilen und Werkstücken aus dem Arbeitsbereich gemäß den in Normen festgelegten Widerstandsklassen vorgesehen.
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Weiterbildend kann für die Erfindung vorgesehen sein, dass auf der Innenseite des Trägerblechs ein Opferschirm zur Abschirmung des Einsatzes vorgesehen ist. Damit das Blickfeld der Kamera durch den Opferschirm nicht beeinträchtigt ist, kann der Opferschirm eine Aussparung oder einen transparenten Bereich aufweisen, der vor der Kamera angeordnet ist oder insgesamt aus einem einfachen und billig auszutauschenden transparenten Material hergestellt sein. Durch das Vorsehen eines Opferschirms kann der Einsatz und ggf. das Trägerblech weniger stark dimensioniert sein. Der Opferschirm des Einsatzes schirmt den Einsatz weitestgehend vor Spänen oder Werkstück-Bruchstücken ab und kann in einer Ausgestaltung als Verschleißmaterial leicht austauschbar sein.
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Ferner kann die Erfindung vorsehen, dass eine in den Innenraum der Werkzeugmaschine ausgerichtete transparente Kameraabdeckung selbstreinigend ist. In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die selbstreinigende Kameraabdeckung als rotierende Sichtscheibe vorgesehen ist. Ebenso kann in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Selbstreinigung durch eine Ultraschallanregung der Kameraabdeckung erfolgt. Durch die Ultraschallanregung werden Ablagerungen auf der Kameraabdeckung zum Schwingen angeregt, sodass sich diese von der Kameraabdeckung lösen. Für auf der Kameraabdeckung vorhandene Fluide kann die der Energieeintrag durch die Ultraschallanregung derart gewählt werden, dass nicht nur die Anhaftung der Fluide an der Kameraabdeckung verringert wird, sondern die Fluide auch verdampft werden. Durch das Vorsehen einer solchen selbstreinigenden Kameraabdeckung ergibt sich der Vorteil, dass eine Beobachtung des Innenraums der Werkzeugmaschine durch den Bildschirm, der das Kamerabild wiedergibt, jederzeit ungehindert möglich ist.
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Gemäß einer optionalen Ausgestaltung ergibt sich für die Erfindung, dass an dem Einsatz oder bei der Kamera eine in den Innenraum gerichtete Beleuchtung angeordnet ist, die den Betrachtungsraum der Kamera ausleuchtet. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass als Leuchtmittel für die Beleuchtung zumindest ein LED-Leuchtmittel vorgesehen ist. Diese Ausgestaltungen haben den Vorteil, dass eine Beobachtung des Innenraums der Werkzeugmaschine insbesondere dann verbessert werden kann, wenn ein natürlicher Lichteinfall durch ein Sichtfenster nicht gegeben ist. Das Verwenden von LED-Leuchtmitteln gestaltet sich insbesondere in Hinblick auf die Ausleuchtung durch einen definierten Beleuchtungskegel ohne aufwendige Optik und in Hinblick auf die Energieeffizienz dieser Leuchtmittel vorteilhaft.
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So kann die Beleuchtung vergleichsweise einfach aufgebaut werden und bietet somit eine geringe Angriffsfläche für Späne.
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Optional kann für die Erfindung vorgesehen sein, dass an dem Einsatz ein Steuergerät zur Steuerung der Kamera vorhanden ist. In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass durch das Steuergerät eine Zoom- und/oder Schwenkfunktion der Kamera ansteuerbar ist. So lässt sich ein größerer Bereich des Innenraums und/oder Details mit der Kamera betrachten. Bei Betätigen der Zoom- und/oder Schwenkfunktion der Kamera wird naturgemäß die Perspektive der Widergabe geändert, sodass bei betätigter Zoom- und/oder Schwenkfunktion eine perspektivtreue Wiedergabe des Kamerabildes auf dem Bildschirm nicht gegeben ist.
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Dementsprechend ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass auf dem Einsatz ein Bedienpanel als Eingabe für das Steuergerät zur Steuerung der Kamera und/oder der Beleuchtung vorgesehen ist. In einer Weiterbildung der Erfindung schließt die Steuerung der Kamera das Schalten der Selbstreinigung mit ein. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, dass der Bildschirm ein Eingabemittel für das Steuergerät zur Steuerung der Kamera und/oder der Beleuchtung ist. Insbesondere kann der Bildschirm berührungsempfindlich sein und so Eingaben zur Steuerung der Kamera und/oder Beleuchtung und/oder Selbstreinigung entgegennehmen. Durch das Vorsehen eines Eingabemittels in Form des Bedienpanels oder des Bildschirms mit Eingabemöglichkeit wird der Bedienkomfort des Einsatzes erhöht.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Einsatz eine Schnittstelle aufweist, durch die auf dem Bildschirm Steuerungsparameter der Werkzeugmaschine und/oder ERP Daten und/oder ein Prozessfortschritt darstellbar ist. Auf diese Weise ergibt sich zusätzlich zu der Funktion der optischen Überwachung des Innenraums der Werkzeugmaschine ein Zusatznutzen für den Einsatz, indem zusätzliche Informationen direkt auf dem Bild des Innenraumes eingeblendet werden können. So kann der Betrachter Parameter zu dem Geschehen in dem Innenraum direkt in Bezug setzen und gegebenenfalls in den Prozess eingreifen. Dies ermöglicht ein frühzeitiges Erkennen von kritischen Pfaden im Prozess oder Fehlplanungen im Maschinenablauf, sodass Standzeiten der Werkzeugmaschine vermieden oder verringert werden können.
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Die Erfindung kann dadurch weitergebildet sein, dass der Einsatz eine Schnittstelle für eine auf dem Einsatz angeordnete Prozessfortschrittsanzeige aufweist. Die Prozessfortschrittsanzeige kann diskret zu dem Bildschirm in dem Einsatz vorhanden sein und Daten direkt von einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine über die Schnittstelle beziehen. Ferner kann die Schnittstelle für die Prozessfortschrittsanzeige in die Schnittstelle für den Bildschirm integriert sein. Durch das Vorsehen einer Prozessfortschrittsanzeige ergibt sich der Vorteil eines Zusatznutzens für den Einsatz, indem ein Prozessfortschritt direkt an der Außenseite der Werkzeugmaschine darstellbar ist und bei der Betrachtung des Bildschirms bzw. des Innenraums im Blick des Betrachters ist.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Werkzeugmaschine mit einem vorstehend beschriebenen Einsatz, sowie eine Verwendung des vorstehend beschriebenen Einsatzes, wobei der Einsatz als Ersatz für ein herkömmliches Sichtfenster in einer Abdeckung der Werkzeugmaschine eingesetzt wird. Die oben beschriebenen Ausgestaltungen und Vorteile gelten für die Werkzeugmaschine sowie für die Verwendung des Einsatzes sinngemäß.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigt
- 1: Eine schematische Darstellung des Einsatzes von einer Außenseite der Werkzeugmaschine aus gesehen;
- 2: Eine schematische Darstellung des Einsatzes mit einer Blickrichtung aus dem Innenraum der Werkzeugmaschine;
- 3: Eine schematische Schnittansicht durch den Einsatz.
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1 zeigt eine schematische Darstellung des Einsatzes 10 von der Außenseite der Werkzeugmaschine aus gesehen. Der Einsatz 10 wird in einen nicht näher dargestellten Ausschnitt einer Abdeckung der Werkzeugmaschine eingesetzt und kann eine Schutzscheibe ersetzen. Der Einsatz 10 hat einen nach außen zeigenden Bildschirm 30 zur Wiedergabe eines Kamerabildes einer in den Innenraum 100 gerichteten Kamera 20, die in 2 dargestellt ist. Mit dem Einsatz 10 kann der Innenraum 100 einer Werkzeugmaschine gefahrlos betrachtet werden, da der Einsatz 10 den Ausschnitt einer Abdeckung einer Werkzeugmaschine komplett verschließt und etwaige Späne oder Kühlschmiermittel wirksam in dem Innenraum bzw. innerhalb der Abdeckung der Werkzeugmaschine zurückhält.
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Der Einsatz 10 weist ferner ein Trägerblech 40 auf, das die Schutzfunktion übernimmt und die Komponenten des Einsatzes 10 trägt. Das Trägerblech 40 ist beschusssicher für typischerweise in den Innenräumen 100 von Werkzeugmaschinen auftretende Späne oder Werkstück-Bruchstücke und hat eine Stärke von mindestens 3 mm. Der Bildschirm 30 ist in dieser Ausführungsform als Flachbildschirm ausgebildet und auf einem Trägerblech 40 des Einsatzes 10 angebracht.
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Der Einsatz 10 weist eine nicht näher dargestellte Schnittstelle auf, durch die auf dem Bildschirm 30 Steuerungsparameter der Werkzeugmaschine und/oder ERP Daten und/oder ein Prozessfortschritt darstellbar ist. Ferner weist der Einsatz 10 eine nicht näher dargestellte Schnittstelle für eine auf dem Einsatz 10 angeordnete Prozessfortschrittsanzeige 70 zur Anzeige des Prozessfortschritts der Werkzeugmaschine auf. Die Schnittstelle für die Prozessfortschrittsanzeige 70 kann in die Schnittstelle für den Bildschirm 30 integriert sein.
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Der Bildschirm 30 ist als berührungsempfindlicher Bildschirm 30 zur Entgegennahme von Eingaben eines Benutzers ausgestattet. Alternativ oder zusätzlich dazu ist ein Bedienpanel 60 als Eingabe vorgesehen. Der Bildschirm 30 mit Eingabefunktion und/oder das Bedienpanel 60 sind mit einem nicht weiter dargestellten Steuergerät verbunden, mit dem Funktionen der Werkzeugmaschine und/oder des Einsatzes 10, wie für 2 näher beschrieben, angesteuert werden können.
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2 zeigt eine schematische Darstellung des Einsatzes 10 mit einer Blickrichtung aus dem Innenraum 100 der Werkzeugmaschine. Hier ist das Trägerblech 40 und eine Kamera 20 erkennbar. Die Kamera 20 dient zur Überwachung des Innenraums 100 und weist eine Blickrichtung in den Innenraum 100 der Werkzeugmaschine auf (vgl. auch 3). Das Kamerabild wird auf den auf der Außenseite des Einsatzes 10 angeordneten Bildschirm 30 übertragen. Der Bildschirm 30 stellt das Kamerabild perspektivtreu, also für einen Betrachter ohne eine wesentliche perspektivische Verschiebung oder Verzerrung dar.
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Die Kamera 20 hat eine Zoom- und/oder Schwenkfunktion, welche durch das Steuergerät ansteuerbar ist. Die perspektivtreue Darstellung kann bei Betätigung der Zoom- und/oder Schwenkfunktion der Kamera unter Umständen nicht beibehalten werden. Ferner ist an der Kamera 20 eine Beleuchtung 24 mit LED-Leuchtmitteln zur Ausleuchtung des Innenraums 100 der Werkzeugmaschine und insbesondere zur Ausleuchtung des Blickfelds der Kamera 20 angebracht.
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Die Kamera ist durch eine selbstreinigende transparente Kameraabdeckung 22 abgedeckt. Die Selbstreinigung zur Entfernung von Ablagerungen auf der Kameraabdeckung 22 erfolgt durch eine Rotation der Kameraabdeckung 22 oder durch eine Ultraschallanregung der Kameraabdeckung. Sowohl die Selbstreinigung 22 als auch die Beleuchtung 24 sind durch das Steuergerät ansteuerbar bzw. schaltbar.
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3 zeigt eine schematische Schnittansicht durch den Einsatz 10, bei der auf der Außenseite des Einsatzes 10 der Bildschirm 30 und die Prozessfortschrittanzeige 70 erkennbar ist. Zum Innenraum 100 der Werkzeugmaschine hin ist auf dem Einsatz 10 die Kamera 20 angeordnet, deren Blickfeld in den Innenraum 100 der Werkzeugmaschine gerichtet ist. Ferner ist in dieser Figur ein in 1 oder 2 nicht näher dargestellter Opferschirm 50 erkennbar. Der Opferschirm 50 ist auf der Seite des Einsatzes 10 angeordnet, die dem Innenraum 100 zugewandt ist und schirmt den Einsatz 10 gegen Beschuss von Spänen oder dergleichen ab. Damit das Blickfeld der Kamera 20 durch den Opferschirm 50 nicht beeinträchtigt ist, kann dieser eine Aussparung oder einen transparenten Bereich aufweisen, der vor der Kamera 20 angeordnet ist oder insgesamt aus einem transparenten Material hergestellt sein. Der Opferschirm 50 ist als Verschleißmaterial leicht austauschbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Einsatz
- 20
- Kamera
- 22
- Kameraabdeckung
- 24
- Beleuchtung
- 30
- Bildschirm
- 40
- Trägerblech
- 50
- Opferschirm
- 60
- Bedienpanel
- 70
- Prozessfortschrittsanzeige
- 100
- Innenraum
