DE102021121688A1

DE102021121688A1 - Elektronisches Modul, Spann- oder Greifvorrichtung mit elektronischem Modul und Baukasten

Info

Publication number: DE102021121688A1
Application number: DE102021121688.5A
Authority: DE
Inventors: Martin Kasemann; Robert Tannhäuser; Philipp Schräder; Mathias Siber
Original assignee: Heinz Dieter Schunk GmbH and Co Spanntechnik KG
Current assignee: Heinz Dieter Schunk GmbH and Co Spanntechnik KG
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2023-02-23

Abstract

Elektronisches Modul (44, 100) für eine Spann- oder Greifvorrichtung (10), insbesondere Nullpunktspannmodul, wobei die Spann- oder Greifvorrichtung (10) zum Spannen oder Greifen von Bauteilen ausgebildet ist, ein Gehäuse (12) und wenigstens ein im Gehäuse (12) vorgesehenes und entlang einer Spannrichtung (24) bewegbares Spannelement (22) umfasst, wobei das wenigstens eine elektronische Modul (44, 100) wenigstens eine entlang einer ersten Ebene (52) erstreckende Sensorplatine (48) mit wenigstens einem Sensorelement (84) und wenigstens eine entlang einer zweiten Ebene (54) erstreckende, von der Sensorplatine (48) separat ausgebildete Logikplatine (50) mit wenigstens einem Auswerteelement (86) zur Auswertung der durch das wenigstens eine Sensorelement (84) erzeugten Signale aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Modul zur Anordnung an oder in einer Spann- oder Greifvorrichtung, insbesondere einem Nullpunktspannmodul. Die Erfindung betrifft ferner eine Spann- oder Greifvorrichtung, insbesondere ein Nullpunktspannmodul, und einen Baukasten.
Aus der EP 1 886 751 B1 ist ein Nullpunktspannmodul zum wiederholungsgenauen Spannen eines Bauteils bekannt. Zum Spannen des Bauteils wird ein am Bauteil angeordneter Spannbolzen in eine Spannaufnahme eingeführt. Im Nullpunktspannmodul vorgesehene Verriegelungskörper werden dann in radialer Richtung aus einer Freigabelage in eine Verriegelungslage verlagert, sodass die Verriegelungskörper in der Verriegelungslage gegen den in der Spannaufnahme aufgenommenen Spannbolzen wirken und zudem das Bauteil in axialer Richtung gegen das Nullpunktspannmodul beaufschlagen.
In Greif- oder Spannvorrichtungen, wie z.B. einem Nullpunktspannmodul, kommen regelmäßig Sensoren zum Erfassen von Zuständen der Greif- oder Spannvorrichtung zum Einsatz. Diese Sensoren befinden sich regelmäßig gemeinsam mit Bauteilen zur Signalaufbereitung und/oder Signalauswertung in einem Gehäuse. Diese Sensor-Baugruppe eignet sich jedoch aufgrund dessen Größe und Form nicht zur Anordnung an oder in einer bauraumsparend gestalteten Spann- oder Greifvorrichtung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Modul zur Signalerfassung und Signalauswertung bereitzustellen, welches optimal an oder in eine baumraumsparend gestaltete Spann- oder Greifvorrichtung anordenbar ist.
Die Aufgabe wird durch ein elektronisches Modul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Modul ist für eine Spann- oder Greifvorrichtung, insbesondere ein Nullpunktspannmodul, vorgesehen. Die Spann- oder Greifvorrichtung ist dabei zum Spannen oder Greifen von Bauteilen ausgebildet und umfasst ein Gehäuse sowie wenigstens ein im Gehäuse entlang einer Spannrichtung bewegbares Spannelement. Das Modul ist eine Baugruppe, welche aus wenigstens einer entlang einer ersten Ebene erstreckenden Sensorplatine mit wenigstens einem Sensorelement und wenigstens einer entlang einer zweiten Ebene erstreckenden Logikplatine mit wenigstens einem Auswerteelement zur Auswertung der durch das wenigstens eine Sensorelement erzeugten Signale zusammengefügt ist. Bei den Sensorelementen kann es sich um Sensoren und/oder Sensorikkomponenten zur Verstärkung, Signalaufbereitung und/oder Digitalisierung von insbesondere analogen Messsignalen handeln, mit denen Zustände der Spann- oder Greifvorrichtung erfasst werden. Insbesondere können die Sensoren und/oder die Sensorikkomponenten zur Erfassung von Zuständen der Spann- oder Greifvorrichtung, insbesondere zur Erfassung von Kräften, Momenten, Bewegungen, Temperaturen, Abständen, Drehzahlen, Bauteilen (Bauteilerkennung), Position (Positionsabfragen) und dergleichen ausgebildet sein. Bei den Auswerteelementen kann es sich um Elemente handeln, die die von den Sensoren gewonnenen Daten oder Signale wenigstens teilweise verarbeiten und/oder auswerten. Die Sensorplatine und die Logikplatine sind separat voneinander ausgebildet. Das Modul ist im zusammengefügten Zustand als gemeinsame Baugruppe an oder in der Spann- oder Greifvorrichtung montierbar. Die Sensorplatine und/oder die Logikplatine können derart ausgebildet sein, dass die erste Ebene und/oder die zweite Ebene entlang einer gerade Ebene oder einer gekrümmten Ebene verlaufen.
Die mechanische Trennung der Funktionalität der Signalerfassung und der Signalauswertung auf separaten Platinen führt zu einer einfachen Individualisierbarkeit hinsichtlich zu erfassender Zustände und deren Auswertung sowie zu einer einfachen Integration der Platinen in bereits in der Spann- oder Greifvorrichtung vorhandenen Bauraum. Folglich können bestehende Spann- oder Greifvorrichtungen ohne Vergrößerung deren Bauraumbedarfs mittels Signalerfassung und Signalauswertung ausgestattet werden, wobei je nach Anwendungsfall unterschiedliche Funktionalitäten bereitgestellt werden.
Vorteilhafterweise weist die Sensorplatine in der ersten Ebene und die Logikplatine in der zweiten Ebene eine viereckige Außenkontur mit abgerundeten Ecken und mit jeweils zwei parallel zueinander verlaufenden Seiten auf. Die Sensorplatine bzw. die Logikplatine weisen eine parallel zur ersten Ebene bzw. zur zweiten Ebene verlaufende Platinenhöhe und eine parallel zur ersten Ebene bzw. zur zweiten Ebene und senkrecht zur Platinenhöhe verlaufende Platinenbreite auf. Zudem weist die Sensorplatine bzw. die Logikplatine eine senkrecht zur ersten Ebene bzw. zur zweiten Ebene verlaufende Platinendicke auf, wobei die Platinendicke die Sensorelemente bzw. die Auswerteelemente berücksichtigt. Es ist vorteilhaft, wenn bei der Sensorplatine und/oder der Logikplatine das Verhältnis zwischen der Platinenhöhe und der Platinenbreite im Bereich zwischen 1:0,5 und 1:2 liegt, insbesondere bei 1:1,3 liegt. Es ist vorteilhaft, wenn bei der Sensorplatine und/oder der Logikplatine das Verhältnis zwischen der Platinendicke und der Platinenhöhe im Bereich zwischen 1:2 und 1:5 liegt, insbesondere bei 1:3 liegt. Es ist denkbar, dass die Platinenlänge, die Platinenbreite und/oder die Platinendicke der Sensorplatine und der Logikplatine zumindest im Wesentlichen gleich ausgebildet sind. Es ist ferner denkbar, dass im gefügten Zustand des Moduls der Abstand zwischen der Sensorplatine und der Logikplatine größer ist, als die Platinendicke der Sensorplatine und/oder der Logikplatine.
Zudem weist die Sensorplatine und/oder die Logikplatine vorzugsweise an wenigstens zwei gegenüberliegenden Seiten insbesondere mittig angeordnete Befestigungsaufnahmen zur Aufnahme von entlang einer senkrecht zur ersten Ebene und/oder zur zweiten Ebene verlaufende Fügerichtung angeordneten Befestigungsmittel auf. Die Befestigungsaufnahmen sind vorzugsweise U-förmig ausgebildet, wobei die Befestigungsaufnahmen innerhalb der viereckigen Außenkontur angeordnet sind und wobei die Befestigungsaufnahmen parallel zur ersten und/oder zweiten Ebene von der jeweils zugeordneten Seite zugänglich sind. Es ist denkbar, dass weitere Befestigungsaufnahmen an diesen oder den weiteren Seiten angeordnet sind. Die Befestigungsmittel können als Schrauben oder Nieten ausgebildet sein und sind vorzugsweise zum Fügen der Sensorplatine und der Logikplatine zusammen zum elektronischen Modul ausgebildet. Es ist zudem oder alternativ denkbar, dass mittels der Befestigungsmittel das Modul oder die Sensorplatine und/oder die Logikplatine an oder in der Spann- oder Greifvorrichtung montierbar ist. Die Sensorplatine und/oder die Logikplatine, insbesondere deren Außenkontur und/oder die Befestigungsaufnahmen, sind vorzugsweise gefräst. Demnach ist das elektronische Modul einfach und schnell zusammenfügbar und an die Spann- oder Greifvorrichtung montierbar.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das elektronische Modul in einer Sandwichbauweise ausgebildet ist. Dabei sind die Sensorplatine und die Logikplatine vorzugsweise derart angeordnet, dass die erste Ebene und die zweite Ebene parallel und beabstandet zueinander verlaufen. Vorzugsweise sind die Sensorplatine und die Logikplatine senkrecht zur ersten Ebene hintereinander angeordnet. Demnach baut das elektronische Modul besonders flach und ist bauraumsparend an oder in einer Spann- oder Greifvorrichtung montierbar.
Es ist vorteilhaft, wenn die Befestigungsaufnahmen der Sensorplatine gleich der oder kleiner als die Befestigungsaufnahmen der Logikplatine ausgebildet sind. Dabei wird auch den Querschnitt der Befestigungsaufnahme senkrecht zur ersten Ebene bzw. zur zweiten Ebene abgezielt. Vorzugsweise weisen die Befestigungsaufnahmen eine parallel zur Platinenhöhe verlaufende Aufnahmenhöhe und eine parallel zur Platinenbreite verlaufende Aufnahmenbreite auf, wobei die Aufnahmenbreite größer als die Aufnahmenhöhe ausgebildet sein kann. Es ist zudem denkbar, dass die Aufnahmenhöhe und/oder die Aufnahmenbreite der Sensorplatine größer als die der Logikplatine ausgebildet ist. Es ist ferner denkbar, dass wenn bei der Sensorplatine die Aufnahmehöhe kleiner als die Aufnahmebreite ist und bei der Logikplatine die Aufnahmehöhe größer als die Aufnahmebreite ist.
Die größere Ausbildung der Befestigungsaufnahme der Logikplatine ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn z.B. als Befestigungsmittel eine Schraube mit einem Schraubenkopf in die Befestigungsaufnahme der Sensorplatine und der Logikplatine eingeführt wird. Aufgrund der größeren Ausbildung der Befestigungsaufnahme in der Logikplatine kann das Befestigungsmitteln einfacher durch diese geführt werden. Zudem weisen die Sensorplatine und/oder die Logikplatine jeweils an der Befestigungsaufnahme und/oder diese umgebend einen Anlageabschnitt zur Anlage eines Spannabschnitts des Befestigungsmittels, insbesondere Schraubenkopf, auf. Durch die kleinere Ausbildung der Befestigungsaufnahme in der Sensorplatine kann ein größerer Anlageabschnitt bereitgestellt, sodass der Spannabschnitt des Befestigungsmittels auf einer größeren Fläche zur Anlage kommen kann.
Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eines der Sensorelemente auf der der Logikplatine zugewandten Seite der Sensorplatine angeordnet ist und/oder das wenigstens eines der Auswerteelemente auf der Sensorplatine zugewandten Seite der Logikplatine angeordnet ist. Folglich werden die Sensorelemente von der Logikplatine und/oder die Auswerteelemente von der Sensorplatine zumindest teilweise abgedeckt. Es ist darüber hinaus denkbar, dass Sensorelemente beidseitig an der Sensorplatine und Auswerteelemente beidseitig an der Logikplatine angeordnet sind. So kann der vorhandene Bauraum vollständig ausgenutzt werden.
Vorteilhafterweise ist zwischen der Sensorplatine und der Logikplatine wenigstens ein Abstandselement zum Begrenzen des minimalen Abstands zwischen der Sensorplatine und der Logikplatine angeordnet. Die Sensorplatine und die Logikplatine können zum Beispiel mittels der Befestigungsmitteln zusammengefügt werden, wobei beim Fügen ein minimaler Abstand zwischen der Sensorplatine und der Logikplatine zum Schutz der Sensorelemente und der Auswerteelemente sowie aufgrund deren Temperaturentwicklung nicht unterschritten werden darf. Das Abstandselement kann zylinderförmig mit zwei parallel zueinander verlaufenden Endflächen ausgebildet sein. Das Abstandselement kann vor dem Fügen zwischen die Sensorplatine und die Logikplatine eingesetzt werden oder ist vor dem Fügen an der Sensorplatine oder der Logikplatine befestigt. Beim Fügen kann das Abstandselement als Montagehilfe verwendet werden, wobei das Fügen abgeschlossen ist, wenn die Sensorplatine und die Logikplatine an dem Abstandselement, insbesondere dessen Endflächen, flächig anliegt.
Es ist vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Sensorelement und/oder das wenigstens eine Auswerteelement mit Harz bedeckt ist. Demnach ist das wenigstens eine Sensorelement und/oder das wenigstens eine Auswerte Element vor äußeren Einflüssen, z.B. Wasser, besser geschützt. Es ist ferner denkbar, dass der durch die Sensorplatine und die Logikplatine begrenzte Zwischenraum vollständig mit Harz ausgefüllt wird, sodass ein kompaktes elektronisches Modul bereitgestellt werden kann.
Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass das elektronische Modul wenigstens ein Aktorelement zur Steuerung eines an oder in der Spann- oder Greifvorrichtung angeordneten Aktors umfasst. Das wenigstens eine Aktorelement kann auf der Sensorplatine und/oder auf der Logikplatine angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das wenigstens eine Aktorelement auf einer zur Sensorplatine und zur Logikplatine separat ausgebildeten Aktorplatine angeordnet sein. Somit kann das elektronische Modul eine Sensorplatine, eine Logikplatine und eine Aktorplatine umfassen. Die Aktorplatine kann entsprechend der vorherigen Ausführungen zur Sensorplatine und zur Logikplatine, z.B. mit Befestigungsaufnahmen, in der Sandwichbauweise, mit einem Abstandselement und mit Harz, ausgebildet sein.
Ferner ist vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Auswerteelement derart eingerichtet ist, dass dieses die durch das wenigstens eine Sensorelement erzeugten Signale vorverarbeitet, insbesondere konditioniert, auswertet und/oder zusammenführt. Das wenigstens eine Auswerteelement kann ferner derart eingerichtet sein, dass dieses die insbesondere aggregierten Signale über eine gemeinsame Schnittstelle, wie IO-Link oder drahtlos, bereitstellt.
Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls durch eine Spann- oder Greifvorrichtung, insbesondere Nullpunktspannmodul, zum Spannen oder Greifen von Bauteilen mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Die Spann- oder Greifvorrichtung umfasst ein Gehäuse, wenigstens ein im Gehäuse vorgesehenes und entlang einer Spannrichtung bewegbares Spannelement sowie wenigstens ein elektronisches Modul. Das elektronische Modul ist aus wenigstens zwei der folgenden drei Platinen: Sensorplatine, Logikplatine, Aktorplatine zusammengefügt und dann als gemeinsame Baugruppe an oder in der Spann- oder Greifvorrichtung montierbar. Somit ist das elektronische Modul einfacher und schneller an oder in der Spann- oder Greifvorrichtung montierbar. Das elektronische Modul ist vorzugsweise in die Spann- oder Greifvorrichtung einführbar und/oder montierbar.
Die Spann- oder Greifvorrichtung weist vorzugsweise ein zylinderförmiges Gehäuse, eine im Gehäuse angeordnete, entlang einer Mittellängsachse erstreckende Spannaufnahme zur Aufnahme eines Spannbolzens oder eines Spannrings, und wenigstens eine im Gehäuse angeordnete Ausnehmung auf. Das wenigstens eine Spannelement ist vorzugsweise senkrecht zur Mittellängsachse verfahrbar. Die wenigstens eine Ausnehmung weist eine Einführöffnung auf. In der wenigstens einen Ausnehmung sind Haltemittel zum Montieren des elektronischen Moduls in der wenigstens einen Ausnehmung vorgesehen. Die wenigstens eine Ausnehmung und die in der Ausnehmung vorgesehenen Haltemittel sind derart ausgebildet, dass das elektronische Modul radial zur Mittellängsachse durch die Einführöffnung in die Ausnehmung einführbar ist und aus der Ausnehmung entnehmbar ist und dort montierbar und demontierbar ist. Durch die radiale Zugänglichkeit der Ausnehmung kann das elektronische Modul einfach im oder an der Spann- oder Greifvorrichtung angeordnet werden. Zudem wird die kompakte Bauweise der Spann- oder Greifvorrichtung nicht durch Anbringen des elektronischen Moduls vergrößert.
Vorteilhafterweise weist das Gehäuse eine der Spannaufnahme zugeordnete Oberseite, eine der Oberseite abgewandte Unterseite und eine zwischen der Oberseite und der Unterseite angeordnete Mantelseite auf. Bei einem zylinderförmigen Gehäuse wird die Mantelseite durch den Mantel des Zylinders gebildet. Bei einem rechteckigen Gehäuse umfasst die Mantelseite die parallel zur Mittellängsachse verlaufenden Seitenflächen. Die Einführöffnung der wenigstens einen Ausnehmung ist vorzugsweise in der Mantelseite des Gehäuses vorgesehen. Demnach ist die wenigstens eine Ausnehmung auch dann zugänglich, wenn ein Bauteil in der Spann- oder Greifvorrichtung eingespannt ist.
Die Einführöffnung der wenigstens einen Ausnehmung liegt vorzugsweise in einer Einführebene, wobei die Einführebene parallel zur Mittellängsachse verläuft und vorzugsweise hin zum Mittellängsachse gekrümmt ist. Die Krümmung der Einführebene entspricht vorzugsweise der Krümmung der Mantelseite des Gehäuses. Die Einführöffnung ist derart ausgebildet, dass die Einführebene sich zumindest abschnittsweise entlang eines um die Mittellängsachse verlaufenden ersten Kreisbogens erstreckt. Folglich kann eine möglichst große Ausnehmung bereitgestellt werden ohne, dass eine zusätzliche Störkontur insbesondere bei einem zylinderförmigen Gehäuse auftritt.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn im montierten Zustand des elektronischen Moduls die Sensorplatine und die Logikplatine parallel oder senkrecht zur Spannrichtung und/oder wenn im montierten Zustand des elektronischen Moduls die Sensorplatine und die Logikplatine parallel oder senkrecht zur Mittellängsachse angeordnet sind.
Vorteilhafterweise ist im montierten Zustand des elektronischen Moduls die Logikplatine zwischen dem wenigstens einen Spannelement und der Sensorplatine angeordnet. Demnach wird die Logikplatine durch die Sensorplatine vor äußeren Einflüssen geschützt. Es ist zudem denkbar, dass die Sensorplatine im Querschnitt, also bzgl. der Außenkontur, größer als die Logikplatine ausgebildet ist, sodass die Logikplatine und die Auswerteelemente durch die Sensorplatine noch besser geschützt sind.
Es ist zudem vorteilhaft, wenn das wenigstens eine elektronische Modul entlang einer Montagerichtung an oder in der Spann- oder Greifvorrichtung montierbar ist, und wenn im montierten Zustand des elektronischen Moduls die Fügerichtung des elektronischen Moduls und die Montagerichtung parallel zueinander, insbesondere koaxial zueinander, verlaufen.
Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls durch eine Spann- oder Greifvorrichtung, insbesondere Nullpunktspannmodul, zum Spannen oder Greifen von Bauteilen mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Die Spann- oder Greifvorrichtung umfasst ein Gehäuse, wenigstens ein im Gehäuse vorgesehenes und entlang einer Spannrichtung bewegbares Spannelement und wenigstens ein elektronisches Modul, wobei die Sensorplatine und die Logikplatine vor der Montage an oder in der Spann- oder Greifvorrichtung nicht zusammengefügt werden. Die Sensorplatine und die Logikplatine sind auf einer an oder in der Spann- oder Greifvorrichtung vorgesehenen Montierplatte nebeneinander angeordnet. Demnach kann eine Spann- oder Greifvorrichtung bereitgestellt werden, welche besonders flach baut.
Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls durch einen Baukasten mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Der Baukasten umfasst verschiedene Sensorplatine und/oder verschiedene Logikplatine und/oder verschiedene Aktorplatine zum individuellen Zusammenstellen von elektronischen Modulen, wobei die elektronischen Module zur Anordnung an einer Spann- oder Greifvorrichtung vorgesehen sind. Der Baukasten kann ferner wenigstens eine solche Spann- oder Greifvorrichtung umfassen. Folglich kann je nach Anwendungsfall einfach und schnell ein passendes elektronisches Modul zusammengestellt werden.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

1 eine Vorderansicht einer Spann- oder Greifvorrichtung mit einem elektronischen Modul;
2 eine Seitenansicht der Spann- oder Greifvorrichtung gemäß 1 mit verschlossenen Ausnehmungen;
3 eine Schnittansicht der Spann- oder Greifvorrichtung gemäß Schnitt III-III der 2;
3a eine Detailansicht der Spann- oder Greifvorrichtung des Details IIIa der 3;
4 eine Schnittansicht der Spann- oder Greifvorrichtung gemäß Schnitt IV-IV der 3;
4a eine Detailansicht der Spann- oder Greifvorrichtung des Details IVa der 4;
5a eine Draufsicht auf eine Sensorplatine;
5b eine Seitenansicht der Sensorplatine gemäß 5a;
5c eine Unteransicht der Sensorplatine gemäß 5a;
5d eine weitere Seitenansicht der Sensorplatine gemäß 5a;
6a eine Draufsicht auf eine Logikplatine;
6b eine Seitenansicht der Logikplatine gemäß 6a;
6c eine Unteransicht der Logikplatine gemäß 6a;
6d eine weitere Seitenansicht der Logikplatine gemäß 6a;
7 eine Explosionsansicht des Zusammenfügens der Sensorplatine und der Logikplatine;
8 eine Vorderansicht einer Aktorplatine;
9 eine Vorderansicht eines elektronischen Moduls; und
10 eine Draufsicht auf eine Spann- oder Greifvorrichtung mit nebeneinander montierten Sensorplatine und Logikplatine.

In den 1 bis 4a ist eine Spann- oder Greifvorrichtung 10 in Form eines Nullpunktspannmoduls zum zentrischen Spannen von Bauteilen gezeigt. Die Spann- oder Greifvorrichtung 10 weist ein zylinderförmiges Gehäuse 12 mit einem Gehäuseoberteil 14 und einem Gehäuseunterteil 16 auf. Das Gehäuse 12 bzw. das Gehäuseoberteil 14 weisen eine entlang einer Mittellängsachse 18 erstreckende Spannaufnahme 20 zur Aufnahme eines Spannbolzens eines einzuspannenden Bauteils auf. Zur Fixierung des Spannbolzens sind zwei Spannelemente 22 vorgesehen, welche gemäß 3a entlang einer senkrecht zur Mittellängsachse 18 verlaufenden Spannrichtung 24 verlagerbar sind. Es ist auch denkbar, dass anstelle von 2 Spannschiebern 22 drei Spannschieber 22 in einem Abstand von 120° zueinander vorgesehen sind. Der Spannbolzen kann entlang der Mittellängsachse 18 in die Spannaufnahme 20 eingeführt werden und dann eingespannt werden, indem die Spannelemente 22 aus einer zur Mittellängsachse 18 radial äußeren Freigabelage in eine radial innere Verriegelungslage verlagert werden. Das Einspannen des Spannbolzens bewirkt zudem eine axiale Beaufschlagung des Bauteils gegen das Gehäuseoberteil 14. Alternativ kann die Spann- oder Greifvorrichtung 10 zur Aufnahme eines Spannrings ausgebildet sein, wobei sich dann die Freigabelage der Spannschieber 22 radial innen und die Verriegelungslage der Spannschieber 22 radial außen befinden.
Das Gehäuse 12 weist eine der Spannaufnahme 20 zugeordnete Oberseite 26, eine der Oberseite 26 abgewandte Unterseite 28 und eine zwischen der Oberseite 26 und der Unterseite 28 angeordnete Mantelseite 30 auf. Die Oberseite 26 ist dem Gehäuseoberteil 14 zugeordnet. Die Unterseite 28 ist dem Gehäuseunterteil 16 zugeordnet. Die Mantelseite 30 ist dem Gehäuseoberteil 14 und dem Gehäuseunterteil 16 zugeordnet.
Die Spann- oder Greifvorrichtung 10 weist gemäß 1 und 2 im Gehäuseoberteil 14 mantelseitig zwei Ausnehmungen 32a, 32b auf, welche sich zwischen der Mantelseite 30 und einem in der 1 ersichtlichen Ausnehmungsboden 34 erstrecken. Die Ausnehmungen 32a, 32b umfassen jeweils mantelseitig eine in einer Einführebene 34 angeordnete Einführöffnung 36, welche gemäß 1 und 2 zwei senkrecht zur Mittellängsachse 18 und parallel zueinander verlaufende Öffnungsseiten 38 und zwei die Öffnungsseiten 38 verbindende, halbkreisförmig ausgebildete Öffnungsflanken 40 aufweist. Die Einführöffnung 36 und die Einführebene 34 der Ausnehmungen 32a, 32b sind vorzugsweise entlang eines um die Mittellängsachse 18 verlaufenden, in 3 ersichtlichen Kreisbogens 42 angeordnet, welcher vorzugsweise in der Mantelseite 30 verläuft. Die Ausnehmung 32b ist in Verlängerung des Spannelements 22 bzw. in Verlängerung der Spannrichtung 24 angeordnet. Die Ausnehmung 32a schneidet die Spannrichtung 24 nicht.
In die Ausnehmungen 32a, 32b kann gemäß 1 über die Einführöffnungen 36 jeweils wenigstens ein elektronisches Modul 44 entlang einer radial zur Mittellängsachse 18 verlaufenden Montagerichtung 45 eingeführt werden. In der Ausnehmung 32a, 32b sind dazu Haltemittel 46 vorgesehen, mit welchen das elektronische Modul 44 über die Einführöffnung 35 in der Ausnehmung 32a, 32b montiert werden kann. Die Haltemittel 46 können insbesondere als Gewindebohrungen und Schrauben, Haken, Hinterschneidungen, Rastaufnahmen und Rastelemente, Klebeflächen oder Halte- oder Klemmschienen ausgebildet sein.
In den 1, 3, 4 und 9 ist ein in die Ausnehmung 32a, 32b einsetzbares elektronisches Modul 44 gezeigt, welches aus einer Sensorplatine 48 gemäß 5a-d und aus einer Logikplatine 50 gemäß 6a-d zusammengefügt ist. Das elektronische Modul 44 ist zur Montage in der Ausnehmung 32a vorgesehen. Ferner ist in der Ausnehmung 32a ein Funkmodul 49 vorgesehen. Die Ausnehmung 32b ist zur Montage einer alleinstehenden Sensorplatine 48 vorgesehen, welche mit dem elektronischen Modul 44 verbunden ist.
In 5a-d ist eine Sensorplatine 48 und in 6a-d ist eine Logikplatine 50 für ein elektronisches Modul 44 dargestellt. Die Sensorplatine 48 ist zur Erfassung von Zuständen der Spann- oder Greifvorrichtung 10 eingerichtet. Die Logikplatine 50 ist zur Auswertung der durch die Sensorplatine 48 erfassten Signale eingerichtet. Die Sensorplatine 48 erstreckt sich in einer ersten Ebene 52. Die Logikplatine 50 erstreckt sich in einer zweiten Ebene 54. Die Sensorplatine 48 und die Logikplatine 50 weisen jeweils eine näherungsweise viereckige Außenkontur 56 mit vier abgerundeten Ecken 58 und mit zwei parallel zueinander verlaufenden kurzen Seiten 60 und zwei parallel zueinander verlaufenden langen Seiten 61 auf. Die Außenkontur 56 ist vorzugsweise gefräst. Die Sensorplatine 48 weist eine zur ersten Ebene 52 parallel verlaufende Platinenhöhe 62 und eine parallel zur ersten Ebene 52 und senkrecht zur Platinenhöhe 62 verlaufende Platinenbreite 64 auf. Die Logikplatine 50 weist eine zur zweiten Ebene 54 parallel verlaufende Platinenhöhe 62 und eine parallel zur zweiten Ebene 54 und senkrecht zur Platinenhöhe 62 verlaufende Platinenbreite 64 auf. Zudem weisen die Sensorplatine 48 eine senkrecht zur ersten Ebene 52 und die Logikplatine 50 eine senkrecht zur zweiten Ebene 54 verlaufende Platinendicke 66 auf. Die Sensorplatine 48 und die Logikplatine 50 weisen jeweils ein Verhältnis zwischen der Platinenhöhe 62 und der Platinenbreite 64 von 1:1,3 und ein Verhältnis zwischen der Platinendicke 66 und der Platinenhöhe 62 von 1:3 auf.
Ferner ist insbesondere in den 5a-d und 6a-d ersichtlich, dass die Sensorplatine 48 und die Logikplatine 50 jeweils zwei Befestigungsaufnahmen 68 aufweisen, welche mittig an den zwei sich gegenüberliegenden kurzen Seiten 60 vorgesehen sind. Die Befestigungsaufnahmen 68 dienen zur Aufnahme von Befestigungsmittel 70, wobei die Befestigungsmittel 70 zum Zusammenfügen der Sensorplatine 48 mit der Logikplatine 50 und/oder zum Montieren des elektronischen Moduls 44 mit der Spann- oder Greifvorrichtung 10 in Verbindung mit den Haltemitteln 46 vorgesehen sind. Die Befestigungsmittel 70 erstrecken sich gemäß 9 senkrecht zur ersten Ebene 52 und senkrecht zur zweiten Ebene 54. Es ist denkbar, dass weitere Befestigungsaufnahmen 68 an den kurzen Seiten 60 und/oder den langen Seiten 62 vorgesehen sind. Die Befestigungsaufnahmen 68 sind U-förmig ausgebildet, sowohl beidseitig senkrecht zur ersten Ebene 52 bzw. zur zweiten Ebene 54 zugänglich als auch parallel zur ersten Ebene 52 bzw. zur zweiten Ebene 54 seitlich, also jeweils von der Außenkontur 56 kommend, zugänglich.
Die Sensorplatine 48 und die Logikplatine 50 weisen jeweils eine parallel zur Platinenhöhe 62 verlaufende Aufnahmehöhe 72 und eine parallel zur Platinenbreite 64 verlaufende Aufnahmenbreite 74 auf. Die Sensorplatine 48 weist gemäß 5a, 5c im Gegensatz zur Logikplatine 50 gemäß 6a, 6c eine schmalere Befestigungsaufnahme 68 auf. Folglich ist die Aufnahmenhöhe 72 der Sensorplatine 48 kleiner als die Aufnahmehöhe 72 der Logikplatine 50. Zudem ist die Aufnahmebreite 74 der Sensorplatine 48 größer als die Aufnahmebreite 74 der Logikplatine 50, wobei die Sensorplatine 48 seitlich an jeder Befestigungsaufnahme 68 jeweils zwei die Aufnahmebreite 74 verlängernde Aufnahmestege 76 aufweist. Die Sensorplatine 48 weist ein Verhältnis zwischen der Aufnahmehöhe 72 und der Aufnahmebreite 74 im Bereich zwischen 1:3 und 1:0,5, vorzugsweise von 1:1,5 auf. Die Logikplatine 50 weist ein Verhältnis zwischen der Aufnahmehöhe 72 und der Aufnahmebreite 74 im Bereich zwischen 1:4 und 1:1, vorzugsweise von 1:2 auf.
Der Bereich um die Befestigungsaufnahme 68 bildet jeweils bei der Sensorplatine 48 und der Logikplatine 50 einen Anlageabschnitt 78 zur Anlage eines Spannabschnitts 79 des aufzunehmenden Befestigungsmittels 70, insbesondere eines Schraubenkopfs. Es ist denkbar, dass die Oberfläche und/oder das Material des Anlageabschnitts 78 gegenüber der weiteren Platinen 48, 50 unterschiedlich ausgebildet sind, insbesondere rauer und/oder verschleißbeständiger. Aufgrund der schmaleren Ausbildung der Befestigungsaufnahme 68 und des Vorsehens der Aufnahmestege 76 bei der Sensorplatine 48 kann ein größerer Anlageabschnitt 78 für einen sicheren Halt des Befestigungsmittels 70 bereitgestellt werden. Zudem ermöglicht die größere Ausbildung der Befestigungsaufnahme 68 bei der Logikplatine 50 ein einfacheres Einführen der Befestigungsmittel 70. Die vorgenannten Ausführungen gelten ebenfalls für die Ausgestaltung einer Aktorplatine 80 gemäß 8, wobei die Befestigungsaufnahmen 68 entsprechend der Logikplatine 50 ausgebildet sein können. Die Aktorplatine 80 ist zur Steuerung von in oder an der Spann- oder Greifvorrichtung 10 vorgesehenen Aktoren eingerichtet.
Das elektronische Modul 44 kann aus wenigstens zwei der folgenden Platinen zusammenfügt werden: Sensorplatine 48, Logikplatine 50, Aktorplatine 80. Dabei sind die Sensorplatine 48, die Logikplatine 50 und die Aktorplatine 80 separat voneinander ausgebildet. Gemäß 9 ist das elektronische Modul 44 in einer Sandwichbauweise aus einer Sensorplatine 48 und einer Logikplatine 50 entlang einer Fügerichtung 82 zusammengefügt, wobei die Fügerichtung 82 senkrecht zur ersten Ebene 52 und zur zweiten Ebene 54 verläuft. Dazu sind die Sensorplatine 48 und die Logikplatine 50 entlang der Fügerichtung 82 hintereinander angeordnet und mittels der Befestigungsmittel 70 miteinander verbunden. Im montierten Zustand verlaufen die Montagerichtung 45 und die Fügerichtung 82 parallel zueinander. Auf der Sensorplatine 48 sind beidseitig Sensorelemente 84 und auf der Logikplatine 50 sind beidseitig Auswerteelemente 86 anordenbar, wobei die Sensorelemente 84 vorzugsweise auf der der Logikplatine 50 zugewandten Seite der Sensorplatine 50 angeordnet sind. Auf der Aktorplatine 80 sind ferner beidseitig Aktorelemente 87 anordenbar.
Das elektronische Modul 44 weist einen Platinenabstand 88 auf, welcher dem Abstand zwischen der ersten Ebene 52 und der zweiten Ebene 54 entspricht. Zum Schutz der auf den Platinen 48, 50, 80 verbauten Elementen 82, 84, 87 ist zwischen zwei Platinen 48, 50, 80 jeweils ein Abstandselement 90 vorgesehen, welches vor dem Zusammenführen zwischen den Platinen 48, 50 angeordnet wird. Das Abstandselement 90 beschränkt das Zusammenführen der Platinen 48, 50, 80 bis zu einem minimalen Platinenabstand 86. Das Abstandselement 90 ist vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet, wobei dessen Längserstreckung einem minimalen und/oder optimalen Platinenabstand 86 entspricht. Die Sensorelemente 82, die Auswerteelemente 84 und die Aktorelemente 87 sind vorzugsweise mit einer Harzbeschichtung versehen. Es ist ferner denkbar, dass der Zwischenraum 92 zwischen zwei zusammengefügten Platinen 48, 50, 80 teilweise oder vollständig mit Harz ausgefüllt ist.
Zum weiteren Schutz des elektronischen Moduls 44 können gemäß 2 die Ausnehmungen 32a, 32b jeweils mittels eines Deckels 94 verschlossen werden, wobei an der Einführöffnung 36 und/oder dem Deckel 94 ein Dichtelement 96 zum Abdichten der Ausnehmung 32a, 32b vorgesehen ist.
In 10 ist eine alternative Ausgestaltung eines elektronischen Moduls 100 gezeigt, wobei dieses im Gegensatz zu den in 1 und 9 dargestellten Module 44 nicht in einer Sandwichbauweise aufgebaut ist. In 10 sieht die Spann- oder Greifvorrichtung 10 im Gehäuse 12 unterseitig eine Montierplatte 98 vor, auf welcher die Sensorplatine 48 und die Logikplatine 50 nebeneinander sowie parallel zur ersten Ebene 52 und zur zweiten Ebene 54 beabstandet zueinander angeordnet sind. Demnach kann eine Spann- oder Greifvorrichtung 10 mit einem elektronischen Modul 44 im Gehäuseunterteil 16 bereitgestellt werden, welches besonders flach baut.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1886751 B1 [0002]

Claims

Elektronisches Modul (44, 100) für eine Spann- oder Greifvorrichtung (10), insbesondere Nullpunktspannmodul, wobei die Spann- oder Greifvorrichtung (10) zum Spannen oder Greifen von Bauteilen ausgebildet ist, ein Gehäuse (12) und wenigstens ein im Gehäuse (12) vorgesehenes und entlang einer Spannrichtung (24) bewegbares Spannelement (22) umfasst, wobei das wenigstens eine elektronische Modul (44, 100) wenigstens eine entlang einer ersten Ebene (52) erstreckende Sensorplatine (48) mit wenigstens einem Sensorelement (84) und wenigstens eine entlang einer zweiten Ebene (54) erstreckende, von der Sensorplatine (48) separat ausgebildete Logikplatine (50) mit wenigstens einem Auswerteelement (86) zur Auswertung der durch das wenigstens eine Sensorelement (84) erzeugten Signale aufweist.
Modul (44, 100) nach Anspruch 1, wobei die Sensorplatine (48) in der ersten Ebene (52) und/oder die Logikplatine (50) in der zweiten Ebene (54) eine viereckige Außenkontur (56) mit abgerundeten Ecken (58) und mit jeweils zwei parallel zueinander verlaufenden Seiten (60, 61) aufweist, und wobei die Sensorplatine (48) und/oder die Logikplatine (50) an wenigstens zwei gegenüberliegenden Seiten (60, 61) Befestigungsaufnahmen (68) zur Aufnahme von entlang einer senkrecht zur ersten Ebene (52) und/oder zur zweiten Ebene (54) verlaufende Fügerichtung (82) angeordneten Befestigungsmittel (70) aufweist.
Modul (44) nach Anspruch 1 oder 2 einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sensorplatine (48) und die Logikplatine (50) derart angeordnet sind, dass die erste Ebene (52) und die zweite Ebene (54) parallel und beabstandet zueinander verlaufen und wobei die Sensorplatine (48) und die Logikplatine (50) senkrecht zur ersten Ebene (52) hintereinander angeordnet sind.
Modul (44) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Befestigungsaufnahmen (68) der Sensorplatine (48) im Querschnitt gleich der oder kleiner als die Befestigungsaufnahmen (68) der Logikplatine (50) ausgebildet sind, und wobei insbesondere die Sensorplatine (48) und/oder die Logikplatine (50) jeweils einen Anlageabschnitt (78) zur Anlage eines Spannabschnitts des Befestigungsmittels (70) aufweist.
Modul (44) nach Anspruch 4, wobei wenigstens eines der Sensorelemente (84) auf der der Logikplatine (50) zugewandten Seite der Sensorplatine (48) angeordnet ist, und/oder wobei wenigstens eines der Auswerteelemente (86) auf der Sensorplatine (48) zugewandten Seite der Logikplatine (50) angeordnet ist.
Modul (44) nach Anspruch 4 oder 5, wobei zwischen der Sensorplatine (48) und der Logikplatine (50) wenigstens ein Abstandselement (90) zum Begrenzen des minimalen Platinenabstands (88) zwischen der Sensorplatine (48) und der Logikplatine (50) angeordnet ist.
Modul (44) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das wenigstens eine Sensorelement (84) und/oder das wenigstens eine Auswerteelement (86) mit Harz bedeckt ist und/oder der Zwischenraum (92) zwischen der Sensorplatine (48) und der Logikplatine (50) mit Harz ausgefüllt ist.
Modul (44) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend wenigstens ein Aktorelement (87) zur Steuerung eines an oder in der Spann- oder Greifvorrichtung (10) angeordneten Aktors, und wobei das wenigstens eine Aktorelement (87) auf der Sensorplatine (48) und/oder der Logikplatine (50) angeordnet ist und/oder wobei das wenigstens eine Aktorelement (87) auf einer zur Sensorplatine (48) und zur Logikplatine (50) separat ausgebildeten Aktorplatine (80) angeordnet ist.
Modul (44) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das wenigstens eine Auswerteelement (86) die durch das wenigstens eine Sensorelement (84) erzeugten Signale konditioniert, auswertet und/oder zusammenführt und wobei die insbesondere aggregierten Signale über eine gemeinsame Schnittstelle bereitgestellt werden.
Spann- oder Greifvorrichtung (10), insbesondere Nullpunktspannmodul, zum Spannen oder Greifen von Bauteilen mit einem Gehäuse (12), mit wenigstens einem entlang einer Spannrichtung (24) bewegbaren Spannelement (42) und mit wenigstens einem elektronischen Modul (44) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das wenigstens eine aus der Sensorplatine (48) und der Logikplatine (50) zusammengefügte elektronische Modul (44) an oder in der Spann- oder Greifvorrichtung (10) montierbar ist.
Spann- oder Greifvorrichtung (10) nach Anspruch 10, umfassend eine im Gehäuse (12) angeordnete entlang einer Mittellängsachse (18) erstreckende Spannaufnahme (20), insbesondere zur Aufnahme eines Spannbolzens oder eines Spannrings, wobei im Gehäuse (12) wenigstens eine Ausnehmung (32a, 32b) mit einer Einführöffnung (36) vorgesehen ist, wobei in der wenigstens einen Ausnehmung (32a, 32b) Haltemittel (46) zum Montieren des elektronischen Moduls (44) in der wenigstens einen Ausnehmung (32a, 32b) vorgesehen sind, und wobei die wenigstens eine Ausnehmung (32a, 32b) und die Haltemittel (46) derart ausgebildet sind, dass das elektronische Moduls (44) radial zur Mittellängsachse (18) durch die Einführöffnung (36) in die Ausnehmung (32a, 32b) einführbar und aus der Ausnehmung (32a, 32b) entnehmbar ist und dort montierbar und demontierbar ist.
Spann- oder Greifvorrichtung (10) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Sensorplatine (48) und die Logikplatine (50) jeweils parallel zur Spannrichtung (24) oder zur Mittellängsachse (18) angeordnet sind.
Spann- oder Greifvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Logikplatine (50) zwischen dem wenigstens einen Spannelement (22) und der Sensorplatine (48) angeordnet ist.
Spann- oder Greifvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das wenigstens eine elektronische Modul (44) entlang einer Montagerichtung (45) an oder in der Spann- oder Greifvorrichtung (10) montierbar ist, und wobei im montierten Zustand des elektronischen Moduls (44) die Fügerichtung (82) und die Montagerichtung (45) parallel, insbesondere koaxial, zueinander verlaufen.
Spann- oder Greifvorrichtung (10), insbesondere Nullpunktspannmodul, zum Spannen oder Greifen von Bauteilen mit einem Gehäuse (12), mit einem entlang einer Spannrichtung (24) bewegbaren Spannelement (22) und mit wenigstens einem elektronischen Modul (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sensorplatine (48) und die Logikplatine (50) auf einer an oder in der Spann- oder Greifvorrichtung (10) vorgesehenen Montierplatte (98) nebeneinander angeordnet sind.
Baukasten mit verschiedenen Sensorplatinen (48) und/oder mit verschiedenen Logikplatinen (50) und/oder mit verschiedenen Aktorplatinen (80) zum individuellen Zusammenstellen von elektronischen Modulen (44, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Anordnung an einer Spann- oder Greifvorrichtung (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15.