DE3639578C3

DE3639578C3 - Informationsverarbeitungsapparatur für Werkzeughalter

Info

Publication number: DE3639578C3
Application number: DE3639578A
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Takeuchi; Hiroshi Nogi
Original assignee: Tokyo Keiki Co Ltd
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1985-11-20
Filing date: 1986-11-20
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2006-11-21
Also published as: GB8625502D0; GB2185130A; DE3639578A1; GB2185130B; US4809426A; DE3639578C2; JPS62120945A; GB8627447D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Informationsverarbeitungsapparatur für einen Werkzeughalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2.

Es ist Stand der Technik, den Werkzeugwechsel an Werkzeugmaschinen, z. B. Bearbeitungszentren, mit Hilfe automatischer Werkzeugwechselvorrichtungen vorzunehmen.

Fig. 1 zeigt als Beispiel ein Bearbeitungszentrum mit einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung 10. Diese Werkzeugwechselvorrichtung 10 besitzt einen umlaufenden Gurtmechanismus 12 mit Rahmen 14 zur Aufnahme von Werk zeugen. In diese Rahmen 14 sind beispielsweise als Standardprodukt erhält liche Werkzeughalter 18 (Fig. 2) eingesetzt, an denen Bohrer oder dgl. angebracht sind. Wenn die Nummer des Rahmens, in dem sich ein gewünschtes auszuwechselndes Werkzeug befindet, von Seiten des Bearbeitungszentrums 20 bestimmt wird, wird der Gurtmechanismus 12 so angetrieben, daß der bestimmte Rahmen zu einer Entnahmeposition geführt wird, an der sich ein Werkzeugwechselroboter 22 befindet. Der in dem bestimmten Rahmen befind liche Werkzeughalter wird durch einen Roboterarm 24A herausgenommen und zu einer Spindel 26 des Bearbeitungszentrums 20 geführt. Das an der Spindel 26 angebrachte Werkzeug wird von einem weiteren Roboterarm 24B von der Spindel gelöst. Anschließend wird der Arm gedreht und das neue Werkzeug wird an der Spindel 26 angebracht.

Der Werkzeugwechsel mit Hilfe einer solchen automatischen Werkzeugwechsel vorrichtung wird durchgeführt, indem ein gewünschtes auszuwechselndes Werk zeug durch Bestimmung der Rahmennummer ausgewählt wird. Deshalb müssen bei einer solchen automatischen Werkzeugwechselvorrichtung Rahmennummer und Werkzeugnummer einander entsprechen, d. h. in einer "1 : 1-Relation" stehen.

Wenn das Bearbeitungszentrum z. B. das Werkzeug mit der Nummer 5 festlegt, bedeutet dies, daß in der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung der Rahmen mit der Nummer 5 bestimmt wird. Es ist also nicht möglich, die Werkzeugart direkt zu bestimmen, d. h. festzulegen, ob es sich z. B. um einen Bohrer oder einen Fräser handelt.

Falls also ein in der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung vorhandenes Werkzeug entnommen wird, sei es, weil es beschädigt ist oder geschliffen werden soll, muß sichergestellt sein, daß das neue Werkzeug in den Rahmen mit der vorbestimmten Nummer eingesetzt wird. Nun lassen sich die Werk zeuge, die sich in einem Rahmen in der Nähe des Werkzeugwechselroboters (22) befinden, vergleichsweise leicht austauschen, während beim Austausch von Werkzeugen, die in anderen Rahmen angeordnet sind, der Zugang für die Bedienungsperson schwierig ist, da der verfügbare Raum im allgemeinen sehr begrenzt ist. Da einige der Werkzeuge erhebliches Gewicht haben, ist der Werkzeugaustausch relativ mühsam.

Für Systeme, bei denen der Werkzeugwechsel auf der erwähnten 1 : 1-Relation zwischen Rahmennummer und Werkzeugnummer beruht, ist die Verwendung von Werkzeughaltern bekannt, in deren konische Kupplungsfläche 28 eine Kennung in Form mehrerer eingebetteter Magnete 29 angebracht ist, deren Anordnung für die Werkzeugnummer kennzeichnend ist.

Bei einem solchen System werden, nachdem die Werkzeughalter mit den an ihnen befestigten Werkzeuge in beliebiger Verteilung in die Rahmen 14 der in Fig. 1 dargestellten automatischen Werkzeugwechselvorrichtung 12 ein gesetzt sind, die durch die eingebetteten Magnete verkörperten Nummern zunächst ausgelesen und gespeichert, indem ein Lernprozeß durchlaufen wird, bei dem die Auswechseloperationen der Werkzeuge aller Rahmen 14 einmal durchgeführt werden. Auf diese Weise wird die Beziehung zwischen den Rahmennummern und den Werkzeugnummern in Form einer Datentabelle abgelei tet. Deshalb läßt sich durch Bestimmung der Werkzeugnummer auf der Basis der Tabellendaten das Werkzeug mit der Rahmennummer, die der bestimmten Werkzeugnummer entspricht, auswählen und auswechseln.

Auch dann, wenn ein Werkzeug ausgetauscht werden muß, weil es beschädigt ist oder geschliffen werden soll, und derselbe Werkzeughalter verwendet wird, kann dieser mit dem neuen Werkzeug in einen beliebigen leeren Rahmen eingesetzt werden, der sich an einer leicht zugänglichen Position befindet, ohne daß die Nummer des Rahmens beachtet werden muß, weil durch einen erneuten Durchlauf des erwähnten Lernprozesses in der oben beschriebenen Weise ein Werkzeugwechsel ohne Beschränkung durch die Rahmennummer möglich ist.

Die Verkörperung der Werkzeugnummer durch in den Werkzeughalter eingebet tete Magnete findet ihre Grenze in der Zahl der Magnete, die sich an dem Werkzeughalter unterbringen lassen. Die an dem Werkzeughalter anbringbare Informationsmenge ist deshalb relativ klein, und es ist nicht möglich, die Werkzeuge ausschließlich auf der Basis der Informationen an dem Werkzeug halter zu verwalten.

Außerdem ist es in der Praxis schwierig, die Werkzeugnummer usw. zu ändern, da die Positionen, an denen die Magnete eingebettet sind, im wesentlichen festliegen, so daß der Werkzeughalter für jedes Werkzeug wieder in einer 1 : 1-Relation vorgegeben ist. Ein spezieller Werkzeughalter läßt sich nicht zur Anbringung eines anderen Werkzeugs verwenden, so daß man Werkzeughalter mit denselben Magnetkombinationen auf Lager halten muß, um einen entspre chenden Werkzeugaustausch vornehmen zu können. Dies wiederum bedingt eine komplizierte Verwaltung der Werkzeughalter selbst.

Eine für eine automatische Werkzeugwechselvorrichtung geeignete Informationsverarbeitungsapparatur für Werkzeughalter mit den Merkmalen im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 ist bekannt aus der EP 0 214 666 A2. Eine an dem Werkzeughalter angebrachte Datenspeicherapparatur, die einen Speicher zur Aufnahme werkzeugbezogener Daten aufweist, steht mit einer Dateneingabe/Ausgabe-Apparatur, die an der Werkzeug wechselvorrichtung angebracht ist, in Verbindung. Der Daten austausch erfolgt dabei sowohl in der Richtung von der Daten speicherapparatur zu der Dateneingabe/Ausgabe-Apparatur als auch in umgekehrter Richtung über ein sich gegenüberstehendes Induktionsspulenpaar. Ein wesentlicher Nachteil ist bei der offenbarten Anordnung darin zu sehen, daß neben dem Datentransfer in beiden Richtungen auch die für die Stromversorgung der Datenspeicherapparatur nötige Energieübertragung über das Induktionsspulenpaar erfolgt. Die Übertragung eines Wechselstroms großer Amplitude für die Stromversorgung der Daten speicherapparatur kann zu einer störenden Beeinflussung des Datentransfers führen. Ferner ist bei einer Übertragung mit tels eines Induktionsspulenpaares davon auszugehen, daß die Datenimpulse verzerrt übertragen werden.

Des weiteren ist eine Informationsverarbeitungsapparatur für Werkzeughalter aus der DE 33 26 615 bekannt. Eine Si gnal- und eine Stromquelle sind bei der bekannten Informationsverarbeitungsapparatur über Kontaktglieder mit einem einem Werkzeughalter zugeordneten Speicher verbunden. Insbesondere sind Kontaktstifte erforderlich, die zur Anlage an die Kontaktglieder kommen müssen. Ferner ist es zur Vermeidung von Fehlern aufgrund Verschmutzung erforderlich, besondere Sacklochbohrungen vorzusehen, innerhalb denen die Kontaktglieder angeordnet sind. Die bekannte Informationsverarbeitungsapparatur ist daher kompliziert aufgebaut und darüber hinaus verschmutzungsanfällig.

Die Übertragung von Daten unter Verwendung der Resonanzcharakteristik eines Magnetkreises ist aus der DE 32 42 764 A1 bekannt. Eine Angabe über die notwendige Stromversorgung ist nicht gegeben, weshalb hier eine Steckverbindung angenommen werden muß. Eine ähnliche Anordnung ist aus der DE 15 52 431 A1 bekannt, dort werden ein magnetischer Trommelspeicher sowie Hallgeneratoren zur Abfrage verwendet. Auch hier ist das die Stromversorgung betreffende Problem nicht gelöst.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Informationsverarbeitungsapparatur der bekannten Art so weiterzubilden, daß bei einfachem Aufbau nicht nur ein sicherer Datenaustausch ermöglicht ist, sondern auch eine sichere Stromversorgung gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs 2 in Verbindung mit deren Oberbegriffsmerkmalen gelöst.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Bei der Erfindung trägt der Werkzeughalter selbst den Speicher für die verschiedenen Informationen zu dem an dem Werkzeughalter angebrachten Werkzeug, wobei eine kontaktlose Kopplungseinrichtung beim Einschreiben und Auslesen der Informationen eine optische oder magnetische Übertragung der Daten zwischen dem Speicher und der externen Einheit durch seriellen Datentransfer ermöglicht. Somit läßt sich eine große Menge der für den Werkzeugwechsel und die Werkzeugverwaltung erforderlichen Daten in den im Werkzeughalter eingebauten Speicher einschreiben und dort speichern. Wenn dieser eingebaute Speicher ein nichtflüchtiger Speicher ist, gehen die gespeicherten Daten auch bei einer Verwendung des Speichers über lange Zeit nicht verloren. Es lassen sich verschiedene Werkzeugdaten, Daten zur Kennzeichnung der Werkzeugabmessung wie Länge und Radius usw., zur Standzeit des Werkzeugs und ähnliche für jedes Werkzeug speichern und halten. Dies ermöglicht eine effiziente Wartung und Verwaltung der Werkzeuge.

Dabei ist es nicht notwendig, irgendwelche spezielle Zuordnungen zwischen anzubringenden Werkzeugen und den Werkzeughaltern vorzusehen. Wenn ein anderes Werkzeug an dem Werkzeughalter befestigt wird, lassen sich die Werkzeugnummer und die anderen in dem eingebauten Speicher enthaltenen charakteristischen Werkzeugdaten neu einschreiben, so daß der geeignete Werkzeughalter ohne Rücksicht auf die Werkzeugart frei benutzbar ist.

Da keine Beschränkung durch die Rahmennummer in der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung gegeben ist, kann das an dem Werkzeughalter befestigte Werkzeug in einen beliebigen leeren Rahmen eingesetzt werden, der sich an einer Stelle befindet, an der das Werkzeug sich leicht anbringen und abnehmen läßt. Nach dem Einsetzen des neuen Werkzeugs wird die Information aus dem Speicher des Werkzeughalters in dem betreffenden Rahmen, in den das neue Werkzeug eingesetzt wurde, von der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung ausgelesen, so daß das entsprechende Werkzeug anschließend durch einen Steuerbefehl des Bearbeitungszentrums ausgewählt werden kann.

Der Werkzeughalter gemäß der Erfindung benötigt nicht nur keine Stromversorgungs-, sondern auch keine galvanische Informationsverbindung zu der externen Einheit. Es genügt, die werkzeughalterseitige Einheit und die Schreib/Leseeinheit so zu positionieren, daß beide Einheiten optisch oder magnetisch miteinander gekoppelt sind. Die Daten können dann von der externen Einheit aus dem in dem Werkzeughalter eingebauten Speicher ausgelesen und in ihn eingeschrieben werden. Selbst dann, wenn die den Speicher enthaltende elektrische Schaltung in dem Werkzeughalter angeordnet ist und vergleichsweise harten Betriebsbedingungen unterliegt, bei denen der Werkzeughalter vibriert oder Öl oder dgl. sich auf ihm ablagert, können die Daten sicher eingeschrieben und ausgelesen werden, ohne daß durch die Öl- oder anderweitige Ablagerung Fehlfunktionen auftreten.

Wesentlich ist somit, daß nicht nur die serielle Übertragung der einzuschreibenden Daten und der ausgelesenen Daten mittels kontaktloser Kopplungsmittel erfolgt, sondern auch die Versorgung des Werkzeughalters mit Strom ebenfalls mittels kontaktloser Kopplung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite eines Transformators erfolgt.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Bearbeitungszentrums mit einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung,

Fig. 2 zeigt einen handelsüblichen Werkzeughalter,

Fig. 3 zeigt einen handelsüblichen Werkzeughalter mit eingebetteten Kennzeichnungsmagneten,

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Formats der in einem an dem Werkzeughalter vorgesehenen Speicher einzuschreibenden und auszulesenden Daten,

Fig. 6A und 6B zeigen die räumliche Anordnung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4 in einem Werkzeughalter,

Fig. 7a und 7b zeigen eine andere Anordnung des Ausführungsbeispiels von Fig. 4 in einem Werkzeughalter,

Fig. 8 zeigt die Kombination eines Werkzeughalters mit einer externen Einheit gemäß Fig. 4,

Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer eingebauten Batterie.

Zunächst sei der Aufbau des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung beschrieben:

Eine in einen Werkzeughalter 18 eingebaute mit 30 bezeichnete Einheit besitzt einen nichtflüchtigen Speicher 32 für serielle Dateneingabe und -ausgabe, der im folgenden kurz als serieller Speicher bezeichnet wird und der zur Speicherung verschiedener Informationen zur Kennzeichnung des an dem Werkzeughalter angebrachten Werkzeugs dient. Es handelt sich beispielsweise um ein EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), dessen Speicherinhalt sich elektrisch neu einschreiben läßt. In der Praxis eignet sich z. B. der von der Firma Xicor Co., Ltd. angebotene Baustein X 2404. Der nichtflüchtige serielle Speicher 32 besitzt einen seriellen Datenanschluß SDA und einen seriellen Taktanschluß SCL. Das Einschreiben von Daten erfolgt durch serielle Eingabe der Adresse und Daten synchron zu einem Takt, wobei die Adresse und die Daten aus einem Startimpuls, einem R/W-Impuls für die Umschaltung der Lese- und Schreibfunktionen, einer Adresse, den Daten und einem Endimpuls bestehen (Fig. 5).

Wenn durch den in Fig. 5 dargestellten R/W-Impuls in den Lesemodus umgeschaltet und die Adresse taktsynchron eingelesen wird, können die unter dieser Adresse gespeicherten Daten nach der Adressenbestimmung synchron mit dem Takt als serielle Daten ausgelesen werden.

Die Speicherkapazität des Speichers 32 beträgt z. B. 8×512 Byte und reicht somit aus zur Speicherung zahlreicher das Werkzeug kennzeichnender Informationen, z. B. der Werkzeugnummer, der Werkzeugart, der Werkzeugabmessungen, der Standzeit usw.

Unter Verwendung des seriellen Datenanschlusses SDA und des seriellen Taktanschlusses SCL des Speichers 32 lassen sich in die als externe Einheit ausgebildeten Schreib/Leseeinheit 34 Daten einschreiben bzw. aus ihr auslesen. Zu diesem Zweck ist eine kontaktlose mit Optokopplern arbeitende Kopplungseinrichtung vorgesehen.

Die auf der Seite des Werkzeughalters vorgesehene Einheit 30 und die Schreib/Leseeinheit 34 sind nämlich voneinander getrennt. Ihnen sind drei Gruppen von Optokopplern zugeordnet, die jeweils von einer Kombination aus einer Leuchtdiode und einem Phototransistor gebildet sind. Die werkzeughalterseitige Einheit 30 besitzt eine Leuchtdiode 36 und zwei Phototransistoren 38 und 40. Die Leuchtdiode 36 überträgt die Adressen- und Datenimpulse von dem seriellen Datenanschluß SDA des Speichers 32 nach außen. Der Phototransistor 38 nimmt die Adressen- und Datenimpulse von der Schreib/Leseeinheit 34 auf und führt sie zu dem seriellen Datenanschluß SDA. Der Phototransistor 40 nimmt die Taktimpulse der Schreib/Leseeinheit 34 auf und führt sie zu dem seriellen Taktanschluß SCL.

Auf der Seite der Schreib/Leseeinheit 34 sind ein Phototransistor 42 und zwei Leuchtdioden 44 und 46 vorgesehen, die derart angeordnet sind, daß sie der Leuchtdiode 36 und den Phototransistoren 38 und 40 der werkzeughalterseitigen Einheit 30 jeweils räumlich gegenüberliegen. Der Phototransistor 42 nimmt die Adressen- und Datenimpulse von der werkzeughalterseitigen Einheit 30 auf. Die Leuchtdiode 44 überträgt die Adressen- und Datenimpulse zu der werkzeughalterseitigen Einheit 30. Die Leuchtdiode 46 überträgt die Taktimpulse zu der werkzeughalterseitigen Einheit 30.

In der werkzeughalterseitigen Einheit 30 sind ferner ein Teil eines Trans formators 48 und eine geregelte Gleichrichterschaltung 50 mit Spannungs regelung vorgesehen. Der Transformator 48 wird über ein kontaktloses Kopp lungssystem von einer in der Schreib/Leseeinheit 34 angeordneten Versor gungsquelle beaufschlagt und liefert eine Versorgungsspannung für die Speicheranordnung. Die Gleichrichterschaltung 50 richtet die Ausgangs spannung des Transformators 48 gleich und erzeugt eine konstante Gleich spannung für den Speicher. Dem auf der Werkzeughalterseite vorgesehenen Transformatorteil 48 entspricht auf der Seite der Schreib/Leseeinheit 34 ein Leistungstransformator 52 mit einem die Primärwicklung tragenden Kern teil, der derart in die Schreib/Leseeinheit 34 eingebaut ist, daß er dem Transformatorteil 48 räumlich gegenüberliegt. Ein Oszillator 56 liefert eine Wechselspannung vorbestimmter Frequenz an die Primärwicklung des Transformators 52.

Durch das Zusammenfügen der auf die beiden Einheiten 30 und 34 aufgeteilten Transformatorteile 48 und 52 derart, daß ihre Schnittflächen in der in Fig. 4 dargestellten Weise aneinanderliegen, wird ein geschlossener Magnetkreis gebildet, so daß das Magnetfeld, das die von der Wechselspannung des Oszil lators 56 beaufschlagte Primärwicklung erzeugt, auf den Kernteil in der werkzeughalterseitigen Einheit 30 übertragen wird und in der Sekundärwick lung eine induzierte Spannung erzeugt.

Die Schreib/Leseeinheit 34 besitzt einen I/O-Anschluß 58 für serielle Über tragung. Dieser dient zum seriellen Datentransfer beim Einschreiben oder Auslesen in den bzw. aus dem Speicher 32 der werkzeughalterseitigen Einheit 30. Der I/O-Anschluß 58 ist mit einem Mikroprozessor 60 verbunden. Eine Anzeige- und Bedienungseinrichtung 62 ist als externes I/O-Gerät ebenfalls mit dem Mikroprozessor 60 verbunden. Der Mikroprozessor steuert das Einschreiben oder das Auslesen der verschiedenen das Werkzeug betreffenden Informationen über den seriellen I/O-Anschluß 58 auf der Basis der mit einer Tastatur der Anzeige- und Bedienungseinrichtung 62 eingegebenen Daten. Die Schreib/Leseeinheit 34 besitzt ferner eine Stromversorgungs schaltung 64, die die einzelnen Schaltkreise mit einer konstanten Gleich spannung versorgt.

Fig. 6A zeigt einen Werkzeughalter, in den die in Fig. 4 dargestellte Einheit 30 eingebaut ist. Fig. 6B zeigt eine Querschnittsansicht des eingebauten Teils der werkzeughalterseitigen Einheit.

Die in Fig. 4 dargestellte werkzeughalterseitige Einheit 30 befindet sich - wie aus Fig. 6A und 6B hervorgeht - in dem konischen Kupplungsteil 28 des Werkzeughalters 18. Aus Fig. 6B ist erkennbar, daß in diesem Teil 28 des Werkzeughalters eine Ausnehmung 66 ausgebildet, in der die Einheit 30 auf genommen ist. Der Speicher 32, die Stromversorgungsschaltung 50, die Leuchtdiode 36, die Phototransistoren 38 und 40 und der Transformatorteil 48 sind in dieser Ausnehmung 66 angeordnet.

Wie aus Fig. 6A erkennbar ist, befinden sich die Trennflächen des Kerns des Transformatorteils 48 freiliegend an der Oberfläche des Kupplungsabschnitts 28 des Werkzeughalters. In die Flächenteile, an denen sich die Leuchtdiode 36 und die Phototransistoren 38 und 40 befinden, sind transparente Fenster 68, 70 und 72 ausgebildet, in die Hartgläser oder dgl. eingesetzt sind.

Fig. 7A zeigt eine andere Ausführungsform einer Einbaukonstruktion der werkzeughalterseitigen Einheit 30. Fig. 7B zeigt eine Ansicht der Konstruk tion gemäß Fig. 7A von unten.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die werkzeughalterseitige Einheit in ein Flanschteil 74 des Werkzeughalters 18 eingebaut. Die Kerntrennflächen des Transformators 48 und die transparenten Fenster 68, 70 und 72 für die Leuchtdiode 36 und die Phototransistoren 38 und 40 sind in der Stirnfläche des Flanschteils angeordnet. Die Einbauposition der werkzeughalterseitigen Einheit 30 ist selbstverständlich nicht auf die in Fig. 6A, 6B, 7A und 7B gezeigten Beispiele beschränkt. Die Einheit läßt sich vielmehr in jeder zweckentsprechenden Position in den Werkzeughalter 18 einbauen.

Fig. 8 zeigt die aus dem Werkzeughalter 18 mit eingebauter Einheit 30 und der Schreib/Leseeinheit 34 bestehende Kombination gemäß Fig. 4.

Als Beispiel dient hier die in Fig. 6A und 6B dargestellte Einbaukonstruk tion der werkzeughalterseitigen Einheit 30. Der entsprechende Werkzeughal ter 18 ist in eine konische Öffnung 76 eingesetzt, die an der Außenfläche des Gehäuses der Schreib/Leseeinheit 34 ausgebildet ist. Die Einsatzposi tion des Werkzeughalters in der genannten Öffnung 76 ist aus Fig. 8 erkennbar. In dieser Position liegen der Transformator 52, der Phototransi stor 42 und die Leuchtdioden 44 und 46 der Schreib/Leseeinheit 34 einer seits und der Transformator 48, die Leuchtdiode 36 bzw. die Phototransisto ren 38 und 40 der werkzeughalterseitigen Einheit 30 andererseits einander gegenüber. Durch das Einsetzen des Werkzeughalters 18 in die Öffnung 76 und seine Fixierung mit Hilfe einer Klammer 78 werden die Kopplungsmittel der beiden Einheiten 30 und 34 eindeutig positioniert.

Bei dem Beispiel von Fig. 8 ist die Schreib/Leseeinheit 34 eine von der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung 10 (Fig. 1) unabhängige Einheit. Wenn ein stumpfes oder beschädigtes Werkzeug durch ein neues Werkzeug ersetzt werden soll, dient die Schreib/Leseeinheit 34 zum Löschen der Anfangsabmessungen und der Standzeit des Werkzeugs.

Eine Schreib/Leseeinheit 34 mit der in Fig. 8 dargestellten Konstruktion ist außerdem in der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung oder an der Werkzeugmaschine, z. B. dem Bearbeitungszentrum, vorgesehen. Wenn sie sich beispielsweise an der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung befindet, ist das an dem Werkzeughalter mit dem erfindungsgemäßen Speicher befestigte Werkzeug in dem entsprechenden Rahmen 14 aufgenommen. In diesem Zustand werden die in dem Speicher gespeicherten Daten in dem oben beschriebenen Lernprozeß ausgelesen und zu dem Bearbeitungszentrum übertragen. Auf der Basis der in dem Werkzeughalter gespeicherten Informationen führt das Bearbeitungszentrum den Auswahlprozeß beim Werkzeugwechsel, den Zählvorgang zur Erfassung der Einsatzzeit des Werkzeugs, die Korrektur der Werkzeug position für ein Werkstück in Verbindung mit dem Werkzeugwechsel usw. aus.

Fig. 9 zeigt das Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. Bei diesem wird die kontaktlose Verbindung zwischen der werk zeughalterseitigen Einheit 30 und der externen Schreib/Leseeinheit 34 durch magnetische induktive Kopplungselemente bewerkstelligt. Anstelle der bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 verwendeten Optokoppler sind magnetische Koppler 80-82, 84-86 und 88-90 vorgesehen, die jeweils Teilwicklungsstruk turen aufweisen und zwischen dem Speicher 32 in der werkzeughalterseitigen Einheit 30 einerseits und dem I/O-Anschluß 58 in der Schreib/Leseeinheit 34 andererseits derart angeordnet sind, daß sie jeweils einander räumlich gegenüberliegen. Der Magnetkern 80 dient zur Übertragung der Adressen- und Datenimpulse von dem seriellen Datenanschluß SDA des nichtflüchtigen Speichers 32. Er besitzt eine Induktionsspule 92, die von den Adressen- und Datenimpulsen beaufschlagt werden kann. Der auf der Seite der Schreib/Lese einheit 34 vorgesehene Magnetkern 82, der der Induktionsspule 92 gegenüber liegt, ist mit einem magnetischen Sensor 94, z. B. einem Hallelement oder einer magnetoresistiven Anordnung, ausgestattet.

Die Magnetkerne 82-86 und 88-90 dienen zur Übertragung der Adressen- und Datenimpulse sowie der Taktimpulse von der Schreib/Leseeinheit 34 zu der werkzeughalterseitigen Einheit 30. In der Schreib/Leseeinheit 34 tragen diese Kerne Induktionsspulen 96 bzw. 98, während an den Magnetkernen 84 und 88 in der werkzeughalterseitigen Einheit 30 magnetische Sensoren 100 bzw. 102 angebracht sind, die wieder von Hallelementen, magnetoresistiven Anordnungen oder dgl. gebildet sein können.

Im übrigen gleicht die Schaltung von Fig. 8 derjenigen von Fig. 4.

Wie oben beschrieben, erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 9 der Datentransfer zwischen dem Speicher 32 in der werkzeughalterseitigen Einheit 30 einerseits und der Schreib/Leseeinheit 34 andererseits durch eine kontaktlose Kopplungseinrichtung auf der Basis magnetischer Induktion. Gegenüber einer kontaktlosen Kopplung mit Optokopplern, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, ist der serielle Datentransfer zwischen der werkzeughal terseitigen Einheit 30 und der Schreib/Leseeinheit 34 ohne irgendwelche Übertragungsverluste selbst dann möglich, wenn sich auf dem Werkzeughalter Schmieröl oder dgl. abgesetzt hat und der Werkzeughalter während des Betriebs verschmutzt wird.

Fig. 10 zeigt das Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. Bei diesem besitzt die werkzeughalterseitige Einheit 30 eine eingebaute Batterie zur Sicherung des Speicherinhalts des Speichers 32.

Es handelt sich um eine Batterie 104 mit hoher Lebensdauer, z. B. eine Quecksilber- oder Lithiumbatterie, deren Spannung durch eine Stromversor gungs- und Regelschaltung 106 auf einen konstanten Betrag geregelt wird. Die geregelte Spannung dient zur Speisung der Schaltung einschließlich des Speichers, der hier mit 108 bezeichnet ist.

Da die eingebaute Batterie 104 die Versorgungsquelle bildet, muß der seri elle Speicher im Gegensatz zu den Speichern der vorherigen Ausführungsbei spiele nicht notwendigerweise ein nichtflüchtiger Speicher sein. Statt dessen können die Daten in einem gewöhnlichen CMOS-RAM eingeschrieben und ausgelesen werden, und der Speicherinhalt wird durch die aus der Batterie 104 abgeleitete Versorgungsspannung gesichert.

Bei dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die kontaktlose Kopplung - ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 - durch Optokoppler bewerkstelligt. Statt dessen lassen sich natürlich auch die auf magnetischer Induktion beruhenden Kopplungsmittel von Fig. 9 verwenden, wobei die Funktion des nichtflüchtiges Speichers wieder von einem normalen CMOS-RAM übernommen werden kann, das von der in der werkzeughalterseitigen Einheit 30 eingebauten Batterie 104 versorgt wird.

Claims

1. Informationsverarbeitungsapparatur für einen Werkzeug halter, an dem ein Werkzeug angebracht ist, das durch Ansetzen an eine bzw. durch Lösen von einer Werkzeugmaschine mit Hilfe einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung auswechselbar ist, wobei der Werkzeughalter (18) einen Speicher (32; 108) aufweist zur Speicherung verschiedener Informationen, die das an ihm befestigte Werkzeug betreffen, wobei die Informationen über kontaktlose Kopplungsmittel an eine externe Einheit übertragbar sind, und wobei die Informationsverarbei tungsapparatur eine Stromversorgungseinrichtung aufweist mit einem in eine Primärseite (52) und eine Sekundärseite (48) aufgeteilten Transformator, wobei die Primärseite (52) in der externen Einheit (34) und die Sekundärseite (48) in dem Werkzeughalter (18) sind,

- bei der eine Wechselspannung in der Sekundärseite (48) induzierbar ist durch elektromagnetische Induktionskopplung von der Primärseite (52) her,
- bei der aus der Wechselspannung mittels einer geregelten Gleichrichter-Stromversorgungsschaltung (50) eine geregelte Gleichspannung erzeugbar ist, und
- bei der diese Gleichspannung dem Speicher (32; 108) sowie den dem Werkzeughalter (18) zugeordneten Elementen (36, 38, 40) der Kopplungsmittel (36, 38, 40, 42) zuführbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß zum Aus- und Einschreiben der Information durch serielle Übertragung zwischen dem Speicher (32; 108) und der externen Einheit (343) die kontaktlosen Kopplungsmittel Optokoppler (36, 38, 40, 42, 44, 46) sind, die aus einer Kombination von lichtemittierenden Elementen (36, 44, 46) und lichtempfindlichen Elementen (38, 40, 42) bestehen und die lichtempfindlichen Bereiche der lichtempfindlichen Elemente an den Daten empfangsseiten des Werkzeughalters (18) bzw. der externen Einheit (34) in nach außen weisender Position angeordnet sind und die lichtemittierenden Bereiche der lichtemittierenden Elemente an den Datenausgabeseiten des Werkzeughalters (18) bzw. der externen Einheit (34) in entsprechender nach außen weisender Position angeordnet sind.

2. Informationsverarbeitungsapparatur für einen Werkzeughalter, an dem ein Werkzeug angebracht ist, das durch Ansetzen an eine bzw. durch Lösen von einer Werkzeugmaschine mit Hilfe einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung auswechselbar ist, wobei der Werkzeughalter (18) einen Speicher (32; 108) aufweist zur Speicherung verschiedener Informationen, die das an ihm befestigte Werkzeug betreffen, wobei die Informationen über kontaktlose Kopplungsmittel an eine externe Einheit übertragbar sind und wobei die Informationsverarbeitungsapparatur eine Stromversorgungseinrichtung aufweist mit einem in eine Primärseite (52) und eine Sekundärseite (48) aufgeteilten Transformator, wobei die Primärseite (52) in der externen Einheit (34) und die Sekundärseite (48) in dem Werkzeughalter (18) sind,

- bei der eine Wechselspannung in der Sekundärseite (48) induzierbar ist durch elektromagnetische Induktionskopplung von der Primärseite (52) her,
- bei der aus der Wechselspannung mittels einer geregelten Gleichrichter-Stromversorgungsschaltung (50) eine geregelte Gleichspannung erzeugbar ist, und
- bei der diese Gleichspannung dem Speicher (32; 108) so wie dem Werkzeughalter (18) zugeordneten Elementen (36, 38, 40) der Kopplungsmittel (36, 38, 40, 42) zuführbar ist,

gekennzeichent durch auf magnetischer Induktion beruhende Kopplungsmittel (80, 82, . . ., 100, 102) zum Auslegen und Einschreiben der Informationen durch serielle Übertragung zwischen dem Speicher (32; 108) und der externen Einheit (34), wobei die Kopplungsmittel aus einer Kombination magnetischer Induktionsspulen (92, 98, 102) und magnetischer Sensoren (94, 96, 100) bestehen und die magnetischen Sensoren (94, 96, 100) an den Datenempfangsseiten des Werkzeughalters (18) bzw. der externen Einheit (34) angeordnet sind und die Induktionsspulen (92, 98, 102) jeweils an den Datenausgabeseiten des Werkzeughalters (18) bzw. der externen Einheit (34) angeordnet sind.

3. Informationsverarbeitungsapparatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Sensoren aus einem Hallelement oder einer magnetoresistiven Anordnung bestehen.

4. Informationsverarbeitungsapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher in dem Werkzeughalter (18) ein nichtflüchtiger Speicher (32) ist, der seinen Speicherinhalt auch bei Unterbrechung der Stromversorgung beibehält.

5. Informationsverarbeitungsapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Einheit (34) einen Oszillator (56) besitzt, der eine Wechselspannung vorbestimmter Frequenz an eine auf der Primärseite des Transformators aufgebrachte Primärwicklung (52) liefert.

6. Informationsverarbeitungsapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Einheit (34) in der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung (10) einer Werkzeugentnahmestation angeordnet ist und eine Informationsausleseeinheit zum Auslesen der Information bildet, die in dem Speicher (32, 108) desjenigen Werkzeughalters (18) gespeichert ist, der sich in dem in die genannte Werkzeugentnahmestation bewegten Rahmen (14) der Werkzeugwechselvorrichtung (10) befindet.

7. Informationsverarbeitungsapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Einheit (34) eine unabhängige, tragbare Einheit ist und daß durch das Einsetzen des Werkzeughalters (18) in diese unabhängige, tragbare Einheit eine Einheit zum Einschreiben der Information in den Speicher (32; 108) in dem Werkzeughalter (18) gebildet ist.