EP1808275A2

EP1808275A2 - Werkzeugbereitstellungsvorrichtung

Info

Publication number: EP1808275A2
Application number: EP07000422A
Authority: EP
Inventors: Klaus Stolte; Wolfgang Etmanski
Original assignee: Gedore Werkzeugfabrik Otto Dowidat
Current assignee: Gedore Werkzeugfabrik Otto Dowidat
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2007-07-18
Also published as: EP1808275A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugbereitstellungsvorrichtung mit einem Werkzeugträger (34), der eine Ausnehmung (14,16) zur Aufnahme eines Werkzeugs (18,20), insbesondere eines Handwerkzeugs aufweist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Sensoreinheit (38) für eine erfindungsgemäße Werkzeugbereitstellungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb der Sensoreinheit. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Werkzeugbereitstellungsvorrichtung zu verbessern. Als Lösung wird mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass auf einer der werkzeugseitigen Ausnehmung gegenüberliegenden Seite des Werkzeugträgers eine Sensoreinheit (38) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugbereitstellungsvorrichtung mit einem Werkzeugträger, der eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Werkzeugs, insbesondere eines Handwerkzeugs aufweist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Sensoreinheit für eine erfindungsgemäße Werkzeugbereitstellungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb der Sensoreinheit.
Werkzeugbereitstellungsvorrichtungen der gattungsgemäßen Art sind beispielsweise Werkzeugkästen, Werkzeugsammelsysteme, Werkzeugschränke und dergleichen, die dazu vorgesehen sind, Werkzeuge, insbesondere Handwerkzeuge aufzunehmen und zu speichern und/oder für den bestimmungsgemäßen Gebrauch bereitzuhalten. Die Werkzeuge können beispielsweise hand- oder maschinenbetrieben sein, wie beispielsweise Schraubendreher, Zangen, Schraubenschlüssel, Bohrmaschinen, Schleifmaschinen und dergleichen. Die Werkzeugbereitstellungsvorrichtung dient unter anderem dazu, die einzelnen Werkzeuge für einen einfachen manuellen und/oder automatischen Zugriff bereitzuhalten und geschützt aufzunehmen, so dass diese durch eine eventuell unsachgemäße Lagerung nicht beschädigt werden können.
In vielen technischen Bereichen der Wartung und der Konstruktion ist es darüber hinaus wichtig, dass Werkzeuge nach Abschluss von entsprechenden Tätigkeiten vollständig an ihrer vorgegebenen Position gelagert werden. Auf diese Weise soll vermieden werden, dass die Werkzeuge bei einem Betrieb einer gewarteten Einrichtung oder einer in Betrieb genommenen Einrichtung nicht zu einem gefährlichen Zustand führen können. Dies ist insbesondere im Bereich der Sicherheitstechnik und der Verkehrstechnik erforderlich, wobei beispielsweise ein in einem Fahrweg vergessenes Werkzeug zu einem Unfall eines Fahrzeugs führen kann. Insbesondere gilt dies natürlich für schienengebundene Fahrzeuge und Fahrwege sowie für Luftfahrzeuge. Ein vergessenes Werkzeug könnte hier einen Unfall mit erheblichem Personen- und/oder Sachschaden zur Folge haben. Deshalb ist es beim Stand der Technik der Technik üblich, nicht nur zu prüfen, ob sich in den entsprechenden Einrichtungen möglicherweise noch Werkzeuge befinden, die vergessen wurden, sondern es werden darüber hinaus spezielle Werkzeugbereitstellungsvorrichtungen der gattungsgemäßen Art eingesetzt, die es erlauben, das Fehlen eines Werkzeugs unmittelbar zu erkennen. Entsprechende Maßnahmen können dann unverzüglich eingeleitet werden, so dass gefährliche Zustände weitgehend vermieden werden können.
Aus dem Stand der Technik bekannt ist beispielsweise der Einsatz von Werkzeugträgern, die Ausnehmungen aufweisen, in die jeweils nur ein Werkzeug eingelegt werden kann. Fehlt ein Werkzeug, so ist dies unmittelbar durch eine leere Ausnehmung zu erkennen. Eine weitere Verbesserung erfahren gattungsgemäße Vorrichtungen dadurch, dass die Ausnehmungen gegenüber dem Werkzeug farblich abgesetzt sind, so dass durch die Farberscheinung der visuelle Effekt auf eine inspizierende Person verstärkt wird. Die Gefahr, dass aus Versehen eine leere Ausnehmung übersehen wird, kann reduziert werden.
Darüber hinaus ist es bekannt, den Werkzeugträger mit entsprechenden Sensoren zu versehen, mit denen die Anwesenheit des Werkzeugs detektiert werden kann. So sind beispielsweise Werkzeugträger bekannt, die aufnahmeseitig einen Sensor zur Detektion des Werkzeugs aufweisen. Dieser Sensor kann beispielsweise auf induktiver Basis oder auch auf elektromechanischer Basis in Form eines Kontaktes gebildet sein.
Die bekannten Werkzeugbereitstellungsvorrichtungen weisen den Nachteil auf, dass die Sensoren einerseits im Bereich der Aufnahme den mechanischen Anforderungen beim bestimmungsgemäßen Betrieb ausgesetzt sind, wobei eine erhöhte Gefahr der Beschädigung und damit des Ausfalls besteht. Weitere Sensoren sind nicht geeignet für die zuverlässige Verwendung in Verbindung mit elektrisch leitfähigen Werkzeugträgern. Es besteht deshalb Bedarf, gattungsgemäße Werkzeugbereitstellungsvorrichtungen zu verbessern.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Werkzeugbereitstellungsvorrichtung derart weiterzubilden, dass die vorgenannten Nachteile vermieden werden können.
Als Lösung wird mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass auf einer der werkzeugseitigen Ausnehmung gegenüberliegenden Seite des Werkzeugträgers eine Sensoreinheit angeordnet ist.
Erstmals wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit außerhalb des Bereichs der Ausnehmung zur Aufnahme des Werkzeugs angeordnet ist, so dass beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Werkzeugbereitstellungsvorrichtung die Sensoreinheit im wesentlichen durch den Werkzeugträger selbst geschützt ist. Dabei kann der Werkzeugträger aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material wie Kunststoff, Keramik oder dergleichen oder auch aus einem elektrisch leitfähigen Material wie beispielsweise Metall, Stahl, insbesondere Edelstahl, Messing oder dergleichen sowie auch Legierungen und Verbundwerkstoffen hiervon gebildet sein. Insbesondere ist die Ausnehmung einer Kontur des Werkzeugs nachgebildet, um beispielsweise eine vorgebbare Orientierung und/oder einen Halteeffekt des Werkzeugs in der Ausnehmung erreichen zu können. Die Ausnehmung zur Aufnahme des Werkzeugs ist vorzugsweise lediglich geringfügig größer als die äußeren Abmessungen des Werkzeugs ausgebildet, so dass dieses auf einfache Weise ohne Schwierigkeiten aus der Ausnehmung entnommen beziehungsweise in die Ausnehmung zur Aufnahme eingelegt werden kann. Die Ausnehmung kann dabei derart bemessen sein, dass geringfügige Verkantungen des Werkzeugs bei der Entnahme beziehungsweise bei der Aufnahme nicht zur Behinderung der Entbeziehungsweise Aufnahmebewegung führen.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung ist am Werkzeugträger die Sensoreinheit angeordnet. Diese kann beispielsweise am Werkzeugträger selbst befestigt sein, oder der Werkzeugträger ist derart in der Werkzeugbereitstellungsvorrichtung angeordnet, dass die Ausnehmung im Bereich der Sensoreinheit zu liegen kommt. Die Sensoreinheit kann beispielsweise eine kapazitive Sensoreinheit, eine induktive Sensoreinheit, eine optische Sensoreinheit, eine elektromagnetische Sensoreinheit oder dergleichen sein. Eine kapazitive Sensoreinheit kommt vorteilhaft jedoch nur dann zum Einsatz, wenn der Werkzeugträger nur eine sehr geringe beziehungsweise keine elektrische Leitfähigkeit aufweist. Die Sensoreinheit dient dazu, eine Anwesenheit beziehungsweise eine Abwesenheit des Werkzeugs in der Ausnehmung zu signalisieren. Auf diese Weise kann jederzeit nachverfolgt werden, ob in der Ausnehmung des Werkzeugträgers ein Werkzeug vorhanden ist oder nicht. Die Sensoreinheit ist vorzugsweise an die Eigenschaften des Werkzeugs angepasst. Bei einem elektrisch leitfähigen Werkzeug kann deshalb beispielsweise eine induktive Sensoreinheit zum Einsatz kommen, die aufgrund von Vorhandensein von Wirbelströmen die Anwesenheit des Werkzeugs detektieren kann. Bei einem elektrisch nicht leitfähigen Werkzeug kann beispielsweise eine optische Sensoreinheit verwendet werden, mit der optische Eigenschaften des Werkzeugs ausgenutzt werden können, um dessen Anwesenheit in der Ausnehmung detektieren zu können. Natürlich kann der Werkzeugträger auch mehr als eine Ausnehmung zur Aufnahme von Werkzeugen aufweisen, die darüber hinaus nicht gleich ausgestaltet sein müssen, sondern für unterschiedliche Werkzeuge ausgebildet sein können. Der Werkzeugträger kann dabei so ausgebildet sein, dass die Ausnehmungen derart angeordnet sind, dass der Werkzeugträger möglichst viele Werkzeuge auf möglichst kleinem Raum aufnehmen kann. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass für ein Werkzeug mehrere zusammengehörige Ausnehmungen vorgesehen sind, wenn es die Geometrie des Werkzeugs erfordert. In diesem Fall reicht bereits eine Sensoreinheit an einer Ausnehmung, um das Vorhandensein des Werkzeugs detektieren zu können. Um jedoch die Gefahr von Fehldetektionen zu reduzieren, kann ferner vorgesehen sein, dass an mehreren oder allen Ausnehmungen für das Werkzeug jeweils eine oder auch eine gemeinsame Sensoreinheit angeordnet ist. Hiermit kann ferner erreicht werden, dass das Werkzeug in bestimmungsgemäßer Weise in der Werkzeugbereitstellungsvorrichtung angeordnet ist. Die Gefahr, dass ein Werkzeug aufgrund einer unsachgemäßen Anordnung im Werkzeugträger herausfallen könnte, kann reduziert werden.
Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Werkzeugträger aus Kunststoff und/oder aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, insbesondere Metall, besonders bevorzugt einem nicht magnetischen Metall gebildet ist. Die Verwendung eines elektrisch leitfähigen Werkstoffs für den Werkzeugträger erlaubt es, die Sensoreinheit vor elektromagnetischen Störeinflüssen zu schützen. Derartige Störeinflüsse können beispielsweise hochfrequente Störfelder, elektrostatische Aufladung oder dergleichen sein. Darüber hinaus kann mit Metall, insbesondere Edelstahl, ein besonders robuster Werkzeugträger erreicht werden, der auch bei rauen Betriebsanforderungen über einen langen Zeitraum zuverlässig seine Funktion ausüben kann. Daneben kann der Werkzeugträger auch aus Kunststoff gebildet sein, um Kosten zu reduzieren. Der Kunststoff kann auch elektrisch leitfähig sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung steht die Sensoreinheit in Wirkverbindung mit dem Werkzeugträger. Insbesondere ist die Sensoreinheit am Werkzeugträger befestigt, so dass die Sensoreinheit mit dem Werkzeugträger eine gemeinsame Baugruppe bildet. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Werkzeugträger in der Werkzeugbereitstellungsvorrichtung auswechselbar angeordnet oder auch austauschbar sein soll, wenn beispielsweise eine Beschädigung am Werkzeugträger vorliegt oder dergleichen. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass die Werkzeugbereitstellungsvorrichtung je nach Bedarf mit entsprechenden Werkzeugträgern ausgerüstet wird, die für unterschiedliche Werkzeuge vorgesehen sein können. Die Benutzerfreundlichkeit kann verbessert werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Wirkverbindung elastisch ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Sensoreinheit zumindest teilweise mechanisch vom Werkzeugträger entkoppelt werden, so dass eine Gefahr von hierdurch hervorgerufenen Beschädigungen reduziert werden kann. Die elastische Wirkverbindung kann beispielsweise durch einen elastischen Kleber wie Silikonkleber oder dergleichen oder auch durch eine mechanische, mit Gummipuffern versehene Halterung für die Sensoreinheit gebildet sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die Werkzeugbereitstellungsvorrichtung eine Steuereinheit auf. Mit der Steuereinheit können Signale der an ihr angeschlossenen Sensoreinheiten verarbeitet werden. So kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit die Sensoreinheiten über eine Kommunikationsverbindung bezüglich des Detektionszustands abfragt. Ferner kann durch die Steuereinheit eine entsprechende Versorgung der jeweiligen Sensoreinheit mit Energie, Detektionssignalen und dergleichen vorgesehen sein. Die Steuereinheit kann darüber hinaus eine Auswerteeinheit aufweisen, die aus den von den Sensoreinheiten übermittelten Signalen den Zustand bezüglich des Vorhandenseins eines Werkzeugs in der Ausnehmung ermittelt. Natürlich kann für jede Sensoreinheit eine eigene Steuereinheit vorgesehen sein, vorteilhaft ist jedoch eine Steuereinheit für mehrere Sensoreinheiten zuständig. Die Steuereinheit kann als elektronische Schaltung ausgebildet sein. Sie kann beispielsweise aus einer integrierten elektrischen Schaltung wie einem ASIC, FPGA oder dergleichen gebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Werkzeugbereitstellungsvorrichtung eine Anzeigeeinheit auf. Die Anzeigeeinheit kann beispielsweise eine akustische, eine optische, eine taktile Anzeigeeinheit oder dergleichen sein. Natürlich können auch unterschiedliche Anzeigeeinheiten miteinander kombiniert sein. Es kann vorgesehen sein, dass die Anzeigeeinheit erst auf Anforderung eine Anzeige erzeugt. Hierdurch kann Energie eingespart werden. Die akustische Anzeigeeinheit kann beispielsweise durch einen Lautsprecher, einen Piezzo-Summer oder dergleichen gebildet sein. Die optische Anzeigeeinheit kann durch eine Lampe, ein Anzeigefeld, einen Bildschirm oder dergleichen gebildet sein. Das Anzeigefeld kann beispielsweise zur Darstellung von alphanumerischen Zeichen vorgesehen sein. Die taktile Anzeigeeinheit kann durch eine Vibrationseinheit gebildet sein, wie sie zum Beispiel auch bei Mobilfunktelefonen zum Einsatz kommt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Werkzeugbereitstellungsvorrichtung eine Meldeeinheit auf. Die Meldeeinheit kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, ein Signal entsprechend der Belegungszustände in den Aufnahmen des Werkzeugträgers zu generieren und dieses an eine weitere, insbesondere entfernte Stelle weiterzuleiten. Vorzugsweise ist die Stelle außerhalb der Werkzeugbereitstellungsvorrichtung angeordnet. Die Stelle kann beispielsweise durch eine Zentrale, einen Zentralrechner oder dergleichen gebildet sein. Vorzugsweise steht die Meldeeinheit dazu im Kommunikationsverbindung mit der Steuereinheit. Die Meldeeinheit kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, ein einziges Signal zu erzeugen, mit dem lediglich das Vorhandensein beziehungsweise die Abwesenheit eines einzigen Werkzeugs erfasst wird. Sie kann aber auch dazu vorgesehen sein, eine Information zu melden, mit der eine Information übermittelt wird, die spezifisch für das entsprechende Werkzeug ist. Vorzugsweise ist die Meldeeinheit dazu geeignet, für sämtliche mit einer oder mehreren mittels Steuereinheiten verbundenen Sensoreinheiten überwachte Ausnehmungen ein Signal zu erzeugen.
Besonders bevorzugt stehen die Sensoreinheit, die Steuereinheit, die Anzeigeeinheit und/oder die Meldeeinheit leitungsgebunden und/oder drahtlos in Kommunikationsverbindung miteinander. Die Kommunikationsverbindung kann beispielsweise über ein Kabelnetzwerk erfolgen. Vorzugsweise kommen verdrillte Zweidrahtleitungen zum Einsatz, mit denen eine hohe Störfestigkeit bezüglich der Übertragung erreicht werden kann. Durch eine drahtlose Kommunikationsverbindung kann ein entsprechender Verkabelungsaufwand reduziert werden. Darüber hinaus eignet sich diese Ausgestaltung insbesondere zur Nachrüstung beziehungsweise Umrüstung, da das Anschließen und Verlegen von Kabeln eingespart werden kann. Einfache, schnell durchzuführende Anpassungen am Werkzeugträger beziehungsweise an der Werkzeugbereitstellungsvorrichtung können ohne großen Aufwand vorgenommen werden. Die drahtlose Kommunikationsverbindung kann beispielsweise mittels Funk, Infrarot oder dergleichen erfolgen. Auf diese Weise können die Informationen beziehungsweise Daten zwischen den Einheiten in beliebiger Weise ausgetauscht werden. Daneben kann die Kommunikationsverbindung auch teilweise oder vollständig leitungsgebunden sein.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Werkzeugträger wenigstens eine separierbare Werkzeugträgereinheit aufweist. Der Werkzeugträger selbst muss folglich nicht einstückig ausgebildet sein, sondern er kann mehrere Werkzeugträgereinheiten aufweisen, die in beliebiger Weise den Werkzeugträger bildend oder vervollständigend zusammengestellt werden können. So können für unterschiedliche Werkzeuge verschiedene Werkzeugträgereinheiten vorgesehen sein. Die Werkzeugträgereinheit kann für jeweils ein Werkzeug oder auch für eine Mehrzahl von Werkzeugen ausgebildet sein, indem sie mit einer entsprechenden Anzahl von Ausnehmungen versehen ist. Ist die Werkzeugträgereinheit für mehrere Werkzeuge ausgebildet, so handelt es sich hierbei vorzugsweise um gleiche Werkzeuge. Die Werkzeugträgereinheit weist darüber hinaus Befestigungsmittel auf, mit der sie am Werkzeugträger beziehungsweise an weiteren Werkzeugträgereinheiten befestigt werden kann. Befestigungsmittel beziehungsweise Verbindungsmittel können beispielsweise Klemmverbindungen, Rast-Nut-Verbindungen, Schraubverbindungen oder dergleichen sein. Natürlich können auch unterschiedliche Verbindungen miteinander kombiniert sein. Die Erfindung erlaubt es somit, den Werkzeugträger quasi in Modulbauweise durch Werkzeugträgereinheiten zusammenzustellen. Eine hohe Flexibilität bei zugleich hoher Zuverlässigkeit kann erreicht werden.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Werkzeugträgereinheit eine Schnittstelle zur Herstellung einer Kommunikationsverbindung zwischen dem Werkzeugträger und der Werkzeugträgereinheit auf. Bei Anordnung einer Schnittstelle an der Werkzeugträgereinheit kann deren An- beziehungsweise Abwesenheit ermittelt werden. Darüber hinaus kann festgestellt werden, für welche Werkzeuge die Werkzeugträgereinheit vorgesehen ist. So kann die Werkzeugträgereinheit beispielsweise mit einer Identifikation versehen sein, die über die Schnittstelle abfragbar ist. Die Identifikation kann Informationen über die Art und die Anzahl der Werkzeuge enthalten, für die die Werkzeugträgereinheit vorgesehen ist. Die Identifikation kann durch ein einfaches Codesignal gebildet sein, zum Beispiel ein Widerstandswert, eine Kontaktfolge oder dergleichen. Die Identifikation kann beispielsweise in Form eines an der Werkzeugträgereinheit vorgesehen Transponderchips oder dergleichen vorgesehen sein. Durch die Identifikation kann die Steuereinheit ermitteln, welche Arten von Werkzeugträgereinheiten im Werkzeugträger enthalten sind und gegebenenfalls welche Werkzeuge und welche Anzahl an Werkzeugen im Werkzeugträger und/oder in den Werkzeugträgereinheiten aufgenommen werden können. Der Werkzeugträger weist vorzugsweise an geeigneten Stellen ebenfalls entsprechende Schnittstellen auf, die mit der Schnittstelle der Werkzeugträgereinheit koppelbar sind. Die Schnittstelle kann beispielsweise eine drahtgebundene Schnittstelle sein, die ein Kontaktfeld aufweist, welches mit einem entsprechenden Kontaktfederfeld in elektrischen Kontakt gebracht werden kann. Natürlich kann auch eine drahtlose Schnittstelle vorgesehen sein, die es ermöglicht, auf Basis von Funk, Infrarot oder dergleichen eine Kommunikationsverbindung herzustellen. Letztere Ausgestaltung weist den Vorzug auf, dass die Kommunikationsverbindung über die Schnittstelle auch in einer rauen Atmosphäre zuverlässig hergestellt werden kann, weil Probleme wie Kontaktkorrosion, Kontaktverschmutzung und dergleichen vermieden werden können. Bei Verwendung eines Transponderchips kann ferner vorgesehen sein, dass die Werkzeugträgereinheit über die Schnittstelle mit Energie versorgt wird. Die Kommunikationsverbindung selbst kann in Form eines Schnittstellenprotokolls ausgeführt werden, so beispielsweise IEEE, RS 232, und weitere.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit an der Werkzeugträgereinheit angeordnet ist. So kann die Sensoreinheit zusammen mit der Werkzeugträgereinheit eine gemeinsame Baugruppe bilden und gemeinsam gehandhabt werden. Bei einem Austausch von Werkzeugträgereinheiten ist somit automatisch immer die geeignete Sensoreinheit verfügbar. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Sensoreinheit ebenfalls über die Schnittstelle mit den weiteren Einheiten in Kommunikationsverbindung gebracht werden kann. Die Ausgestaltung ermöglicht ferner, dass die Sensoreinheit spezifisch an das für die Werkzeugträgereinheit vorgesehene Werkzeug angepasst ist. So kann gewährleistet werden, dass für das entsprechende Werkzeug die geeignete Sensoreinheit zum Einsatz kommt, und zwar unabhängig von einer Lage der Werkzeugträgereinheit im Werkzeugträger.
Mit der Erfindung wird ferner eine Sensoreinheit für die Werkzeugbereitstellungsvorrichtung vorgeschlagen, welche Detektionsmittel aufweist, mit denen ein Vorhandensein und/oder Nichtvorhandensein eines Werkzeugs in der Ausnehmung durch den Werkzeugträger hindurch detektierbar ist. Die Detektionsmittel sind an der Unterseite des Werkzeugträgers angeordnet, so dass sie durch den Werkzeugträger mechanisch geschützt sind. Die Detektionsmittel stehen beispielsweise mit der Auswerteeinheit oder weiteren Einheiten in Kommunikationsverbindung, damit ein entsprechendes Detektionssignal abgefragt und ausgewertet werden kann. Hierzu können die Detektionsmittel drahtlos oder drahtgebunden mit den weiteren Einheiten in Kommunikationsverbindung stehen. Der Werkzeugträger und ein vom Detektionsmittel ausgesandtes Detektionssignal sind derart aufeinander abgestimmt, dass durch den Werkzeugträger hindurch mit dem Detektionssignal die Anwesenheit beziehungsweise Abwesenheit des Werkzeugs detektiert werden kann. Dazu ist es sinnvoll, dass das verwendete Detektionssignal möglichst wenig mit dem Werkstoff des Werkzeugträgers in Wechselwirkung tritt, also das Detektionssignal möglichst wenig unerwünscht verändert wird. Dabei sollte das Detektionssignal hinsichtlich seines Energieinhalts nur derart bemessen sein, dass das Detektionsmittel ein Empfangssignal noch mit für die Auswertung hinreichender Signalstärke empfängt. Dazu kann die Signalstärke beispielsweise einstellbar sein, so dass tatsächlich nur die wirklich benötigte Energie ausgesendet wird. Dies erleichtert darüber hinaus das Erfüllen von Anforderungen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit beziehungsweise dem Einhalten von Grenzwerten bezüglich ausgesendeter Signale, wie es in der Normung definiert ist. In vorteilhafter Weise kann die Sensoreinheit eine Identifikation aufweisen, die abfragbar in ihr gespeichert sein kann. Die Identifikation kann bei der Kommunikation an die Steuereinheit übermittelt werden, so dass diese das fehlende und/oder vorhandene Werkzeug identifizieren kann. Ist eine Sensoreinheit mit mehreren Detektionsmitteln für unterschiedliche Werkzeuge verbunden, kann die Sensoreinheit mehrere, den einzelnen Detektionsmitteln zugeordnete Identifikationen aufweisen. Die Sensoreinheit kann mit der Zustandsübermittlung an die Steuereinheit beziehungsweise eines jeweiligen Detektionsmittels die diesem zugeordnete Identifikation ebenfalls übermitteln. Auch in diesem Fall kann die Steuereinheit das fehlende und/oder vorhandene Werkzeug identifizieren. Mittels der Steuereinheit kann eine Anzeigeeinheit gesteuert werden, die Art und Position der Werkzeuge anzeigt, so dass beispielsweise ein aktueller Belegungszustand des Werkzeugträgers permanent überwacht werden kann. Die Sensoreinheit kann hierfür programmierbar ausgebildet sein, damit sie bedarfsgerecht mit einer oder mehreren Identifikationen versehen werden kann. Natürlich umfasst die Programmierbarkeit bei Bedarf auch die Zuordnung einzelner Identifikationen zu entsprechenden Detektionsmitteln. In der Sensoreinheit und/oder in der Steuereinheit kann ferner eine Zuordnungstabelle hinterlegt sein, durch die jedem Werkzeug eine eigene Identifikation zugeordnet ist.
Gemäß einer Weiterbildung weist das Detektionsmittel eine Induktionsspule auf. Mit der Induktionsspule kann ein magnetisches Feld erzeugt werden, welches zur Detektion metallischer Werkzeuge verwendet werden kann. Hierbei kann die Auswirkung auf die sogenannte Selbstinduktion detektiert werden, mit der die Anwesenheit beziehungsweise die Abwesenheit des Werkzeugs erfasst werden kann. So kann beispielsweise bei einer mit einem konstanten Strom durchflossenen Induktionsspule anhand von Spannungsänderungen die Entnahme beziehungsweise das Ablegen des Werkzeugs in der Aufnahme des Werkzeugträgers ermittelt werden. Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn das Werkzeug in diesem Fall magnetisch ist, weil dadurch der Effekt auf die induzierte Spannung verstärkt wird. Natürlich kann die Spule auch mit einer variablen Spannung beziehungsweise einem variablen Strom betrieben werden, wobei jeweils die andere Größe zur Detektion herangezogen wird. In Frage kommt insbesondere eine Anwendung mit impulsförmigen Spannungen oder auch mit einem harmonischen elektrischen Strom, beispielsweise einem Strom mit sinusförmigem Verlauf. Die Betriebsbedingungen der Induktionsspule sind vorteilhaft derart eingestellt, dass ein von ihr erzeugtes Magnetfeld den Werkzeugträger weitgehend ungedämpft durchdringt. Bei metallischen Werkzeugträgern können entsprechende Verlustfaktoren berücksichtigt werden. Die Induktionsspule kann durch einen elektrisch leitfähigen Draht gebildet sein, der auf einem Wickelkörper aufgewickelt ist und an eine entsprechende Elektronik zur Steuerung angeschlossen ist. Je nach Anwendungsfall kann der Kern der Induktionsspule eine relative magnetische Permeabilität größer als 1 aufweisen. Vorzugsweise können elektrisch schlecht leitfähige Ferrite eingesetzt werden, mit denen sich hohe Detektionswirkungsgrade erreichen lassen. Die Induktionsspule ist somit eine kostengünstige, zuverlässige Art, ein Detektionsmittel zu bilden.
Daneben oder zusätzlich kann das Detektionsmittel eine Ultraschallsende-/Empfangseinheit aufweisen. Die Ultraschallsende-/Empfangseinheit ist insbesondere dann vor Vorteil, wenn mit anderen Detektionsmitteln eine Detektion nicht hinreichend zuverlässig oder gar nicht durchführbar ist. Die Ultraschallsende-/Empfangseinheit kann beispielsweise ein Piezo-Element aufweisen, welches seinerseits sowohl zum Aussenden als auch zum Empfangen von Ultraschall geeignet ist. Die Ultraschallsende-/Empfangseinheit kann mit einer geeigneten Steuereinheit verbunden sein, mit der zuverlässig aus dem Empfangssignal die Anwesenheit beziehungsweise Abwesenheit des Werkzeugs ermittelt werden kann. Die Ultraschallsende-/Empfangseinheit ist vorzugsweise direkt mit dem Werkzeugträger verbunden, so dass der Ultraschall von der Ultraschallsende-/Empfangseinheit auf den Werkzeugträger und von diesem in Richtung Werkzeug abgestrahlt wird. Der Werkzeugträger wirkt in dieser Ausgestaltung somit zusätzlich als Antenne.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weisen die Detektionsmittel eine optische Sende-/Empfangseinheit auf. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere für transparente Werkzeugträger, die für das verwendete optische Signal zumindest begrenzt transparent ist. Natürlich können auch Öffnungen vorgesehen sein, durch die das optische Signal in Richtung Werkzeug ausgesendet wird. Die Öffnungen können mit Fenstern verschlossen sein, um die Sensoreinheit vor Verschmutzungen und Beschädigungen zu schützen. Die optische Sende-/Empfangseinheit kann durch eine Leuchtdioden-Fotodiodenkombination oder dergleichen gebildet sein.
Natürlich können auch verschiedene Detektionsmittel miteinander in Kombination zum Einsatz kommen, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen oder werkzeugspezifische Eigenschaften zur Detektion besser auswerten zu können.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sensoreinheit werkzeugspezifisch ausgebildet. Die Sensoreinheit ist hinsichtlich ihrer Detektionsmittel an das zu detektierende Werkzeug angepasst ausgebildet. So kann vorgesehen sein, dass die Sensoreinheit in einem Bereich, in dem das Werkzeug metallisch ist, eine Induktionsspule aufweist, und in einem Bereich, in dem das Werkzeug nicht metallisch ist, eine optische Sende-/Empfangseinheit aufweist. Auf diese Weise können Fehlbelegungen des Werkzeugträgers erkannt werden.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist die Sensoreinheit zumindest teilweise an- eine Kontur der Ausnehmung angepasst. Hierdurch kann eine weitere Verbesserung der Detektion des Werkzeugs erreicht werden. Besonders vorteilhaft erweist sich diese Ausgestaltung dann, wenn bereits die Ausnehmung eine Kontur des aufzunehmenden Werkzeugs aufweist. In diesem Fall kann die Sensoreinheit an die Ausnehmung angepasst ausgebildet sein. Die Sensoreinheit kann beispielsweise die Ausnehmung an ihrem äußeren Umfang umgeben und/oder daneben und/oder flächig der Form der Ausnehmung, insbesondere bezüglich des Bodens angepasst sein. Eine hohe Zuverlässigkeit bei geringem Energieverbrauch kann erreicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit zumindest teilweise folienartig ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung erlaubt eine besonders einfache Herstellung der Sensoreinheit, die mit bekannten maschinellen Verfahren durchgeführt werden kann. Insbesondere sind hierbei Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten und dergleichen zu nennen. Darüber hinaus erlaubt diese Ausgestaltung eine besonders einfache Verbindung der Sensoreinheit mit dem Werkzeugträger, insbesondere wenn die Sensoreinheit die Kontur der Ausnehmung nachbilden soll. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine folienförmige Wicklung einer Induktionsspule um die Ausnehmung herum angeordnet und mit dieser verbunden ist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit eine Übertragungseinheit aufweist. Mit der Übertragungseinheit kann das detektierte, ausgewertete Signal an eine weitere Einheit übertragen werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Übertragungseinheit ein Detektionssignal der Auswerteeinheit erfasst, digitalisiert und in Form eines digitalen Codes an die weiteren Einheiten übermittelt. Eine hohe Zuverlässigkeit kann erreicht werden. Insbesondere kann durch geeignete Codierungen die Datenübertragung weiter verbessert werden. Hierzu kann vorgesehen sein, dass redundante Codierungen wie Reed-Solomon-Codes, Fire-Codes und dergleichen zum Einsatz kommen. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass die Steuereinheit mit der Übertragungseinheit in Kommunikationsverbindung steht und die Funktion der Sensoreinheit steuert. Das Steuern der Funktion der Sensoreinheit kann ein Ein- beziehungsweise Ausschalten sowie auch Einstellen von Signalstärken und dergleichen umfassen. Die Kommunikationsverbindung ist vorzugsweise bidirektional ausgebildet, so dass die Steuereinheit in Form einer Regelung die Signalstärke der Sensoreinheit bedarfsgerecht einstellen kann.
Mit der Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit vorgeschlagen, wobei die Sensoreinheit ein Vorhandensein und/oder Nichtvorhandensein des Werkzeugs durch den Werkzeugträger hindurch detektiert, ein von der Steuereinheit auswertbares Signal liefert, die Steuereinheit aus dem Signalwert und/oder einer Signalwertänderung das Vorhanden und/oder Nichtvorhandensein des Werkzeugs ermittelt und ein An- beziehungsweise Abwesenheitssignal ausgibt, das an die Anzeigeeinheit und/oder die Meideeinheit übermittelt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet es, dass das Werkzeug in direktem Kontakt mit der Sensoreinheit stehen muss. Hierdurch kann die Sensoreinheit räumlich beabstandet von dem Werkzeug angeordnet sein, wobei zugleich die Sensoreinheit durch den Werkzeugträger geschützt angeordnet sein kann. Die Sensoreinheit kann direkt in Kommunikationsverbindung mit der Steuereinheit stehen. Ein von der Sensoreinheit detektiertes Signal kann beispielsweise auch direkt an die Steuereinheit übermittelt und dort weiter verarbeitet werden. Hieraus kann die Steuereinheit beispielsweise durch Signalverarbeitung das Vorhandensein beziehungsweise das Nichtvorhandensein des Werkzeugs ermitteln. Ein entsprechendes Signal kann erzeugt und ausgegeben werden, welches vorzugsweise an eine mit der Steuereinheit in Kommunikationsverbindung stehende Anzeigeeinheit und/oder Meldeeinheit übermittelt wird. Natürlich kann die Übermittlung sowohl analog als auch digital durchgeführt werden. Die Übermittlung kann beispielsweise über eine Schnittstelle und ein geeignetes Schnittstellenprotokoll durchgeführt werden. Die Steuereinheit kann ferner auch mehrere Sensoreinheiten bedienen, diese zugleich oder auch zeitdiskret nacheinander oder im Zeitmultiplex auswerten und ein entsprechendes gemeinsames Signal für alle oder für eine Gruppe von Sensoreinheiten erzeugen.
Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit von der Steuereinheit mit Energie versorgt wird. Auf diese Weise können separate Energieversorgungseinheiten für die Sensoreinheiten eingespart werden. Die Sensoreinheiten können deshalb klein und kompakt ausgebildet sein. Separate Leitungen und Kontakte für die Energieversorgung können eingespart werden.
Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit von der Steuereinheit gesteuert wird. Auf diese Weise ist die Sensoreinheit nur dann in Betrieb, wenn sie entsprechend von der Steuereinheit aktiviert wird. Hierdurch kann Energie eingespart werden. Ferner können EMV-Anforderungen (EMV steht für Elektromechanische Verträglichkeit) einfacher eingehalten werden. Darüber hinaus kann durch die Steuereinheit die auf das zu detektierende Werkzeug angepasste Signalstärke vorgegeben werden. Hierdurch kann die Detektionswirkung weiter verbessert werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit im Zeitmultiplex gesteuert wird. Auf diese Weise kann die Steuereinheit vereinfacht werden, weil sie nicht mit allen Sensoreinheiten zugleich aktiv in Kommunikationsverbindung stehen muss. Besonders vorteilhaft erweist sich der Zeitmultiplexbetrieb bei Sensoreinheiten mit mehreren Detektionsmitteln, wobei die Anzahl der Auswerteeinheiten in den Sensoreinheiten reduziert werden kann, wenn diese ebenfalls gemultiplext werden. Bedarfsgerecht wird die Auswerteeinheit mit dem auszuwertenden Detektionsmittel verbunden, zumindest bis die Auswertung abgeschlossen ist. In idealer Weise ist lediglich eine einzige Auswerteeinheit für alle Detektionsmittel vorhanden. Diese wird gemäß einem vorgebbaren Zeitrhythmus jeweils mit den einzelnen Detektionsmitteln verbunden, um deren Signale auszuwerten. Es kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Detektionsmittel zu regelmäßigen Zeitabständen mit der Auswerteeinheit verbunden werden. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass eine automatische Weiterschaltung von einem Detektionsmittel auf ein nächstes in einem bestimmten Ablauf durchgeführt wird. Die Weiterschaltung kann auch von der Erfassung eines auswertbaren Signals abhängig gemacht werden.
In einer Weiterbildung liefert die Sensoreinheit das Signal kontinuierlich. Dies erlaubt eine ununterbrochene Überwachung der Ausnehmung auf ein Vorhandensein beziehungsweise Nichtvorhandensein des Werkzeugs.
Daneben kann vorgesehen sein, dass die Sensoreinheit das Signal zeitdiskret liefert. So kann die Sensoreinheit das Signal zu vorgebbaren Zeitpunkten liefern, die mittels der Steuereinheit einstellbar sind. Auf diese Weise können die Sensoreinheiten beispielsweise über einen gemeinsamen Kommunikationskanal ausgewertet werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Sensoreinheit nur bei einer Änderung des Detektionssignals ein Signal an die Steuereinheit liefert.
In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit ein kontinuierliches und/oder zeitdiskretes Detektionssignal aussendet. Das Aussenden des Detektionssignals kann unabhängig vom Signal an die Steuereinheit erfolgen. Das Detektionssignal kann kontinuierlich ausgesendet werden, beispielsweise ein kontinuierliches Ultraschallsignal, ein kontinuierliches Magnetfeld oder dergleichen. Natürlich kann das Detektionssignal alternativ oder zusätzlich auch zeitdiskret ausgesendet werden. So kann die Aussendung des Detektionssignals beispielsweise getaktet sein, oder einem kontinuierlichen Detektionssignal überlagert sein. Die Zuverlässigkeit der Detektion kann weiter verbessert werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass ein statisches Detektionssignal versendet wird. Statisch im Sinne dieser Erfindung bedeutet nicht, dass das Detektionssignal durch einen konstanten Pegel repräsentiert wird, sondern es kann beispielsweise ein Signal mit konstantem Pegel oder auch ein harmonisches Signal mit konstanten Parametern sein, wie beispielsweise eine Sinusschwingung oder dergleichen. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere dann, wenn dynamische Signaländerungen eine verbesserte Detektionszuverlässigkeit erlauben. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Induktionsspule mit Wechselstrom betrieben wird. Gelangt beispielsweise ein ferromagnetisches Werkzeug in den Bereich der Induktionsspule, so wird sich aufgrund der Induktivitätserhöhung entweder die Frequenz und/oder die Amplitude von Strom und/oder Spannung der Spule ändern. Dieses Signal kann entsprechend ausgewertet werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann das Detektionssignal verändert werden. Das Detektionssignal kann beispielsweise an einen entsprechenden Zustand angepasst werden. So kann beispielsweise bei einem vorhandenen Werkzeug die Signalstärke des Detektionssignals anders als bei einem abwesenden Werkzeug eingestellt sein.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass ein impulsförmiges und/oder zumindest teilweise periodisches Detektionssignal verwendet wird. Das Detektionssignal kann beispielsweise aus einer Abfolge von Impulsen bestehen, die darüber hinaus gleiche und/oder wechselnde Polaritäten aufweisen können. Die Impulse sind vorzugsweise an die Sensoreinheit und das zu detektierende Werkzeug angepasst. Natürlich kann auch ein teilweise periodisches Detektionssignal verwendet werden, welches zum Beispiel aus Schwingungsabschnitten einer Sinusschwingung, einer Rechteckschwingung, einer Dreieckschwingung oder dergleichen gebildet ist. Die einzelnen Schwingungen können von Bereichen mit einem Detektionssignal konstanten Wertes unterbrochen sein. Zuverlässigkeit und Funktion können weiter verbessert werden.
In vorteilhafter Weise schlägt die Erfindung ferner vor, dass das Detektionssignal mittels der Steuereinheit eingestellt wird. Auf diese Weise kann eine Optimierung zwischen Signalerzeugung und Detektionszuverlässigkeit erreicht werden. In besonders vorteilhafter Weise können beispielsweise Taktzeiten, Pausenzeiten, Impulsformen und Periodizität, Frequenz, Amplituden und dergleichen eingestellt werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass sensoreinheitsseitig ein individualisiertes An- beziehungsweise Abwesenheitssignal verwendet wird. Auf diese Weise kann die Steuereinheit jederzeit ermitteln, welches der zu detektierenden Werkzeuge fehlt. Eine entsprechende Meldung kann an die Meldeeinheit und/oder eine Zentrale abgesetzt werden. Die Benutzerfreundlichkeit kann weiter verbessert werden.
Weitere Vorteile und Merkmale sind der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele zu entnehmen. Im wesentlichen gleichbleibende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner wird bezüglich gleicher Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in Fig. 1 verwiesen. Die Zeichnungen sind Schemazeichnungen und dienen lediglich der Erläuterung der folgenden Ausführungsbeispiele.
Es zeigen:

Fig. 1: einen Werkzeugträgereinsatz für einen Werkzeugträger eines Werkzeugschranks gemäß der Erfindung,
Fig. 2: eine Schnittansicht des Werkzeugträgereinsatzes gemäß Fig. 1,
Fig. 3: eine Rückansicht des Werkzeugträgereinsatzes gemäß Fig. 1,
Fig. 4: schematisch eine Darstellung der Kommunikationsverbindungen innerhalb des Werkzeugträgers,
Fig. 5: schematisch ein funktionsorientiertes Prinzipschaltbild der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6: einen Werkzeugschrank mit einem Werkzeugträger gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7: eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung mit einem Werkzeugträger und
Fig.8: eine schematische Ansicht von in einer Werkzeugschublade angeordneten und verschalteten Werkzeugträgern.

Fig. 1 zeigt einen eine Werkzeugträgereinheit bildenden Werkzeugträgereinsatz 34, der Ausnehmungen 14, 16 zur Aufnahme eines Hammers 18 beziehungsweise einer Kombizange 20 aufweist. Der Werkzeugträgereinsatz 34 ist vorliegend aus einem Edelstahlblech geformt, welches eine Wandstärke von etwa 0,5 mm aufweist. In einem nicht näher bezeichneten Randbereich ist am Werkzeugträgereinsatz 34 eine Schnittstelle 36 zur Herstellung einer Funkverbindung zu einer an einem Werkzeugträger 12 angeordneten gegenüberliegenden Schnittstelle 44 angeordnet. Die Schnittstelle 44 ist am Werkzeugträger 12 an der Stelle vorgesehen, an der sich die Schnittstelle 36 des Werkzeugträgereinsatzes 34 befindet (Fig. 6). Der Werkzeugträger 12 weist für jeden Werkzeugträgereinsatz 34 eine entsprechende Schnittstelle 44 auf, die vorliegend identisch ausgebildet sind. Die einzelnen Schnittstellen 44 sind an einen Bus 46 angeschlossen, der seinerseits kommunikationstechnisch mit einer Steuereinheit 28 in Verbindung steht (Fign. 4, 5).
Fig. 2 zeigt den Werkzeugträgereinsatz 34 gemäß Fig. 1 in einer Schnittansicht. Zu erkennen ist hier, dass unterhalb der Ausnehmungen 14, 16 auf einer Seite 22, die einer Werkzeugaufnahmeseite gegenüberliegt, Induktionsspulen 24, 26 als Detektionsmittel angeordnet sind. Um die Induktionsspulen 24, 26 vor mechanischen Einwirkungen schützen zu können, sind diese mit Silikonkleber an der Seite 22 befestigt.
Fig. 3 zeigt den Werkzeugträgereinsatz 34 gemäß Fig. 1 in einer Rückansicht. Zu erkennen ist hier, dass sich die Induktionsspulen 24, 26 in einem Bereich der Ausnehmungen 14, 16 befinden, in denen die Werkzeuge metallisch ausgebildet sind. Das Wirkungsprinzip und die Funktion der Detektion werden später noch ausführlich beschrieben.
Aus Fig. 3 ist ferner zu entnehmen, dass die Induktionsspulen 24, 26 über Anschlussleitungen 50 an die Sensoreinheit 38 angeschlossen sind, der sie zugeordnet sind. Die Sensoreinheit 38 weist eine nicht näher dargestellte elektronische Schaltung auf, mit der die Induktionsspulen 24, 26 in geeigneter Weise angesteuert werden, damit detektiert werden kann, ob das entsprechende Werkzeug 18, 20 in der entsprechenden Ausnehmung 14, 16 vorhanden ist oder nicht. Die Sensoreinheit 38 weist ferner eine Übertragungseinheit 40 auf, die die von der Sensoreinheit 38 erfassten Detektionssignale für eine Übertragung an die Steuereinheit 28 aufbereitet und die Schnittstelle 36 steuert.
In der vorliegenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Schnittstelle 36, 44 eine Nahfunkschnittstelle darstellt, die auf einem entsprechenden Nahfunkprotokoll wie Blue-Tooth, IEC 14443 oder dergleichen basiert.
Der Schnittstelle 36 liegt im Werkzeugträger 12 die Gegenschnittstelle 44 gegenüber, mittels der eine Kommunikationsverbindung zwischen der Sensoreinheit 38 und der Steuereinheit 28 hergestellt werden kann. In der vorliegenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Kommunikationsverbindung zwischen der Steuereinheit 28 und den Sensoreinheiten 38 bidirektional ausgebildet ist. Die einzelnen Schnittstellen 44 des Werkzeugträgers 12 sind über einen Bus 46 mit der Steuereinheit 28 in Kommunikationsverbindung. Die Datenübertragung über den Bus 46 erfolgt in digitaler Weise gemäß einem Schnittstellenprotokoll wie IEEE, RS 232 oder dergleichen.
Die einzelnen Werkzeugträgereinsätze 34 sind in dem Werkzeugträger 12 mittels nicht näher dargestellter Schnappbefestigungen festgelegt. Wie Fig. 6 zeigt, ist der Werkzeugträger 12 in einem Werkzeugschrank 10 angeordnet. Der Werkzeugschrank 10 weist ferner neben der Steuereinheit 28 einen Drucktaster 42 sowie eine Rundumleuchte 32 auf. Durch Betätigen des Drucktasters 42 kann die Rundumleuchte 32 aktiviert werden. Auf diese Weise ist es möglich, visuell bereits die Vollständigkeit des Werkzeugschranks vor Ort überprüfen zu können. Sobald ein Werkzeug entnommen ist, führt die Betätigung der Drucktaste 42 dazu, dass die Rundumleuchte 32 leuchtet. Wird die Drucktaste 42 losgelassen, erlischt die Leuchte 32. Lediglich, wenn sämtliche Werkzeuge in den dafür vorgesehenen Ausnehmungen der Werkzeugträgereinsätze 34 vorhanden sind, führt das Betätigen der Drucktaste 42 nicht zum Aufleuchten der Rundumleuchte 32. Diese Ausgestaltung mit dem Drucktaster 42 hat den Vorteil, dass nur auf Anforderung die Rundumleuchte 32 aktiv ist. Hierdurch kann Energie eingespart werden.
Fig. 5 zeigt in schematischer Funktionsdarstellung den Signalfluss gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Induktionsspulen 24, 26 sind mittels Leitungen 50 an die Sensoreinheit 38 elektrisch angeschlossen. Über eine nicht näher dargestellte Elektronik der Sensoreinheit 38 werden die Induktionsspulen 24, 26 bedarfsgemäß gesteuert. Die Elektronik bildet die Auswerteeinheit, mit der das Detektionssignal erfasst und ausgewertet wird.
Die Übertragungseinheit 40 ist funktionell der Schnittstelle 36 zugeordnet und organisiert den Datenaustausch zwischen der Sensoreinheit 38 über die Schnittstelle 36 zur Steuereinheit 28. Dazu steht die Schnittstelle 36 in Nahfunkverbindung mit der Schnittstelle 44, die ihrerseits die Daten über den Bus 46 an die Steuereinheit 28 liefert. Umgekehrt werden von der Steuereinheit 28 entsprechend Befehle über den Bus 46, die Schnittstellen 44, 36, die Übertragungseinheit 40 an die Sensoreinheit 38 übermittelt. Darüber hinaus steht die Steuereinheit 28 über eine weitere Fernfunkverbindung mit einem Zentralrechner 30 in Kommunikationsverbindung. Die Steuereinheit 28 liefert ferner ein Signal an den Drucktaster 42, welches den Betrieb der Rundumleuchte 32 erlaubt. Dieses Signal ist dann aktiv, wenn wenigstens eines der Werkzeuge 18, 20 nicht in den dafür vorgesehenen Ausnehmungen 14, 16 angeordnet ist. Damit die Rundumleuchte 32 aktiv werden kann, ist eine manuelle Betätigung des Drucktasters 42 erforderlich.
In der vorliegenden Ausgestaltung wird die Induktionsspule 24, 26 der Sensoreinheit 38 mit einer Rechteckspannung mit einer Frequenz von ca. 5 kHz betrieben. Je nach Werkzeug und Eigenschaften des Materials des Werkzeugträgereinsatzes 34 kann die Frequenz auch in einem Bereich von bis zu 50 kHz, vorzugsweise in einem Bereich von 22 bis 30 kHz, besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 25 kHz gewählt werden. Die letztgenannte Frequenz hat den Vorteil, dass sie deutlich oberhalb des hörbaren Bereichs liegt und somit keine akustischen Störungen für Personal und dergleichen verursachen kann. Bei Verwendung eines elektrisch nicht leitenden Werkzeugträgereinsatzes kann die Frequenz auch deutlich höher gewählt werden, beispielsweise in einem Bereich von etwa 1,8 MHz bis 500 MHz, vorzugsweise etwa 25 MHz bis 300 MHz. Besonders bevorzugt sind Frequenzbereiche, die für industrielle Anwendungen freigegeben sind, beispielsweise im Bereich von 27 MHz, 466 MHz oder dergleichen. Aufgrund der an der Induktionsspule 24, 26 anliegenden fest vorgegebenen Rechteckwechselspannung stellt sich ein Wechselstromverlauf ein, dessen Amplitude vom Vorhandensein beziehungsweise Nichtvorhandensein des Werkzeugs 18, 20 abhängig ist. Durch die geeignete Frequenzwahl können die Wirkungen durch den Werkstoff des Werkzeugträgereinsatzes 34 erfasst und weitgehend kompensiert werden. Wird nun beispielsweise der Hammer 18 in seine Ausnehmung 14 eingelegt, so bewirkt der metallische Hammerkopf des Hammers 18 eine Änderung der Induktivität der Induktionsspule 24, die dazu führt, dass sich der Stromverlauf gemäß dem Induktionsgesetz ebenfalls verändert. Diese Änderung kann durch die Sensoreinheit 38 detektiert und ausgewertet werden, so dass ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 28 übermittelt wird.
Der hier verwendete Hammer 18 hat einen Hammerkopf aus Guss, der magnetisch permeabel ist. Durch die magnetischen Eigenschaften des Hammerkopfes steigt die Induktivität der Induktionsspule 24 an, so dass die Stromamplitude des Wechselstroms entsprechend absinkt. Dieser niedrigere Pegel des Wechselstromes kann mittels eines Strommessers detektiert und ausgewertet werden. Im Prinzip auf die gleiche Weise funktioniert die Induktionsspule 26 zur Detektion der Kombizange 20. Häufig ist der Zangenkopf der Kombizange 20 ebenfalls magnetisch, so dass magnetische Teile mit der Zange leicht erfasst und gehalten werden können. Diese Eigenschaft wird auch für die Detektion der Kombizange 20 verwendet, wobei das Funktionsprinzip im wesentlichen dem bezüglich des Hammers 18 entspricht.
Die Sensoreinheit 38 erzeugt die entsprechenden Steuerspannungen für die Spulen 24, 26 jeweils nacheinander für jede der Induktionsspulen 24, 26. Auf diese Weise kann eine gemeinsame Auswerteeinheit verwendet werden, die jeweils mit der mit Wechselspannung beaufschlagten Spule 24, 26 verbunden ist. Auf diese Weise ist lediglich eine Auswerteeinheit für die Strommessung und die Zustandsermittlung erforderlich. Darüber hinaus verfügt die Sensoreinheit 38 über eine nicht näher dargestellte Steuerung, die einen intermittierenden Betrieb erlaubt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Induktionsspulen 24, 26 nicht permanent mit Wechselspannung beaufschlagt werden müssen. Durch die Steuerung kann ferner ein Messzeitpunkt beziehungsweise ein Messintervall vorgegeben werden, in welchem die Sensoreinheit 38 die Messung entsprechend durchführt. Dazu erhält in der vorliegenden Ausgestaltung die Steuerung von der Steuereinheit 28 entsprechende Befehle. In der vorliegenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Messzeitpunkte im zeitlichen Abstand von etwa 40 bis etwa 45 sec erfolgen. Natürlich können die Zeitpunkte auch einstellbar gestaltet werden und über einen weiten Bereich verändert werden. So können Messzeitpunkte auch über einen zeitlichen Abstand von 1 Minute, 5 Minuten, 10 Minuten oder mehr beabstandet sein. Um nicht Energie zu verbrauchen, sollte die Messdauer nur für einen Zeitraum bemessen sein, der unbedingt erforderlich ist, um zuverlässig die Anwesenheit beziehungsweise die Abwesenheit des Werkzeugs 18, 20 ermitteln zu können. In der vorliegenden Ausgestaltung ist dazu vorgesehen, dass die Zeitdauer des Messintervalls in einem Bereich von etwa 0,1 bis 2,5 sec gewählt wird, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,5 bis 1,1 sec und besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,75 sec. Bei der Auswahl der Zeitdauer des Messintervalls sollten Einschwingvorgänge entsprechend berücksichtigt werden, so dass eine Ermittlung des Anwesenheitszustands des Werkzeugs 18, 20 zuverlässig ermittelt werden kann.
In der vorliegenden Ausgestaltung können nicht nur die Messzeitpunkte, sondern auch die Intervalllängen vorgegeben werden. Darüber hinaus erlaubt die Steuereinheit 28 die Vorgabe der Zeiten angepasst an das jeweilige Messverfahren und an das jeweils zu detektierende Werkzeug 18, 20.
Das Ergebnis der Detektion wird von der Sensoreinheit 38 über die Übertragungseinheit 40, die Schnittstellen 36, 44, den Bus 46 an die Steuereinheit 28 übermittelt. Hier werden die Messergebnisse und die Zeitpunkte, zu denen die Messungen vorgenommen wurden, gespeichert. Darüber hinaus werden die Ergebnisse über die Funkverbindung 48 an den Zentralrechner 30 übermittelt. Auf diese Weise kann in einer Zentrale der aktuelle Ladezustand der Werkzeugbereitstellungsvorrichtung 10 überwacht werden.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mit einem Werkzeugträger 52 aus Kunststoff (PA), der wie die Werkzeugträgereinheit 34 im vorgenannten Beispiel eine Ausnehmung für einen Hammer 18 sowie eine Ausnehmung für eine Kombizange 20 aufweist. Der Werkzeugträger 52 ist in Fig. 7 rückseitig dargestellt und weist einen Steckverbinder 58 auf, der über eine nicht näher bezeichnete Leitung mit einer Übertragungseinheit 40 einer am Werkzeugträger 52 angeordneten Sensoreinheit 38 kommunikationstechnisch verbunden ist. Wie im vorhergehenden Beispiel sind die Ausnehmungen mit Induktionsspulen 24, 26 versehen, die mit Leitungen 50 mit der Sensoreinheit 38 kommunikationstechnisch verbunden sind. Der Werkzeugträger 52 ist zur Anordnung in einer Werkzeugschublade vorgesehen, wobei die Werkzeugschublade für die Anordnung von drei Werkzeugträgern 52 nebeneinander ausgebildet ist. In der nicht näher dargestellten Werkzeugschublade ist ein Bus 46 in Form einer Leitung angeordnet, der Steckverbinder 56 zur Verbindung mit den Steckverbindern 58 der Werkzeugträger 52 aufweist. Die Schnittstelle bezüglich der Steckverbinder 56, 58 ist eine IEEE-Schnittstelle 54, mittels der die Werkzeugträger 52 in Kommunikationsverbindung mit der in diesem Ausführungsbeispiel außerhalb des Werkzeugträgers 52 angeordneten Steuereinheit 28 in Kommunikationsverbindung stehen. Die Steuereinheit 28 ist in der vorliegenden Ausgestaltung durch einen lokalen Rechner in der Nähe der Werkzeugschublade gebildet. Bezüglich der weiteren Funktionen insbesondere zur Detektion und Kommunikation wird auf das vorhergehende Ausführungsbeispiel verwiesen.
Die Sensoreinheit 38 ist programmierbar ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass für jede Induktionsspule eine eigene Identifikation vorgesehen ist, die die Form einer alphanumerischen Zeichenkette aufweist. Die vorliegende Ausgestaltung erlaubt es, die Identifikation kundenspezifisch auszubilden, so dass eine einfache Um- und/oder Nachrüstung der Werkzeugschublade erfolgen kann. Vorzugsweise entspricht die Identifikation einer Werkzeugnummer, die beispielsweise in das Werkzeug eingraviert oder eingeprägt ist.
Wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel werden die Induktionsspulen zeitdiskret nacheinander abgefragt, um zu ermitteln, ob das Werkzeug 18, 20 in der jeweiligen Ausnehmung vorhanden ist oder nicht. Im Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel liegt die Frequenz der an die Spulen 24, 26 anzulegenden Spannung im Bereich von etwa 27 MHz. Die Sensoreinheit 38 ist hierzu entsprechend angepasst. Die Zustandsinformation wird über die Übertragungseinheit 40, die Steckverbinder 56, 58 und die IEEE-Schnittstelle 54 an die Steuereinheit 28 übermittelt. Bei der Übermittlung wird zusätzlich die zugehörige Identifikation der Induktionsspule mitübertragen, so dass die Steuereinheit 28 identifizieren kann, welches Werkzeug im Werkzeugträger 52 vorhanden ist oder fehlt. Die Steuereinheit 28 steht ferner in Kommunikationsverbindung mit einer nicht näher dargestellten graphischen Anzeigeeinheit, die die einzelnen Positionen der Ausnehmungen der Werkzeugträger 52 visuell anzeigt. In der vorliegenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein fehlendes Werkzeug durch eine rote Signalisierung auf der Anzeigeeinheit dargestellt wird. Vorhandene Werkzeuge werden durch eine schwarze Signalisierung dargestellt. Zur besseren Veranschaulichung kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass die Darstellung der abwesenden Werkzeuge blinkend ist.
In der vorliegenden Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass die Übertragungseinheit eine Information darüber gespeichert hält, für welche Werkzeuge sie vorgesehen ist. Diese Information wird auf Anforderung an die Steuereinheit 28 übermittelt. Auf diese Weise kann die Steuereinheit 28 nachhalten, für welche Werkzeuge und für welche Anzahl von Werkzeugen die Werkzeugschublade vorgesehen ist. Erfolgt ein Austausch von Werkzeugträgern 52, so erfolgt eine automatische Initialisierung dadurch, dass die Sensoreinheit ihre gespeicherte Information an die Steuereinheit übermittelt. Der ausgetauschte Werkzeugträger wird aus einer in der Steuereinheit 28 geführten Werkzeugträgerliste gestrichen. Dieser Vorgang kann automatisch durchgeführt werden.
Die in den Fign. dargestellten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend. So können natürlich die Sensoren bedarfsgerecht an das zu detektierende Werkzeug angepasst ausgewählt werden. Anstelle von Induktionsspulen können natürlich auch optische oder kapazitive Sensoren zum Einsatz kommen. Kapazitive Sensoren bieten sich insbesondere dann an, wenn der Werkzeugträger beziehungsweise der Werkzeugträgereinsatz aus einem elektrisch nicht leitfähigen Werkstoff wie Kunststoff oder dergleichen gebildet ist. Darüber hinaus kann natürlich die Sensoreinheit zur Verbesserung der Detektion an die Ausformung angepasst sein beziehungsweise diese konturmäßig umgeben. Die Ausführungsbeispiele lassen sich in gleicher Weise auch auf Werkzeugträger und Werkzeugträgereinheiten anwenden, die zumindest teilweise aus Kunststoff, Keramik oder dergleichen gebildet sind, insbesondere aus PVC, PE, PPE, PA, ABS und weitere, sowie Kombinationen hiervon oder Verbundwerkstoffe, vorzugsweise faserverstärkte Verbundwerkstoffe. Bei letztgenannten kann die Faserverstärkung durch Glasfasern, Kunststofffasern, Kohlefasern, Mischungen hiervon oder dergleichen gebildet sein.

Bezugszeichenliste

10: Werkzeugschrank
12: Werkzeugträger
14: Ausnehmung
16: Ausnehmung
18: Hammer
20: Kombizange
22: Seite
24: Induktionsspule
26: Induktionsspule
28: Steuereinheit
30: Zentralrechner
32: Rundumleuchte
34: Werkzeugträgereinsatz
36: Schnittstelle
38: Sensoreinheit

40: Übertragungseinheit
42: Drucktaste
44: Schnittstelle
46: BUS
48: Funkverbindung
50: Leitung
52: Werkzeugträger
54: IEEE-Schnittstelle
56: Steckverbinder
58: Steckverbinder

Claims

Werkzeugbereitstellungsvorrichtung (10) mit einem Werkzeugträger (12), der eine Ausnehmung (14, 16) zur Aufnahme eines Werkzeugs, insbesondere eines Handwerkzeugs (18, 20) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf einer der werkzeugseitigen Ausnehmung (14, 16) gegenüberliegenden Seite (22) des Werkzeugträgers (12) eine Sensoreinheit (38) angeordnet ist.
Werkzeugbereitstellungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (12) aus Kunststoff und/oder aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, insbesondere Metall, besonders bevorzugt einem nichtmagnetischen Metall gebildet ist.
Werkzeugbereitstellungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) in Wirkverbindung mit dem Werkzeugträger (12) steht.
Werkzeugbereitstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindung elastisch ausgebildet ist.
Werkzeugbereitstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (28).
Werkzeugbereitstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit (32).
Werkzeugbereitstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Meldeeinheit (30).
Werkzeugbereitstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38), die Steuereinheit (28), die Anzeigeeinheit (32) und/oder die Meldeeinheit (30) leitungsgebunden und/oder drahtlos in Kommunikationsverbindung miteinander stehen.
Werkzeugbereitstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (12) wenigstens eine separierbare Werkzeugträgereinheit (34) aufweist.
Werkzeugbereitstellungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugträgereinheit (34) eine Schnittstelle (36) zur Herstellung einer Kommunikationsverbindung zwischen dem Werkzeugträger und der Werkzeugträgereinheit aufweist.
Werkzeugbereitstellungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) an der Werkzeugträgereinheit (34) angeordnet ist.
Sensoreinheit für eine Werkzeugbereitstellungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch Detektionsmittel (24, 26), mit denen ein Vorhandensein und/oder Nichtvorhandensein eines Werkzeugs (18, 20) in der Ausnehmung (14, 16) durch den Werkzeugträger (12) hindurch detektierbar ist.
Sensoreinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsmittel (24, 26) eine Induktionsspule aufweisen.
Sensoreinheit nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsmittel eine Ultraschallsende- / Empfangseinheit aufweisen.
Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsmittel eine optische Sende- / Empfangseinheit aufweisen.
Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch eine werkzeugsspezifische Ausbildung.
Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 16, gekennzeichnet durch eine zumindest teilweise an eine Kontur der Ausnehmung (14, 16) angepasste Formgebung.
Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 17, gekennzeichnet durch eine zumindest teilweise folienartig Ausbildung.
Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 18, gekennzeichnet durch eine Übertragungseinheit (40).
Verfahren zum Betrieb einer Sensoreinheit (38) nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) ein Vorhandensein und/oder Nichtvorhandensein des Werkzeugs (18, 20) durch den Werkzeugträger (12) hindurch detektiert, ein von der Steuereinheit (28) auswertbares Signal liefert, die Steuereinheit (28) aus einem Signalwert und/oder einer Signalwertänderung das Vorhandensein und/oder Nichtvorhandensein des Werkzeugs (18, 20) ermittelt und ein Anbeziehungsweise Abwesenheitssignal ausgibt, das an die Anzeigeeinheit (32) und/oder die Meldeeinheit (30) übermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) von der Steuereinheit (28) mit Energie versorgt wird.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) von der Steuereinheit (28) gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) im Zeitmultiplex gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) das Signal kontinuierlich liefert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) das Signal zeitdiskret liefert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) ein kontinuierliches und/oder zeitdiskretes Detektionssignal aussendet.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein statisches Detektionssignal verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionssignal verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein impulsförmiges und/oder zumindest teilweise periodisches Detektionssignal verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionssignal mittels der Steuereinheit (28) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass sensoreinheitsseitig ein individualisiertes An- beziehungsweise Abwesenheitssignal verwendet wird.