EP3600711B1

EP3600711B1 - Vorrichtung und verfahren zum entnehmen eines werkstückteils aus einem restwerkstück

Info

Publication number: EP3600711B1
Application number: EP18717841.3A
Authority: EP
Inventors: Magnus Deiss
Original assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Current assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2021-03-10
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: CN110494230B; DE102017205095B3; WO2018177790A1; US20200016647A1; EP3600711A1; US11491532B2; PL3600711T3; CN110494230A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entnehmen eines elektrisch leitfähigen Werkstückteils aus einem elektrisch leitfähigen Restwerkstück, umfassend: eine in einer Entnahmerichtung bewegbare Halteeinrichtung, die zwischen einem Fixierzustand zum Fixieren des Werkstückteils an der Halteeinrichtung und einem Freigabezustand zum Lösen des Werkstückteils von der Halteeinrichtung umschaltbar ist, wobei die Halteeinrichtung mindestens ein elektrisch leitendes erstes Kontaktelement zur Kontaktierung des Werkstückteils an mindestens einer ersten Kontaktstelle, insbesondere eine Mehrzahl von elektrisch leitenden und elektrisch leitend miteinander verbundenen ersten Kontaktelementen zur Kontaktierung des Werkstückteils an einer Mehrzahl von ersten Kontaktstellen, aufweist, und wobei die Halteeinrichtung mindestens ein elektrisch leitendes zweites Kontaktelement zur Kontaktierung des Werkstückteils an mindestens einer zweiten Kontaktstelle, insbesondere eine Mehrzahl von elektrisch leitenden und elektrisch leitend miteinander verbundenen zweiten Kontaktelementen zur Kontaktierung des Werkstückteils an einer Mehrzahl von zweiten Kontaktstellen, aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein zugehöriges Verfahren zum Entnehmen eines Werkstückteils aus einem Restwerkstück. Bei dem Werkstück, aus dem das Werkstückteil und das Restwerkstück gebildet werden, handelt es sich typischerweise um plattenartige elektrisch leitfähige Bauteile, beispielsweise um Bleche.
Aus der DE 10 2014 209 811 A1 ist eine Vorrichtung zum gegenseitigen Trennen zweier Werkstückteile eines plattenartigen Werkstücks bekannt geworden, von denen eines ein Entnahmeteil und das andere ein Restteil bildet. Die Vorrichtung umfasst eine Werkstücklagerung, die eine Lagerungsebene definiert. An der einen Seite der Lagerungsebene ist eine Aushebevorrichtung, an der gegenüberliegenden Seite der Lagerungsebene ist ein Gegenhalter angeordnet, der in einen Fixierungszustand und in einen Freigabezustand überführbar ist. Zum Trennen der beiden Werkstückteile ist das einerseits durch die Aushebevorrichtung beaufschlagte und andererseits durch den Gegenhalter abgestützte Entnahmeteil mittels der Aushebevorrichtung senkrecht zu der Lagerungsebene relativ zu dem Restteil mit einer Entnahmebewegung in einer Ausheberichtung bewegbar.
Das manuelle und insbesondere auch das automatisierte Entnehmen eines beim trennenden Bearbeiten von Werkstücken, etwa beim Stanzen oder beim (Laser-)Schneiden von Blechen, erzeugten Werkstückteils aus dem Restwerkstück gestaltet sich schwierig, da sich das Werkstückteil und das Restwerkstück in der Regel in einer gemeinsamen, durch eine Werkstückauflage definierten Werkstückebene befinden und nur durch einen schmalen Trennspalt voneinander getrennt sind. Beim Entladen des Werkstückteils kann sich dieses daher an dem Restwerkstück verkanten. Die mögliche Folge sind Produktionsunterbrechungen aber auch Beschädigungen des zu entnehmenden Werkstückteils und gegebenenfalls der zum Entnehmen des Werkstückteils eingesetzten Vorrichtung.
Für die Prozesssicherheit bei der automatisierten Entnahme eines Werkstückteils aus einem Restwerkstück ist eine Prüfung notwendig, ob das Werkstückteil beim vorausgehenden trennenden Bearbeiten mittels eines Bearbeitungswerkzeugs vollständig vom Restwerkstück getrennt wurde oder ob das Werkstückteil ggf. noch mit dem Restwerkstück in Kontakt steht, beispielsweise weil dieses an dem Restwerkstück verkantet oder noch über einen dünnen Steg mit dem Restwerkstück verbunden ist. Für die Prozesssicherheit bei der automatisierten Entnahme ist auch eine Prüfung notwendig, ob das Werkstückteil bei der Bewegung in der Entnahmerichtung und beim anschließenden Transport für die Ablage des Werkstückteils zu einem Magazin oder dergleichen an der Halteeinrichtung fixiert ist, die beispielsweise einen oder mehrere Sauggreifer umfassen kann.
Aus der DE 102 59 190 B3 ist eine Vorrichtung zum Erkennen des Materials auf der Oberfläche von flachen Objekten auf einem Stapel, beispielsweise von Druckplatten, bekannt geworden, die in eine Hebeeinrichtung mit Saugorganen für Druckplatten integriert sein kann. Zu diesem Zweck wird die Oberfläche mit Sensorelektroden kontaktiert und ein Messstrom durch die Oberfläche geleitet. Aufgrund der festgestellten Stromstärke wird unterschieden, aus welchem Material die Objektoberfläche besteht. Bei den Materialoberflächen, die auf diese Weise unterschieden werden können, kann es sich beispielsweise um Papier auf einer Druckplatte oder um eine Druckplatte handeln.
In der DE 101 44 048 A1 ist eine Vorrichtung zum Handhaben von Deckgläsern für Objektträger beschrieben, die einen Basisblock aufweist, in dem mindestens zwei Aufnahmemittel vorgesehen sind. Zwischen den beiden Aufnahmemitteln kann in dem Basisblock ein Sensor vorgesehen sein, der die Anwesenheit bzw. den Zustand eines aufgenommenen Deckglases feststellt. Der Sensor kann als kapazitiver Sensor ausgebildet sein.
In der JPH04-293250A ist ein Substrathalter für einen Wafer bekannt geworden, bei dem in einem Graben für die Halterung des Wafers zwei kapazitive Dünnschicht-Sensoren eingebettet sind. In der US 6,024,393 ist ein Blatt zur Handhabung eines Halbleiter-Substrats beschrieben, in das mindestens ein kapazitiver Sensor eingebettet ist.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche die Prozesssicherheit bei der Entnahme eines Werkstückteils aus einem Restwerkstück verbessern.

Gegenstand der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Vorrichtung eine Sensoreinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, anhand der ersten und zweiten Kontaktelemente in einem ersten Prüfzustand die vollständige Trennung des Werkstückteils von dem Restwerkstück und in einem zweiten Prüfzustand die Fixierung des Werkstückteils an der im Fixierzustand befindlichen Halteeinrichtung zu prüfen.
Die Sensoreinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht einerseits in einem ersten Prüfzustand eine Prüfung, ob das Werkstückteil vollständig von dem Restwerkstück getrennt wurde oder ob dieses noch mit dem Restwerkstück in Kontakt steht. Im letzteren Fall besteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem (elektrisch leitenden) Werkstückteil und dem (elektrisch leitenden) Restwerkstück. Anhand der Kontaktelemente kann geprüft werden, ob eine elektrische Verbindung zwischen dem Werkstückteil und dem Restwerkstück besteht oder nicht. Die Prüfung, ob das Werkstückteil vollständig vom Restwerkstück getrennt wurde, erfolgt typischerweise, wenn das Werkstückteil in einer Entnahmebewegung in der Entnahmerichtung aus der Werkstückebene so weit heraus bewegt wurde, dass es sich oberhalb der Oberfläche des Restwerkstücks befindet.
Der zweite Prüfzustand der Sensoreinrichtung wird typischerweise verwendet, wenn das Werkstückteil in einer Entnahmebewegung in Entnahmerichtung aus der Werkstückebene heraus bewegt wurde und die Prüfung der Trennung vom Restwerkstück erfolgt ist. Um in einer in der Entnahmerichtung von dem Restwerkstück beabstandeten Position des Werkstückteils zu prüfen, ob das Werkstückteil an der Halteeinrichtung fixiert ist, kann geprüft werden, ob das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Kontaktelement über das Werkstückteil elektrisch miteinander verbunden sind.
Bei einer Ausführungsform ist die Sensoreinrichtung ausgebildet, in dem ersten Prüfzustand einen elektrischen Widerstand zwischen dem mindestens einen ersten und/oder dem mindestens einen zweiten Kontaktelement einerseits und einem Referenz-Potential andererseits zu bestimmen. Die Bestimmung des elektrischen Widerstands erfolgt mittels bekannter Messmethoden durch Anschluss der Kontaktelemente an eine Strom- oder Spannungsquelle und Messen der Stromstärke oder eines Spannungsabfalls. Das Restwerkstück kann beispielsweise über elektrisch leitende Spannpratzen oder über eine Werkstückauflage, auf welcher das Werkstückteil und das Restwerkstück aufliegen, auf einem Referenz-Potential gehalten werden, bei dem es sich beispielsweise um das Massepotential der Vorrichtung bzw. der Bearbeitungsmaschine handeln kann, in welche die Vorrichtung üblicherweise integriert ist. In dem ersten Prüfzustand, in dem geprüft wird, ob das Werkstückteil vollständig vom Restwerkstück getrennt wurde, sind entweder das erste elektrisch leitende Kontaktelement oder das zweite elektrisch leitende Kontaktelement oder beide gemeinsam elektrisch leitend mit dem Massepotential der Vorrichtung zur Werkstückentnahme oder mit dem Massepotential der Bearbeitungsmaschine, in die die Vorrichtung zur Werkstückentnahme integriert ist, verbunden. Steht das Werkstückteil noch mit dem Restwerkstück in Kontakt, so entsteht bei einer zwischen den Kontaktelementen einerseits und dem Massepotential andererseits angelegten Spannung ein geschlossener Stromkreis, und es wird ein sehr geringer elektrischer Widerstand zwischen den Kontaktelementen und dem Massepotential gemessen. Ist hingegen das Werkstückteil vollständig aus dem Restwerkstück gelöst, so ist der Stromfluss zum Restwerkstück unterbrochen, so dass ein hoher Widerstand zwischen den Kontaktelementen einerseits und dem Massepotenzial andererseits festgestellt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann jeweils mehrere erste und zweite Kontaktelemente aufweisen, die jeweils in einer Gruppe leitend miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann die Prozesssicherheit der Messung erhöht werden.
Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung außerdem dazu ausgebildet, in dem zweiten Prüfzustand einen elektrischen Widerstand zwischen mindestens einem ersten Kontaktelement und mindestens einem zweiten Kontaktelement zu bestimmen. Um in einer in der Entnahmerichtung von dem Restwerkstück beabstandeten Position des Werkstückteils zu prüfen, ob das Werkstückteil an der Halteeinrichtung fixiert ist, wird mittels der Sensoreinrichtung in einem zweiten Prüfzustand eine Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktelement angelegt und ein elektrischer Widerstand zwischen den Kontaktelementen bestimmt. Ist jeweils eine Mehrzahl von ersten und zweiten Kontaktelementen vorhanden, so wird ein elektrischer Widerstand zwischen der Mehrzahl der elektrisch leitend miteinander verbundenen ersten Kontaktelemente einerseits und der Mehrzahl der elektrisch leitend miteinander verbundenen zweiten Kontaktelemente andererseits bestimmt. Ist das Werkstückteil an der Halteeinrichtung fixiert, so kontaktiert mindestens ein erstes Kontaktelement das Werkstückteil an einer ersten Kontaktstelle und mindestens ein zweites Kontaktelement kontaktiert das Werkstückteil an einer zweiten Kontaktstelle, so dass die ersten und zweiten Kontaktelemente über das Werkstückteil elektrisch leitend verbunden sind. Entsprechend wird bei an der Halteeinrichtung fixiertem Werkstückteil ein geringerer elektrischer Widerstand zwischen den ersten und zweiten Kontaktelementen gemessen als für den Fall, dass das Werkstückteil nicht mehr an der Halteeinrichtung fixiert ist. Im letzteren Fall besteht kein elektrischer Kontakt zwischen den ersten und zweiten Kontaktelementen und der elektrische Widerstand geht praktisch gegen Unendlich.
Für die vorstehend beschriebenen Prüfungen ist es erforderlich, dass zumindest ein erstes Kontaktelement an einer der ersten Kontaktstellen und zumindest ein zweites Kontaktelement an einer der zweiten Kontaktstellen mit dem Werkstückteil in Kontakt kommen. Um auch bei vergleichsweise kleinen zu entnehmenden Werkstückteilen diese Prüfungen durchführen zu können, sollte(n) die erste(n) und zweite(n) Kontaktstellen bzw. die entsprechenden ersten und zweiten Kontaktelemente nicht zu weit voneinander beabstandet an der Halteeinrichtung angeordnet sein.
Bei einer Ausführungsform weist die Halteeinrichtung eine Mehrzahl von Halteelementen zur Fixierung des Werkstückteils auf, wobei die Halteelemente zwischen einem Fixierzustand zum Fixieren des Werkstückteils und einem Freigabezustand zum Lösen des Werkstückteils umschaltbar sind. Die Halteelemente sind an der Halteeinrichtung voneinander beabstandet angeordnet, und zwar typischerweise in einer regelmäßigen Anordnung, z.B. in einer Rasteranordnung.
Bei einer Weiterbildung sind die Halteelemente als Sauggreifer ausgebildet. Bei Halteelementen in Form von Sauggreifern wird der Fixierzustand durch das Anlegen eines Vakuums bzw. durch einen Unterdruck erreicht, durch den das Werkstückteil an dem Sauggreifer gehalten wird. Bei Sauggreifern mit passiven Strömungsventilen ist die Erkennung, ob das Werkstückteil an dem Sauggreifer fixiert ist, nicht über das Vakuum bzw. über einen Unterdruckerzeuger möglich, da bei derartigen Sauggreifern die Strömungsventile auch in dem Fall schließen, wenn das Werkstückteil nicht an dem Sauggreifer fixiert ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind das mindestens eine erste Kontaktelement und/oder das mindestens eine zweite Kontaktelement an den Halteelementen gebildet. In diesem Fall bestehen einzelne oder alle Halteelemente, beispielsweise in Form der Sauggreifer, zumindest an einer Seite, die mit dem Werkstückteil bzw. dem Restwerkstück in Kontakt gebracht wird, aus einem elektrisch leitfähigen Material. Beispielsweise können in diesem Fall gefaltete Saugermanschetten der Sauggreifer, die zur Kontaktierung des Werkstückteils bzw. des Restwerkstücks dienen, aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff gebildet sein. Die ersten bzw. zweiten Kontaktstellen stimmen in diesem Fall mit den Fixierstellen der Halteelemente überein. In diesem Fall besteht jedoch das Problem, dass die beiden weiter oben beschriebenen Prüfungen bei foliierten oder Rost aufweisenden Werkstücken bzw. Blechen nicht möglich sind, da die auf die Oberfläche aufgebrachte Folie bzw. Rostschicht in der Regel nicht elektrisch leitend ist.
Bei einer weiteren Weiterbildung sind das bzw. die erste(n) Kontaktelement(e) und/oder das bzw. die zweite(n) Kontaktelement(e) zwischen den Halteelementen angeordnet. Wie die Halteelemente können auch die ersten bzw. die zweiten Kontaktelemente in einer regelmäßigen Anordnung bzw. in einem Raster an der Halteeinrichtung angeordnet sein. Da Halteelemente in Form von Sauggreifern zumindest an der Einlassseite, an der die Fixierung bzw. das Ansaugen erfolgt, eine im Wesentlichen kreisförmige Geometrie aufweisen, ist zwischen den Sauggreifern in der Regel genügend Bauraum vorhanden, um Kontaktelemente zwischen den Sauggreifern anzuordnen.
Bei einer weiteren Ausführungsform wechseln sich in mindestens einer Richtung senkrecht zur Entnahmerichtung erste Kontaktelemente mit zweiten Kontaktelementen ab. Die Halteeinrichtung bzw. die Halteelemente sind typischerweise in ein im Wesentlichen plattenförmiges Gehäuse integriert, welches sich in einer Ebene senkrecht zur Entnahmerichtung erstreckt. In mindestens einer Richtung in dieser Ebene wechseln sich die ersten und zweiten Kontaktelemente ab. Sind die Halteelemente in einem Raster angeordnet, kann in einer oder in beiden Richtungen des Rasters zwischen einem ersten Kontaktelement und einem zweiten Kontaktelement jeweils ein Halteelement angeordnet sein. Es versteht sich, dass die Kontaktelemente sich nicht zwingend in mehr als einer Richtung abwechseln müssen, um die weiter oben beschriebenen Prüfungen durchzuführen. Allerdings sollte der Abstand zwischen den ersten und zweiten Kontaktelementen bzw. zwischen den ersten und zweiten Kontaktstellen nicht zu groß gewählt werden, damit auch bei kleinen Werkstückteilen die weiter oben beschriebenen Prüfungen durchgeführt werden können.
Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die ersten Kontaktelemente und/oder die zweiten Kontaktelemente federnde Kontaktstifte zur Kontaktierung des Werkstückteils oder des Restwerkstücks auf. Weist die Halteeinrichtung eine starre Anlage z.B. in Form einer planen Anlagefläche auf, in der Bohrungen für die Aufnahme der Halteelemente z.B. in Form von Sauggreifern angebracht sind, wie dies in der eingangs zitierten DE 10 2014 209 811 A1 beschrieben ist, stehen die Kontaktstifte der ersten bzw. der zweiten Kontaktelemente typischerweise mit ihrem freien Ende über die plane Anlagefläche über und werden eingedrückt, wenn das Werkstückteil bzw. das Restwerkstück gegen die plane Anlagefläche drückt, wobei der elektrische Kontakt hergestellt wird. Die Verwendung von federnden Kontaktstiften ermöglicht es bei geeigneter Dimensionierung, bei foliierten oder Rost aufweisenden Blechen die Folie bzw. Rostschicht leicht anzuritzen und auf diese Weise einen elektrischen Kontakt mit dem darunter liegenden Blech herzustellen.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind die ersten Kontaktelemente und die zweiten Kontaktelemente jeweils über Leiterbahnen derselben Leiterplatte elektrisch leitend miteinander verbunden. Es versteht sich, dass die Leiterbahnen, welche die ersten Kontaktelemente elektrisch leitend miteinander verbinden, und die Leiterbahnen, welche die zweiten Kontaktelemente elektrisch leitend miteinander verbinden, nicht in elektrisch leitender Verbindung miteinander stehen. Die Kontaktelemente werden in diesem Fall an der Leiterplatte befestigt und können in einem vergleichsweise kleinen Abstand zueinander angeordnet werden.
Bei einer alternativen Ausführungsform sind das oder die erste(n) Kontaktelement(e) an einem ersten elektrisch leitenden Bauteil und das bzw. die zweite(n) Kontaktelement(e) an einem in Entnahmerichtung zum ersten versetzten zweiten elektrisch leitenden Bauteil angebracht bzw. befestigt. Das erste und das zweite elektrisch leitende Bauteil sind elektrisch voneinander isoliert. Die beiden Bauteile können beispielsweise als elektrisch leitende Lochplatten ausgebildet sein, in welche das bzw. die Kontaktelemente eingeschraubt werden. In diesem Fall können zweite Kontaktelemente, die an der zweiten Lochplatte befestigt sind, über einen elektrisch isolierenden Distanzhalter (elektrisch isoliert) durch die erste Lochplatte geführt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens eine Aushebeeinrichtung, die zum Entnehmen des Werkstückteils aus dem Restwerkstück in der Entnahmerichtung bewegbar ist, wobei das Werkstückteil zumindest während eines Teils der Entnahme zwischen der mindestens einen Aushebeeinrichtung und der Halteeinrichtung aufgenommen ist. Die Aushebeeinrichtung greift an der der Halteeinrichtung entgegen gesetzten Seite an dem Werkstückteil an und dient zur Abstützung bzw. zur Unterstützung des Werkstückteils. Die Halteeinrichtung dient als Gegenhalter und ermöglicht es, das Werkstückteil bei der Bewegung in der Entnahmerichtung zwischen der Aushebeeinrichtung und der Halteeinrichtung senkrecht zur Werkstückebene zu lagern, so dass dieses bei der Entnahme nicht an dem Restwerkstück verhakt. Die Aushebeeinrichtungen können beispielsweise in Form von Aushebestiften ausgebildet sein, die unabhängig voneinander gesteuert betätigbar sind. Die Aushebeeinrichtungen werden derart betätigt, dass das Werkstückteil bei der Bewegung in die Entnahmerichtung parallel zur Werkstückebene ausgerichtet ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine zum trennenden Bearbeiten von plattenartigen elektrisch leitfähigen Werkstücken, insbesondere von Blechen, mittels eines Bearbeitungswerkzeugs, beispielsweise einer Laser-Schneideinrichtung oder eines Stanzwerkzeugs, weiter umfassend: eine Vorrichtung wie weiter oben beschrieben zur Entnahme eines beim trennenden Bearbeiten vom Restwerkstück getrennten Werkstückteils. Eine Werkstückauflage, die zur Auflage des Werkstücks beim trennenden Bearbeiten dient, kann auch eine Werkstückauflage der Vorrichtung zur Entnahme von Werkstückteilen aus dem Restwerkstück bilden. In der Bearbeitungsmaschine kann eine Werkstücktransfervorrichtung angeordnet sein, mittels derer das Restwerkstück gemeinsam mit dem freigetrennten Werkstückteil von einer Bearbeitungsposition der Bearbeitungsmaschine zum trennenden Bearbeiten des Werkstücks an eine Entladeposition der Vorrichtung zum Entnehmen des Werkstückteils bewegt werden kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entnehmen eines Werkstückteils aus einem Restwerkstück, insbesondere mittels einer Vorrichtung wie sie weiter oben beschrieben ist, umfassend: Kontaktieren des Werkstückteils an mindestens einer ersten Kontaktstelle mittels mindestens eines ersten Kontaktelements, sowie Kontaktieren des Werkstückteils an mindestens einer zweiten Kontaktstelle mittels mindestens eines zweiten Kontaktelements, wobei die ersten und zweiten Kontaktelemente an einer Halteeinrichtung gebildet und mit einer Sensoreinrichtung verbunden sind, Bewegen des Werkstückteils in einer Entnahmerichtung, Überführen der Halteeinrichtung in einen Fixierzustand zum Fixieren des Werkstückteils an der Halteeinrichtung, sowie Prüfen der vollständigen Trennung des Werkstückteils vom Restwerkstück in einem ersten Prüfzustand der Sensoreinrichtung und Prüfen der Fixierung des Werkstückteils an der Halteeinrichtung in einem zweiten Prüfzustand der Sensoreinrichtung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es unerheblich, ob zunächst das Bewegen des Werkstückteils in der Entnahmerichtung und dann das Überführen der Halteeinrichtung in den Fixierzustand erfolgt oder umgekehrt. Das Bewegen des Werkstückteils in der Entnahmerichtung kann mittels der Halteeinrichtung, mittels einer Aushebeeinrichtung oder mittels einer Kombination aus Halte- und Aushebeeinrichtung erfolgen. Es ist ebenfalls unerheblich, in welcher Reihenfolge die vollständige Trennung des Werkstückteils vom Restwerkstück und die Fixierung des Werkstückteils an der Halteeinrichtung überprüft werden. Beide Prüfungen können auch mehrmals hintereinander abwechselnd durchgeführt werden.
Bei einer Variante wird in dem ersten Prüfzustand typischer Weise eine elektrische Spannung zwischen dem mindestens einen ersten und/oder dem mindestens einen zweiten Kontaktelement einerseits und einem Referenz-Potential andererseits angelegt und ein elektrischer Widerstand zwischen dem mindestens einen ersten und/oder dem mindestens einen zweiten Kontaktelement und dem Referenz-Potential bestimmt. In dem zweiten Prüfzustand wird ein elektrischer Widerstand zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement gemessen. Anstelle eines einzelnen Kontaktelements kann alternativ eine Mehrzahl von leitend miteinander verbundenen ersten bzw. zweiten Kontaktelementen zum Einsatz kommen.
Wie weiter oben beschrieben wurde, kann anhand einer Widerstandsmessung zwischen den ersten und/oder zweiten Kontaktelementen einerseits und einem Referenz-Potential, typischerweise Massepotential, andererseits festgestellt werden, ob das Werkstückteil vollständig von dem Restwerkstück getrennt wurde oder nicht.
Das Fixieren des Werkstückteils an der Halteeinrichtung kann vor oder nach dem Bewegen des Werkstückteils in der Entnahmerichtung erfolgen. Wenn das Werkstückteil beispielsweise mit Hilfe von einer oder von mehreren Aushebeeinrichtungen in der Entnahmerichtung bewegt wird, erfolgt eine Fixierung des Werkstückteils an der Halteeinrichtung erst nach der Entnahmebewegung. Dient dagegen die Halteeinrichtung auch zum Bewegen des Werkstücks in der Entnahmerichtung, so erfolgt das Fixieren des Werkstücks vor der Entnahmebewegung und das fixierte Werkstück wird von der Halteeinrichtung angehoben. Zur Überprüfung der Fixierung wird im zweiten Prüfzustand eine Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktelement bzw. zwischen einer ersten und zweiten Mehrzahl von Kontaktelementen angelegt. Für den Fall, dass mindestens eines der ersten Kontaktelemente und mindestens eines der zweiten Kontaktelemente das Werkstückteil kontaktieren, wird bei der Widerstandsmessung in dem zweiten Prüfzustand ein geringerer Widerstand gemessen als für den Fall, dass die ersten und zweiten Kontaktelemente nicht über das Werkstückteil elektrisch miteinander in Verbindung stehen, so dass anhand der Widerstandsmessung geprüft werden kann, ob das Werkstückteil an der Halteeinrichtung fixiert ist.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Bearbeitungsmaschine zum trennenden Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls,
Fig. 2: eine Darstellung einer Vorrichtung zur Entnahme eines Werkstückteils aus einem Restwerkstück an der Bearbeitungsmaschine von Fig. 1,
Fig. 3a,b: Darstellungen der Entnahme eines Werkstückteils aus dem Restwerkstück mittels einer Halteeinrichtung, die eine Mehrzahl von ersten und zweiten Kontaktelementen aufweist, sowie mittels einer Aushebevorrichtung,
Fig. 4: eine Darstellung einer Leiterplatte, an der erste und zweite Kontaktelemente der Halteeinrichtung befestigt sind.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
Fig. 1 zeigt eine Bearbeitungsmaschine 1 zum trennenden Bearbeiten eines Werkstücks 2 in Form eines Blechs, welche als Bearbeitungswerkzeug eine Laser-Schneideinrichtung 3 aufweist. Die Laser-Schneideinrichtung 3 weist eine portalartige Führungsstruktur 4 mit einem Portal-Querträger 5 sowie einen an dem Portal-Querträger 5 geführten Laserschneidkopf 6 auf. In senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen ist der Laserschneidkopf 6 relativ zu dem Portal-Querträger 5 in Richtung von Doppelpfeilen 7, 8 beweglich. Über ein Lichtleitkabel 49 ist der Laserschneidkopf 6 mit einer Laserstrahlquelle in Form eines herkömmlichen Festkörperlasers 50 verbunden.
Die portalartige Führungsstruktur 4 übergreift einen zweiteiligen Werkstücktisch 9, auf welchem ein Blech 2 vor, während und nach der schneidenden Bearbeitung gelagert ist. Mittels des Laserschneidkopfs 6 der Bearbeitungsmaschine 1 wird das Blech 2 trennend bearbeitet. Dabei ist das Blech 2 auf dem Werkstücktisch 9 gelagert. Während der Bearbeitung gebildete Schlacke sowie Staub und Rauch werden durch eine zwischen den beiden Teilen des Werkstücktisches 9 unterhalb des Bearbeitungsbereichs angeordnete, mit einem Gebläse verbundene Abführeinrichtung (z.B. einen Absaugkasten, nicht gezeigt) abgesaugt. Nach der Blechbearbeitung werden Werkstückteile, die mittels des Laserschneidkopfs 6 freigeschnitten worden sind, von einem bei der Blechbearbeitung gleichfalls erzeugten Restwerkstück (Restgitter) getrennt und anschließend aus dem Nahbereich der Bearbeitungsmaschine 1 abgeführt.
Zur Bewegung des Blechs 2 vor, während und nach seiner Bearbeitung dient eine in Fig. 1 stark schematisiert dargestellte Blech-Bewegungseinheit 10. Die Blech-Bewegungseinheit 10 umfasst eine Schiene 11, die durch eine nicht gezeigte Führungseinrichtung in Richtung eines Doppelpfeils 12 beweglich geführt ist und an der ein Blech 2 mittels Spannpratzen 13 fixiert werden kann.
Mittels der Blech-Bewegungseinheit 10 wird das Blech 2 zur Bearbeitung im Arbeitsbereich des Laserschneidkopfs 6 positioniert. Während der Bearbeitung kann das Blech 2 durch die Blech-Bewegungseinheit 10 in Richtung des Doppelpfeils 12 bewegt werden. Damit überlagerte Bearbeitungsbewegungen in Querrichtung des Doppelpfeils 12 werden von dem Laserschneidkopf 6 in Richtung des Doppelpfeils 7 ausgeführt. Außerdem verfügt der Laserschneidkopf 6 über eine Zusatzachse, die kurze hochdynamische Bewegungen des Laserschneidkopfs 6 in Richtung des Doppelpfeils 8 und somit in der Bewegungsrichtung der Blech-Bewegungseinheit 10 ermöglicht. Mit einem abschließenden Trennschnitt schneidet der Laserschneidkopf 6 ein (in Fig. 1 nicht gezeigtes) Werkstückteil von dem (in Fig. 1 nicht gezeigten) Restgitter frei, welches das freigeschnittene Werkstückteil umschließt. Dabei befinden sich das Werkstückteil und das Restgitter an der Bearbeitungsmaschine 1 jeweils in einer Bearbeitungsposition. Nach Beendigung der Blechbearbeitung transferiert die Blech-Bewegungseinheit 10 das nunmehr freigeschnittene Werkstückteil und das Restgitter gemeinsam aus der jeweiligen Bearbeitungsposition in eine Entladeposition.
Sind das freigeschnittene Werkstückteil 14 und das Restwerkstück 15 in ihre Entladepositionen transferiert, ergeben sich die in Fig. 2 dargestellten Verhältnisse. Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 16 zur Entnahme des Werkstückteils 14 aus dem Restwerkstück 15. Der Übersichtlichkeit halber zeigt Fig. 2 an dem bearbeiteten Blech 2 lediglich ein einzelnes Werkstückteil 14, das von dem Restwerkstück 15 (Restgitter) umschlossen wird. Mittels der Vorrichtung 16 wird das Werkstückteil 14 aus dem Restwerkstück 15 entnommen, bevor das Werkstückteil 14 aus dem Nahbereich der Bearbeitungsmaschine 1 abtransportiert werden kann. Das Restwerkstück 15 verbleibt hierbei auf dem Werkstücktisch 9 (vgl. Fig. 1), ehe es nach der Entnahme sämtlicher Werkstückteile ebenfalls aus dem Nahbereich der Bearbeitungsmaschine 1 abgeführt wird.
Als Werkstücklagerung für das Restwerkstück 15 und das Werkstückteil 14 dient eine plattenartige Werkstückauflage 17 des Werkstücktischs 9. In bekannter Weise ist die Werkstückauflage 17 an ihrer Oberseite mit in Fig. 2 nicht erkennbaren Borsten oder Rollen versehen, die eine reibungs- und kratzerfreie Bewegung des bearbeiteten Blechs 2 über die stationäre Werkstückauflage 17 ermöglichen. Die Auflagestellen des bearbeiteten Blechs 2 auf den Borsten oder den Rollen der Werkstückauflage 17 definieren eine in Fig. 2 angedeutete Werkstückebene 18 der Werkstückauflage 17. Die Werkstückebene 18 verläuft parallel zu der Platten-Hauptebene der Werkstückauflage 17. Entlang der Werkstückebene 18 fluchten das Werkstückteil 14 und das Restwerkstück 15 miteinander.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Werkstückauflage 17 der Bearbeitungsmaschine 1 in dem dargestellten Beispielsfall als Lochplatte mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 19 ausgebildet. Unterhalb der Werkstückauflage 17 ist eine Aushebeeinheit 20, oberhalb der Werkstückauflage 17 eine Gegenhalteeinheit 21 der Vorrichtung 16 angeordnet. Die Aushebeeinheit 20 umfasst zwei baugleiche Aushebevorrichtungen 22, 23, die Gegenhalteeinheit 21 zwei baugleiche Halteeinrichtungen 24, 25.
Die Aushebevorrichtungen 22, 23 sind mittels einer Aushebe-Bewegungseinheit 26 parallel zu der Lagerungsebene 18 an jede beliebige Stelle unterhalb der Werkstückauflage 17 zustellbar. Zu diesem Zweck weist die Aushebe-Bewegungseinheit 26 eine Längsschiene 27 auf, entlang derer die Aushebevorrichtungen 22, 23 motorisch angetrieben verfahren können. Ein Antriebsmotor 28 der Aushebevorrichtungen 22, 23 ist in Fig. 2 zu erkennen. Gemeinsam mit den Aushebevorrichtungen 22, 23 ist die Längsschiene 27 an zwei senkrecht zu der Längsschiene 27 verlaufenden Querschienen 29, 30 der Aushebe-Bewegungseinheit 26 verfahrbar. Die Querschienen 29, 30 können gemeinsam mit der Längsschiene 27 und den von dieser geführten Aushebevorrichtungen 22, 23 senkrecht zu der Werkstückauflage 17 bzw. der Werkstückebene 18 angehoben und abgesenkt werden.
Auf entsprechende Art und Weise können die Halteeinrichtungen 24, 25 der Gegenhalteeinheit 21 parallel zu der Lagerungsebene 18 jede beliebige Stelle an dem bearbeiteten Blech 2 anfahren und senkrecht zu der Lagerungsebene 18 angehoben und abgesenkt werden. Eine Halteeinrichtungs-Bewegungseinheit 31 umfasst eine Längsschiene 32, längs derer die Gegenhalter 24, 25 motorisch angetrieben zugestellt werden können. Gemeinsam mit den Gegenhaltern 24, 25 ist die Längsschiene 32 motorisch angetrieben entlang zweier Querschienen 33, 34 verfahrbar, die ihrerseits senkrecht zu der Längsschiene 32 verlaufen und die zusammen mit der Längsschiene 32 und den daran geführten Halteeinrichtungen 24, 25 in vertikaler Richtung angehoben und abgesenkt werden können.
Alle wesentlichen Funktionen der Bearbeitungsmaschine 1 und somit insbesondere auch alle wesentlichen Funktionen der Vorrichtung 16 sind numerisch gesteuert. Eine zu diesem Zweck verwendete numerische Steuerungseinheit 35 ist in Fig. 1 angedeutet. Die Koordinatenachsen der numerischen Steuerung der Bearbeitungsmaschine 1 beziehungsweise der Vorrichtung 16 sind in Figur 1 mit x, y, z bezeichnet.
Wie in Fig. 3a,b zu erkennen ist, welche jeweils die erste Halteeinrichtung 24 von Fig. 1 und die mit dieser zusammenwirkende erste Aushebevorrichtung 22 zeigen, weist die Halteeinrichtung 24 ein kastenartiges Gehäuse 36 mit einer als Stützkörper dienenden planen Anlageplatte 37 auf, die mit einer Vielzahl von Bohrungen 38 versehen ist. Die Bohrungen 38 nehmen Halteelemente in Form von Sauggreifern 39 auf, die senkrecht zur Anlageplatte 37 elastisch verformbare Saugermanschetten 40 aufweisen. In Fig. 3a,b liegen zwei Saugermanschetten 40 der Sauggreifer 39 am Werkstückteil 14 an, während zwei der Sauggreifer 39, die nicht am Restwerkstück 15 anliegen, gegenüber der Anlageplatte 37 vorstehen.
Ein nicht gezeigter Saugraum im Innern einer jeden Saugermanschette 40 kann über ein schaltbares Ventil mit einem Unterdruckerzeuger verbunden werden. In Fig. 3a-d sind die Ventile geöffnet, d.h. es besteht eine Verbindung zwischen den Saugräumen der Sauggreifer 39 und dem Unterdruckerzeuger, so dass dieser Luft über die Saugräume ansaugen kann. Ist die Einlassseite der Saugermanschette 40 eines Sauggreifers 39 offen und wird der Unterdruckerzeuger eingeschaltet, so wird das betreffende Ventil geschlossen und die zunächst bestehende Strömungsverbindung zwischen dem betreffenden Saugraum und dem Unterdruckerzeuger unterbrochen. Ist die Einlassseite der Saugermanschette 40 eines Sauggreifers 39 durch das Werkstückteil 14 oder das Restwerkstück 15 verschlossen, so wird beim Einschalten des Unterdruckerzeugers an dem betreffenden Saugraum ein Unterdruck angelegt. Es ergibt sich kein nennenswerter Luftstrom in Richtung auf den Unterdruckerzeuger, so dass das Ventil geöffnet bleibt und sich an dem Sauggreifer 39 eine Haltekraft aufbauen kann. Wird der geöffnete oder geschlossene Zustand des Ventils nicht überwacht, kann anhand des Unterdruckerzeugers nicht unterschieden werden, ob die Einlassseite der Saugermanschette 40 geöffnet oder geschlossen ist.
Die in Fig. 3a,b gezeigte erste der beiden baugleichen Aushebevorrichtungen 22, 23 besitzt ausweislich Fig. 2 ein Aushebegehäuse 46, an welchem die Aushebevorrichtungen 22, 23 an die Längsschiene 27 der Aushebe-Bewegungseinheit 26 angebunden sind. Im Innern des Aushebegehäuses 46 ist eine Mehrzahl herkömmlicher und in den Abbildungen nicht im Einzelnen gezeigter pneumatischer Kolben-Zylinder-Einheiten mit jeweils einem doppelt wirkenden Zylinder untergebracht. Mit jedem der Kolben verbunden ist eine Aushebeeinrichtung in Form eines Aushebestifts 47.
Die Kolben-Zylinder-Einheiten im Inneren des Aushebegehäuses 46 sind getrennt ansteuerbar und können unabhängig voneinander mit einer nicht im Einzelnen gezeigten Druckquelle verbunden werden. Durch Betätigen der Kolben-Zylinder-Einheiten werden die Aushebestifte 47 in vertikaler Richtung aus dem Aushebegehäuse 46 ausgefahren oder in das Aushebegehäuse 46 zurückbewegt. Der Querschnitt der Aushebestifte 47 darf maximal dem Querschnitt der Durchtrittsöffnungen 19 an der Werkstückauflage 17 (vgl. Fig. 2) entsprechen. In dem dargestellten Beispielsfall ist der Querschnitt der Aushebestifte 47 kleiner als der Querschnitt der Durchtrittsöffnungen 19.
Nachfolgend wird anhand von Fig. 2 und Fig. 3a,b der Entnahmevorgang des Werkstückteils 14 aus dem Restwerkstück 15 beschrieben. Zunächst werden das bearbeitete Blech 2 und die Werkstückauflage 17 relativ zueinander derart positioniert, dass das Werkstückteil 14 eine hinreichende Anzahl von Durchtrittsöffnungen 19 der Werkstückauflage 17 überdeckt. Als Stellvorrichtung fungiert die Blech-Bewegungseinheit 10, mittels derer das bearbeitete Blech 2 mit dem Werkstückteil 14 und dem Restwerkstück 15 in der x-Richtung des Koordinatensystems der Bearbeitungsmaschine 1 zugestellt werden kann. Die Position, welche das Werkstückteil 14 in dem Koordinatensystem der numerischen Steuerung der maschinellen Anordnung 1 einnimmt, ist definiert.
Numerisch gesteuert wird die Aushebe-Bewegungseinheit 26 unterhalb der Werkstückauflage 17 derart betätigt, dass die Aushebevorrichtung 22 eine Aushebeposition unterhalb des Werkstückteils 14 anfährt. Zeitgleich mit der Positionierung der Aushebevorrichtung 23 wird an der gegenüberliegenden Seite der Werkstückauflage 17 die Halteeinrichtung 24 durch numerisch gesteuerte Betätigung der Halteeinrichtungs-Bewegungseinheit 31 in eine Position oberhalb des in der Entladeposition befindlichen Werkstückteils 14 verfahren. Es ergeben sich damit die Verhältnisse gemäß Fig. 3a,b, wobei diese die stark schematisierte Aushebevorrichtung 22 und die gegenüberliegende Halteeinrichtung 24 zeigen. Die Werkstückauflage 17 ist in Fign. 3a,b der Einfachheit halber nicht dargestellt.
Der Unterdruckerzeuger für die Halteeinrichtung 24 ist zunächst ausgeschaltet, die Sauggreifer 39 an der Halteeinrichtung 24 sind von dem Werkstückteil 14 und auch von dem gleichfalls in einer Entladeposition angeordneten Restwerkstück 15 beabstandet. Die Sauggreifer 39 befinden sich folglich in einem Außerfunktionszustand, die Halteeinrichtung 24 damit in einem Freigabezustand. Mit diesem Funktionszustand wird die Halteeinrichtung 24 durch eine entsprechende Vertikalbewegung der Halteeinrichtungs-Bewegungseinheit 31 abgesenkt und dadurch auf das bearbeitete Blech 2 bzw. auf das Werkstückteil 14 und das Restwerkstück 15 aufgesetzt. Dabei werden die Saugermanschetten 40 der Sauggreifer 39 komprimiert und infolgedessen stärker gefaltet und in das Innere der Bohrungen 38 an der Anlageplatte 37 der Halteeinrichtung 24 zurückgedrängt, bis schließlich die Anlageplatte 37 der Halteeinrichtung 24 auf der Blechoberfläche aufsetzt.
Anschließend werden an der Aushebevorrichtung 22 diejenigen Aushebestifte 47 betätigt, die unterhalb des Werkstückteils 14 liegen und für welche das Werkstückteil 14 über Durchtrittsöffnungen 19 der Werkstückauflage 17 zugänglich ist. Die übrigen Aushebestifte 47 der Aushebevorrichtung 23 behalten ihre Ausgangslage bei. Mit den aus dem Aushebegehäuse 46 ausgefahrenen Aushebestiften 47 wird die Aushebevorrichtung 22 durch eine entsprechende Hubbewegung der Aushebe-Bewegungseinheit 26 in die Position gemäß Fig. 3a angehoben. Dabei werden die ausgefahrenen Aushebestifte 47 an die Unterseite des Werkstückteils 14 angelegt. Das Werkstückteil 14 wird nun an seiner Unterseite durch die Aushebevorrichtung 22 in einer Entnahmerichtung Z beaufschlagt und an seiner Oberseite durch die Halteeinrichtung 24, genauer gesagt durch die Anlageplatte 37, großflächig in der Entnahmerichtung Z abgestützt. Die nach wie vor im Außerfunktionszustand befindlichen Sauggreifer 39 der Halteeinrichtung 24 liegen an der Oberseite des parallel zu der Werkstückebene 18 ausgerichteten Werkstückteils 14 mit einer aus ihrer elastischen Verformung resultierenden Vorspannung an.
Ein Steuersignal bewirkt, dass die Aushebevorrichtung 22 und die Halteeinrichtung 24 mittels der Aushebe-Bewegungseinheit 26 und der Halteeinrichtungs-Bewegungseinheit 31 synchron mit einer Entnahmebewegung in der Entnahmerichtung Z bewegt werden. Dabei wird das zunächst in der Ebene des Restwerkstücks 15 angeordnete Fertigteil 14 aus dem Restwerkstück 15 ausgehoben (Fig. 3a).
Sobald beispielsweise mittels eines Wegmesssystems der numerischen Steuerung der Vorrichtung 16 für den Betrag der Hubbewegung ein Wert ermittelt wird, aufgrund dessen sichergestellt ist, dass auch die neben dem Werkstückteil 14 angeordneten und gegenüber der Anlageplatte 37 der Halteeinrichtung 24 vorstehenden Sauggreifer 39 einen deutlichen Abstand von der Oberfläche des auf der Werkstückauflage 17 verbliebenen Restwerkstücks 15 aufweisen, wird der Unterdruckerzeuger der Halteeinrichtung 24 eingeschaltet. Infolgedessen werden diejenigen Sauggreifer 39, die an dem Werkstückteil 14 anliegen, von dem Außerfunktionszustand in einen Funktionszustand geschaltet. Die Halteeinrichtung 24 wird dadurch aus dem Freigabezustand in den Fixierungszustand überführt, in dem das Werkstückteil 14 an der Halteeinrichtung 24 festgelegt bzw. fixiert ist.
Ist das Werkstückteil 14 an der Halteeinrichtung 24 fixiert, werden die Aushebestifte 47, die zuvor das Werkstückteil 14 beaufschlagt haben, in das Aushebegehäuse 46 der Aushebevorrichtung 23 zurückgezogen und die Aushebevorrichtung 23 wird durch eine entsprechende Absenkbewegung der Aushebe-Bewegungseinheit 26 in die Position gemäß Fig. 3b abgesenkt. Die Halteeinrichtung 24 verfährt sodann mit dem daran fixierten Werkstückteil 14 mit Hilfe der Gegenhalter-Bewegungseinheit 31 aus dem Nahbereich der Werkstückauflage 17. Um das Werkstückteil 14 an einem Ablageort für das Werkstückteil 14 von der Halteeinrichtung 24 zu lösen, werden die Sauggreifer 39, die das Werkstückteil 14 halten, drucklos geschaltet.
Wie in Fig. 3a zu erkennen ist, weist die Halteeinrichtung 24 ein erstes elektrisch leitendes Kontaktelement 41 auf, das an einem ersten elektrisch leitenden Bauteil in Form einer ersten elektrisch leitenden Lochplatte 42 befestigt, genauer gesagt in diese eingeschraubt ist. Außerdem weist die Halteeinrichtung 24 eine Mehrzahl von zweiten elektrisch leitenden Kontaktelementen 43 auf, die an einem zweiten elektrisch leitenden Bauteil in Form einer zweiten Lochplatte 44 befestigt sind. Die zweiten Kontaktelemente 43 sind mit Hilfe von Distanzhaltern elektrisch isoliert durch Löcher in der ersten Lochplatte 42 geführt. Die erste Lochplatte 42 und die zweite Lochplatte 44 sind voneinander beabstandet und elektrisch voneinander isoliert.
Anschlusskontakte der beiden Lochplatten 42, 44 werden einer Sensoreinrichtung 45 zugeführt. In der Sensoreinrichtung 45 sind eine erste Widerstandsmesseinrichtung W1 und eine zweite Widerstandsmesseinrichtung W2 angeordnet. Die erste Widerstandsmesseinrichtung W1 dient zur Bestimmung eines Widerstands R1 zwischen den ersten und zweiten Kontaktelementen 41, 43 einerseits und einem Referenz-Potential andererseits, im gezeigten Beispiel dem Masse-Potential M der Vorrichtung 16 bzw. der Bearbeitungsmaschine 1 in einem ersten Prüfzustand P1 der Sensoreinrichtung 45. Die zweite Widerstandsmesseinrichtung W2 dient zur Bestimmung eines Widerstands R2 zwischen den ersten Kontaktelementen 41 und den zweiten Kontaktelementen 43 in einem zweiten Prüfzustand P2 der Sensoreinrichtung 45. Ein erster Schalter S1 ist parallel zur zweiten Widerstandsmesseinrichtung W2 geschaltet, ein zweiter Schalter S2 ist in Serie zu der ersten Widerstandsmesseinrichtung W1 und zu den ersten bzw. zu den zweiten Kontaktelementen 41, 43 geschaltet.
Das erste Kontaktelement 41 und die zweiten Kontaktelemente 43 weisen federnde Kontaktstifte 41a, 43a auf, die mit ihren freien Enden jeweils an einer ersten Kontaktstelle K1 bzw. an zweiten Kontaktstellen K2 an dem Werkstückteil 14 anliegen.
Die Sensoreinrichtung 45 ermöglicht eine Prüfung, ob das Werkstückteil 14 vollständig von dem Restwerkstück 15 getrennt wurde oder ob noch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Werkstückteil 14 und dem Restwerkstück 15 besteht. Zu diesem Zweck wird die Sensoreinrichtung 45 in einem in Fig. 3a dargestellten ersten Prüfzustand P1 betrieben, bei dem der erste Schalter S1 geschlossen ist, so dass das erste Kontaktelement 41 und die zweiten Kontaktelemente 43 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. In dem ersten Prüfzustand P1 ist auch der zweite Schalter S2 geschlossen, so dass über die erste Widerstandsmesseinrichtung W1 der elektrische Widerstand R1 zwischen den ersten und zweiten Kontaktelementen 41, 43 einerseits und dem Referenz-Potential M andererseits gemessen werden kann. Das Referenz-Potential M entspricht im gezeigten Beispiel dem Potential des Restwerkstücks 15, welches über die Spannpratzen 13 bzw. über die Werkstückauflage 17 mit dem Massepotential der Bearbeitungsmaschine 1 verbunden ist.
Für den Fall, dass das Werkstückteil 14 und das Restwerkstück 15 noch Kontakt zueinander haben, ist ein Stromfluss vom Werkstückteil 14 über das Restwerkstück 15 zum Massepotential der Bearbeitungsmaschine 1 möglich. In diesem Fall wird ein sehr geringer elektrischer Widerstand R1 gemessen. Ist das Werkstückteil dagegen vollständig vom Restwerkstück 15 getrennt und ausgehoben, so bildet sich kein geschlossener Stromkreis aus und es wird zwischen den ersten und den zweiten Kontaktelementen 41, 43 einerseits und dem Massepotential andererseits ein großer Widerstand R1 bestimmt.
Anhand des Werts des gemessenen ersten Widerstands R1 kann somit erkannt werden, ob das Werkstückteil 14 vollständig vom Restwerkstück 15 getrennt wurde. Im Fehlerfall, d.h. wenn das Werkstückteil 14 noch mit dem Restwerkstück 15 verbunden ist, kann der Aushebevorgang wiederholt oder ein Fehlersignal ausgegeben werden. Für den Fall, dass das Werkstückteil 14 vollständig vom Restwerkstück 15 getrennt wurde, kann die Entnahme des Werkstückteils 14 fortgesetzt werden.
Die Sensoreinrichtung 45 ermöglicht auch eine Prüfung, ob das Werkstückteil 14 tatsächlich an der im Fixierzustand befindlichen Halteeinrichtung 24 fixiert ist. Zu diesem Zweck wird die Sensoreinrichtung 45 in einem zweiten Prüfzustand P2 betrieben, in dem der erste Schalter S1 und der zweite Schalter S2 geöffnet sind, wie dies in Fig. 3b dargestellt ist. Die zweite Widerstandsmesseinrichtung W2 bestimmt bei einer zwischen dem ersten Kontaktelement 41 einerseits und den zweiten Kontaktelementen 43 andererseits angelegten Spannung den Widerstand R2 zwischen dem ersten Kontaktelement 41 und den zweiten Kontaktelementen 43, die an der entsprechenden ersten Kontaktstelle K1 und den zweiten Kontaktstellen K2 mit dem Werkstückteil 14 in Kontakt stehen, sofern dieses an der Halteeinrichtung 24 fixiert ist. Wird über das an der Halteeinrichtung 24 fixierte Werkstückteil 14 ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten und den zweiten Kontaktelementen 41, 43 hergestellt, ist der elektrische Widerstand R2, der von der zweiten Widerstandsmesseinrichtung W2 gemessen wird, sehr klein. Ist das Werkstückteil 14 hingegen nicht an der Halteeinrichtung 24 fixiert, ist das erste Kontaktelement 41 von den zweiten Kontaktelementen 43 elektrisch isoliert, so dass der elektrische Widerstand R2, der von der zweiten Widerstandsmesseinrichtung W2 gemessen wird, sehr groß ist bzw. praktisch gegen Unendlich geht. Wird bei der Prüfung erkannt, dass das Werkstückteil 14 nicht an der Halteeinrichtung 24 fixiert ist, so kann beispielsweise erneut versucht werden, das Werkstückteil 14 an der Halteeinrichtung 24 zu fixieren. Alternativ ist die Ausgabe eines Fehlersignals möglich.
Wie in Fig. 3a,b gezeigt ist, wechselt sich das erste Kontaktelement 41 mit den zweiten Kontaktelementen 43 in Y-Richtung ab. Sind mehr Kontaktelemente 41,43 vorgesehen, so wechseln sich die ersten Kontaktelemente 41 und die zweiten Kontaktelemente 43 auch in X-Richtung ab, wobei sowohl die ersten Kontaktelemente 41 als auch die zweiten Kontaktelemente 43 in einer regelmäßigen Anordnung in der Art eines Rasters angeordnet sind.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Entnahmevorrichtung 16 wurde vorstehend anhand einer Bearbeitungsmaschine 1 mit kombinierter Bewegung des Werkstücks 2 und des Laserschneidkopfs 6 beschrieben. Die Entnahmevorrichtung lässt sich jedoch in analoger Weise auch an einer Bearbeitungsmaschine einsetzen, in der das Werkstück während der Bearbeitung ruht und beispielsweise auf einer Stegauflage angeordnet ist, die mit Hilfe eines Palettenwechslers in den Bearbeitungsbereich der Maschine hinein und aus ihm heraus bewegbar ist.
Wird die Entnahmevorrichtung 16 zur Automatisierung einer solchen Flying-Optics-Maschine eingesetzt, so ist dies auch ohne zusätzliche Aushebevorrichtung möglich. Zur Entnahme eines Werkstückteils aus dem Restwerkstück wird die Halteeinrichtung 24 in diesem Fall zunächst auf der Oberfläche des Werkstückteils 14 aufgesetzt und anschließend wird der Unterdruckerzeuger der Halteeinrichtung 24 eingeschaltet. Die Halteeinrichtung 24 wird dadurch aus dem Freigabezustand in den Fixierungszustand überführt, in dem das Werkstückteil 14 an der Halteeinrichtung 24 festgelegt bzw. fixiert ist. Um ein Fixieren des Restwerkstücks 15 an der Halteeinrichtung 24 zu verhindern, können die Halteelemente 39 beispielsweise als Aktivsauger ausgeführt sein, deren Öffnungszustand mittels einer Steuerung veränderbar ist. Alternativ kann die Halteeinrichtung 24 so an die Form der zu entnehmenden Werkstückteile 14 angepasst sein, dass nur im Bereich des Werkstückteils 14 Halteelemente 39 angeordnet sind. Eine Anlageplatte 37 ist in diesem Beispiel nicht notwendig.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite einer alternativen Halteeinrichtung 24 mit Sauggreifern 39. Anders als in Fig. 3a,b gezeigt ist, sind in Fig. 4 die ersten Kontaktelemente 41 und die zweiten Kontaktelemente 43 auf einer gemeinsamen Leiterplatte 54 befestigt. Die ersten Kontaktelemente 41 sind hierbei über erste Leiterbahnen 51 elektrisch leitend miteinander verbunden, während die zweiten Kontaktelemente 43 über zweite Leiterbahnen 53, die von den ersten Leiterbahnen 51 elektrisch isoliert sind, elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wie dies in Fig. 4 beispielhaft lediglich für zwei Reihen von Kontaktelementen 41, 43 dargestellt ist. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel wechseln sich die ersten Kontaktelemente 41 nur in X-Richtung, aber nicht in Y-Richtung mit den zweiten Kontaktelementen 43 ab. Die Befestigung der ersten und zweiten Kontaktelemente 41, 43 auf einer gemeinsamen Leiterplatte 54 ermöglicht es, die ersten und die zweiten Kontaktelemente 41, 43 in geringerem Abstand zueinander zu positionieren als bei dem in Fig. 3a,b gezeigten Beispiel.
Alternativ zu den in Fig. 3a,b und in Fig. 4 gezeigten Beispielen können die Sauggreifer 39 selbst als (erste oder zweite) Kontaktelemente ausgebildet sein. In diesem Fall werden typischerweise die Saugermanschetten 40 aus einem elektrisch leitfähigen Material, z.B. aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, hergestellt. Die Sauggreifer 39 können in diesem Fall in zwei Gruppen eingeteilt werden, die jeweils elektrisch leitend miteinander verbunden werden, um die ersten und zweiten Kontaktelemente 41, 43 zu bilden. Es versteht sich, dass nur die ersten Kontaktelemente 41 an den Sauggreifern 39 gebildet sein können, während die zweiten Kontaktelemente 43 zwischen den Sauggreifern 39 angeordnet sind, oder umgekehrt. Im Gegensatz zu den federnden Kontaktstiften 41a, 43a, deren Spitzen bei einem foliierten Blech 2 die Oberfläche der auf dem Blech 2 aufgebrachten Folie leicht einritzen können, so dass ein elektrischer Kontakt hergestellt wird, ist dies bei der Verwendung der Sauggreifer 39 mit den Saugermanschetten 40 aus Kunststoff als Kontaktelemente nicht ohne weiteres möglich.

Claims

Vorrichtung (16) zum Entnehmen eines elektrisch leitfähigen Werkstückteils (14) aus einem elektrisch leitfähigen Restwerkstück (15), umfassend:
eine in einer Entnahmerichtung (Z) bewegbare Halteeinrichtung (24, 25), die zwischen einem Fixierzustand zum Fixieren des Werkstückteils (14) an der Halteeinrichtung (24, 25) und einem Freigabezustand zum Lösen des Werkstückteils (14) von der Halteeinrichtung (24, 25) umschaltbar ist,

wobei die Halteeinrichtung (24, 25) mindestens ein elektrisch leitendes erstes Kontaktelement (41) zur Kontaktierung des Werkstückteils (14) an mindestens einer ersten Kontaktstelle (K1) aufweist,

und wobei die Halteeinrichtung (24, 25) mindestens ein elektrisch leitendes zweites Kontaktelement (43) zur Kontaktierung des Werkstückteils (14) an mindestens einer zweiten Kontaktstelle (K2) aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Vorrichtung (16) eine Sensoreinrichtung (45) aufweist, die ausgebildet ist, anhand des mindestens einen ersten und zweiten Kontaktelements (41, 43) in einem ersten Prüfzustand (P1) die vollständige Trennung des Werkstückteils (14) von dem Restwerkstück (15) und in einem zweiten Prüfzustand (P2) die Fixierung des Werkstückteils (14) an der im Fixierzustand befindlichen Halteeinrichtung (24, 25) zu prüfen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Sensoreinrichtung (45) ausgebildet ist, in dem ersten Prüfzustand (P1) einen elektrischen Widerstand (R1) zwischen dem ersten und/oder dem zweiten Kontaktelement (41, 43) einerseits und einem Referenz-Potential (M) andererseits zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Sensoreinrichtung (45) ausgebildet ist, in dem zweiten Prüfzustand (P2) einen elektrischen Widerstand (R2) zwischen dem ersten Kontaktelement (41) und dem zweiten Kontaktelement (43) zu bestimmen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Halteeinrichtung (24) eine Mehrzahl von Halteelementen (39) zur Fixierung des Werkstückteils (14) aufweist, wobei die Halteelemente (39) zwischen einem Fixierzustand zum Fixieren des Werkstückteils (14) und einem Freigabezustand zum Lösen des Werkstückteils (14) umschaltbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die Halteelemente als Sauggreifer (39) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher das mindestens eine erste Kontaktelement (41) und/oder das mindestens eine zweite Kontaktelement (43) an einem Halteelement (39) gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welcher das mindestens eine erste Kontaktelement (41) und/oder das mindestens eine zweite Kontaktelement (43) zwischen den Halteelementen (39) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher sich in mindestens einer Richtung (x, y) senkrecht zur Ausheberichtung (z) erste Kontaktelemente (41) mit zweiten Kontaktelementen (43) abwechseln.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das mindestens eine erste Kontaktelement (41) und/oder das mindestens eine zweite Kontaktelement (43) federnde Kontaktstifte (41a, 43a) zur Kontaktierung des Werkstückteils (14) oder des Restwerkstücks (15) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Halteeinrichtung (24) eine Mehrzahl von ersten Kontaktelementen (41) und zweiten Kontaktelementen (43) aufweist und die ersten Kontaktelemente (41) und die zweiten Kontaktelemente (43) jeweils über Leiterbahnen (51, 53) derselben Leiterplatte (54) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: mindestens eine Aushebeeinrichtung (47), die zur Entnahme des Werkstückteils (14) aus dem Restwerkstück (15) in der Entnahmerichtung (Z) bewegbar ist, wobei das Werkstückteil (14) zumindest während eines Teils der Entnahme zwischen der mindestens einen Aushebeeinrichtung (47) und der Halteeinrichtung (24) aufgenommen ist.
Bearbeitungsmaschine (1) zum trennenden Bearbeiten von plattenartigen, elektrisch leitfähigen Werkstücken, insbesondere von Blechen (2), mittels eines Bearbeitungswerkzeugs (3), weiter umfassend:
eine Vorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Entnahme eines beim trennenden Bearbeiten von einem Restwerkstück (15) getrennten Werkstückteils (14).
Verfahren zum Entnehmen eines Werkstückteils (14) aus einem Restwerkstück (15), insbesondere mittels einer Vorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend:
Kontaktieren des Werkstückteils (14) an mindestens einer ersten Kontaktstelle (K1) mittels mindestens eines ersten Kontaktelements (41), sowie Kontaktieren des Werkstückteils (14) an mindestens einer zweiten Kontaktstelle (K2) mittels mindestens eines zweiten Kontaktelements (43), wobei die ersten und zweiten Kontaktelemente (41, 43) an einer Halteeinrichtung (24, 25) gebildet sind und mit einer Sensoreinrichtung (45) in Verbindung stehen,

Bewegen des Werkstückteils (14) in einer Entnahmerichtung (Z), Überführen der Halteeinrichtung (24) in einen Fixierzustand zum Fixieren des Werkstückteils (14) an der Halteeinrichtung (24), sowie

Prüfen der vollständigen Trennung des Werkstückteils (14) vom Restwerkstück (15) in einem ersten Prüfzustand (P1) der Sensoreinrichtung (45) und Prüfen der Fixierung des Werkstückteils (14) an der Halteeinrichtung (24) in einem zweiten Prüfzustand (P2) der Sensoreinrichtung (45).
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem in dem ersten Prüfzustand (P1) ein elektrischer Widerstand (R1) zwischen dem ersten und/oder dem zweiten Kontaktelement (41, 43) einerseits und einem Referenz-Potential (M) andererseits bestimmt wird und bei dem in dem zweiten Prüfzustand (P2) ein elektrischer Widerstand (R2) zwischen dem ersten Kontaktelement (41) und dem zweiten Kontaktelement (43) bestimmt wird.