EP4210900A1 - System for automating a machine tool - Google Patents
System for automating a machine toolInfo
- Publication number
- EP4210900A1 EP4210900A1 EP21766112.3A EP21766112A EP4210900A1 EP 4210900 A1 EP4210900 A1 EP 4210900A1 EP 21766112 A EP21766112 A EP 21766112A EP 4210900 A1 EP4210900 A1 EP 4210900A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- machine tool
- actuator
- sensor
- designed
- control unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q7/00—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting
- B23Q7/04—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting by means of grippers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/0009—Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts
- B23Q1/0045—Control panels or boxes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/08—Protective coverings for parts of machine tools; Splash guards
- B23Q11/0891—Protective coverings for parts of machine tools; Splash guards arranged between the working area and the operator
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
- B23Q3/02—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for mounting on a work-table, tool-slide, or analogous part
- B23Q3/06—Work-clamping means
Definitions
- the invention relates to a system for automating a machine tool.
- a classic automation solution generally consists of a machine tool, a robot arranged outside the machine tool for feeding workpieces and/or tools to and/or removing workpieces and/or tools from the machine tool, a component store and a workpiece store.
- Grippers for the tools and clamping means for clamping workpieces are provided in a usually closed machining area of the machine tool, which can be opened for the supply and removal of workpieces or tools.
- the automation solution takes over the feeding of workpieces and/or tools to and/or the removal of workpieces and/or tools from the machine tool.
- the machine tool and the other components are equipped with an electrical interface via which they communicate with one another or via which they communicate with a higher-level control unit, with the higher-level control unit being able to control the machine tool and the other components accordingly.
- the direct control of the clamping devices provided in the machine tool is usually carried out by the machine tool itself to guide complex rotary feedthroughs for this clamping device through the rotary swivel table in order to route the pressure medium and, if necessary, electrical control lines for actuating directional control valves to the clamping device.
- Machine tools designed as proprietary interfaces to create your own to connect automation components are therefore usually denied access to the machine tool, either because the manufacturer does not disclose the electrical specifications of the interface or because complex mechanical adapters would be required to mechanically couple the components from the third-party manufacturer.
- many machine tools are not intended or suitable for integration into an automation solution and therefore do not have any suitable interfaces.
- the required hardware, in particular rotary feedthroughs for rotary swivel tables or automatic drives for opening and closing the machine doors, is not available either. A possible upgrade often fails due to the high costs involved.
- the invention is therefore based on the object of creating a system for automating a machine tool, which integrates a machine tool that does not have suitable interfaces for connecting an automation solution, in particular an external device for feeding workpieces and/or tools to and/or the removal of workpieces and/or tools from the machine tool, and which can be implemented in a simple and cost-effective manner.
- the aim is therefore to create automation that takes over all the activities of an operator for loading and unloading the machine without having to retrofit additional interfaces or automation hardware on the machine.
- the invention is based on the object of creating a computer program product as well as an actuator and a sensor for such a system.
- the invention is based on the finding that interfaces to an external device for feeding workpieces and/or tools to and/or removing workpieces and/or tools from the machine tool (hereinafter also referred to as "robot") machine tool to be automated can be dispensed with if appropriate Actuators and/or sensors are used which are connected to a control unit which is designed to trigger at least one function of the machine tool by activating the at least one actuator and/or at least one function of the external device depending on a signal from the at least one sensor trigger.
- robot machine tool
- the external device can be designed as a stationary robot and can include one or more magazines for storing workpieces and/or tools.
- the external device is usually positioned (stationary) in front of the opening of the machining area of the machine tool, which can be closed by means of a door, and has at least one arm for feeding in and removing tools or tools.
- a plurality of workpieces and/or tools can also be fed in at the same time in one feeding process, or a plurality of workpieces and/or tools can be removed at the same time in a removal process.
- the plurality of workpieces and/or tools can also be arranged and held in a magazine.
- the control unit can be integrated into the external device or designed as a higher-level control unit that communicates with a machine control unit included in the external device.
- the machine control unit and the higher-level control unit can be designed for wireless communication in order to be able to do without complex cabling.
- control unit can be integrated into the external device.
- the machine control unit and the control unit (which takes over the automation functions) can be integrated, ie designed as a single control unit.
- rudimentary automation can also consist in triggering at least one specific function of the external device depending on the signal from one or more sensors that detect a parameter or a state of the machine tool.
- only one or more actuators can also be provided, without a separate sensor being provided for detecting at least one signal of a display component or a state of the machine tool or the external device.
- one or more actuators and one or more sensors will be provided in order in particular to achieve as complete an automation of the machine tool as possible.
- the at least one actuator and the at least one sensor are wirelessly connected to the control unit.
- the provision of communication cables between the sensors or actuators and the control unit can be dispensed with. This plays a role in particular with sensors or actuators that are arranged on a moving part of the machine tool, for example on a rotary swivel table.
- the at least one actuator can be designed as an operating element actuating device and have at least one electrically, pneumatically or hydraulically driven actuating element.
- the actuating element can, for example, be in the form of a linearly movable actuating element which is suitable for actuating a pressure switch or a pushbutton on a control panel of the machine tool.
- the actuator can be designed as a door opener for a single or double door of the machine tool.
- the actuator can also have an actuating device for opening and closing the door, which can also be designed as a double door, for example in the form of drive rollers.
- the actuator can also be designed as a clamping device for use in the machine tool.
- the clamping device can be used for the direct clamping of a workpiece or for fixing a further clamping device, for example a vice, which can also be designed as an actuator according to the invention.
- the at least one sensor can be designed as an optical sensor, for example as a photodiode or camera.
- a sensor can be arranged, for example, on a control panel of the machine tool and can record the status of a light-emitting diode or the output on a screen (in the form of any displays or characters).
- the sensor can be designed in such a way that only the immediate sensor signal with the relevant information content is transmitted to the control unit or that signal processing already takes place in the sensor and only the result of the signal processing, for example an ON/OFF statement for a light-emitting diode, is sent to the Control unit is transmitted.
- the at least one sensor and/or the at least one actuator can be designed to be connectable, for example glued or screwed, to the machine tool, in particular an operating panel or a housing of the machine tool.
- a suitable adhesive that is covered with a removable film can already be provided on one or more suitable fastening surfaces of a sensor or actuator.
- the foil only has to be removed and the sensor placed with the fastening surfaces on the relevant surface of the machine tool and pressed.
- a sensor according to the invention can be designed to monitor the clamping force or a correct clamping state of a clamping device, in particular a clamping device according to the invention.
- the sensor and the actuator can also be designed as an integrated module.
- each embodiment of a sensor or actuator can of course also be designed as an independent module.
- selected or all sensors and actuators can be embodied autonomously and each have their own, in particular rechargeable, energy supply.
- the energy supply can in particular be an electrical energy supply, for example a rechargeable battery.
- the battery can be charged inductively, i. H. contactless or wired by connecting to a charging device.
- an energy supply in the form of a pneumatic pressure reservoir can also be provided.
- the recharging can take place by supplying compressed air, for example by means of a movable arm of the external device.
- the external device can be designed as a stationary device with at least one movable arm for feeding workpieces and/or tools to and/or removing workpieces and/or tools from the machine tool.
- the at least one arm can also be used to supply compressed air to actuators that are designed to pneumatically actuate a respective actuating element.
- control unit can comprise a computer program which, when running in the control unit of the machine tool, is designed to communicate with the external device and to control the at least one actuator, possibly taking into account the information supplied by the at least one sensor, in such a way that the sequence of processes of the machine tool is automated, in particular starting a machining sequence for a workpiece, opening or closing a door of the machine tool, removing a partially or completely finished workpiece or feeding a workpiece to be machined and removing or feeding tools into the machine tool.
- the computer program can of course also be stored in the control unit or stored on a data medium or in a cloud and loaded from the data medium or the cloud into a main memory of the control unit.
- FIG. 1 shows a substantially perspective view of an embodiment of a system for automating a machine tool in connection with the machine tool
- Fig. 2 is a plan view of the illustration in Fig. 1;
- FIG. 3 shows a plan view of the embodiment according to FIG. 1, but without the machine tool to be automated;
- FIG. 4 shows a perspective view of a self-sufficient actuator according to the invention.
- FIG. 5 shows a representation analogous to FIG. 4, but with the actuator lifted off the fastening shoes.
- FIG. 1 shows an overall system 100 consisting of a machine tool 102 and a system 104 for automating a machine tool in an essentially perspective view. Only a control unit 106, which is included in the automation system 104, and the respective communication links are shown schematically in the form of a block diagram.
- FIG. 2 shows a top view of the overall system 100 according to FIG. 1.
- FIG. 3 again shows the automation system 104 without the machine tool 102 in the same views.
- the automation system 104 includes, in addition to the control unit 106, an external device 108 for feeding workpieces and/or tools to and/or removing workpieces and/or tools from the machine tool, which are also included in this description referred to as a "robot" for short. Furthermore, the automation system 104 comprises a plurality of actuators 110 in the form of a clamping device 110a designed as a vice, in the form of a clamping device 110b designed as a zero-point clamping system (Fig. 2), in the form of a door opener device 110c and in the form of a control element actuating device 110d. Finally, the automation system 104 includes at least one sensor 112.
- a sensor 112 is integrated into the operating element actuation device 110d (FIG. 4). At least one sensor (not shown) is also integrated in each of the actuators 110a, 110b and 110c.
- the vice 110a and the zero-point clamping system 110b can be pressure sensors if these components are designed as pneumatically or hydraulically operated components.
- the door opener device 110c can also include a sensor which, for example, detects the position of the door or the drive (and thus the door).
- the communication connections between these actuators 110 and the control unit 106 are therefore shown as bidirectional connections in FIGS.
- the automation system 104 makes it possible to automate the machine tool 102 to a predetermined extent and, in the process, to carry out actions in an automated manner that have to be carried out by an operator in the case of a non-automated machine tool. This involves, in particular, feeding workpieces and/or tools to and/or removing workpieces and/or tools from machine tool 102, opening or closing a door 114 of the machine tool, which closes off the machining area, starting a machining cycle and the like.
- the robot 108 has at least one assignable arm 108a with which the robot 108 can grip workpieces or tools (not shown) and feed them into the machining area of the machine tool 102 or remove them from it.
- the robot can also have magazines (not shown) for storing or keeping workpieces and tools.
- a zero-point clamping system 110b is provided in the machining area of the machine tool 102, which system can be fastened, for example, to a rotary/pivoting table of the machine tool.
- an actuator 110 in the form of a controllable vice 110a is held on the zero-point clamping system 110b.
- the zero-point clamping system 110b is also designed as a controllable actuator 110. Both actuators 110a and 110b can be controlled at least to the effect that the respective actuator can be transferred to a clamped position or a released position by means of a control command.
- each actuator including each of the actuators 110a and 110b, which detect certain events or states, for example whether the respective actuator moves from one position to another and/or whether the specified position is actually reached or maintained.
- the relevant sensor(s) can also be designed as separate modules.
- the actuator 110 embodied as a door opener device 110c has a drive which is embodied to move the door, which can be embodied as a sliding door, and to convert it from an open to a closed position.
- the door opener device 110c can be designed as an independent module. This module can also be subsequently connected to the frame of the machine tool 102 or to the floor in a position in which the drive is coupled to the movable door 114.
- the door opener device 110c can also have one or more sensors that detect the respective position of the drive and/or the door 114 .
- the actuator 110 embodied as an operating element actuating device 110d is arranged on an operating panel 102a of the machine tool 102 and is designed to actuate one or more associated operating elements of the operating panel 102a.
- the actuator 110d can also be designed as an independent module.
- An electrical, programmatic or hydraulic drive for an actuating element 118 is provided in a housing 116 of the operating element actuating device 110d.
- the actuating element 118 is designed as a linearly movable, cylinder-like element which protrudes downwards from the housing 116 .
- the housing 116 has four feet 120 on its underside, with which the operating element actuating device 110d can be placed on the operating panel 102a and connected to it. The connection can take place, for example, by gluing or screwing.
- connection must be designed in such a way that the housing is secured against displacement and lifting relative to or from the surface of the control panel 102a, even if the actuating element 118 is used to actuate the relevant control element (not shown) of the Control panels 102a is exercised.
- the operating element actuation device 110d must be aligned over the relevant operating element of the operating panel 102a in such a way that the operating element 118 is positioned exactly over the operating element to be actuated. In this position, the housing 116 is then connected to the control panel 102a.
- an actuator 110d shown in Fig. 4 it is attached to a substrate, for example the surface of an operating panel 102a of machine tool 102 by means of permanent magnets 124, which are attached to the underside of feet 120, for example in corresponding recesses in the underside of feet 120 are held (see Fig. 5).
- fastening shoes 126 are provided, which can be firmly connected to the ground with their underside, for example by gluing or screwing.
- the fastening shoes 126 In an upper area, the fastening shoes 126 have recesses into which the lower areas of the feet 120 can be inserted. The recesses are like this designed that the feet are fixed against lateral displacement.
- the fastening shoes can consist of a ferromagnetic material in order to ensure the highest possible fastening force between the magnets 124 and the feet 120 firmly connected thereto.
- the bottom of the cup-shaped fastening shoes 126 can also be designed in another variant, in which the material of the fastening shoes 126 is not ferromagnetic and consists of plastic, for example, such that a sufficient fastening force results in this case as well.
- FIG. 5 shows the actuator 110d in a position in which the feet 124 of the actuator are released from the mounting shoes 126 or lifted off them.
- the variant of an actuator 110d shown in Figures 4 and 5 thus enables the actuator to be easily attached to the substrate, for example by gluing the fastening shoes 126 to the ground, and the actuator to be dismantled by simply lifting the actuator 110d out of the fastening shoes 126, the stay connected to the ground. Nevertheless, the actuator 110d is sufficiently firmly connected to the substructure by means of the fastening shoes 126 and, in particular, is secured against lateral displacement.
- the lifting of the actuator 110d makes it possible, if necessary, to manually actuate the actuating element, which is usually actuated by the actuator 110d, in a simple manner. Of course, this also applies to other actuating elements that are covered by the actuator 110d in its installed position.
- the embodiment shown in FIG. 4 has a WLAN module 122 which also includes an antenna (not shown in detail) which is arranged in the housing 116 .
- a wireless connection can, of course, also be provided for each differently designed actuator 110 or also for each sensor 112 .
- a sensor is also arranged in the housing of the actuator 110d, which is designed to detect whether the control element in question has a specific status.
- the operating element can be designed as an illuminated push button, with the lighting being active when the push button can/must be pressed, for example in order to trigger a machining cycle of the machine tool 102 .
- the sensor in this case is considered optical sensor trained.
- the sensor can also be designed to detect the status of another display element of the control panel 102a and, possibly depending on this, to trigger an action, for example pressing an assigned button or actuating an assigned switch.
- the sensors can of course also be designed in any other way.
- An optical sensor can also be designed as a camera, which detects a display or any other display of a control panel (e.g. error displays using LEDs or other lighting means) or a status of any other element of the machine tool.
- image evaluation methods including an OCR method
- the control unit 106 can determine the required sensor information from the sensor signal supplied to it (in this case the image signal from the camera), for example the request for a specific tool on a screen in plain text or as a symbol for an operator, and depending on this, control the robot 108 and/or the actuators 110 in a suitable manner.
- any information on the screen or the control panel 102a of the machine tool 102 is recognized by a sensor 112 embodied as a camera and is transmitted, in particular streamed, to one or more other participants in a network who are in the same network, such as the automated machine tool 102 or the overall system 100.
- the sensors 112 can be designed in such a way that they only transmit the pure sensor signal to the control unit 106, in which case the control unit 106 evaluates the sensor signal, for example examining it for specific characteristic events.
- the sensors 112 can also be designed in such a way that they have a certain intelligence and, in particular, process the directly detected sensor signal to a high degree.
- the sensors can already transmit specific information, for example as digital information, to the control unit.
- an optical sensor 112 can be designed to recognize the color of a display LED and to transmit the relevant information—for example “RED”, “GREEN”, “YELLOW”—to the control unit 106 .
- the robot 108 and the actuators 110 and sensors 112 can be in communication with the control unit 106 in any manner.
- a wireless connection is preferably used for the connection between the sensors 112 and the actuators 110 and the control unit 106. This achieves significantly greater flexibility, and the costs associated with cabling can be saved. In the case of actuators that are positioned in the machining space of the machine tool 102, it would also be difficult to route the cabling in question to the outside. If the actuators are also arranged on moving elements, for example a rotary/pivoting table of the machine tool 102, then a complex and cost-intensive rotary feedthrough would also be required. Of course, a wired connection to the control unit 106 can also be used for the sensors 112 and actuators 110 if this is necessary or advantageous for whatever reason.
- the control unit 106 can also be arranged in or on the robot 108 and also integrated with the control unit of the robot 81 .
- the control unit 106 can also be provided at any other location, for example in a control station for the automated machine tool or a control station for a plurality of automated machine tools.
- the actuators 110 and sensors 112 can in particular also be embodied as autonomous modules, with such a module also being able to comprise a plurality of actuators 110 and/or sensors 112.
- the relevant module can have its own energy supply, for example a rechargeable battery.
- a rechargeable battery instead of a rechargeable battery, a replaceable battery can of course also be provided.
- a pressure energy supply in particular a pneumatic energy supply
- a pneumatically operating actuator 110 can have a pressure reservoir, which can also be designed to be rechargeable.
- the actuator can have a pressure connection to which, for example by means of the arm 108a of the robot 108, compressed air can be supplied, for example by means of a compressed air lance which is inserted into the compressed air connection.
- Such variants are particularly suitable for actuators 110, which are designed as pneumatic clamping devices, for example in the form of the vice 110a or the zero-point clamping system 110b.
- the actuators 110 in particular the actuators designed as a control element actuating device 110d, can be arranged at any point on the machine tool to be automated or on a component connected thereto, at which a required action must be triggered.
- a control element actuation device 110d can also be positioned on an existing door opener module if an actuation element, e.g. an electrical switch, is provided on it to trigger the desired door movement.
- sensors 112. can also be arranged at any point on the machine tool to be automated or on a component connected thereto, at which a parameter or piece of information that is required for automating the machine tool has to be recorded is.
- the control unit 106 can be implemented in the usual way as a combination of hardware and software, the software being used in particular for evaluating the sensor signals or the information supplied by the sensors and for triggering the functions of the actuators as a function of predetermined parameters which are also derived from the sensor signals can be determined, can be formed.
- the software can be permanently stored in the control unit 106, also in whole or in part in the form of firmware, or can be made accessible to the control unit 106 for running in it by means of an external memory (including a cloud memory).
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)
- Feeding Of Workpieces (AREA)
- Machine Tool Units (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
Abstract
The invention relates to a system for automating a machine tool, comprising an external device (108) for feeding workpieces and/or tools to and/or discharging workpieces and/or tools from the machine tool (102), at least one actuator (110) for actuating a component of the machine tool (102) and/or at least one sensor (112) for detecting at least one signal of a display component (102a) or a state of the machine tool (102) or of the external device (108), and a control unit (106) which is configured to trigger at least one function of the machine tool (102) or the external device by actuating the at least one actuator (110) and/or to trigger at least one function of the external device (108) on the basis of a signal of the at least one sensor (112).
Description
System zur Automatisierung einer Werkzeugmaschine System for automating a machine tool
Die Erfindung betrifft ein System zur Automatisierung einer Werkzeugmaschine. The invention relates to a system for automating a machine tool.
Eine klassische Automatisierungslösung besteht im Allgemeinen aus einer Werkzeugmaschine, einem außerhalb der Werkzeugmaschine angeordneten Roboter für das Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder das Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine, einem Bauteilespeicher und einem Werkstückspeicher. In einem üblicherweise abgeschlossenen Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine, der für das Zuführen und Abführen von Werksstücken bzw. Werkzeugen geöffnet werden kann, sind Greifer für die Werkzeuge sowie Spannmittel für das Spannen von Werkstücken vorgesehen. Die Automatisierungslösung übernimmt also anstelle eines Bedieners das Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder das Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine. A classic automation solution generally consists of a machine tool, a robot arranged outside the machine tool for feeding workpieces and/or tools to and/or removing workpieces and/or tools from the machine tool, a component store and a workpiece store. Grippers for the tools and clamping means for clamping workpieces are provided in a usually closed machining area of the machine tool, which can be opened for the supply and removal of workpieces or tools. Instead of an operator, the automation solution takes over the feeding of workpieces and/or tools to and/or the removal of workpieces and/or tools from the machine tool.
Die Werkzeugmaschine und die weiteren Komponenten sind bei derartigen bekannten Systemen zur Automatisierung einer Werkzeugmaschine mit einer elektrischen Schnittstelle ausgerüstet, über welche diese miteinander kommunizieren oder über welche diese mit einer übergeordneten Steuereinheit kommunizieren, wobei die übergeordnete Steuereinheit die Werkzeugmaschine und die weiteren Komponenten entsprechend steuern kann. Dabei erfolgt die unmittelbare Steuerung der in der Werkzeugmaschine vorgesehenen Spannmittel, welche im Allgemeinen mit Drucköl oder Druckluft betrieben werden, üblicherweise durch die Werkzeugmaschine selbst. Um beispielsweise ein Spannmittel an einem Dreh-Schwenk-Tisch einer 5-Achs- Fräsmaschine ansteuern zu können, sind dabei aufwändige Drehdurchführungen für diese Spannmittel durch den Dreh-Schwenk-Tisch zu führen, um das Druckmedium und ggf. elektrische Steuerleitungen zur Betätigung von Wegeventilen zu dem Spannmittel zu führen. In such known systems for automating a machine tool, the machine tool and the other components are equipped with an electrical interface via which they communicate with one another or via which they communicate with a higher-level control unit, with the higher-level control unit being able to control the machine tool and the other components accordingly. The direct control of the clamping devices provided in the machine tool, which are generally operated with pressure oil or compressed air, is usually carried out by the machine tool itself to guide complex rotary feedthroughs for this clamping device through the rotary swivel table in order to route the pressure medium and, if necessary, electrical control lines for actuating directional control valves to the clamping device.
Üblicherweise werden derartige Kommunikationsschnittstellen von Herstellern vonTypically, such communication interfaces from manufacturers of
Werkzeugmaschinen als proprietäre Schnittstellen ausgestaltet, um eigene
Automatisierungskomponenten anzukoppeln. Fremdherstellern von Automatisierungskomponenten bleibt der Zugang zur Werkzeugmaschine daher meist verwehrt, sei es, weil der Hersteller die elektrischen Spezifikationen der Schnittstelle nicht offenlegt oder weil aufwändige mechanische Adapter zur mechanischen Ankopplung der Komponenten der Fremdhersteller erforderlich wären. Zudem sind in der Praxis viele Werkzeugmaschinen nicht für die Integration in eine Automatisierungslösung vorgesehen bzw. geeignet und weisen daher keinerlei geeignete Schnittstellen auf. Auch die erforderliche Hardware, insbesondere Drehdurchführungen zu Dreh-Schwenk-Tischen oder automatische Antriebe zum Öffnen und Schließen der Maschinentüren, ist nicht vorhanden. Eine mögliche Nachrüstung scheitert oft an den dafür anfallenden hohen Kosten. Machine tools designed as proprietary interfaces to create your own to connect automation components. Third-party manufacturers of automation components are therefore usually denied access to the machine tool, either because the manufacturer does not disclose the electrical specifications of the interface or because complex mechanical adapters would be required to mechanically couple the components from the third-party manufacturer. In addition, in practice, many machine tools are not intended or suitable for integration into an automation solution and therefore do not have any suitable interfaces. The required hardware, in particular rotary feedthroughs for rotary swivel tables or automatic drives for opening and closing the machine doors, is not available either. A possible upgrade often fails due to the high costs involved.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Automatisierung einer Werkzeugmaschine zu schaffen, welches das Einbinden einer Werkzeugmaschine, die keine geeigneten Schnittstellen zur Anbindung einer Automatisierungslösung, insbesondere einer externen Vorrichtung für das Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder das Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine, aufweist, ermöglicht und welches auf einfache Weise und kostengünstig realisierbar ist. The invention is therefore based on the object of creating a system for automating a machine tool, which integrates a machine tool that does not have suitable interfaces for connecting an automation solution, in particular an external device for feeding workpieces and/or tools to and/or the removal of workpieces and/or tools from the machine tool, and which can be implemented in a simple and cost-effective manner.
Ziel ist es deshalb, eine Automation zu schaffen, welche alle Tätigkeiten eines Bedieners zum Be- und Entladen der Maschine übernimmt, ohne zusätzliche Schnittstellen oder Automationshardware and der Maschine nachrüsten zu müssen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Computerprogramm-Produkt sowie einen Aktor und einen Sensor für ein derartiges System zu schaffen. The aim is therefore to create automation that takes over all the activities of an operator for loading and unloading the machine without having to retrofit additional interfaces or automation hardware on the machine. Furthermore, the invention is based on the object of creating a computer program product as well as an actuator and a sensor for such a system.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 13, 14 und 15. The invention solves this problem with the features of patent claims 1 or 13, 14 and 15.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass auf Schnittstellen zu einer mittels einer externen Vorrichtung zum Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine (im Folgenden auch als „Roboter“ bezeichnet) zu automatisierenden Werkzeugmaschine verzichtet werden kann, wenn geeignete
Aktoren und/oder Sensoren verwendet werden, die mit einer Steuereinheit verbunden sind, welche dazu ausgebildet ist, wenigstens eine Funktion der Werkzeugmaschine durch das Ansteuern des wenigstens einen Aktors auszulösen und/oder wenigstens eine Funktion der externen Vorrichtung abhängig von einem Signal des wenigstens einen Sensors auszulösen. Hierdurch wird ermöglicht, dass das erfindungsgemäße System, welches eine Automatisierungslösung darstellt, bestimmte Aufgaben einer Bedienperson übernehmen kann, beispielsweise das Drücken eines Startknopfs an einem Bedienpanel der Werkzeugmaschine, das Öffnen und Schließen einer Türe der Werkzeugmaschine abhängig von einer Anzeige am Bedienpanel der Werkzeugmaschine und dergleichen. Die externe Vorrichtung kann als stationärer Roboter ausgebildet sein und ein oder mehrere Magazine für das Speichern von Werkstücken und/oder Werkzeugen umfassen. Die externe Vorrichtung wird üblicherweise vor der mittels einer Türe verschließbaren Öffnung des Bearbeitungsraums der Werkzeugmaschine (stationär) positioniert und weist wenigstens einen Arm für das Zuführen und Abführen von Werkzeugen bzw. The invention is based on the finding that interfaces to an external device for feeding workpieces and/or tools to and/or removing workpieces and/or tools from the machine tool (hereinafter also referred to as "robot") machine tool to be automated can be dispensed with if appropriate Actuators and/or sensors are used which are connected to a control unit which is designed to trigger at least one function of the machine tool by activating the at least one actuator and/or at least one function of the external device depending on a signal from the at least one sensor trigger. This makes it possible for the system according to the invention, which represents an automation solution, to be able to take over certain tasks from an operator, for example pressing a start button on a control panel of the machine tool, opening and closing a door of the machine tool depending on a display on the control panel of the machine tool and the like . The external device can be designed as a stationary robot and can include one or more magazines for storing workpieces and/or tools. The external device is usually positioned (stationary) in front of the opening of the machining area of the machine tool, which can be closed by means of a door, and has at least one arm for feeding in and removing tools or tools.
Werkstücken in die bzw. aus der Werkzeugmaschine auf. Selbstverständlich können dabei auch in jeweils einem Zuführvorgang gleichzeitig mehrere Werkstücke und/oder Werkzeuge zugeführt bzw. in einem Abführvorgang gleichzeitig mehrere Werkstücke und/oder Werkzeuge abgeführt werden. Die mehreren Werkstücke und/oder Werkzeuge können hierzu auch in einem Magazin angeordnet und gehalten sein. Workpieces in and out of the machine tool. Of course, a plurality of workpieces and/or tools can also be fed in at the same time in one feeding process, or a plurality of workpieces and/or tools can be removed at the same time in a removal process. For this purpose, the plurality of workpieces and/or tools can also be arranged and held in a magazine.
Die Steuereinheit kann in die externe Vorrichtung integriert oder als übergeordnete Steuereinheit ausgebildet sein, die mit einer von der externen Vorrichtung umfassten Maschinensteuereinheit kommuniziert. Die Maschinensteuereinheit und die übergeordnete Steuereinheit können dabei zur drahtlosen Kommunikation ausgebildet sein, um auf eine aufwändige Verkabelung verzichten zu können. The control unit can be integrated into the external device or designed as a higher-level control unit that communicates with a machine control unit included in the external device. The machine control unit and the higher-level control unit can be designed for wireless communication in order to be able to do without complex cabling.
In einer sehr einfachen Ausführungsform kann die Steuereinheit in die externe Vorrichtung integriert sein. Insbesondere können die Maschinensteuereinheit und die Steuereinheit (welche die Automatisierungsfunktionen übernimmt) integriert, d.h. als einzige Steuereinheit ausgebildet sein. In diesem Fall kann eine rudimentäre Automatisierung auch darin bestehen, dass wenigstens eine bestimmte Funktion der externen Vorrichtung abhängig vom Signal eines oder mehrerer Sensoren ausgelöst wird, die einen Parameter oder einen Zustand der Werkzeugmaschine erfassen. Durch
die bereits bestehende Kopplung der Steuereinheit mit der Maschinensteuereinheit wäre in einem derartigen Fall nicht zwingend ein Aktor für das Betätigen einer Komponente der Werkzeugmaschine erforderlich, beispielsweise ein elektrischer Schalter oder ein sonstiges Stellelement der Werkzeugmaschine. In a very simple embodiment, the control unit can be integrated into the external device. In particular, the machine control unit and the control unit (which takes over the automation functions) can be integrated, ie designed as a single control unit. In this case, rudimentary automation can also consist in triggering at least one specific function of the external device depending on the signal from one or more sensors that detect a parameter or a state of the machine tool. Through the already existing coupling of the control unit to the machine control unit would not necessarily require an actuator for actuating a component of the machine tool in such a case, for example an electrical switch or another actuating element of the machine tool.
In einer anderen Variante können auch nur ein oder mehrere Aktoren vorgesehen sein, ohne dass ein separater Sensor zur Erfassung wenigstens eines Signals einer Anzeigekomponente oder eines Zustands der Werkzeugmaschine oder der externen Vorrichtung vorgesehen ist. In another variant, only one or more actuators can also be provided, without a separate sensor being provided for detecting at least one signal of a display component or a state of the machine tool or the external device.
In den meisten Fällen wird man jedoch einen oder mehrere Aktoren und einen oder mehrere Sensoren vorsehen, um insbesondere eine möglichst vollständige Automatisierung der Werkzeugmaschine zu erreichen. In most cases, however, one or more actuators and one or more sensors will be provided in order in particular to achieve as complete an automation of the machine tool as possible.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind der wenigstens eine Aktor und der wenigstens eine Sensor drahtlos mit der Steuereinheit verbunden. Hierdurch kann auf das Vorsehen von Kommunikationskabeln zwischen den Sensoren bzw. Aktoren und der Steuereinheit verzichtet werden. Dies spielt insbesondere bei Sensoren bzw. Aktoren eine Rolle, die an einem bewegten Teil der Werkzeugmaschine angeordnet sind, beispielsweise an einem Dreh-Schwenk-Tisch. According to one embodiment of the invention, the at least one actuator and the at least one sensor are wirelessly connected to the control unit. As a result, the provision of communication cables between the sensors or actuators and the control unit can be dispensed with. This plays a role in particular with sensors or actuators that are arranged on a moving part of the machine tool, for example on a rotary swivel table.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann der wenigstens eine Aktor als Bedienelement-Betätigungsvorrichtung ausgebildet sein und wenigstens ein elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetriebenes Betätigungselement aufweisen. Das Betätigungselement kann beispielsweise als linear bewegbares Betätigungselement ausgebildet sein, welches dazu geeignet ist, einen Druckschalter oder eine Drucktaste auf einem Bedienpanel der Werkzeugmaschine zu betätigen. In one embodiment of the invention, the at least one actuator can be designed as an operating element actuating device and have at least one electrically, pneumatically or hydraulically driven actuating element. The actuating element can, for example, be in the form of a linearly movable actuating element which is suitable for actuating a pressure switch or a pushbutton on a control panel of the machine tool.
In einer anderen Variante kann der Aktor als Türöffner für eine Einfach- oder Doppeltüre der Werkzeugmaschine ausgebildet sein. Hierzu kann der Aktor auch eine Betätigungseinrichtung für das Öffnen und Schließen der Türe, die auch als Doppeltüre ausgebildet sein kann, aufweisen, beispielsweise in Form von Antriebsrollen.
Der Aktor kann erfindungsgemäß auch als Spannvorrichtung für eine Verwendung in der Werkzeugmaschine ausgebildet sein. Die Spannvorrichtung kann dabei zum unmittelbaren Spannen eines Werkstücks dienen oder auch für das Fixieren einer weiteren Spannvorrichtung, beispielsweise eines Schraubstocks, dienen, welches ebenfalls als Aktor nach der Erfindung ausgebildet sein kann. In another variant, the actuator can be designed as a door opener for a single or double door of the machine tool. For this purpose, the actuator can also have an actuating device for opening and closing the door, which can also be designed as a double door, for example in the form of drive rollers. According to the invention, the actuator can also be designed as a clamping device for use in the machine tool. The clamping device can be used for the direct clamping of a workpiece or for fixing a further clamping device, for example a vice, which can also be designed as an actuator according to the invention.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann der wenigstens eine Sensor als optischer Sensor, beispielsweise als Photodiode oder Kamera ausgebildet sein. Ein derartiger Sensor kann beispielsweise an einem Bedienpanel der Werkzeugmaschine angeordnet werden und den Zustand einer Leuchtdiode oder die Ausgabe auf einem Bildschirm (in Form beliebiger Anzeigen oder Schriftzeichen) erfassen. Der Sensor kann so ausgebildet sein, dass lediglich das unmittelbare Sensorsignal mit dem betreffenden Informationsgehalt an die Steuereinheit übermittelt wird oder dass bereits in dem Sensor eine Signalverarbeitung erfolgt und nur das Ergebnis der Signalverarbeitung, beispielsweise eine AN/AUS-Aussage für eine Leuchtdiode, an die Steuereinheit übermittelt wird. According to one embodiment of the invention, the at least one sensor can be designed as an optical sensor, for example as a photodiode or camera. Such a sensor can be arranged, for example, on a control panel of the machine tool and can record the status of a light-emitting diode or the output on a screen (in the form of any displays or characters). The sensor can be designed in such a way that only the immediate sensor signal with the relevant information content is transmitted to the control unit or that signal processing already takes place in the sensor and only the result of the signal processing, for example an ON/OFF statement for a light-emitting diode, is sent to the Control unit is transmitted.
In einer Ausführungsform der Erfindung können der wenigstens Sensor und/oder der wenigstens eine Aktor mit der Werkzeugmaschine, insbesondere einem Bedienpanel oder einem Gehäuse der Werkzeugmaschine, verbindbar, beispielsweise verklebbar oder verschraubbar, ausgebildet sein. Hierdurch ergibt sich eine einfache Montage für einen derartigen Sensor bzw. Aktor. Insbesondere kann an einer oder mehreren geeigneten Befestigungsflächen eines Sensors bzw. Aktors bereits ein geeigneter Klebstoff vorgesehen sein, der mit einer abziehbaren Folie abgedeckt ist. Zur Montage muss dann lediglich die Folie abgezogen und der Sensor mit den Befestigungsflächen auf die betreffende Oberfläche der Werkzeugmaschine aufgesetzt und angedrückt werden. In one embodiment of the invention, the at least one sensor and/or the at least one actuator can be designed to be connectable, for example glued or screwed, to the machine tool, in particular an operating panel or a housing of the machine tool. This results in simple assembly for such a sensor or actuator. In particular, a suitable adhesive that is covered with a removable film can already be provided on one or more suitable fastening surfaces of a sensor or actuator. For installation, the foil only has to be removed and the sensor placed with the fastening surfaces on the relevant surface of the machine tool and pressed.
Ein erfindungsgemäßer Sensor kann zur Überwachung der Spannkraft oder eines korrekten Spannzustandes einer Spannvorrichtung, insbesondere einer Spannvorrichtung nach der Erfindung, ausgebildet sein. In letzterem Fall können der Sensor und der Aktor auch als integriertes Modul ausgebildet sein.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch jede Ausführungsform eines Sensors oder Aktors als eigenständiges Modul ausgebildet sein kann. A sensor according to the invention can be designed to monitor the clamping force or a correct clamping state of a clamping device, in particular a clamping device according to the invention. In the latter case, the sensor and the actuator can also be designed as an integrated module. At this point it should be pointed out that each embodiment of a sensor or actuator can of course also be designed as an independent module.
Nach einer Ausführungsform des Systems nach der Erfindung können ausgewählte oder alle Sensoren und Aktoren autark ausgebildet sein und jeweils eine eigene, insbesondere wiederaufladbare Energieversorgung umfassen. Bei der Energieversorgung kann es sich insbesondere um eine elektrische Energieversorgung, beispielsweise als wiederaufladbare Batterie, handeln. Das Aufladen der Batterie kann dabei induktiv, d. h. berührungslos, oder kabelgebunden durch das Verbinden mit einer Ladevorrichtung erfolgen. Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich, die Batterie zu wechseln und jeweils extern zu laden oder nicht wiederaufladbare Batterien zu verwenden. Weiterhin oder zusätzlich kann auch eine Energieversorgung in Form eines pneumatischen Druckreservoirs vorgesehen sein. Das Wiederaufladen kann in diesem Fall durch das Zuführen von Druckluft, beispielsweise mittels eines bewegbaren Arms der externen Vorrichtung, erfolgen. Die autarke Ausgestaltung eines Sensors oder Aktors ermöglicht es, die jeweilige Funktionalität zu gewährleisten, ohne dass eine dauernd vorhandene Energieversorgung über die Werkzeugmaschine oder die externe Vorrichtung hergestellt werden muss. According to one embodiment of the system according to the invention, selected or all sensors and actuators can be embodied autonomously and each have their own, in particular rechargeable, energy supply. The energy supply can in particular be an electrical energy supply, for example a rechargeable battery. The battery can be charged inductively, i. H. contactless or wired by connecting to a charging device. Of course, it is also possible to change the battery and charge it externally or to use non-rechargeable batteries. Furthermore or additionally, an energy supply in the form of a pneumatic pressure reservoir can also be provided. In this case, the recharging can take place by supplying compressed air, for example by means of a movable arm of the external device. The self-sufficient configuration of a sensor or actuator makes it possible to ensure the respective functionality without having to produce a permanently available energy supply via the machine tool or the external device.
Wie bereits vorstehend erläutert, kann erfindungsgemäß die externe Vorrichtung als stationäre Vorrichtung mit wenigstens einem bewegbaren Arm für das Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine ausgebildet sein. Der wenigstens eine Arm kann zusätzlich auch dazu dienen, Druckluft an Aktoren zu liefern, die zur pneumatischen Betätigung eines jeweiligen Betätigungselements ausgebildet sind. As already explained above, according to the invention the external device can be designed as a stationary device with at least one movable arm for feeding workpieces and/or tools to and/or removing workpieces and/or tools from the machine tool. The at least one arm can also be used to supply compressed air to actuators that are designed to pneumatically actuate a respective actuating element.
Die Steuereinheit kann erfindungsgemäß ein Computerprogramm umfassen, welches bei Ablauf in der Steuereinheit der Werkzeugmaschine dazu ausgebildet ist, mit der externen Vorrichtung zu kommunizieren und den wenigstens einen Aktor, ggf. unter Berücksichtigung der Informationen, die der wenigstens eine Sensor liefert, derart anzusteuern, dass der Ablauf von Prozessen der Werkzeugmaschine automatisiert wird, insbesondere das Starten eines Bearbeitungsablaufs für ein Werkstück, das Öffnen oder Schließen einer Türe der Werkzeugmaschine, das Entnehmen eines
teilweise oder ganz fertig bearbeiteten Werkstücks oder das Zuführen eines zu bearbeitenden Werkstücks und das Entnehmen oder Zuführen von Werkzeugen in die Werkzeugmaschine. Das Computerprogramm kann selbstverständlich auch in der Steuereinheit gespeichert sein oder auf einem Datenträger oder in einer Cloud gespeichert und von dem Datenträger oder der Cloud in einen Arbeitsspeicher der Steuereinheit geladen werden. According to the invention, the control unit can comprise a computer program which, when running in the control unit of the machine tool, is designed to communicate with the external device and to control the at least one actuator, possibly taking into account the information supplied by the at least one sensor, in such a way that the sequence of processes of the machine tool is automated, in particular starting a machining sequence for a workpiece, opening or closing a door of the machine tool, removing a partially or completely finished workpiece or feeding a workpiece to be machined and removing or feeding tools into the machine tool. The computer program can of course also be stored in the control unit or stored on a data medium or in a cloud and loaded from the data medium or the cloud into a main memory of the control unit.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Further embodiments of the invention result from the dependent claims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing. Show in the drawing
Fig. 1 eine im Wesentlichen perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Systems zur Automatisierung einer Werkzeugmaschine in Verbindung mit der Werkzeugmaschine; 1 shows a substantially perspective view of an embodiment of a system for automating a machine tool in connection with the machine tool;
Fig. 2 eine Draufsicht der Darstellung in Fig. 1; Fig. 2 is a plan view of the illustration in Fig. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht der Ausführungsform nach Fig. 1, jedoch ohne die zu automatisierende Werkzeugmaschine; FIG. 3 shows a plan view of the embodiment according to FIG. 1, but without the machine tool to be automated;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines autarken Aktors nach der Erfindung; und 4 shows a perspective view of a self-sufficient actuator according to the invention; and
Fig. 5 eine Darstellung analog Fig. 4, jedoch mit von den Befestiungsschuhen abgehobenem Aktor. 5 shows a representation analogous to FIG. 4, but with the actuator lifted off the fastening shoes.
Fig. 1 zeigt ein Gesamtsystem 100 bestehend aus einer Werkzeugmaschine 102 und einem System 104 zur Automatisierung einer Werkzeugmaschine in einer im Wesentlichen perspektivischen Darstellung. Lediglich eine Steuereinheit 106, welche von dem Automatisierungssystem 104 umfasst ist, sowie die jeweiligen Kommunikationsverbindungen sind schematisch in Form eines Blockschaltbilds dargestellt. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Gesamtsystem 100 gemäß Fig. 1.
Die Figur 3 zeigt, der besseren Übersichtlichkeit halber, nochmals das Automatisierungssystem 104 ohne die Werkzeugmaschine 102 in denselben Ansichten. 1 shows an overall system 100 consisting of a machine tool 102 and a system 104 for automating a machine tool in an essentially perspective view. Only a control unit 106, which is included in the automation system 104, and the respective communication links are shown schematically in the form of a block diagram. FIG. 2 shows a top view of the overall system 100 according to FIG. 1. For the sake of better clarity, FIG. 3 again shows the automation system 104 without the machine tool 102 in the same views.
Wie aus diesen Figuren ersichtlich, umfasst das Automatisierungssystem 104, neben der Steuereinheit 106, eine externe Vorrichtung 108 zum Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine, die im Rahmen dieser Beschreibung auch kurz als „Roboter“ bezeichnet wird. Weiterhin umfasst das Automatisierungssystem 104 mehrere Aktoren 110 in Form einer als Schraubstock ausgebildeten Spannvorrichtung 110a, in Form einer als Nullpunktspannsystem ausgebildeten Spannvorrichtung 110b (Fig. 2), in Form einer Türöffnervorrichtung 110c und in Form einer Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d. Schließlich umfasst das Automatisierungssystem 104 wenigstens einen Sensor 112. Im vorliegenden Fall ist in die Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d ein Sensor 112 integriert ist (Fig. 4). Auch in die Aktoren 110a, 110b und 110c ist jeweils zumindest ein Sensor (nicht dargestellt) integriert. Dabei kann es sich bei dem Schraubstock 110a und dem Nullpunktspannsystem 110b um Drucksensoren handeln, falls diese Komponenten als pneumatisch oder hydraulisch arbeitende Komponenten ausgebildet sind. Auch die Türöffnervorrichtung 110c kann einen Sensor umfassen, welcher z.B. die Position der Türe oder des Antriebs (und damit der Türe) erfasst. In den Figuren 1 bis 3 sind daher die Kommunikationsverbindungen zwischen diesen Aktoren 110 und der Steuereinheit 106 als bidirektionale Verbindungen dargestellt. As can be seen from these figures, the automation system 104 includes, in addition to the control unit 106, an external device 108 for feeding workpieces and/or tools to and/or removing workpieces and/or tools from the machine tool, which are also included in this description referred to as a "robot" for short. Furthermore, the automation system 104 comprises a plurality of actuators 110 in the form of a clamping device 110a designed as a vice, in the form of a clamping device 110b designed as a zero-point clamping system (Fig. 2), in the form of a door opener device 110c and in the form of a control element actuating device 110d. Finally, the automation system 104 includes at least one sensor 112. In the present case, a sensor 112 is integrated into the operating element actuation device 110d (FIG. 4). At least one sensor (not shown) is also integrated in each of the actuators 110a, 110b and 110c. The vice 110a and the zero-point clamping system 110b can be pressure sensors if these components are designed as pneumatically or hydraulically operated components. The door opener device 110c can also include a sensor which, for example, detects the position of the door or the drive (and thus the door). The communication connections between these actuators 110 and the control unit 106 are therefore shown as bidirectional connections in FIGS.
Das Automatisierungssystem 104 ermöglicht es mit diesen Komponenten, die Werkzeugmaschine 102 in einem vorgegebenen Maß zu automatisieren und dabei Aktionen, die bei einer nicht automatisierten Werkzeugmaschine von einer Bedienperson vorgenommen werden müssen, automatisiert auszuführen. Dabei handelt es sich insbesondere um das Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine 102, dem Öffnen bzw. Schließen einer Türe 114 der Werkzeugmaschine, die den Bearbeitungsraum abschließt, das Starten eines Bearbeitungszyklus und dergleichen.
Der Roboter 108 weist wenigstens einen belegbaren Arm 108a auf, mit dem der Roboter 108 Werkstücke bzw. Werkzeuge (nicht dargestellt) greifen und in den Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine 102 zuführen oder aus diesem abführen kann. Der Roboter kann für das Speichern bzw. Aufbewahren von Werkstücken und Werkzeugen auch nicht dargestellte Magazine aufweisen. With these components, the automation system 104 makes it possible to automate the machine tool 102 to a predetermined extent and, in the process, to carry out actions in an automated manner that have to be carried out by an operator in the case of a non-automated machine tool. This involves, in particular, feeding workpieces and/or tools to and/or removing workpieces and/or tools from machine tool 102, opening or closing a door 114 of the machine tool, which closes off the machining area, starting a machining cycle and the like. The robot 108 has at least one assignable arm 108a with which the robot 108 can grip workpieces or tools (not shown) and feed them into the machining area of the machine tool 102 or remove them from it. The robot can also have magazines (not shown) for storing or keeping workpieces and tools.
Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine 102 ein Nullpunktspannsystem 110b vorgesehen, das beispielsweise auf einem Dreh-Schwenk-Tisch der Werkzeugmaschine befestigt sein kann. Im dargestellten Beispiel ist auf dem Nullpunktspannsystem 110b ein Aktor 110 in Form eines steuerbaren Schraubstocks 110a gehalten. Auch das Nullpunktspannsystem 110b ist als steuerbarer Aktor 110 ausgebildet. Beide Aktoren 110a und 110b sind zumindest dahingehend steuerbar, dass der jeweilige Aktor mittels eines Steuerbefehls in eine Spannstellung bzw. eine gelöste Stellung überführt werden kann. In the exemplary embodiment illustrated in the figures, a zero-point clamping system 110b is provided in the machining area of the machine tool 102, which system can be fastened, for example, to a rotary/pivoting table of the machine tool. In the example shown, an actuator 110 in the form of a controllable vice 110a is held on the zero-point clamping system 110b. The zero-point clamping system 110b is also designed as a controllable actuator 110. Both actuators 110a and 110b can be controlled at least to the effect that the respective actuator can be transferred to a clamped position or a released position by means of a control command.
Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich, dass in jedem Aktor, so auch in jedem der Aktoren 110a und 110b, Sensoren vorgesehen sind, welche bestimmte Ereignisse oder Zustände erfassen, beispielsweise, ob sich der jeweilige Aktor von einer Position in eine andere Position bewegt und/oder ob die vorgegebene Position tatsächlich erreicht bzw. gehalten wird. Der bzw. die betreffenden Sensoren können jedoch auch als eigene Module ausgebildet sein. It is of course also possible for sensors to be provided in each actuator, including each of the actuators 110a and 110b, which detect certain events or states, for example whether the respective actuator moves from one position to another and/or whether the specified position is actually reached or maintained. However, the relevant sensor(s) can also be designed as separate modules.
Der als Türöffnervorrichtung 110c ausgebildete Aktor 110 weist einen Antrieb auf, der dazu ausgebildet ist, die Türe, die als Schiebetür ausgebildet sein kann, zu bewegen und von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung zu überführen. Die Türöffnervorrichtung 110c kann, wie auch alle anderen Aktoren, als eigenständiges Modul ausgebildet sein. Dieses Modul kann auch nachträglich mit dem Gestell der Werkzeugmaschine 102 oder mit dem Boden in einer Position verbunden werden, in welcher der Antrieb mit der bewegbaren Türe 114 gekoppelt ist. Selbstverständlich kann auch die Türöffnervorrichtung 110c über einen oder mehrere Sensoren verfügen, welche die jeweilige Position des Antriebs und/oder der Türe 114 erfassen.
Der als Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d ausgebildete Aktor 110 ist auf einem Bedienpanel 102a der Werkzeugmaschine 102 angeordnet und dazu ausgebildet, ein oder mehrere zugeordnete Bedienelemente des Bedienpanels 102a zu betätigen. The actuator 110 embodied as a door opener device 110c has a drive which is embodied to move the door, which can be embodied as a sliding door, and to convert it from an open to a closed position. Like all other actuators, the door opener device 110c can be designed as an independent module. This module can also be subsequently connected to the frame of the machine tool 102 or to the floor in a position in which the drive is coupled to the movable door 114. Of course, the door opener device 110c can also have one or more sensors that detect the respective position of the drive and/or the door 114 . The actuator 110 embodied as an operating element actuating device 110d is arranged on an operating panel 102a of the machine tool 102 and is designed to actuate one or more associated operating elements of the operating panel 102a.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, kann auch der Aktor 110d als eigenständiges Modul ausgebildet sein. In einem Gehäuse 116 der Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d ist ein elektrischer, programmatischer oder hydraulischer Antrieb für ein Betätigungselement 118 vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Betätigungselement 118 als linear bewegbares, zylinderartiges Element ausgebildet, das aus dem Gehäuse 116 nach unten herausragt. Das Gehäuse 116 weist an seiner Unterseite vier Füße 120 auf, mit welchen die Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d auf das Bedienpanel 102a aufgesetzt und mit diesem verbunden werden kann. Das Verbinden kann beispielsweise durch Kleben oder Verschrauben erfolgen. Die Verbindung muss in jedem Fall so ausgestaltet sein, dass das Gehäuse gegen ein Verschieben und Abheben gegenüber bzw. von der Oberfläche des Bedienpanels 102a gesichert ist, auch dann, wenn mittels des Betätigungselements 118 eine Kraft zur Betätigung des betreffenden Bedienelements (nicht dargestellt) des Bedienpanels 102a ausgeübt wird. Zur Montage muss die Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d so über dem betreffenden Bedienelement des Bedienpanels 102a ausgerichtet werden, dass das Betätigungselement 118 genau über dem zu betätigenden Bedienelement positioniert ist. In dieser Position wird das Gehäuse 116 dann mit dem Bedienpanel 102a verbunden. As can be seen from FIG. 4, the actuator 110d can also be designed as an independent module. An electrical, programmatic or hydraulic drive for an actuating element 118 is provided in a housing 116 of the operating element actuating device 110d. In the exemplary embodiment shown, the actuating element 118 is designed as a linearly movable, cylinder-like element which protrudes downwards from the housing 116 . The housing 116 has four feet 120 on its underside, with which the operating element actuating device 110d can be placed on the operating panel 102a and connected to it. The connection can take place, for example, by gluing or screwing. In any case, the connection must be designed in such a way that the housing is secured against displacement and lifting relative to or from the surface of the control panel 102a, even if the actuating element 118 is used to actuate the relevant control element (not shown) of the Control panels 102a is exercised. For assembly, the operating element actuation device 110d must be aligned over the relevant operating element of the operating panel 102a in such a way that the operating element 118 is positioned exactly over the operating element to be actuated. In this position, the housing 116 is then connected to the control panel 102a.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Variante eines Aktors 110d erfolgt die Befestigung auf einem Untergrund, beispielsweise der Oberfläche eines Bedienpanels 102a der Werkzeugmaschine 102 mittels Permanentmagneten 124, die an der Unterseite der Füße 120 befestigt, beispielsweise in entsprechenden Ausnehmungen in der Unterseite der Füße 120 gehalten sind (siehe Fig. 5). Um ein einfaches Abnehmen bzw. Demontieren des Aktors 110d zu ermöglichen, sind Befestigungsschuhe 126 vorgesehen, welche mit ihrer Unterseite fest mit dem Untergrund verbunden werden können, beispielsweise durch Verkleben oder Verschrauben. In einem oberen Bereich weisen die Befestigungsschuhe 126 Ausnehmungen auf, in welche die unteren Bereiche der Füße 120 eingesetzt werden können. Die Ausnehmungen sind dabei so
ausgestaltet, dass die Füße gegen ein seitliches Verschieben fixiert sind. Die Befestigungsschuhe können dabei aus einem ferromagnetischen Material bestehen, um eine möglichst hohe Befestigungskraft zwischen den Magneten 124 bzw. den damit fest verbundenen Füßen 120 zu gewährleisten. Der Boden der topfförmig ausgebildeten Befestigungsschuhe 126 kann jedoch auch in einer anderen Variante, in welcher das Material der Befestigungsschuhe 126 nicht ferromagnetisch gewählt ist und beispielsweise aus Kunststoff besteht, so dürfen ausgebildet sein, dass sich auch in diesem Fall eine ausreichende Befestigungskraft ergibt. In the variant of an actuator 110d shown in Fig. 4, it is attached to a substrate, for example the surface of an operating panel 102a of machine tool 102 by means of permanent magnets 124, which are attached to the underside of feet 120, for example in corresponding recesses in the underside of feet 120 are held (see Fig. 5). In order to enable simple removal or dismantling of the actuator 110d, fastening shoes 126 are provided, which can be firmly connected to the ground with their underside, for example by gluing or screwing. In an upper area, the fastening shoes 126 have recesses into which the lower areas of the feet 120 can be inserted. The recesses are like this designed that the feet are fixed against lateral displacement. The fastening shoes can consist of a ferromagnetic material in order to ensure the highest possible fastening force between the magnets 124 and the feet 120 firmly connected thereto. However, the bottom of the cup-shaped fastening shoes 126 can also be designed in another variant, in which the material of the fastening shoes 126 is not ferromagnetic and consists of plastic, for example, such that a sufficient fastening force results in this case as well.
Fig. 5 zeigt den Aktor 110d einer Position, in welcher die Füße 124 des Aktors aus den Befestigungsschuhen 126 gelöst bzw. von diesen abgehoben sind. Damit ermöglicht die in den Figuren 4 und 5 dargestellte Variante eines Aktors 110d das einfache Befestigen des Aktors auf dem Untergrund, beispielsweise durch Verkleben der Befestigungsschuhe 126 mit dem Untergrund, und das Demontieren des Aktors durch einfaches Abheben des Aktors 110d aus den Befestigungsschuhen 126, die weiterhin mit dem Untergrund verbunden bleiben. Dennoch ist der Aktor 110d mittels der Befestigungsschuhe 126 ausreichend fest mit dem Untergrund verbunden und insbesondere gegen seitliches Verschieben gesichert. Das Abheben des Aktors 110d ermöglicht es, im Bedarfsfall auf einfache Weise das Betätigungselement, welches üblicherweise durch den Aktor 110d betätigt wird, manuell zu betätigen. Dies gilt selbstverständlich auch für andere Betätigungselemente, die durch den Aktor 110d in seiner Montageposition verdeckt werden. FIG. 5 shows the actuator 110d in a position in which the feet 124 of the actuator are released from the mounting shoes 126 or lifted off them. The variant of an actuator 110d shown in Figures 4 and 5 thus enables the actuator to be easily attached to the substrate, for example by gluing the fastening shoes 126 to the ground, and the actuator to be dismantled by simply lifting the actuator 110d out of the fastening shoes 126, the stay connected to the ground. Nevertheless, the actuator 110d is sufficiently firmly connected to the substructure by means of the fastening shoes 126 and, in particular, is secured against lateral displacement. The lifting of the actuator 110d makes it possible, if necessary, to manually actuate the actuating element, which is usually actuated by the actuator 110d, in a simple manner. Of course, this also applies to other actuating elements that are covered by the actuator 110d in its installed position.
Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform weist ein WLAN-Modul 122 auf, zu welchem auch eine nicht näher dargestellte Antenne gehört, die im Gehäuse 116 angeordnet ist. Eine derartige Drahtlosverbindung kann natürlich auch für jeden anders ausgebildeten Aktor 110 oder auch für jeden Sensor 112 vorgesehen sein. The embodiment shown in FIG. 4 has a WLAN module 122 which also includes an antenna (not shown in detail) which is arranged in the housing 116 . Such a wireless connection can, of course, also be provided for each differently designed actuator 110 or also for each sensor 112 .
Wie bereits vorstehend erwähnt, ist im Gehäuse des Aktors 110d auch ein Sensor angeordnet, der dazu ausgebildet ist, zu erfassen, ob das betreffende Bedienelement einen bestimmten Status aufweist. Beispielsweise kann das Bedienelement als beleuchteter Druckknopf ausgebildet sein, wobei die Beleuchtung aktiv ist, wenn der Druckknopf gedrückt werden kann/muss, beispielsweise um einen Bearbeitungszyklus der Werkzeugmaschine 102 auszulösen. Der Sensor ist in diesem Fall als optischer
Sensor ausgebildet. Selbstverständlich kann der Sensor auch dazu ausgebildet sein, den Status eines anderen Anzeigeelements des Bedienpanels 102a zu erfassen und, gegebenenfalls abhängig hiervon, eine Aktion auszulösen, beispielsweise eine zugeordnete Taste zu drücken oder einen zugeordneten Schalter zu betätigen. As already mentioned above, a sensor is also arranged in the housing of the actuator 110d, which is designed to detect whether the control element in question has a specific status. For example, the operating element can be designed as an illuminated push button, with the lighting being active when the push button can/must be pressed, for example in order to trigger a machining cycle of the machine tool 102 . The sensor in this case is considered optical sensor trained. Of course, the sensor can also be designed to detect the status of another display element of the control panel 102a and, possibly depending on this, to trigger an action, for example pressing an assigned button or actuating an assigned switch.
Die Sensoren können selbstverständlich auch in jeder anderen Weise ausgebildet sein. Ein optischer Sensor kann auch als Kamera ausgebildet sein, welche ein Display oder auch jede beliebige andere Anzeige eines Bedienpanels (z.B. Fehleranzeigen mittels LEDs oder anderer Leuchtmittel) oder einen Zustand eines beliebigen anderen Elements der Werkzeugmaschine erfasst. Durch Bildauswerteverfahren (inklusive eines OCR-Verfahrens) kann die Steuereinheit 106 aus dem ihr zugeführten Sensorsignal (in diesem Fall das Bildsignal der Kamera) die geforderte Sensorinformation ermitteln, beispielsweise die Anforderung eines bestimmten Werkzeugs auf einem Bildschirm in Klartext oder als Symbol für eine Bedienperson, und abhängig hiervon den Roboter 108 und/oder die Aktoren 110 in geeigneter Weise ansteuern. Ebenso ist es denkbar, dass über einen als Kamera ausgebildeten Sensor 112 beliebige Informationen am Bildschirm oder dem Bedienpanel 102a der Werkzeugmaschine 102 erkannt und an einen oder mehrere weitere Teilnehmer in einem Netzwerk übermittelt, insbesondere gestreamt, werden, die sich im selben Netzwerk befinden, wie die automatisierte Werkzeugmaschine 102 bzw. das Gesamtsystem 100. The sensors can of course also be designed in any other way. An optical sensor can also be designed as a camera, which detects a display or any other display of a control panel (e.g. error displays using LEDs or other lighting means) or a status of any other element of the machine tool. Using image evaluation methods (including an OCR method), the control unit 106 can determine the required sensor information from the sensor signal supplied to it (in this case the image signal from the camera), for example the request for a specific tool on a screen in plain text or as a symbol for an operator, and depending on this, control the robot 108 and/or the actuators 110 in a suitable manner. It is also conceivable that any information on the screen or the control panel 102a of the machine tool 102 is recognized by a sensor 112 embodied as a camera and is transmitted, in particular streamed, to one or more other participants in a network who are in the same network, such as the automated machine tool 102 or the overall system 100.
Die Sensoren 112 können so ausgebildet sein, dass sie lediglich das reine Sensorsignal an die Steuereinheit 106 übermitteln, wobei in diesem Fall die Steuereinheit 106 das Sensorsignal auswertet, beispielsweise auf bestimmte charakteristische Ereignisse hin untersucht. Alternativ können die Sensoren 112 auch so beschaffen sein, dass diese eine gewisse Intelligenz aufweisen und insbesondere eine hohe Bearbeitung des unmittelbar erfassten Sensorsignals vornehmen. In diesem Fall können die Sensoren bereits eine bestimmte Information, beispielsweise als digitale Information, an die Steuereinheit übermitteln. Beispielsweise kann ein optischer Sensor 112 dazu ausgebildet sein, die Farbe einer Anzeige-LED zu erkennen und die betreffende Information -z.B. „ROT“, „GRÜN“, „GELB“ - an die Steuereinheit 106 übermitteln.
Der Roboter 108 sowie die Aktoren 110 und Sensoren 112 können in beliebiger Art und Weise in einer Kommunikationsverbindung mit der Steuereinheit 106 stehen. Während bei der Verbindung mit dem Roboter 108 auch eine kabelgebundene Verbindung infrage kommt, wird man bei der Verbindung zwischen den Sensoren 112 und den Aktoren 110 und der Steuereinheit 106 vorzugsweise auf eine drahtlose Verbindung zurückgreifen. Hierdurch wird eine wesentlich größere Flexibilität erreicht, und die mit einer Verkabelung verbundenen Kosten können eingespart werden. Bei Aktoren, die im Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine 102 positioniert sind, wäre es zudem mit Schwierigkeiten verbunden, die betreffende Verkabelung nach außen zu führen. Sind die Aktoren auch noch auf bewegten Elementen angeordnet, beispielsweise einem Dreh-Schwenk-Tisch der Werkzeugmaschine 102, so wäre zudem noch eine aufwändige und kostenintensive Drehdurchführung erforderlich. Selbstverständlich kann jedoch auch bei den Sensoren 112 und Aktoren 110 auf eine kabelgebundene Verbindung mit der Steuereinheit 106 zurückgegriffen werden, wenn dies, aus welchen Gründen auch immer, erforderlich oder vorteilhaft ist. The sensors 112 can be designed in such a way that they only transmit the pure sensor signal to the control unit 106, in which case the control unit 106 evaluates the sensor signal, for example examining it for specific characteristic events. Alternatively, the sensors 112 can also be designed in such a way that they have a certain intelligence and, in particular, process the directly detected sensor signal to a high degree. In this case, the sensors can already transmit specific information, for example as digital information, to the control unit. For example, an optical sensor 112 can be designed to recognize the color of a display LED and to transmit the relevant information—for example “RED”, “GREEN”, “YELLOW”—to the control unit 106 . The robot 108 and the actuators 110 and sensors 112 can be in communication with the control unit 106 in any manner. While a wired connection is also possible for the connection to the robot 108, a wireless connection is preferably used for the connection between the sensors 112 and the actuators 110 and the control unit 106. This achieves significantly greater flexibility, and the costs associated with cabling can be saved. In the case of actuators that are positioned in the machining space of the machine tool 102, it would also be difficult to route the cabling in question to the outside. If the actuators are also arranged on moving elements, for example a rotary/pivoting table of the machine tool 102, then a complex and cost-intensive rotary feedthrough would also be required. Of course, a wired connection to the control unit 106 can also be used for the sensors 112 and actuators 110 if this is necessary or advantageous for whatever reason.
Die Steuereinheit 106 kann auch in oder an dem Roboter 108 angeordnet und auch integriert mit der Steuereinheit des Roboters 81 ausgebildet sein. Natürlich kann die Steuereinheit 106 auch an jeder anderen Stelle vorgesehen werden, beispielsweise in einem Leitstand für die automatisierte Werkzeugmaschine oder einem Leitstand für eine Mehrzahl von automatisierten Werkzeugmaschinen. The control unit 106 can also be arranged in or on the robot 108 and also integrated with the control unit of the robot 81 . Of course, the control unit 106 can also be provided at any other location, for example in a control station for the automated machine tool or a control station for a plurality of automated machine tools.
Die Aktoren 110 und Sensoren 112 können insbesondere auch als autarke Module ausgebildet sein, wobei ein derartiges Modul auch mehrere Aktoren 110 und/oder Sensoren 112, umfassen kann. Hierzu kann das betreffende Modul über eine eigene Energieversorgung, beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie, verfügen. Anstatt einer wiederaufladbaren Batterie kann selbstverständlich auch eine austauschbare Batterie vorgesehen sein. The actuators 110 and sensors 112 can in particular also be embodied as autonomous modules, with such a module also being able to comprise a plurality of actuators 110 and/or sensors 112. For this purpose, the relevant module can have its own energy supply, for example a rechargeable battery. Instead of a rechargeable battery, a replaceable battery can of course also be provided.
Anstelle oder zusätzlich zu einer elektrischen Energieversorgung kann auch eine Druck-Energieversorgung, insbesondere eine pneumatische Energieversorgung, vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein pneumatisch arbeitender Aktor 110 über ein Druckreservoir verfügen, welches ebenfalls wiederaufladbar gestaltet sein kann. Hierzu kann beispielsweise der Aktor über einen Druckanschluss verfügen, an den,
beispielsweise mittels des Arms 108a des Roboters 108, Druckluft zugeführt werden kann, beispielsweise mittels einer Druckluftlanze, die in den Druckluftanschluss gesteckt wird. Derartige Varianten bieten sich insbesondere für Aktoren 110 an, die als pneumatische Spannvorrichtungen ausgebildet sind, beispielsweise in Form des Schraubstocks 110a oder des Nullpunktspannsystems 110b. Instead of or in addition to an electrical energy supply, a pressure energy supply, in particular a pneumatic energy supply, can also be provided. For example, a pneumatically operating actuator 110 can have a pressure reservoir, which can also be designed to be rechargeable. For this purpose, for example, the actuator can have a pressure connection to which, for example by means of the arm 108a of the robot 108, compressed air can be supplied, for example by means of a compressed air lance which is inserted into the compressed air connection. Such variants are particularly suitable for actuators 110, which are designed as pneumatic clamping devices, for example in the form of the vice 110a or the zero-point clamping system 110b.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Aktoren 110, insbesondere die als Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d ausgebildeten Aktoren, an jeder beliebigen Stelle der zu automatisierenden Werkzeugmaschine oder einer damit in Verbindung stehenden Komponente angeordnet werden können, an welcher eine erforderliche Aktion ausgelöst werden muss. Beispielsweise kann eine Bedienelement- Betätigungsvorrichtung 110d auch an einem bereits vorhandenen Türöffnermodul positionieret werden, wenn an diesem ein Betätigungselement, z.B. ein elektrischer Schalter, zur Auslösung der gewünschten Türbewegung vorgesehen ist. Finally, it should be pointed out that the actuators 110, in particular the actuators designed as a control element actuating device 110d, can be arranged at any point on the machine tool to be automated or on a component connected thereto, at which a required action must be triggered. For example, a control element actuation device 110d can also be positioned on an existing door opener module if an actuation element, e.g. an electrical switch, is provided on it to trigger the desired door movement.
Gleiches gilt auch für die Sensoren 112. Auch diese können an jeder beliebigen Stelle der zu automatisierenden Werkzeugmaschine oder einer damit in Verbindung stehenden Komponente angeordnet werden, an welcher ein Parameter oder eine Information erfasst werden muss, der bzw. die für das Automatisieren der Werkzeugmaschine erforderlich ist. The same also applies to sensors 112. These can also be arranged at any point on the machine tool to be automated or on a component connected thereto, at which a parameter or piece of information that is required for automating the machine tool has to be recorded is.
Die Steuereinheit 106 kann in üblicher weise als Kombination von Hard- und Software realisiert werden, wobei die Software insbesondere zur Auswertung der Sensorsignale bzw. der von den Sensoren gelieferten Informationen und zur Auslösung der Funktionen der Aktoren abhängig von vorbestimmten Parametern, die auch aus den Sensorsignalen ermittelt werden können, ausgebildet sein kann. Die Software kann fest in der Steuereinheit 106 gespeichert sein, auch ganz oder teilweise in Form von Firmware, oder der Steuereinheit 106 zum Ablauf in dieser mittels eines externen Speichers (inklusive eines Cloudspeichers) zugänglich gemacht werden. Schließlich ist es auch möglich, die Software in einer übergeordneten Steuereinheit ablaufen zu lassen und dieser nur die von den Sensoren gelieferten Signale und/oder Informationen zuzuführen und die von der übergeordneten Steuereinheit gelieferten Ansteuersignale einer lokalen, beispielsweise im Roboter 108 vorgesehenen Steuereinheit, zuzuführen, welche mit den Sensoren und Aktoren verbunden ist.
Bezugszeichenliste The control unit 106 can be implemented in the usual way as a combination of hardware and software, the software being used in particular for evaluating the sensor signals or the information supplied by the sensors and for triggering the functions of the actuators as a function of predetermined parameters which are also derived from the sensor signals can be determined, can be formed. The software can be permanently stored in the control unit 106, also in whole or in part in the form of firmware, or can be made accessible to the control unit 106 for running in it by means of an external memory (including a cloud memory). Finally, it is also possible to run the software in a higher-level control unit and only feed it the signals and/or information supplied by the sensors and to feed the control signals supplied by the higher-level control unit to a local control unit, for example provided in robot 108, which connected to the sensors and actuators. Reference List
100 Gesamtsystem aus Automatisierungssystem und Werkzeugmaschine100 complete system of automation system and machine tool
102 Werkzeugmaschine 102 machine tool
102a Bedienpanel 102a control panel
104 Automatisierungssystem 104 automation system
106 Steuereinheit 106 control unit
108 externe Vorrichtung/Roboter 108 external device/robot
108a Arm 108a arm
110 Aktor 110 actuator
110a Schraubstock 110a vise
110b Nullpunktspannsystem 110b zero-point clamping system
110c Türöffnervorrichtung 110c door opening device
110d Bedienelement-Betätigungsvorrichtung 110d control actuator
112 Sensor 112 sensors
114 Türe 114 door
116 Gehäuse 116 housing
118 Betätigungselement 118 actuator
120 Fuß 120 feet
122 WLAN-Modul 122 WiFi module
124 Magnet 124 magnets
126 Befestigungsschuh
126 fastening shoe
Claims
Patentansprüche System zur Automatisierung einer Werkzeugmaschine, Patent claims System for automating a machine tool,
(a) mit einer externen Vorrichtung (108) zum Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine (102), (a) with an external device (108) for feeding workpieces and/or tools to and/or removing workpieces and/or tools from the machine tool (102),
(b) mit wenigstens einem Aktor (110) zur Betätigung einer Komponente der Werkzeugmaschine (102) und/oder wenigstens einem Sensor (112) zur Erfassung wenigstens eines Signals einer Anzeigekomponente (102a) oder eines Zustands der Werkzeugmaschine (102) oder der externen Vorrichtung (108), und (b) with at least one actuator (110) for actuating a component of the machine tool (102) and/or at least one sensor (112) for detecting at least one signal of a display component (102a) or a state of the machine tool (102) or the external device (108), and
(c) mit einer Steuereinheit (106), welche dazu ausgebildet ist, wenigstens eine Funktion der Werkzeugmaschine (102) oder der externen Vorrichtung durch das Ansteuern des wenigstens einen Aktors (110) auszulösen und/oder wenigstens eine Funktion der externen Vorrichtung (108) abhängig von einem Signal des wenigstens einen Sensors (112) auszulösen. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktor (110) und/oder der wenigstens eine Sensor (112) drahtlos mit der Steuereinheit (106) verbunden ist. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktor (110) als Bedienelement-Betätigungsvorrichtung (110d) ausgebildet ist und wenigstens ein elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetriebenes Betätigungselement (118) aufweist. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (110) als Türöffnervorrichtung (110c) für eine Einfach- oder Doppeltüre (114) der Werkzeugmaschine (102) ausgebildet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (110) als Spannvorrichtung (110a, 11 Ob) für eine Verwendung in der Werkzeugmaschine (102) ausgebildet ist. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (112) als optischer Sensor, beispielsweise als Photodiode oder Kamera, ausgebildet ist. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens Sensor (112) und/oder der wenigstens eine Aktor (110) mit der Werkzeugmaschine (102), insbesondere einem Bedienpanel (102a) oder einem Gehäuse der Werkzeugmaschine, verbindbar, beispielsweise verklebbar oder verschraubbar, ausgebildet ist. System nach Anspruch 5 oder den Ansprüchen 6 oder 7, soweit diese auch auf Anspruch 5 rückbezogen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor zur Überwachung der Spannkraft oder eines korrekten Spannzustandes der Spannvorrichtung (110a, 110b) ausgebildet ist. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählte oder alle Sensoren (112) und Aktoren (110) autark ausgebildet sind und eine eigene, insbesondere wiederaufladbare Energieversorgung umfassen. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Vorrichtung (108) als stationäre Vorrichtung mit wenigstens einem bewegbaren Arm (108a) für das Zuführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu der und/oder Abführen von Werkstücken und/oder Werkzeugen von der Werkzeugmaschine (102) ausgebildet ist. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (106) ein Computerprogramm umfasst, welches bei Ablauf in der Steuereinheit (106) dazu ausgebildet ist, mit der externen Vorrichtung (108) zu kommunizieren und den wenigstens einen Aktor (110), ggf. unter
18 (c) with a control unit (106) which is designed to trigger at least one function of the machine tool (102) or the external device by controlling the at least one actuator (110) and/or at least one function of the external device (108) trigger depending on a signal from the at least one sensor (112). System according to Claim 1, characterized in that the at least one actuator (110) and/or the at least one sensor (112) is connected wirelessly to the control unit (106). System according to Claim 1 or 2, characterized in that the at least one actuator (110) is designed as an operating element actuating device (110d) and has at least one electrically, pneumatically or hydraulically driven actuating element (118). System according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (110) is designed as a door opener device (110c) for a single or double door (114) of the machine tool (102). System according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (110) is designed as a clamping device (110a, 110b) for use in the machine tool (102). System according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor (112) is designed as an optical sensor, for example as a photodiode or camera. System according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor (112) and/or the at least one actuator (110) can be connected, for example glued, to the machine tool (102), in particular an operating panel (102a) or a housing of the machine tool or screwed, is formed. System according to Claim 5 or Claims 6 or 7, insofar as these also refer back to Claim 5, characterized in that the at least one sensor is designed to monitor the clamping force or a correct clamping state of the clamping device (110a, 110b). System according to one of the preceding claims, characterized in that selected sensors (112) and actuators (110) or all of them are self-sufficient and have their own, in particular rechargeable, energy supply. System according to one of the preceding claims, characterized in that the external device (108) as a stationary device with at least one movable arm (108a) for the feeding of workpieces and / or tools to and / or removing workpieces and / or tools from the machine tool (102) is formed. System according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (106) comprises a computer program which, when running in the control unit (106), is designed to communicate with the external device (108) and the at least one actuator (110) , possibly under 18
Berücksichtigung der Informationen, die der wenigstens eine Sensor (112) liefert, derart anzusteuern, dass der Ablauf von Prozessen der Werkzeugmaschine (102) automatisiert wird, insbesondere das Starten eines Bearbeitungsablaufs für ein Werkstück, das Öffnen oder Schließen einer Türe (114) der Werkzeugmaschine (102), das Entnehmen eines teilweise oder ganz fertig bearbeiteten Werkstücks oder das Zuführen eines zu bearbeitenden Werkstücks und das Entnehmen oder Zuführen von Werkzeugen in die Werkzeugmaschine (102). System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (106) als eigenständige, von der externen Vorrichtung (108) und der Werkzeugmaschine (102) separate, übergeordnete Steuereinheit ausgebildet ist, die mit der externen Vorrichtung (108) und mit dem wenigstens einen Aktor (110) und/oder dem wenigstens einen Sensor (112) verbunden ist, vorzugsweise durch eine drahtlose Verbindung. Computerprogrammprodukt, auf einem Datenträger aufgezeichnet oder über das Internet herunterladbar, für ein System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches Befehle umfasst, um die wenigstens eine Funktion der Werkzeugmaschine (102) durch das Ansteuern des wenigstens einen Aktors (110) auszulösen und/oder wenigstens eine Funktion der externen Vorrichtung (108) abhängig von einem Signal des wenigstens einen Sensors (112) auszulösen. Aktor für ein System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktor (110) autark ausgebildet ist und hierzu eine eigene, insbesondere wiederaufladbare Energieversorgung aufweist und zur drahtlosen Kommunikation mit der Steuereinheit (106) des Systems (100) ausgebildet ist. Sensor für ein System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (112) autark ausgebildet ist und hierzu eine eigene, insbesondere wiederaufladbare Energieversorgung aufweist und zur
19 drahtlosen Kommunikation mit der Steuereinheit (106) des Systems (100) ausgebildet ist.
Taking into account the information provided by the at least one sensor (112), to be controlled in such a way that the sequence of processes of the machine tool (102) is automated, in particular the starting of a machining sequence for a workpiece, the opening or closing of a door (114) of the machine tool (102), the removal of a partially or fully finished workpiece or the feeding of a workpiece to be machined and the removal or feeding of tools into the machine tool (102). System according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (106) is designed as an independent, higher-level control unit which is separate from the external device (108) and the machine tool (102) and is connected to the external device (108) and to the at least one actuator (110) and/or the at least one sensor (112) is connected, preferably by a wireless connection. Computer program product, recorded on a data carrier or downloadable from the Internet, for a system (100) according to any one of the preceding claims, which includes commands to trigger the at least one function of the machine tool (102) by controlling the at least one actuator (110) and / or to trigger at least one function of the external device (108) depending on a signal from the at least one sensor (112). Actuator for a system according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the at least one actuator (110) is designed to be self-sufficient and for this purpose has its own, in particular rechargeable, energy supply and for wireless communication with the control unit (106) of the system (100) is trained. Sensor for a system according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the sensor (112) is self-sufficient and for this purpose has its own, in particular rechargeable energy supply and for 19 wireless communication with the control unit (106) of the system (100) is formed.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020123316.7A DE102020123316A1 (en) | 2020-09-07 | 2020-09-07 | SYSTEM FOR AUTOMATION OF A MACHINE TOOL |
PCT/DE2021/100703 WO2022048707A1 (en) | 2020-09-07 | 2021-08-19 | System for automating a machine tool |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP4210900A1 true EP4210900A1 (en) | 2023-07-19 |
Family
ID=77655513
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP21766112.3A Pending EP4210900A1 (en) | 2020-09-07 | 2021-08-19 | System for automating a machine tool |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240293904A1 (en) |
EP (1) | EP4210900A1 (en) |
JP (1) | JP2023540460A (en) |
CN (1) | CN116113519A (en) |
DE (1) | DE102020123316A1 (en) |
WO (1) | WO2022048707A1 (en) |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62102959A (en) * | 1985-10-30 | 1987-05-13 | Fanuc Ltd | Control unit for machine tool facility using mobile robot device |
JP3249553B2 (en) * | 1991-10-18 | 2002-01-21 | ブラザー工業株式会社 | Door open / close control device using robot |
DE212010000101U1 (en) | 2009-07-13 | 2012-04-03 | Illinois Tool Works Inc. | Chuck with jaw for workpieces with constant holding power |
JP5689504B2 (en) * | 2013-03-21 | 2015-03-25 | ファナック株式会社 | Machining system with automatic servo door |
DE202013102222U1 (en) | 2013-05-22 | 2013-06-06 | Elb-Schliff Werkzeugmaschinen Gmbh | Operating device for machine tool |
DE102013106226B4 (en) | 2013-06-14 | 2015-07-02 | Frank Entzmann | Apparatus and method for monitoring a workpiece clamping device |
DE102014114258B4 (en) * | 2014-02-21 | 2016-08-18 | Sk-Technologies Ug (Haftungsbeschränkt) | Robot cell for parallel loading and unloading of single-station machining machines and device for machining with such a robot cell |
DE102015005634A1 (en) | 2015-05-05 | 2015-08-06 | Bielomatik Leuze Gmbh & Co. Kg | Apparatus for minimal quantity lubrication |
DE102015222395A1 (en) | 2015-11-13 | 2017-05-18 | TRUMPF Maschinen Grüsch AG | A method of configuring a wireless measurement sensor attached to a machine, and a measurement sensor and machine therefor |
DE102017215525A1 (en) | 2017-09-05 | 2019-03-07 | Robert Bosch Gmbh | Sensor device for integration into an industrial plant, measuring equipment supplement unit, industrial plant and process |
-
2020
- 2020-09-07 DE DE102020123316.7A patent/DE102020123316A1/en active Pending
-
2021
- 2021-08-19 US US18/024,270 patent/US20240293904A1/en active Pending
- 2021-08-19 CN CN202180054535.5A patent/CN116113519A/en active Pending
- 2021-08-19 JP JP2023512402A patent/JP2023540460A/en active Pending
- 2021-08-19 WO PCT/DE2021/100703 patent/WO2022048707A1/en unknown
- 2021-08-19 EP EP21766112.3A patent/EP4210900A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2023540460A (en) | 2023-09-25 |
CN116113519A (en) | 2023-05-12 |
US20240293904A1 (en) | 2024-09-05 |
WO2022048707A1 (en) | 2022-03-10 |
DE102020123316A1 (en) | 2022-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102015206578B3 (en) | Robotic hand-held device, and associated method | |
EP3283256B1 (en) | Sensor-monitored vacuum chuck | |
DE102015226734A1 (en) | Industrial device and portable device | |
EP3119564A1 (en) | Gripper finger, gripper tip, gripper jaw, and a robot system | |
EP3541582B1 (en) | Handheld robot operating device, associated coupling apparatus, robot, and method | |
EP2952297A2 (en) | Device for the automated removal of workpieces arranged in a container | |
DE102015206575A1 (en) | Robotic hand-held device, an electronically communicating device and system, and associated method | |
EP3271991B1 (en) | Tool case comprising case bottom and case lid | |
EP3475035B1 (en) | Hand-held robot operating device combination comprising a basic-control position sensor | |
DE202016103166U1 (en) | Joining unit and joining device | |
EP3148740A1 (en) | Plug setting tool | |
DE202015102826U1 (en) | Plug setting tool | |
DE10311326A1 (en) | Remote controller for remote control of technical device has mounting and contact arrangements matching mounting and contact rails, enabling automatic optical and/or electrical interaction | |
CH715996A1 (en) | Arrangement for processing workpieces. | |
DE102020127488A1 (en) | Device for the automated production of screw connections | |
DE102021103114A1 (en) | clamping device | |
EP4210900A1 (en) | System for automating a machine tool | |
EP1272767A1 (en) | Valve arrangement | |
EP2995429A1 (en) | Assembly and method for its operation | |
DE102016225686A1 (en) | Robot Controller | |
WO2016193012A1 (en) | Plug joining tool and joining method | |
DE102018117268A1 (en) | Centering device for screwdrivers | |
EP3741519B1 (en) | System and method for handling and / or machining workpieces | |
DE10023915A1 (en) | Clamping device for holding workpiece by suction has support bearing element extending vacuum channel and movable between retracted and extended position controlled by motorised motion device | |
DE202006007864U1 (en) | Flexible manufacturing system, comprising connecting device for being joined to work-piece gripping element as well as to pallet |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: UNKNOWN |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE |
|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20230404 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
DAV | Request for validation of the european patent (deleted) | ||
DAX | Request for extension of the european patent (deleted) |