Vorrichtung mit einer Heizeinrichtung
Stand der Technik
Es sind Vorrichtungen zum thermischen Verformen von Werkzeugaufnahmen bekannt, deren Heizeinrichtungen Induktionsspulen zum Erwärmen der Werkzeugaufnahmen aufweisen. Üblicher- weise werden die Heizeinrichtungen durch einen Bediener von Hand durch Betätigen eines Betätigungsschalters gestartet. Nach Ablauf einer vorgegebenen Heizzeit wird eine Stromzufuhr für die Heizeinrichtungen unterbrochen und eine weitere Erwärmung der Werkzeugaufnahmen wird somit unterbunden. Durch ein erneutes Betätigen des Betätigungsschalters durch den Bediener kann ein weiteres Erwärmen und höhere Temperaturen in den Werkzeugaufnahmen erreicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gättungsgemäße Vorrichtung weiterzuentwickeln, und zwar insbesondere dahingehend, daß eine Arbeitszeit verkürzt bzw. ein höherer Durchsatz erreicht, Energie eingespart sowie ein Schutz der Vorrichtung und der Werkzeugaufnahmen verbessert werden kann. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
BESTATIGUNGSKOPIE
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Heizeinrichtung zur thermischen Verformung einer Werkzeugaufnah- me.
Es wird vorgeschlagen, daß die Vorrichtung wenigstens eine Sensoreinheit aufweist, mit der über wenigstens einen Kontakt eine Kenngröße der Werkzeugaufnähme erfaßbar ist. Es ist eine vorteilhafte Vorrichtung erreichbar, mit der die Kenngröße schnell und exakt erfaßbar ist. Eine thermische Überlastung der Werkzeugaufnahme und der Heizeinrichtung kann vorteilhaft vermieden und die Werkzeugaufnahme kann vor einer plastischen Verformung, vor einer dauerhaften Gefügeveränderung und/oder vor einer Rißbildung durch Überhitzen vorteilhaft geschützt werden .
Ferner kann die Heizeinrichtung beim Erreichen einer bestimmten Sollgröße abgeschaltet und es kann zeitgenau bei Errei- chen der Sollgröße ein Fügevorgang eingeleitet werden, wodurch Energie und Zeit eingespart bzw. pro Zeiteinheit eine hohe Anzahl an Werkzeugaufnahmen bearbeitet werden können.
Die Kenngröße kann direkt oder auch indirekt über weitere Bauteile erfaßt werden, wie z.B. mit einem Thermometer, einer thermoelektrischen Spannungsreihe, Dehnungsmeßstreifen, die auf die Werkzeugaufnahme aufbringbar sind, oder durch andere Mittel, die der Fachmann als sinnvoll erachtet.
Beim Erreichen der Kenngröße kann ein Signal ausgeben werden, wie z.B. ein optisches, ein akustisches und/oder ein Steuer-
Signal. Ist abhängig von der Kenngröße eine Heizleistung der Heizeinrichtung steuerbar, kann die Vorrichtung vorteilhaft automatisiert, der Komfort gesteigert und ein Heizablauf optimiert werden.
Ist mit der Kenngröße eine Temperatur der Werkzeugaufnahme ermittelbar oder ist die Kenngröße ein Temperaturwert der Werkzeugaufnahme, kann eine konstruktiv einfache Auswerteeinheit erreicht werden. Es sind jedoch auch andere, dem Fach- mann als sinnvoll erscheinende Kenngrößen denkbar, wie beispielsweise Verformungswerte usw.
Ferner wird vorgeschlagen, daß die Sensoreinheit wenigstens eine thermoelektrische Spannungsreihe aufweist. Die Tempera- tur der Werkzeugaufnähme kann konstruktiv einfach über eine thermoelektrische Spannung ermittelt werden, deren Änderung sich proportional zu einer Temperaturänderung der Werkzeugaufnahme verhält. Es ist eine kostengünstige Sensoreinheit zur Temperaturermittlung erreichbar, die besonders schnell und exakt reagiert.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß wenigstens ein Kontaktelement der thermoelek- trischen Spannungsreihe von einer Nickel-Silizium-Legierung gebildet ist. Es ist eine vorteilhafte Sensoreinheit erreichbar, die gegenüber Induktionseinflüssen unempfindlich ist und eine hohe Temperaturstabilität aufweist.
Ist zumindest ein Kontaktelement der Sensoreinheit in einer Abschirmeinheit integriert, ist eine konstruktiv einfache, kostengünstige und kompakte Bauweise erreichbar.
Besonders vorteilhaft ist das Kontaktelement der Sensoreinheit in einem Anschlagelement der Abschirmeinheit integriert. Das Kontaktelement der Sensoreinheit kann konstruktiv einfach mit der Werkzeugaufnahme in Kontakt gebracht werden. Ferner kann eine Abschirmung gegenüber Induktionseinflüssen zumindest weitgehend gewährleistet werden.
Ist das in dem Anschlagelement integrierte Kontaktelement der Sensoreinheit von einem Draht gebildet, ist eine kompakte und kostengünstige Sensoreinheit erreichbar, die konstruktiv einfach in das Anschlagelement integrierbar ist.
Besonders vorteilhaft weist das Anschlagelement wenigstens eine Nut auf, in der der Draht verläuft. Die Nut kann kosten- günstig in das Anschlagelement eingebracht und der Draht kann geschützt vor äußeren Einflüssen konstruktiv einfach in der Nut geführt werden. Verläuft die Nut von einem inneren Bereich des Anschlagelements in einen äußeren Bereich, ist eine vorteilhafte Kontaktstrecke erreichbar, mit der ein sicherer Kontakt für Werkzeugaufnahmen mit unterschiedlichen Durchmessern, insbesondere Innendurchmessern, gewährleistet werden kann.
Die Vorrichtung kann für unterschiedliche Werkzeugaufnahmen verschiedene Anschlagelemente oder ein einzelnes, an verschiedene Werkzeugaufnahmen anpaßbares Anschlagelement aufweisen. Weist das Anschlagelement wenigstens zwei Bereiche für jeweils einen Kontakt mit unterschiedlichen Werkzeugaufnahmen auf, deren Durchmesser verschieden sind, können unter- schiedliche Anschlagelemente eingespart und Kosten, insbesondere Herstellungskosten, können reduziert werden. Durch Ver-
schieben der Bereiche des Anschlagelements ist das Anschlagelement auf Werkzeugaufnahmen mit unterschiedlichen Durchmessern einstellbar, und ein Austauschen des Anschlagelements kann vorteilhaft vermieden werden.
Weist die Abschirmeinheit mindestens zwei Anschlagelemente auf, ist eine konstruktiv einfache Vorrichtung erreichbar, und zwar insbesondere, wenn die Anschlagelemente über eine drehbare Revolverplatte drehbar gelagert sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zumindest ein Kontaktelement der Sensoreinheit gegen ein Federelement auslenkbar ist. Es ist ein sicherer Kontakt zwischen der Sensoreinheit und der Werkzeugaufnahme erreichbar. Das Kontaktelement kann allein passiv gegen das Federelement bewegbar oder kann aktiv durch einen Aktuator verfahrbar ausgeführt sein, beispielsweise durch einen elektrischen, elektromagnetischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Aktuator. Insbesondere bei einem pneumatischen Aktua- tor sind vorhandene Ressourcen vorteilhaft nutzbar.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Einstell- und Meßgeräts mit einer Vorrichtung zum ther- mischen Verformen einer Werkzeugaufnahme,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Heizeinrichtung der
Vorrichtung aus Fig. 1, Fig. 3 eine Revolverplatte der Vorrichtung aus Fig. 1 von unten, Fig. 4 eine Anschlagscheibe der Vorrichtung aus Fig.
1 von oben, Fig. 5 die Anschlagscheibe aus Fig. 4 in einer Seitenansicht und Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 4.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Fig. 1 zeigt ein Einstell- und Meßgerät 78 zur Erfassung von Werkzeugparametern, das mit einer Vorrichtung zur thermischen Verformung von Werkzeugaufnahmen 10 kombiniert ist. Das Einstell- und Meßgerät 78 weist an einer ersten Seite einen Optikträger 76 auf, der an einen Meßschlitten 80 montiert ist. Der Meßschlitten 80 ist auf nicht näher dargestellten Linearachsen verfahrbar gelagert. Am Optikträger 76 sind nicht näher dargestellte CCD-Kameras zur Erfassung von Werkzeugen 34 im Durchlicht und im Auflicht montiert. Die CCD-Kameras sind über nicht näher dargestellte Leitungen mit einer Datenverar- beitungsanlage 82 verbunden. Auf einer zweiten Seite des Einstell- und Meßgeräts 78 ist die Vorrichtung mit einer Heiz-
einrichtung 12 zur thermischen Verformung der Werkzeugaufnahme 10 angeordnet, in die das Werkzeug 34 kraftschlüssig durch thermische Verformung der Werkzeugaufnähme 10 einspannbar ist .
Die Heizeinrichtung 12 besitzt eine Schnellwechseleinrichtung 32 mit einem Bolzen 108, der über eine Gewindeverbindung 46 formschlüssig mit einem Gehäuse 36 der Heizeinrichtung 12 verbunden ist (Fig. 1) . Das Gehäuse 36 ist über die Schnell- Wechseleinrichtung 32 mit einer Halterung 84 verbunden und über einen Schlitten 86 in ihrer Höhe variierbar. Die Heizeinrichtung 12 kann bei einer Störung und/oder bei einem Defekt kostengünstig und einfach ausgetauscht werden. Zeiten für einen Wechsel der Heizeinrichtung 12 können somit klein gehalten und Kosten durch einen Nutzungsausfall können redu- . ziert werden.
Das Gehäuse 36 der Heizeinrichtung 12 weist einen ersten Bereich 38 mit einem Induktor 40 und einen zweiten Bereich 42 mit einem Lüfter 44 zur Kühlung der in den ersten Bereich 38 einführbaren Werkzeugaufnahme 10 auf (Fig. 2) . An seiner Oberseite besitzt die Heizeinrichtung 12 eine Abschirmeinheit 18 zur Abschirmung von Induktionseinflüssen. Die Abschirmeinheit 18 weist eine Revolverplatte 48 auf, in der drei An- schlagelemente 20, 22, 24 integriert sind. Die Revolverplatte 48, die drehbar auf dem Gehäuse 36 gelagert ist, wird von zwei Kreissegmentelementen 50, 52 geführt, die formschlüssig in eine seitliche Nut 54 der Revolverplatte 48 eingreifen.
Die Revolverplatte 48 weist drei in Umfangsrichtung 56 gleichmäßig verteilte Ausnehmungen 58, 60, 62 auf, die die
von Anschlagscheiben gebildeten Anschlagelemente 20, 22, 24 aufnehmen (Fig. 3). Die aus Ferrit gebildeten Anschlagelemente 20, 22, 24 besitzen an ihren Unterseiten eine erste, diagonal verlaufende Nut 26 und eine im radial äußeren Bereich der Anschlagelemente 20, 22, 24 in Umfangsrichtung verlaufende zweite Nut 64, die den halben Umfang des jeweiligen Anschlagelements 20, 22, 24 umschließt (Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6) . Die Anschlagelemente 20, 22, 24 weisen jeweils mittig eine Bohrung 66, 68, 70 auf, die passend zu entspre- chenden Werkzeugaufnahmen 10 bzw. Werkzeugen 34 verschiedene Durchmesser aufweisen.
In den Nuten 26, 64 der Anschlagelemente 20, 22, 24 verläuft jeweils ein in der Abschirmeinheit 18 integriertes, von einem Draht gebildetes erstes Kontaktelement 16 einer Sensoreinheit 14 (Fig. 1 und Fig. 3) . Das erste Kontaktelement 16 wird von einer Nickel-Silizium-Legierung gebildet. Von den Anschlagelementen 20, 22, 24 wird jeweils das von dem Draht gebildete erste Kontaktelement 16 der Sensoreinheit 14 an einer Unter- seite der Revolverplatte 48 in einer Nut 72 vom jeweiligen
Anschlagelement 20, 22, 24 zu einem zugeordneten Schleifkontakt 28 geführt. Die Schleifkontakte 28 befinden sich jeweils in einer Verlängerung einer Achse, die sich durch einen Mittelpunkt der Revolverplatte 48 und durch einen Mittelpunkt des jeweiligen Anschlagelements 20, 22, 24 erstreckt. Zwischen den Schleifkontakten 28 und dem radial äußeren Rand der Revolverplatte 48 ist jeweils ein als Vertiefung ausgebildetes Rastelement 74 angeformt.
Ein um eine Achse 88 drehbares Werkzeugmagazin 90 weist Be- und Entladestationen 92 für Werkzeugaufnahmen 10 und Werkzeu-
ge 34 auf. Zur Auswahl einer bestimmten Werkzeugaufnähme 10 und eines bestimmten Werkzeugs 34 wird das Werkzeugmagazin 90 gedreht, bis sich die Be- und Entladestation 92, mit der entsprechenden Werkzeugaufnahme 10 und dem entsprechenden Werk- zeug 34, in einer Entnahmeposition befindet. Ein um eine Achse 94 drehbarer Greifer 96 entnimmt anschließend die Werkzeugaufnahme 10 aus der Be- und Entladestation 92 und setzt diese in eine Aufnähmespindel 98 ein.
Ein gegen ein Federelement bewegbares zweites Kontaktelement 30 der Sensoreinheit 14 kommt beim Einführen der Werkzeugaufnahme 10 in die Aufnahmespindel 98 mit einem unteren Teil der Werkzeugaufnahme 10 in Kontakt, der bei einem Heizvorgang durch die Heizeinrichtung 12 nicht oder nur unwesentlich er- wärmt wird (Fig. 1) . Das zweite Kontaktelement 30 ist von einem vom ersten Kontaktelement 16 unterschiedlichen Material gebildet .
Die Revolverplatte 48 der Heizeinrichtung 12 wird gedreht, bis das gewünschte Anschlagelement 20, 22, 24 sich in einer Arbeitsposition über der Werkzeugaufnahme 10 befindet. Die Revolverplatte 48 rastet in der Arbeitsposition mit seinem als Ausnehmung ausgeführten Rastelement 74 in einem als Vorsprung ausgebildeten korrespondierenden Rastelement 106 ein, und das erste Kontaktelement 16 der Sensoreinheit 14 ist über den Schleifkontakt 28 und über eine nicht näher dargestellte Meß- und Anzeigeeinheit mit dem zweiten Kontaktelement 30 der Sensoreinheit 14 verbunden. In einem nächsten Schritt wird die Heizeinrichtung 12 in Richtung der Werkzeugaufnahme 10 verfahren und in einer entsprechenden Höhe positioniert. Das in der Abschirmeinheit 18 integrierte erste Kontaktelement 16
der Sensoreinheit 14 kommt mit der Werkzeugaufnahme 10 in Anlage.
Zum Ergreifen des Werkzeugs 34 verfährt ein Greifer 100 ent- lang eines in seiner Höhe verfahrbaren Querschlittens 102, bis die Position des Werkzeugs 34 erreicht ist.
Bevor das Werkzeug 34 in die Werkzeugaufnähme 10 eingesetzt wird, wird es mit dem Einstell- und Meßgerät vermessen. Nach dem Vermessen wird die Heizeinrichtung 12 aktiviert.
Beim Erhitzen der Werkzeugaufnähme 10 wird über die beiden Kontaktelemente 16, 30 der Sensoreinheit 14, die eine thermoelektrische Spannungsreihe bilden, eine Kenngröße der Werk- zeugaufnähme 10 erfaßt (Fig. 2 und Fig. 3).
Eine zwischen den Kontaktelementen 16 und 30 entstehende thermoelektrische Spannung bzw. die Kenngröße ist proportional zu einer Temperatur der Werkzeugaufnahme 10. Die Tempera- tur der Werkzeugaufnahme 10 ist somit über die Spannung ermittelbar. Abhängig von der ermittelten Kenngröße wird die Heizleistung der Heizeinrichtung 12 gesteuert, und zwar wird bei Erreichen eines Sollwerts eine Stromzufuhr der Heizeinrichtung 12 unterbrochen.
Nach Erreichen des Sollwerts bzw. der vorgegebenen Temperatur führt der Greifer 100 das Werkzeug 34 in die Werkzeugaufnahme 10. Nach einer entsprechenden Abkühlung gibt der Greifer 100 das Werkzeug 34 frei und wird nach oben in seine Wartepositi- on verfahren. Anschließend wird die Heizeinrichtung 12 von
der Werkzeugaufnähme 10 nach oben in ihre Warteposition bewegt.
Der Greifer 96 entnimmt die Werkzeugaufnahme 10 mit dem ein- geschrumpften Werkzeug 34 aus der Aufnahmespindel 98 und schwenkt um die Achse 94. Die Werkzeugaufnahme 10 mit dem eingeschrumpften Werkzeug 34 wird in der Be- und Entladestation 92 positioniert. Anschließend wird das Werkzeugmagazin 90 um die Achse 88 gedreht und die Werkzeugaufnähme 10 mit dem eingeschrumpften Werkzeug 34 in einer Kühlstation 104 positioniert .
Bezugs zeichen
10 Werkzeugaufnähme 60 Ausnehmung
12 Heizeinrichtung 62 Ausnehmung
14 Sensoreinheit 64 Nut
16 Kontaktelement 66 Bohrung
18 Abschirmeinheit 68 Bohrung
20 Anschlagelement 70 Bohrung
22 Anschlagelement 72 Nut
24 Anschlagelement 74 Rastelement
26 Nut 76 Optikträger
28 Schleifkontakt 78 Einstell- und Meßgerät
30 Kontaktelement 80 Meßschlitten
32 Schnellwechseleinrich82 Datenverarbeitungsanlage tung
34 Werkzeug 84 Halterung
36 Gehäuse 86 Schlitten
38 Bereich 88 Achse
40 Induktor 90 Werkzeugmagazin
42 Bereich 92 Be- und Entladestation
44 Lüfter 94 Achse
46 Gewindeverbindung 96 Greifer
48 Revolverplatte 98 Aufnahmespindel
50 Kreissegmentelement 100 Greifer
52 Kreissegmentelement 102 Querschütten
54 Nut 104 Kühlstation
56 Umfangsrichtung 106 Rastelement
58 Ausnehmung 108 Bolzen