WO2023160981A1 - Verfahren für das datenmanagement insbesondere von betriebsmitteln einer werkzeugmaschine sowie betriebsmittel und werkzeugmaschine für die durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren für das datenmanagement insbesondere von betriebsmitteln einer werkzeugmaschine sowie betriebsmittel und werkzeugmaschine für die durchführung des verfahrens Download PDF

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WO2023160981A1
WO2023160981A1 PCT/EP2023/052596 EP2023052596W WO2023160981A1 WO 2023160981 A1 WO2023160981 A1 WO 2023160981A1 EP 2023052596 W EP2023052596 W EP 2023052596W WO 2023160981 A1 WO2023160981 A1 WO 2023160981A1
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equipment
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transponders
tools
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Christian DÖRIG
Markus VON GUGELBERG
Roger Keller
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Reishauer Ag
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    • G05B19/40937—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine concerning programming of machining or material parameters, pocket machining
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    • G05B19/4187—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by job scheduling, process planning, material flow by tool management
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Definitions

  • the invention relates to a method for data management, in particular of operating resources of a machine tool, in which the data of operating resources of the machine tool are recorded and stored at least with regard to their identification, the operating resources being machining tools, clamping and centering means for at least one machining tool and/or for a workpiece, according to the preamble of claim 1, as well as equipment and a machine tool.
  • the parameters of the resources such as tools, clamping devices, etc., are usually entered individually by the operating personnel in the data acquisition of the machine tool and, after use, individually in tabs or the like and registered.
  • the invention is therefore based on the object of further developing a method for the data management of the operating resources, so that with this the data of the operating resources of a machine tool, such as the tools, clamping devices, etc., during the production process. automatically recorded and evaluated without manual entries or the like.
  • the data management of operating resources is used in a machine tool for the production of gears and/or the machining of gear teeth, in which, in particular, dressing tools, clamping devices, grinding tools and/or similar are used as operating resources, which are used in particular to record their identification and preferably other parameters, such as user and geometry data, are each fitted with at least one transponder, with this transponder being able to communicate with at least one transmitter/reader unit assigned to the machine tool for contactless reading and/or transmitting of data signals.
  • the signal is transmitted between the transmitter/reader unit and the transponders via at least one antenna assigned to the transmitter/reader unit and, if required, an additional auxiliary antenna.
  • the latter is placed in the machine tool in a fixed or adjustable manner in such a way that this signal transmission capacity between the transmitting/reading unit and the equipment or equipment is sufficient and therefore always guaranteed.
  • the at least one antenna can be placed separately with a cable connection to the transmission/reading unit or integrated in it.
  • the data on the resources is automatically recorded by the transmitter/reader unit in a program-controlled manner. This data is checked, assigned, visualized, stored and/or otherwise evaluated by an evaluation unit. This means that incorrect manipulations when setting up before starting the actual grinding, milling, peeling or honing work on clamped workpieces can be almost completely ruled out.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a machine tool according to the invention for machining a toothing of a workpiece with a grinding tool
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of a machine tool according to the invention for the production of a gear wheel with a peeling tool.
  • Fig. 1 shows a machine tool 10 for machining toothing of a workpiece 18 with a machine bed 17, a tool tower 24 mounted on it so that it can rotate about a vertical axis, a device 16 arranged next to it with a centering probe and a horizontally adjustable one on the machine bed 17 Tool carriage 25 with a rotatably mounted processing tool 14.
  • this portal with the tool tower 24 there is a clamping device 12 for the workpiece 18 and also a dressing device 11 with a dressing tool, a tailstock device 15 arranged above the workpiece 18 so that it can be adjusted in height for centering the same and at the top a motor drive 19 .
  • the tool tower 24 can be rotated with the workpiece table as a portal.
  • This tool 14 device 13 can be rotated about a horizontal axis, but could of course also be arranged so as to be rotatable about an inclined axis.
  • this machining tool 14 the clamping means 12, the dressing tool, the tailstock center of this tailstock device 15 and the nozzle of the cooling nozzle device 13 are provided as operating means of the machine tool 10.
  • the machine tool 10 shown can be used in a known manner by means of continuous generating grinding, partial generating grinding, discontinuous or continuous profile grinding of workpieces or dressing of tools.
  • Fig. 2 schematically shows a workpiece table 22 of a machine tool 20 with a clamping device 23 for a workpiece (not shown in detail) and a tool carriage 26, which can preferably be moved in the X and Z direction, with a bearing support 21 and a tool holder 28 for a machining tool 29 Machining tool 29, which is designed as a peeling tool, is rotated by a rotary drive (not shown in detail) and is arranged such that it can be moved up and down for the skiving.
  • a rotary drive not shown in detail
  • This machine tool 20 The operating means of this machine tool 20 are, for example, this tool holder 28 and the machining tool 29 on the one hand and this clamping means 23 on the workpiece side on the other hand. Not all of the details of these machine tools 10, 20 are explained, rather only those machine components or operating resources relevant to the invention are shown.
  • these machine tools 10, 20, which are designed for the production of gears or the machining of toothing of the workpieces, in which the data in particular of their operating resources are recorded at least with regard to their identifications.
  • these resources 23, 28, 29 are each equipped with at least one transponder 23', 28', 29', which is associated with a machine tool 10, 20 transmitting/reading unit 30, as shown in FIG Transmitting data signals can communicate.
  • Corresponding transponders and a transmission/reading unit can be provided analogously in the operating means of the machine tool 10 according to FIG. 1, which is not shown.
  • transponders 23′, 28′, 29′ which are preferably arranged on the outside of the operating means 23, 28, 29, are very advantageously manufactured as RFID tags, which communicate with this transmitter/reading unit 30 assigned to the machine tool 20 at a frequency in the UHF wave range .
  • These transponders 23', 28', 29' are only indicated with the equipment 23, 28, 29 according to FIG. 2, but not in those according to FIG. 1, which could be provided in the same way.
  • the transponders 23', 28', 29* are each attached to the outside of the equipment 23, 28, 29, for example glued on.
  • they can be fastened in an external recess in the respective outer casing of the operating means 23, 28, 29, in which case they are each placed protruding from the outer surface or flush with it.
  • One transponder or several transponders can be attached to the outer circumference and/or to one end face of each piece of equipment 23, 28,
  • the transponders 23', 28', 29' can be encapsulated on the outside with a non-conductive material, such as a resin.
  • the invention is also characterized in that the signal is transmitted between the transmitter/reader unit 30 and the transponders 23', 28', 29' via an antenna assigned to the transmitter/reader unit 30 and at least one additional auxiliary antenna 31.
  • This auxiliary antenna 31 is placed in the machine tool 20 in a fixed or adjustable manner in such a way that this signal transmission between the transmitting/reading unit
  • this auxiliary antenna 31 is placed close to the transponders 23', 28', 29', preferably without any other intervening components.
  • the transponders 23′, 28′, 29′ for their part are correspondingly positioned in the operating means 23, 28, 29 in such a way that they are aligned towards the auxiliary antenna 31.
  • the distance between of the auxiliary antenna 31 and the transponders preferably moves in the millimeter range, especially when setting up the machine tool before or after a machining process in which the data of the operating resources 23, 28, 29 are read and sent via the transmitter/reader unit 30 to an evaluation unit for their evaluation and storage will be sent.
  • the transmitter/reader unit 30 with its antenna can be on the side of the processing zone near the equipment 23, 28, 29 and the auxiliary antenna 31, as mentioned above, directly next to the transponders 23', 28', 29' on a stationary part 27 each , 32 of the machine tool arranged.
  • These placements of the transmitter/reader unit and the auxiliary antenna can be varied depending on the machine type.
  • the at least one antenna of the transmitter/reader unit can be arranged behind the processing room or on the ceiling.
  • the auxiliary antenna can be positioned in such a way that it can be moved towards or away from a respective transponder, or that the equipment with the transponder can be moved towards or away from the fixed auxiliary antenna.
  • auxiliary antenna 31 With this auxiliary antenna 31, the range of the signal transmission capacity of the transponder is sometimes increased. This is necessary when a transponder cannot be easily read due to the geometric nature of the equipment or the environmental conditions in the machine tool. This geometric nature of the equipment has the effect that it is like an antenna extension for the transponder. Elongated geometries of the equipment are important for the range of the signal transmission performance Transponder better suited. However, since the external geometries of some pieces of equipment cannot be changed, these auxiliary antennas are used within the scope of the invention.
  • Data can be forwarded from the evaluation unit to the control center of the machine tool 20 and recorded by the latter in a program-controlled manner in at least one database, checked and integrated for the machining process.
  • These forwarded data signals can be checked, assigned, stored, visualized and/or otherwise processed by a computer program accordingly.
  • the data can be exchanged between the machine tools 10, 20 in operation and forwarded via a network to external locations, such as preferably to the machine and tool manufacturer, where this data is evaluated and the operating resources 23, 28, 29 are adapted and optimized and thus the quality assurance of the production can be improved.
  • This evaluated data can then be transferred from this external location to the respective machine tool at the manufacturer.
  • the gear manufacturer can optionally also have access to this data.
  • This auxiliary antenna 31 is formed from a rod, a flexible longitudinal member such as a spring or wire, or any other suitable shape. It could also be telescopic and/or consist of several arms joined together with articulated joints. Of course, several auxiliary antennas could preferably be provided for each piece of equipment at different specific positions in or on the machine tool, which can be provided with one or as well as several antennas could each communicate with one or more transmission/reading units.
  • the utility and geometry data of the operating resources 23, 28, 29 can be entered in the respective transponder 23', 28', 29' or retrieved from it.
  • effective service lives or limit values for service lives can be recorded as user data, which the gear wheel manufacturer can set himself depending on the situation.
  • the geometry data is target data that is used for the design of the tools, for example, which is the same for all items with the same item number, as well as actual data that is measured and recorded after production.
  • the length of the tool or the number of cuts when processing a workpiece can be determined, for example, based on the stroke movements per unit of time and the duration of use, as well as the number of workpieces processed with the one peeling tool 29 using appropriate measuring equipment and can be determined via the transmission / Reading unit 30 are recorded and stored in the same transponder.
  • the important identification that it is a CBN grinding worm, a single profile wheel, a set profile wheel, a profile wheel set or the like can be automatically recorded by the machine tool and taken into account when setting up in a simple and reliable way. without the risk of incorrect entries as with manual import.
  • gripper jaws or base grippers of the clamping means and various so-called receptacles can also be provided with transponders as operating resources. It concerns brackets on which each placed the workpiece, respectively. can be held, or slinging grinding oil, a station for reading DMC codes marked on the workpiece, or trays for workpieces that are to be measured or are insufficient.
  • tool or workpiece magazines, loading modules for the automated loading of workpieces or additional devices for measuring, dressing or other work activities can also be equipped with operating resources according to the invention with transponders and transmission/reading units, which can be connected, for example, to the control center of the machine tool or to communicate with separate evaluation units. It can also be devices for the supply of grinding oil.
  • LF or HF tags could be used depending on the requirement and the provision of auxiliary antennas, which also provide a unique identification compared to UHF tags have a shorter range in the millimeter range, but have more storage space.
  • the identification could take place via a UHF transponder and the further data acquisition could take place on a second HF transponder, which is attached to the equipment and recorded and stored.
  • this additional data could be provided on data carriers, DMC code or RFID transponders (card, tag or similar) with different frequencies. It would also be possible for this additional data on the equipment to be loaded onto the machine tool from a database at the machine tool, at the gear wheel manufacturer or in a cloud.
  • the transponder has sufficient storage capacity, all data can be stored on it and read or retrieved from there. This would allow the system to be operated without an additional database. If the storage space of the transponder is limited, only part of the equipment data can be stored on the transponder, such as the identification data and selected effective service lives for processing tools.
  • the other data e.g. geometry data, limit values
  • the gears to be machined can be gear segments, worm gears or the like, in addition to the usual configurations.

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Abstract

Bei einem Verfahren für das Datenmanagement insbesondere von Betriebsmitteln einer Werkzeugmaschine werden Daten von Betriebsmitteln (23, 28, 29) der Werkzeugmaschine (20) zumindest in Bezug auf ihre Identifikation erfasst und gespeichert. Dieses Datenmanagement erfolgt erfindungsgemäss bei einer Werkzeugmaschine (20) für die Herstellung von Zahnrädern und/oder die Bearbeitung von Verzahnungen, bei der als Betriebsmittel (23, 28, 29) insbesondere Abrichtwerkzeuge, Spannmittel, Schleifwerkzeuge und/oder ähnliche eingesetzt werden, welche für die Erfassung insbesondere ihrer Identifikation und vorzugsweise weiterer Parametern, wie Nutz- und Geometriedaten, jeweils mit wenigstens einem Transponder (23', 28', 29') bestückt sind. Diese Transponder (23', 28', 29') können mit wenigstens einer der Werkzeugmaschine (20) zugeordneten Sende-/Leseeinheit (30) zum kabellosen Übertragen von Datensignalen kommunizieren. Mit diesem Datenmanagement kann die Produktion von präzise hergestellten Zahnrädern mit bedeutend geringeren Fehlerquoten und damit ein verbesserter Qualitätsstandard und dies bei maximalen Standzeiten der Bearbeitungswerkzeuge erzielt werden.

Description

Verfahren für das Datenmanagement insbesondere von Betriebsmitteln einer Werkzeugmaschine sowie Betriebsmittel und Werkzeugmaschine für die Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Datenmanagement insbesondere von Betriebsmitteln einer Werkzeugmaschine, bei dem die Daten von Betriebsmitteln der Werkzeugmaschine zumindest in Bezug auf ihre Identifikation erfasst und gespeichert werden, wobei es sich bei den Betriebsmitteln um Bearbeitungswerkzeuge, Spann- und Zentriermittel für wenigstens ein Bearbeitungswerkzeug und/oder für ein Werkstück handelt, dies nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie Betriebsmittel und eine Werkzeugmaschine. Bei bekannten Betriebsmittel-Managements von Werkzeugmaschinen insbesondere für die Zahnradherstellung bzw. der Bearbeitung von Verzahnungen werden die Parameter der Betriebsmittel, wie zum Beispiel von Werkzeugen, Spannmittel etc. üblicherweise vom Bedienpersonal einzeln in der Datenerfassung der Werkzeugmaschine und nach Gebrauch individuell in Registerkarten oder dergleichen eingetragen und registriert. Dieser Art der Erfassung der Parameter der Betriebsmittel fehlt aber eine zentrale übergeordnete Auswertung und es ermöglicht dementsprechend nur einen beschränkten Zugriff und es können nicht oder nur umständlich Daten über einen längeren Zeitraum gesammelt werden. Zudem findet auch nur ein beschränkter Austausch zwischen den Maschinen- und Werkzeugherstellern einerseits und den diese verwendenden Zahnradproduzenten andererseits statt.
Bei den Werkzeugmaschinen, die mittels Wälzschleifen, Profilschleifen, Verzahnungshonen, Wälzfräsen, Wälzschälen oder ähnlichem arbeiten, besteht eine Grundvoraussetzung darin, dass die dafür eingesetzten Werkzeuge höchst präzise hergestellt und daher entsprechend teuer in den Gestehungskosten sind. Es wird daher angestrebt, mit diesen Werkzeugen eine maximale Standzeit zu erreichen und dass sie stets optimal eingesetzt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für das Datenmanagement der Betriebsmittel weiter zu entwickeln, so dass mit diesem die Daten der Betriebsmittel einer Werkzeugmaschine, wie zum Beispiel die Werkzeuge, Spannmittel etc., während des Produktionsver- laufs ohne Handeintragungen oder ähnlichem automatisiert erfasst und ausgewertet werden können.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Das Datenmanagement von Betriebsmitteln wird erfindungsgemäss bei einer Werkzeugmaschine für die Herstellung von Zahnrädern und/oder die Bearbeitung von Verzahnungen verwendet, bei der als Betriebsmittel insbesondere Abrichtwerkzeuge, Spannmittel, Schleifwerkzeuge, und/oder ähnliche eingesetzt werden, welche für die Erfassung insbesondere ihrer Identifikation und vorzugsweise weiterer Parametern, wie Nutz- und Geometriedaten, jeweils mit wenigstens einem Transponder bestückt sind, wobei dieser Transponder jeweils mit wenigstens einer der Werkzeugmaschine zugeordneten Sende-/Leseeinheit zum berührungslosen Lesen und/oder Senden von Datensignalen kommunizieren können.
Mit diesem erfindungsgemässen Datenmanagement kann die Produktion von präzise hergestellten Zahnrädern mit bedeutend geringeren Fehlerquoten und damit ein verbesserter Qualitätsstandard und dies bei maximalen Standzeiten der Bearbeitungswerkzeuge erzielt werden. Zudem können die Produktionszeiten je nach Anforderung reduziert bzw. optimiert werden.
Sehr vorteilhaft werden die in den Betriebsmitteln jeweils für die integrierten Transponder RFID-Tags verwendet, welche mit dieser der Werkzeugmaschine zugeordneten Sende-/Leseeinheit mit einer Frequenz im UHF-Wellenbereich kommunizieren. Es können damit gespeicherte Daten in den Transpondern von der Sende-/Leseeinheit gelesen oder umgekehrt Daten und Energieleistung von ihr an die Transponder gesandt und in diesen gespeichert werden.
Zudem erfolgt die Signalübertragung zwischen der Sende-/Leseeinheit und den Transpondern via mindestens eine der Sende-/Leseeinheit zugeordnete Antenne und je nach Bedarf eine zusätzliche Hilfsantenne. Letztere ist derart fest oder verstellbar in der Werkzeugmaschine platziert, dass diese Signalübertragungsleistung zwischen der Sende- ZLeseeinheit und dem oder den Betriebsmitteln ausreichend und somit stets gewährleistet ist. Die wenigstens eine Antenne kann separat mit Kabelverbindung zu der Sende-/Leseeinheit platziert oder in dieser integriert sein.
Beim Einrichten der Werkzeugmaschine vor der eigentlichen Bearbeitung mit den zu verwendenden Betriebsmitteln erfolgt eine automatisierte programmgesteuerte Erfassung der Daten der Betriebsmittel von der Sende- /Leseeinheit. Diese Daten werden von einer Auswerteeinheit geprüft, zugeordnet, visualisiert, gespeichert und/oder anderweitig ausgewertet. Damit können Fehlmanipulationen beim Einrichten vor dem Starten der eigentlichen Schleif-, Fräs-, Schäl- oder Hohnarbeiten von eingespannten Werkstücken nahezu gänzlich ausgeschlossen werden.
Nach einem teilweisen oder gesamten Bearbeitungsvorgang von Werkstücken durch die Werkzeugmaschine mit den verwendeten Betriebsmitteln erfolgt ebenso eine automatisierte programmgesteuerte Erfassung von spezifischen Daten, wie die Bearbeitungszeit für die Ermittlung der Standzeit der eingesetzten Werkzeuge, welche von der Sende- /Leseeinheit ermittelt und diese Daten von dieser Auswerteeinheit erfasst und gespeichert werden.
Die Erfindung sowie weitere Vorteile derselben sind nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Werkzeugmaschine für die Bearbeitung einer Verzahnung eines Werkstücks mit einem Schleifwerkzeug; und
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Werkzeugmaschine für die Herstellung eines Zahnrades mit einem Schälwerkzeug.
Fig. 1 zeigt eine Werkzeugmaschine 10 für die Bearbeitung von Verzahnungen eines Werkstücks 18 mit einem Maschinenbett 17, einer auf diesem um eine vertikale Achse drehbar gelagerten Werkzeugturm 24, einer neben diesem angeordneten Einrichtung 16 mit einer Einzentriersonde und einem horizontal auf dem Maschinenbett 17 verstellbar geführten Werkzeugschlitten 25 mit einem drehbar gelagerten Bearbeitungswerkzeug 14. In diesem Portal mit dem Werkzeugturm 24 ist ein Spannmittel 12 des Werkstücks 18 und ausserdem ein Abrichtgerät 11 mit einem Abrichtwerkzeug, einer oberhalb des Werkstücks 18 höhenverstellbar angeordneter Reitstockeinrichtung 15 zum Zentrieren desselben und oben ein Motorantrieb 19 vorgesehen. Mit diesem Motorantrieb 19 kann der Werkzeugturm 24 mit dem Werkstücktisch als Portal gedreht werden. Es sind zudem eine dem Werkzeug 14 zugeordnete verstellbare Kühldüsen- einrichtung 13 und weitere Komponenten eines Spannmittels und Lagerungen desselben vorgesehen. Dieses als Schleifscheibe ausgebildete Werkzeug 14 ist um eine horizontale Achse drehbar, könnte aber selbstverständlich auch um eine schräge Achse rotierbar angeordnet sein.
Als Betriebsmittel der Werkzeugmaschine 10 sind insbesondere dieses Bearbeitungswerkzeug 14, das Spannmittel 12, das Abrichtwerkzeug, die Reitstockspitze dieser Reitstockeinrichtung 15 und die Düse der Kühldüseneinrichtung 13 vorgesehen.
Mit der dargestellten Werkzeugmaschine 10 kann auf bekannte Weise mittels kontinuierlichem Wälzschleifen, Teilwälzschleifen, diskontinuierlichem oder kontinuierlichem Profilschleifen von Werkstücken bzw. Abrichten von Werkzeugen gearbeitet werden.
Fig. 2 zeigt von einer Werkzeugmaschine 20 schematisch einen Werkstücktisch 22 mit einem Spannmittel 23 für ein nicht näher gezeigtes Werkstück und einen vorzugsweise in X- und Z-Richtung bewegbaren Werkzeugschlitten 26 mit einem Lagersupport 21 und einem Werkzeughalter 28 für ein Bearbeitungswerkzeug 29. Dieses als Schälwerkzeug ausgebildete Bearbeitungswerkzeug 29 wird von einem nicht näher gezeigten Drehantrieb rotiert und ist für das Wälzschälen auf- und abbewegbar angeordnet.
Als Betriebsmittel dieser Werkzeugmaschine 20 sind zum Beispiel dieser Werkzeughalter 28 und das Bearbeitungswerkzeug 29 zum einen und werkstückseitig dieses Spannmittel 23 zum andern vorgesehen. Von diesen Werkzeugmaschinen 10, 20 sind nicht alle Einzelheiten erläutert, sondern es sind nur diese für die Erfindung relevanten Maschinenkomponenten bzw. Betriebsmittel dargetan.
Es könnte sich aber ebensogut um Werkzeugmaschinen handeln, welche mittels Verzahnungshonen, Wälzfräsen oder einem kombinierten Herstellen und Bearbeiten von Zahnrädern arbeiten.
Erfindungsgemäss erfolgt ein Datenmanagement bei diesen Werkzeugmaschinen 10, 20, welche für die Herstellung von Zahnrädern bzw. die Bearbeitung von Verzahnungen der Werkstücke ausgelegt sind, bei dem die Daten insbesondere ihrer Betriebsmittel zumindest in Bezug auf ihre Identifikationen erfasst werden. Für diese Erfassung sind diese Betriebsmittel 23, 28, 29 jeweils mit wenigstens einem Transponder 23‘, 28‘, 29‘ bestückt, welche mit einer der Werkzeugmaschine 10, 20 zugeordneten Sende-ZLeseeinheit 30, wie in Fig. 2 gezeigt ist, zum kabellosen Übertragen von Datensignalen kommunizieren können. Entsprechende Transponder und eine Sende-ZLeseeinheit können bei den Betriebsmitteln der Werkzeugmaschine 10 gemäss Fig. 1 analog vorgesehen sein, was nicht gezeigt ist.
Diese vorzugsweise aussenseitig bei den Betriebsmitteln 23, 28, 29 jeweils angeordneten Transponder 23', 28‘, 29' sind sehr vorteilhaft als RFID-Tags hergestellt, die mit dieser der Werkzeugmaschine 20 zugeordneten Sende-ZLeseeinheit 30 mit einer Frequenz im UHF- Wellenbereich kommunizieren. Es handelt sich um Sende-ZLeseeinheiten und UHF-Tags als Transponder von bekannten Herstellern. Diese Transponder 23‘, 28‘, 29' sind nur andeutungsweise bei den Betriebsmitteln 23, 28, 29 nach Fig. 2 veranschaulicht, nicht aber bei denjenigen nach Fig. 1 , was aber auf gleiche Weise vorgesehen sein könnte.
Die Transponder 23‘, 28‘, 29* sind jeweils an der Aussenseite des Betriebsmittels 23, 28, 29 befestigt, wie zum Beispiel aufgeklebt. Mit Vorteil können sie in einer aussenseitigen Ausnehmung beim jeweiligen Aussenmantel der Betriebsmittel 23, 28, 29 befestigt sein, wobei sie jeweils vorstehend zu der Aussenfläche oder bündig zu ihr platziert sind. Es kann jeweils ein Transponder oder es können mehrere am Aussenumfang und/oder an einer Stirnseite eines jeweiligen Betriebsmittels 23, 28,
29 bestückt sein. Für das Fixieren bzw. als Schutzschicht gegen Schläge bzw. Kühlflüssigkeit können die Transponder 23‘, 28‘, 29‘ aussenseitig mit einem nichtleitenden Material, wie ein Harz, umgossen werden.
Die Erfindung zeichnet sich noch dadurch aus, dass die Signalübertragung zwischen der Sende-/Leseeinheit 30 und den Transpondern 23‘, 28‘, 29‘ via eine der Sende-ZLeseeinheit 30 zugeordnete Antenne und wenigstens einer zusätzlichen Hilfsantenne 31 erfolgt. Diese Hilfsantenne 31 ist dabei derart fest oder verstellbar in der Werkzeugmaschine 20 platziert, dass diese Signalübertragung zwischen der Sende-ZLeseeinheit
30 und dem oder den Betriebsmitteln 23, 28, 29 jederzeit oder zumindest in bestimmten Positionen der Betriebsmittel gewährleistet ist.
Zweckmässigerweise ist diese Hilfsantenne 31 nahe bei den Transpondern 23‘, 28‘, 29‘ vorzugsweise ohne jegliche andere dazwischen befindlichen Komponenten platziert. Die Transponder 23‘, 28‘, 29‘ ihrerseits sind entsprechend in den Betriebsmitteln 23, 28, 29 so positioniert, dass sie gegen die Hilfsantenne 31 ausgerichtet sind. Der Abstand zwischen der Hilfsantenne 31 und den Transpondern bewegt sich vorzugsweise im Millimeterbereich insbesondere beim Einrichten der Werkzeugmaschine vor bzw. nach einem Bearbeitungsprozess, bei dem die Daten der Betriebsmittel 23, 28, 29 gelesen und via die Sende-/Leseeinheit 30 an eine Auswerteeinheit für ihre Auswertung und Abspeicherung gesendet werden.
Vorteilhaft sind die Sende-/Leseeinheit 30 mit ihrer Antenne seitlich bei der Bearbeitungszone in der Nähe der Betriebsmittel 23, 28, 29 und die Hilfsantenne 31 wie oben erwähnt direkt neben den Transpondern 23‘, 28', 29' an je einem stationären Teil 27, 32 der Werkzeugmaschine angeordnet. Diese Platzierungen der Sende-/Leseeinheit und der Hilfsantenne können je nach Maschinentyp variiert werden. So kann die wenigstens eine Antenne der Sende-/Leseeinheit hinter dem Bearbeitungsraum oder deckenseitig angeordnet sein. Ebenso kann die Hilfsantenne so positioniert sein, dass sie zu einem jeweiligen Transponder hin- bzw. von diesem weg bewegbar ist, oder dass das Betriebsmittel mit dem Transponder gegen die fix angeordnete Hilfsantenne zu oder von dieser wegbewegbar ist.
Mit dieser Hilfsantenne 31 wird mitunter die Reichweite der Signalübertragungsleistung der Transponder vergrössert. Dies ist dann nötig, wenn ein Transponder aufgrund der geometrischen Beschaffenheit des Betriebsmittels oder wegen den Umgebungsbedingungen in der Werkzeugmaschine nicht gut lesbar ist. Diese geometrische Beschaffenheit des Betriebsmittels hat dahingehend einen Einfluss, dass sie für die Transponder wie eine Antennenverlängerung sind. Längliche Geometrien der Betriebsmittel sind für die Reichweite der Signalübertragungsleistung der Transponder besser geeignet. Da aber die Aussengeometrien bei manchen Betriebsmitteln nicht veränderbar sind, werden im Rahmen der Erfindung diese Hilfsantennen eingesetzt.
Von der Auswerteeinheit können Daten an die Steuerungszentrale der Werkzeugmaschine 20 weitergeleitet und von dieser programmgesteuert in wenigstens einer Datenbank erfasst, geprüft und für den Bearbeitungsprozess eingebunden werden. Diese weitergeleiteten Datensignale können entsprechend durch ein Computerprogramm geprüft, zugeordnet, gespeichert, visualisiert und/oder anderweitig verarbeitet werden.
Zudem können die Daten zwischen den in Betrieb befindlichen Werkzeugmaschinen 10, 20 ausgetauscht und via ein Netzwerk an externe Stellen weitergeleitet werden, wie vorzugsweise an den Maschinen- und Werkzeughersteller, bei dem diese Daten ausgewertet und die Betriebsmittel 23, 28, 29 angepasst und optimiert und somit die Qualitätssicherung der Produktion verbessert werden können. Diese ausgewerteten Daten können dann umgekehrt von dieser externe Stelle zur jeweiligen Werkzeugmaschine beim Produzenten übertragen werden. Der Zahnradproduzent kann optional auf diese Daten ebenso Zugriff haben.
Diese Hilfsantenne 31 ist aus einem Stab, einem biegbaren Längsele- ment, wie eine Feder oder einem Draht oder aus einer anderen passenden Form ausgebildet ist. Sie könnte auch teleskopartig und/oder aus mehreren mit Gelenkverbindungen aneinandergefügten Armen bestehen. Selbstverständlich könnten auch mehrere Hilfsantennen vorzugsweise für je ein Betriebsmittel an verschiedenen bestimmten Positionen in oder an der Werkzeugmaschine bereitgestellt werden, welche mit einer oder ebenso mehreren Antennen jeweils einer oder mehreren Sende- /Leseeinheiten kommunizieren könnten.
Vorzugsweise erfolgt beim Einrichten der Werkzeugmaschine 20 für eine Bearbeitung mit den notwendigen Betriebsmitteln 23, 28, 29 eine automatisierte programmgesteuerte Verarbeitung der von den Transpondern 23', 28‘, 29' an die Sende-/Leseeinheit 30 und an die Auswerteeinheit übertragenen Datensignale, die entsprechend geprüft, zugeordnet, visualisiert, gespeichert, anderweitig ausgewertet und/oder weitergeleitet werden. Diese Daten können selbstverständlich auch manuell abgerufen und gesichtet werden. Zudem sollen sie vorteilhaft jederzeit manuell ergänzt, korrigiert und/oder bearbeitet werden können, sei es direkt bei der Auswerteeinheit an der Maschine oder auch von extern via dem Netzwerk.
Nach einem teilweisen oder gesamten Bearbeitungsvorgang durch die Werkzeugmaschine 20 mit den identifizierten Betriebsmitteln 23, 28, 29 kann wiederum eine automatisierte programmgesteuerte Verarbeitung von spezifischen Daten, wie die Bearbeitungszeit für die Ermittlung der Standzeit der eingesetzten Werkzeuge 29 durchgeführt werden. Von der Auswerteeinheit können Daten an die Steuerungszentrale der Werkzeugmaschine 20 weitergeleitet und von dieser programmgesteuert gespeichert und für weitere Bearbeitungsprozesse eingebunden werden.
Bei der Erfassung durch diese den Betriebsmitteln 23, 28, 29 zugehörigen Transponder 23‘, 28‘, 29' werden bei der Identifikation zumindest die Artikel- und Seriennummer des Betriebsmittels und gegebenenfalls weitere Daten desselben, wie der Index, die Reparatur- oder Revisionsnummer, kommuniziert. Darüberhinaus können die Nutz- und Geometrie- daten der Betriebsmittel 23, 28, 29 im jeweiligen Transponder 23‘, 28‘, 29‘ eingegeben bzw. von diesem abgerufen werden. Als Nutzdaten können insbesondere effektiv geleistete Standzeiten bzw. Grenzwerte für Standzeiten erfasst werden, die der Zahnradproduzent je nachdem selber setzen kann. Bei den Geometriedaten handelt es sich um Soll-Daten, die für die Auslegung zum Beispiel der Werkzeuge genutzt werden, die für alle Artikel mit derselben Artikelnummer gleich festgelegt sind, sowie um Ist-Daten, welche nach der Produktion gemessen und erfasst werden.
Beim Schälwerkzeug als Betriebsmittel 29 können die Standlänge bzw. die Anzahl Schnitte bei der Bearbeitung eines Werkstücks zum Beispiel anhand von den Hubbewegungen pro Zeiteinheit und der Einsatzdauer sowie zudem die Anzahl der bearbeiteten Werkstücke mit dem einen Schälwerkzeug 29 durch entsprechende Messmittel ermittelt und via die Sende-/Leseeinheit 30 im Transponder desselben erfasst und gespeichert werden.
Bei den Bearbeitungswerkzeugen 14 als Schleifscheiben kann die wichtige Identifikation, dass es sich um eine CBN-Schleifschnecke, eine Einzel-Profilscheibe, eine Satzprofilscheibe, einen Profilscheibensatz oder dergleichen handelt, automatisch von der Werkzeugmaschine erfasst und beim Einrichten auf einfache und sichere Art berücksichtigt werden, ohne dass damit Falscheingaben wie beim manuellen Einlesen entstehen können.
Bei Abrichtwerkzeugen als Betriebsmittel können spezifische Nutzdaten, wie zum Beispiel die Anzahl Abrichtzyklen, Abrichtvolumen, Abrichtlän- gen und weiteres berechnet, auf den Transponder geschrieben und auf diesem gespeichert werden.
Bei bestimmten Werkzeugmaschinen können werkstückseitig nebst der Reitstockspitze 15 auch Greiferbacken bzw. Basisgreifer der Spannmittel sowie diverse sogenannte Aufnahmen als Betriebsmittel mit Transpondern versehen werden. Dabei betrifft es Halterungen, auf denen jeweils das Werkstück gelegt resp. festgehalten werden kann, oder Schleudern von Schleiföl, eine Station für das Lesen von DMC-Codes, die auf dem Werkstück aufgebracht sind, oder Ablagen für Werkstücke, die gemessen werden sollen bzw. unzureichend sind.
Ferner können im Rahmen der Erfindung auch Werkzeug- oder Werkstückmagazine, Lademodule zum automatisierten Laden von Werkstücken oder Zusatzgeräte zum Messen, Abrichten oder anderen Arbeitstätigkeiten mit erfindungsgemässen Betriebsmitteln mit Transpondern und Sende-/Leseeinheiten ausgestattet sein, welche zum Beispiel mit der Steuerungszentrale der Werkzeugmaschine oder mit separaten Auswerteeinheiten kommunizieren. Es kann sich auch um Einrichtungen für die Schleifölversorgung handeln.
Die Erfindung ist mit den obigen Ausführungsbeispielen ausreichend dargetan. Sie könnte aber noch durch weitere Varianten erläutert sein.
Es könnten im Prinzip anstelle von UHF-Tags je nach Anforderung und Vorsehen von Hilfsantennen LF- oder HF-Tags verwendet werden, die ebenfalls eine eindeutige Identifikation im Vergleich zu UHF-Tags aber über eine kürzere Reichweite im Millimeterbereich, hingegen über mehr Speicherplatz verfügen.
Eine Alternative zu den UHF-Tags wäre die Verwendung von SHF-Tags (Super high frequency).
Im Prinzip könnte die Identifikation über einen UHF-Transponder und die weitere Datenerfassung auf einem zweiten HF-T ransponder erfolgen, der auf dem Betriebsmittel angebracht ist, erfasst und gespeichert werden. Alternativ könnten diese weiteren Daten auf Datenträger, DMC Code oder RFID-Transpondern (Karte, Tag oder ähnliches) unterschiedlicher Frequenzen bereitgestellt werden. Zudem wäre möglich, dass diese weiteren auf dem Betriebsmittel befindlichen Daten von einer Datenbank bei der Werkzeugmaschine, beim Zahnradproduzenten oder in einer Cloud auf die Werkzeugmaschine geladen werden können.
Wenn der Transponder über ausreichend Speicherkapazität verfügt, können alle Daten darauf gespeichert werden und von dort gelesen bzw. abgerufen werden. Dies würde es erlauben, dass das System ohne eine zusätzliche Datenbank betrieben werden könnte. Bei nur begrenztem Speicherplatz der Transponder können nur ein Teil der Betriebsmittel- Daten auf den Transponder gespeichert werden, wie zum Beispiel bei Bearbeitungswerkzeugen die Identifikationsdaten und ausgewählte effektiv geleistete Standzeiten. Die weiteren Daten (z.B. Geometriedaten, Grenzwerte) werden entweder über ein Netzwerk oder einen anderen Datenträger erfasst. Dies kann aus dem Netzwerk zwischen den Maschinen, des Zahnradherstellers und/oder des Werkzeugmaschinenherstellers erfolgen. Bei den zu bearbeitenden Zahnrädern kann es sich nebst den üblichen Ausgestaltungen auch um Zahnradsegmente, Schneckenräder oder dergleichen handeln.
Im Prinzip könnte auch ohne Hilfsantennen eine ausreichende Übertragungsleistung erzielt werden, zum Beispiel bei kleineren Werkzeugmaschinen. Ebenso könnte diese Sende-/Leseeinheit und die Auswerteeinheit als separate Geräte auf oder neben der Werkzeugmaschine platziert sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren für das Datenmanagement insbesondere von Betriebsmitteln einer Werkzeugmaschine, bei dem die Daten von Betriebsmitteln (23, 28, 29) der Werkzeugmaschine (10, 20) zumindest in Bezug auf ihre Identifikation erfasst und gespeichert werden, wobei es sich bei den Betriebsmitteln (23, 28, 29) zum Beispiel um Bearbeitungswerkzeuge, diese und Werkstücke haltende Spann- und Zentriermittel handelt, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenmanagement bei einer Werkzeugmaschine (10, 20) für die Herstellung von Zahnrädern und/oder die Bearbeitung von Verzahnungen erfolgt, bei der als Betriebsmittel (23, 28, 29) insbesondere Abrichtwerkzeuge, Spannmittel, Schleifwerkzeuge und/oder ähnliche eingesetzt werden, welche für die Erfassung insbesondere ihrer Identifikation und vorzugsweise weiterer Parametern, wie Nutz- und Geometriedaten, jeweils mit wenigstens einem Transponder (23‘, 28', 29‘) bestückt sind, wobei diese Transponder (23‘, 28‘, 29') mit wenigstens einer der Werkzeugmaschine (10, 20) zugeordneten Sende-/Leseeinheit (30) zum kabellosen Übertragen von Datensignalen kommunizieren können.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise beim Einrichten der Werkzeugmaschine (10, 20) für eine Bearbeitung mit den zu verwendenden Betriebsmitteln eine automatisierte programmgesteuerte Erfassung der übertragenen Datensignale zwischen den Transpondern (23‘, 28‘, 29‘) und der Sende-/Leseeinheit (30) erfolgt und diese Daten von einer Auswerteeinheit geprüft, zugeordnet, visualisiert, gespeichert und/oder anderweitig ausgewertet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem teilweisen oder gesamten Bearbeitungsvorgang durch die Werkzeugmaschine (10, 20) mit den identifizierten Betriebsmitteln eine automatisierte programmgesteuerte Erfassung von spezifischen Daten, wie die Bearbeitungszeit für die Ermittlung der Standzeit der eingesetzten Werkzeuge, erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Sende-ZLeseeinheit (30) verbundene Auswerteeinheit in der Steuerungszentrale in einem Schaltschrank oder dergleichen der Werkzeugmaschine (10, 20) integriert ist und die Daten zwischen diesen durch ein Computerprogramm ausgetauscht bzw. verarbeitet werden können.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten via ein Netzwerk an wenigstens eine externe Stelle bzw. umgekehrt von dieser Stelle zur jeweiligen Werkzeugmaschine (10, 20) übertragen werden, wie vorzugsweise an den oder vom Maschinen- und Werkzeughersteller als externe Stelle, bei dem diese Daten ausgewertet und die Betriebsmittel (23, 28, 29) angepasst und optimiert werden können.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Betriebsmitteln (23, 28, 29) jeweils integrierten Transponder (23‘, 28', 29‘) als RFID-Tags mit dieser Sende-/Leseeinheit (30) mit einer Frequenz im UHF-Wellenbereich kommunizieren.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragung zwischen der Sende-/Leseeinheit (30) und den Transpondern (23‘, 28‘, 29‘) via eine der Sende-/Leseeinheit (30) zugeordneten Antenne und wenigstens einer zusätzlichen Hilfsantenne (31) erfolgt, wobei diese Hilfsantenne (31) derart fest oder verstellbar in der Werkzeugmaschine (10, 20) platziert ist, dass diese Signalübertragung zwischen der Sende-/Leseeinheit und dem oder den Betriebsmitteln gewährleistet ist.
8. Betriebsmittel einer Werkzeugmaschine für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Betriebsmitteln (23, 28, 29) insbesondere um Abrichtwerkzeuge und Spannmittel, oder auch um Schleif-, Fräs-, Schäl-, Hohnwerkzeuge, um Spann-, Zentriermittel, Schleiföldüsen oder dergleichen der Werkzeugmaschine (10, 20) für die Herstellung von Zahnrädern und/oder die Bearbeitung von Verzahnungen handelt, wobei diese Be- triebsmittel insbesondere an ihren jeweiligen Aussenseiten mit zumindest einem Transponder (23‘, 28*, 29‘) bestückt sind, derart, dass diese via zumindest eine Antenne mit dieser der Werkzeugmaschine zugeordneten Sende-/Leseeinheit (30) kommunizieren können.
9. Betriebsmittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Transponder (23‘, 28', 29‘) in einer Ausnehmung an der Aussenseite eines Betriebsmittels (23, 28, 29) befestigt, wie zum Beispiel durch Harz, und vorstehend zu der Aussenfläche oder bündig zu ihm platziert sind.
10. Betriebsmittel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Betriebsmitteln (23, 28, 29) jeweils integrierten Transponder als RFID-Tags mit einer Arbeitsfrequenz im UHF- oder SHF- Wellenbereich hergestellt sind.
11. Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die mit Betriebsmitteln (23, 28, 29) ausgestattet ist, wie zum Beispiel Bearbeitungswerkzeuge, diese und Werkstücke haltende Spann- und Zentriermittel, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (10, 20) für die Herstellung von Zahnrädern und/oder die Bearbeitung von Verzahnungen ausgebildet ist, bei der als Betriebsmittel insbesondere Abrichtwerkzeuge, Spannmittel, Schleifwerkzeuge, und/oder ähnliche einsetzbar sind, welche jeweils mit wenigstens einem Transponder (23‘, 28‘, 29‘) für die Erfassung in wenigstens einer Datenbank insbesondere ihrer Identifikation und weiterer Parametern, wie Nutz- und Geometriedaten, bestückt sind, wobei zumindest eine Sende-/Leseeinheit (30) integriert ist, welche einerseits mit den Transpondern zum kabellosen Übertragen von Datensignalen andererseits mit einer Auswerteeinheit in der Steuerungszentrale der Werkzeugmaschine (10, 20) wirkverbunden ist, durch welche die weitergeleiteten Datensignale durch ein Computerprogramm geprüft, zugeordnet, gespeichert, visualisiert und/oder anderweitig ausgewertet werden.
12. Werkzeugmaschine nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass je wenigstens eine der Sende-/Leseeinheit (30) zugeordnete Antenne und eine zusätzliche Hilfsantenne (31) in der Werkzeugmaschine (10, 20) vorhanden sind, wobei diese Hilfsantenne (31) derart fest oder verstellbar in der Werkzeugmaschine (10, 20) platziert ist, dass diese Signalübertragung zwischen den Betriebsmitteln und der Sende- /Leseeinheit sichergestellt ist.
13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese Hilfsantenne (31) aus einem Stab, aus einem biegbaren Längselement, wie eine Feder, einem Draht oder aus einer anderen passenden Form ausgebildet ist und in der Nähe der Transponder (23‘, 28‘, 29‘) positioniert ist.
14. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-/Leseeinheit (30) mit ihrer Antenne bei der Bearbeitungszone in der Nähe der Betriebsmittel (23, 28, 29) und die Hilfsantenne (31) direkt neben den Transpondern (23‘, 28‘, 29‘) jeweils an einem stationären Teil (27, 32) der Werkzeugmaschine (10, 20) angeordnet sind,
15. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsantenne so positioniert ist, dass sie zu einem jeweiligen Transponder (23‘, 28', 29‘) hin- bzw. von diesem weg bewegbar ist, und/oder dass das Betriebsmittel mit dem Transponder gegen die fix angeordnete Hilfsantenne hin oder von dieser wegbewegbar ist.
16. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der für die Herstellung von Zahnrädern und/oder die Bearbeitung von Verzahnungen ausgebildeten Werkzeugmaschine (10, 20) ein kontinuierliches Wälzschleifen, Teilwälzschleifen, diskontinuierliches oder kontinuierliches Profilschleifen, Verzahnungshonen, Wälzfräsen und/oder Wälzschälen ausführbar ist.
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