DE102012014618B3

DE102012014618B3 - Modul zur Datenübermittlung zwischen einer Werkstückspannvorrichtung und einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102012014618B3
Application number: DE102012014618A
Authority: DE
Inventors: Michael Franzki
Original assignee: Hohenstein Vorrichtungsbau und Spannsysteme GmbH
Current assignee: WVL Werkzeug und Vorrichtungsbau Lichtenstein GmbH
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2032-07-25

Abstract

Ein Modul zur Datenübermittlung (1), in dessen Modulkörper (2) ein Datenspeicher (3) integriert ist, kontaktiert wiederholgenau über eine Kontaktstelle (5) ein Verbindungsmodul (4) und ist mit einem Computer (13) leitungsverbunden. Über die mit einer Netzkontrolle ausgestatteten Netzanschlüsse (6) erfolgt, autark vom Computer (13) aus, eine Versorgung mit Elektroenergie, eine gesonderte Kurzschluss-Freiheitsprüfung und die Übermittlung der Daten von in Gruppen strukturierten Datensystemen. Mit diesem raumsparend und staubsicher ausgebildeten Modul ist ein zentrales Projekt-, Produktions- und Kontrollmanagement unter Zugriff auf ein großes unverlierbar gerichtetes Datenvolumen zwischen Werkstückspannvorrichtungen (23) und Werkzeugmaschinen und auf von diesen realisierte Verfahrensabläufe auch in verschmutzten Arbeitsräumen durch einen Bediener (20) an einem Computer (13) auch im Falle eines Funktionsausfalles einer Werkzeugmaschinensteuerung realisierbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Modul zur Datenübermittlung zwischen einer Werkstückspannvorrichtung und einer Werkzeugmaschine, ausgebildet als eine autarke körperliche Servicestation für eine ortsnahe Speicherung und Zugängigkeit sowie zur Übermittlung von zweckgebunden eingespeicherten technischen Daten.
Die Erfassung und die Speicherung von Daten aller Art, ihre zeitpunktbezogene Weitergabe sowie Bereitstellung an einem festgelegten Ort zum Zwecke der Verarbeitung ist kennzeichnend für das Agieren der Menschen in einer modernen Informationsgesellschaft. Stand der Technik ist deshalb eine Fülle von erfinderischen und nichterfinderischen Lösungen über Ausbildungen von Datenträgern, Konsumgütern, Arbeits- und Hilfsmitteln, Leitungssystemen, Datenspeichern und Rechnersystemen, die anhängig von Zweck und Inhalt der Informationen und vom Bedarf bzw. von den Bedingungen der zu informierenden Personen ausgebildet sind. Als Beispiele für erfinderische Lösungen sollen hier stellvertretend benannt sein

– DE 299 14 086 U1 , DE 202 11 995 U1 und AT 005 857 U1 für Datenübertragungssysteme und Datenverarbeitung
– DE 20 2005 015 313 U1 für tragbare Speicher- und Übertragungssysteme von Daten und auch
– DD 269 686 A1 , DD 269 685 A1 sowie CH 685 266 A5 für Leitungs-Prüfverfahren und Prüfeinrichtungen an stromführenden und an datenübertragenden verdrahteten Leitungen, um z. B. vorhandene Kurzschlüsse festzustellen.

Mit der Entwicklung und dem verbreiteten Einsatz von Bohr-Fräs-Bearbeitungszentren, die über eine Werkzeugmaschinensteuerung verfügen, waren die Vorraussetzungen geschaffen, dass Werkstückspannvorrichtungen über veränderte Situationen der Werkstückspannung mit diesen Werkzeugmaschinen intelligent kommunizieren können. Gegenstand der Datenübermittlung sind technische Daten über

– das Werkstück-Vorhandensein in der Werkstückspannvorrichtung,
– die Werkstück- und die Vorrichtungsposition und Daten über den
– Spann- und Befestigungszustand von Werkstück und Werkstückspannvorrichtung im Bearbeitungszentrum,

Dieser Stand der Technik ist unter anderem Gegenstand in

– DE 10 2011 107 722 B3 , DE 10 2011 117 776 B4 , DE 10 2010 013 053 B3 und DE 29922068 U1 , wobei die Daten über Kabel und Leitungen übermittelt werden und die dafür benötigte Elektroenergie über das Bearbeitungszentrum zuführbar ist
– DE 10 2005 020 703 B4 und EP 12 36 536 B1 sind Beispiellösungen für eine kabellose Datenübertragung von der Werkstückspannvorrichtung zur Werkzeugmaschinen-Steuerung mittels Funkwellen. Die dafür benötigte Elektroenergiebereitstellung erfolgt bei DE 10 2005 020 703 B3 durch eine vorrichtungsinterne Umwandlung von maschinenintern zugeführter Druckluft.

Eine Sonderstellung hat dabei

– DE 10 2008 052 809 B4 , wobei eine Werkstückspannvorrichtung während des Zerspanungsprozesses gleichzeitig als Messvorrichtung agiert und sensorisch festgestellte Form- und Maßänderungen am Werkstück über Funkwellen auf einem Computer übertragbar sind, der insofern Messdatenanzeige- und Messdatenspeicherung realisiert.

Alle, hier ausschließlich sensorisch festgestellten Mess-, Positions- und Zustandsänderungs-Daten werden unter den Bedingungen eines feuchten, staubigen und mit Späneabfall belegten Arbeitsraumes, in dem die spanende Fertigung stattfindet, übermittelt oder übertragen.
Bekannte Lösungen für den Schutz von Kabeln und Leitungen in ihren Kontakt- und Verbindungsstellen der Datenübermittlung, wie

– Drehverriegelung und Abdichtung in EP 2104 963 B1 ,
– federnd abdichtendes Verbindungselement in EP 1997190 B1 und
– einschwenkbare Verschlussdeckel in EP 2148 396 B1

Dieser im vorstehenden Text an einer Reihe von Lösungsbeispielen dargestellte Stand der Technik ist bezogen auf den in Patentanspruch 1 definierten Gegenstand mit folgenden Nachteilen behaftet:

– die benannten kleinen und tragbaren Datenspeicher- und Übertragungssysteme sind überwiegend auf Daten des persönlichen Bedarfs, der Kultur und des persönlichen Informationsaustausches ausgerichtet und entsprechend ausgebildet.
– technische Anlagen und Objekte sind überwiegend nur für Informationszwecke des Marketing gespeichert und übertragbar
– die intelligente Kommunizierung bezieht nur ein begrenztes Datenvolumen des Prozesses und der technischen Anlagen und Objekte ein und ist damit im wesentlichen auf die zwei Arbeitsmittel Werkstückspannvorrichtung und Bearbeitungszentrum sowie auf eine vereinfachte Bedienerinformation darüber beschränkt
– eine wirksame Abschirmung der Datenkontaktstellen gegen Feuchtigkeit, Staub und Späne ist ebenso nicht gegeben, wie ein Schutz gegen Datenverlust bei Spannungsschwankungen, Kurzschluss und Stromausfall der technischen Anlagen

Der im Patenanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein Modul zur Datenübermittlung so auszubilden, dass

– ergänzend zum geringen Datenvolumen einer intelligenten Kommunizierung z. B. im spanenden Prozess als ein Service weitere technische, organisatorische und anhängige allgemeine Daten über Werkstücke, Werkstückspannvorrichtung, Bearbeitungswerkzeuge sowie über die Prozessabläufe mit einem insgesamt großen unverlierbaren Datenvolumen unterschiedlicher Verfügbarkeit gespeichert und übermittelt werden können
– das Modul soll kleinräumig und einfach strukturiert sowie an seiner Kontaktstelle gegen insbesondere abrasiven Schmutz geschützt sein
– das Modul soll autark und unabhängig vom Bearbeitungszentrum mit Elektroenergie versorgbar, von Energieausfällen und anderen Störungen unabhängig sowie Kurzschlussfrei sein

Damit ist die Aufgabe der Erfindung die Schaffung eines raumsparend und staubsicher ausgebildeten Moduls, welches für ein zentrales Projekt-, Produktions- und Kontrollmanagement im Prozess geeignet ist und Zugriff auf ein großes und unverlierbar gesichertes Datenvolumen hat.
Diese Aufgabenstellung wird durch die Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Das Modul zur Datenübermittlung zwischen Werkstückspannvorrichtungen und der Werkzeugmaschine ist ein kleinräumiger, als Rechtkant, als Zylinder oder als Handgriff ausgebildeter, Modulkörper mit einem integrierten Datenspeicher. An einer Kontaktstelle mit einem Verbindungsmodul wird mittels Kontakthaltungselementen eine, in Zeitintervallen oder andauernd bestehende, mehrpolige Positions- und Klemmverbindung gebildet. Dabei ist der Modulkörper über eine Verbindungsleitung, die mit einem USB-Leitungsstecker an einem Computer endet, mit diesem Computer leitungs- und informationsgebunden.
Vom Computer ausgehend, erfolgt über zwei Netzanschlüsse eine autarke Elektroenergieversorgung des Datenspeichers im Modulkörper. Über zwei weitere Netzanschlüsse an einem Netzkontrollteil des Datenspeichers ist eine Kurzschluss-Freiheitsprüfung durchführbar. Über mindestens zwei weitere Netzanschlüsse wird eine Datenübermittlung vom Datenspeicher zum Computer geleitet. Die inhaltlich unterscheidbaren Informationen, aus separaten Datensystemen hergeleitet, sind als

– fixe schreibgeschützte Daten,
– variable Daten, auf die der Erarbeiter dieser Daten Zugriff hat,
– variable Daten, auf die der Bediener, als einer der Anwender einen Zugriff hat und
– Daten die für einen Soll-Ist-Vergleich in technischen Verfahrensabläufen vom Erarbeiter und vom Anwender bearbeitbar sind

Die mehrpolig ausgebildeten Netzanschlüsse bestehen aus sich stirnseitig kontaktierenden

– federnden Kontaktstiften im Verbindungsmodul und
– festen Kontaktstiften im Modulkörper.

Mit einer Netzkontrolle sowie Datensperre über das Netzkontrollteil ist die Kurzschluss-Freiheit mittels signalanzeigenden Dioden am Modulkörper und am Computer anzeigbar und durch den Bedienerfeststellbar. Damit ist außerdem die Unverlierbarkeit der Daten im Datenspeicher gewährleistet.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 und 3 benannt. Sie betreffen

– die schmutzisolierte Ausbildung des Modulkörpers und des Verbindungsmoduls und
– die fehlpositionierte Kontaktstellungen ausschließende Anordnung von Kontaktstiften und Kontakthaltungselementen.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel in den Figuren vereinfacht dargestellt und im folgenden Teil der Beschreibung näher erläutert:
Es zeigen
1 eine Sicht auf alle zugehörigen Komponenten des Moduls zur Datenübermittlung
2 eine Ansicht in Pfeilrichtung A nach 1
3 eine Ansicht in Pfeilrichtung B nach 1
Das in 1 dargestellte Modul zur Datenübermittlung 1 besteht im wesentlichen aus den Funktionskomponenten Modulkörper 2, Verbindungsmodul 4, Verbindungsleitung 11 mit USB-Leitungsstecker 12 und Computer 13. Im Modulkörper 2, der als ein Handgriff ausgebildet ist, ist der Datenspeicher 3 integriert. Der Modulkörper 2 liegt mit seiner planflächigen Kontaktstelle 5 an der artgleichen Kontaktstelle 5 des Verbindungsmoduls 4 an. Der wiederholgenau positionierbare Kontakt des Modulkörpers 2 und des von diesem lösbaren Verbindungsmoduls 4 wird durch die in beiden Funktionskomponenten angeordneten Kontakthaltungselemente 14 und 15 gewährleistet. Diese sind als Führungsstifte im Verbindungsmodul 4 und als Führungsbuchsen im Modulkörper 2 ausgebildet. Die Funktionselemente für die Datenübertragung sind jeweils mehrpolige Netzanschlüsse, im einzelnen für die Elektroenergieversorgung 6, für die Datenübermittlung 7 vom Datenspeicher 3 in Richtung zum Computer 13 und die Netzanschlüsse 21 für das Netzkontrollteil 10 im Modulkörper 2. Die Kontaktelemente für die Herstellung der Netzanschlüsse 6, 7 und 21 sind jeweils federnde Kontaktstifte 8 im Verbindungsmodul 4 und feste Kontaktstifte 9 im Modulkörper 2. Die Datensperre 22 während der Funktion der Netzkontrolle ist als sperrendes Element symbolisch dargestellt. Mittels der selbsttätig federnd schließbaren Abdeckklappe 17 ist die Kontaktstelle 5, im entkontaktierten Zustand des Verbindungsmoduls 4, durch die ein- bzw. zugeklappte Stellung der Klappe 17 abgedeckt und gegen abrasiven Schmutz gesichert. Ein weiterer schmutzabweisender Schutz ist die Schutzhaube 16.
Die in 2 dargestellte Sicht auf die rechteckige Kontaktstelle 5 des Modulkörpers 2 ist die in 3 dargestellte spiegelbildliche Sicht auf die Kontaktstelle 5 des Verbindungsmoduls 4.
In 2 ist der Modulkörper 2 mittels beidseitig angeordneter Befestigungs- und Verriegelungselemente 19 auf einem Körper einer Werkstückspannvorrichtung 23 fest angeordnet, während das Verbindungsmodul 4 in 3 als flexibel angeordnetes, nicht befestigtes Funktionselement dargestellt und vergleichbar mit 1 über die Verbindungsleitung 11 mit dem Computer 13 verbunden ist.
Der Bediener 20 kann vom Computer 13 aus, ein zentrales Projekt-, Produktions- und Kontrollmanagement unter Zugriff auf ein großes unverlierbar gesichertes Datenvolumen realisieren. Er stellt den Funktionskontakt zwischen allen Funktionselementen des Moduls zur Datenübertragung 1 her oder löst diesen wieder.
Bezugszeichenliste

1: Modul zur Datenübermittlung
2: Modulkörper
3: Datenspeicher
4: Verbindungsmodul
5: Kontaktstelle
6: Netzanschlüsse für Elektroenergieversorgung
7: Netzanschlüsse für Datenübermittlung
8: federnde Kontaktstifte
9: feste Kontaktstifte
10: Netzkontrollteil
11: Verbindungsleitung
12: USB-Leitungsstecker
13: Computer
14: Kontakthaltungselemente
15: Kontakthaltungselemente
16: Schutzhaube
17: federnd schließende Abdeckklappe
18: Klappenscharnier
19: Befestigungs- und Verriegelungselemente
20: Bediener
21: Netzanschlüsse
22: Datensperre während Netzkontrolle
23: Werkstückspannvorrichtung

Claims

Modul zur Datenübermittlung über Spannvorrichtungen zwischen einer Werkstückspannvorrichtung und einer Werkzeugmaschine, ausgebildet als eine autarke körperliche Servicestation für eine ortsnahe Speicherung und Zugängigkeit sowie zur Übermittlung von zweckgebunden eingespeicherten technischen Daten, wobei ein kleinräumiger Modulkörper (2) mit einem integrierten Datenspeicher (3) an einer Kontaktstelle (5) mit einem Verbindungsmodul (4) mittels Kontakthaltungselementen (14, 15) eine in Zeitintervallen oder andauernd bestehende mehrpolige Positions- und Klemmverbindung bildet und dabei über eine Verbindungsleitung (11), die mit einem USB-Leitungsstecker (12) an einem Computer (13) endet, mit diesem Computer (13) leitungs- und informationsverbunden ist, wobei vom Computer (13) ausgehend, über zwei Netzanschlüsse (6) eine autarke Elektroenergieversorgung des Datenspeichers (3) und über zwei weitere Netzanschlüsse (21) an einem Netzkontrollteil (10) des Datenspeichers (3) eine Kurzschluss-Freiheitsprüfung durchführbar ist sowie vom Datenspeicher (3) ausgehend, über mindestens zwei Netzanschlüsse (7) eine Datenübermittlung zum Computer (13) von inhaltlich unterscheidbaren Informationen, die aus separaten Datensystemen hergeleitet sind, durchführbar ist, wobei die Netzanschlüsse (6, 7, 21), mehrpolig strukturiert aus stirnseitig kontaktierenden federnden Kontaktstiften (8) und festen Kontaktstiften (9) im Modulkörper (2) bestehen, wobei einer Netzkontrolle sowie einer Datensperre über das Netzkontrollteil (10) die Kurzschluss-Freiheit mittels signalanzeigender Dioden am Modulkörper (2) und am Computer (13) anzeig- und durch den Bediener (20) feststellbar sowie die Unverlierbarheit der Daten im Datenspeicher (3) gewährleistet ist.
Modul zur Datenübermittlung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulkörper (2) und das Verbindungsmodul (4) aus einem starren stromisolierenden Kunststoff bestehen und in ihrem nicht kontaktierenden Zustand die Kontaktstellen (5) mittels federnder Abdeckklappen (17) abgedeckt und gegenüber abrasiven Schmutz isoliert sind und dass der Modulkörper (2) und das Verbindungsmodul (4) mit einer Schutzhaube (16) ergänzend schätzbar sind.
Modul zur Datenübermittlung nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet dass die parallele Nebeneinanderanordnung der federnden und festen Kontaktstifte (8, 9) sowie der Kontakthaltungselemente (14, 15) im Verbindungsmodul (4) und im Modulkörper (2) an deren Kontaktstelle (5) spiegelbildlich passend, aber unterschiedlich strukturiert und beabstandet, fehlpositionierte Kontakte ausschließend, ausgebildet sind.