用于固定工具的设备和用于制造这种设备的方法与流程
本发明涉及用于固定工具(特别是弯曲工具)的设备，其包括用于接纳工具的接合部分的接纳空间，和被布置在接纳空间中或接近于接纳空间布置的用于定位工具和/或与工具通信的装置。这种设备是已知的，例如从申请人的早期专利申请ep1600256a1或ep1864752a1中已知的。
在先专利公布ep1600256a1描述了一种用于定位和识别弯曲工具的系统，该弯曲工具被夹持在压弯机(pressbrake)的夹持梁中。在系统的第一变型中，使用在夹持梁的长形的接纳空间中延伸的电导体和工具上的电触点。在另一变型中，电容器表面形成在接纳空间中，其以电容方式检测工具的存在。该工具在此还可以包括识别电路，为了被读取，该识别电路可以通过电连接与接纳空间中的导体接触。来自电容器表面和电导体的信号由压弯机的控制系统读取和处理。
在上述专利说明书ep1864752a1中描述了该系统的进一步发展，其中无线数据传输在工具和夹持机构之间进行。在第一变型中，通信以光学方式进行，而在另一变型中，通信以电磁方式进行。
两种早期的系统都能够在压弯机的夹持系统中识别工具，从而确定工具的类型及其尺寸。因此，工具在夹持系统中的位置也可以被精确地确定，并且数据可以在夹持系统和工具之间“实时”交换。根据这些数据，控制系统可以检查工具是否对于预期操作而言是正确的以及是否位于正确的位置。控制系统可以进一步指示哪些工具必须放置在夹持梁中的哪些位置，并且可以在工具处于正确位置时释放压弯机以进行操作。然后，控制系统指导序列，在该序列中，工件必须由不同工具加工。与常规的夹持系统相比，该系统在加工速度、精度和加工可靠性方面有很大提高。
该固定设备不仅可以应用于压弯机或其他机器，还可以应用于工具储存区域。在这里，工具的位置确定和通信也很重要，例如以便能够在自动化过程中在存储区域中找到、获取和替换工具。
本发明现在的目的是改进上述系统，使得它在几乎所有条件下都以可靠和无干扰的方式运行。根据本发明，当设备设置有至少部分地将定位和/或通信装置与接纳空间分离的第一保护层时，在上述类型的设备中实现此目的。这种保护层防止定位和/或通信装置被工具的突出部分(例如，毛刺(burrs))损坏。因此还防止了定位和/或通信装置的操作受到灰尘、油脂或污垢的影响，这些灰尘、油脂或污垢聚集在接纳空间中，并且可能被压在定位和/或通信装置和工具之间。
当定位和/或通信装置布置在接纳空间的壁中的凹部中并且第一保护层至少部分地封闭凹部时，损坏的风险进一步降低。
在该设备的第一实施例中，定位和/或通信装置通过第一保护层与接纳空间完全隔离。另一方面，第一保护层可以避开定位和/或通信装置的至少一部分。后一方面在定位和/或通信装置不以非接触方式操作或者仅部分地以非接触方式操作时可能尤其实用。
尽管可以通过电容或光学检测被动地确定工具的位置，但是工具的接合部分还可以包括与定位和/或通信装置共同作用的定位和/或通信元件。在这种情况下，优选的是，该定位和/或通信元件通过第二保护层与周围区域至少部分隔离。因此，定位和/或通信系统的两个部件都受到保护，免受环境影响。
为了最佳保护，在此还优选的是，将定位和/或通信元件布置在工具的接合部分中的凹部中，并且第二保护层至少部分地将凹部与周围区域隔离。
为了对其进行最佳保护，定位和/或通信元件可以通过第二保护层与周围区域完全隔离。另一方面，特别是在非接触操作的情况下，第二保护层可以避开定位和/或通信元件的至少一部分。
为了进一步降低损坏的风险，优选的是，凹部具有使得第一保护层和/或第二保护层嵌入凹部中的深度。因此，与保护层接触的机会非常小，而定位和/或通信系统的部件甚至放置得更远。
根据本发明的设备的第一变型，第一保护层和/或第二保护层由具有至少与工具的硬度一样大的硬度的材料制成。第一保护层和/或第二保护层可以例如包括具有大于5级的莫氏硬度的材料，优选地包括具有大于6级的莫氏硬度的材料，更优选地包括具有大于7级的莫氏硬度的材料，最优选地包括具有大于8级的莫氏硬度的材料。相应的保护层因此可以承受来自突出部分(例如工具上的毛刺)的损坏。这可以通过从包括以下的组中选择第一保护层和/或第二保护层的材料来实现：矿物质；金属，特别地硬化类型的钢；陶瓷材料；和玻璃。
根据本发明的设备的另一变型，第一保护层和/或第二保护层由具有明显比工具硬度小的硬度的材料制成。这种材料可以是延展性的或减振性的，并因此保证防护。第一保护层和/或第二保护层的材料优选地为自恢复材料(self-restoringmaterial)。因此，任何可能的损坏都可以立即矫正，由此保护得到了维持。
第一保护层和/或第二保护层的材料可以选自包括以下的组：环氧树脂；可选地纤维增强塑料；热熔胶(hotmelts)；和有机或无机物质。
当第一保护层和/或第二保护层设置有面向接纳空间的光滑顶部层时，工具非常容易地滑入接纳空间。污垢或油脂粘附到相应的保护层的风险也因此降低。
为了不影响工具和固定设备之间的数据传输，第一保护层和/或第二保护层的材料优选地不导电，或者几乎不导电。
当第一保护层和/或第二保护层分别直接布置在定位和/或通信装置上或定位和/或通信元件上时，定位和/或通信系统的部件和相关保护层可以作为一个整体分别安装在接纳空间中或工具上。
另一方面，可以设想第一保护层和/或第二保护层分别经由载体(特别是粘合剂层)被布置在定位和/或通信装置上或者定位和/或通信元件上。因此，保护层材料的选择有更大的自由度，因为载体然后形成保护层和定位和/或通信系统的底层部件之间的连接。
此外，在这种情况下，可能的是，第一保护层和/或第二保护层是可释放的。这样，该层可以在例如当它被损坏或严重污染时被更换。
为了保证定位和/或通信系统的部件之间的良好通信，优选的是，第一保护层和/或第二保护层的材料具有相对高的介电值。
当接纳空间是长形的时，定位和/或通信装置和第一保护层优选地基本上沿着接纳空间的长度延伸。因此，工具可以位于接纳空间中的任何位置，并因此本发明可以沿着设备的整个长度应用。
当该设备具有用于将工具夹持在接纳空间中的装置时，这些装置可以形成机器的夹持系统的一部分，特别地压机(press)的夹持系统的一部分。
为了防止对部件的损坏，于是优选的是，该设备设置有用于检测工具与第一保护层接触的装置，该检测装置被配置为中断工具的夹持。通过一旦确定工具已经与保护层接触就中断夹持，可以防止工具随着夹持力的增大而进一步损坏保护层和位于保护层后面的部件。在该实施例中，保护层不一定必须采取硬的和抗刮擦的形式，或者相反地，采取易延展的和自恢复的形式，因为在这里，该层首先实现接触检测器的功能。因此，保护层在这里是活性保护层，与惰性保护层相比，该活性保护层不必提供机械阻力，尽管当然可以设想接触检测层仍然采取硬的和抗刮擦的形式，或者相反地，易延展的和自恢复的形式。
本发明还涉及一种用于制造上面描述类型的设备的方法。申请人的上述两个早期专利说明书已经隐含地描述了一种用于制造用于固定工具、特别地弯曲工具的设备的方法，包括以下步骤：在固定主体中形成用于接纳工具的接合部分的接纳空间，以及在接纳空间中或接近于接纳空间布置用于定位工具和/或与工具通信的装置。
根据本发明的方法通过布置至少部分地将定位和/或通信装置与接纳空间分离的第一保护层的步骤来区别。
根据本发明的方法的优选应用的实施例形成从属权利要求26-32的内容。
现在将基于示例来阐述本发明，其中对附图进行了参考，在附图中：
图1是根据本发明的第一实施例的设备的透视图，该设备具有上部梁和工具，在上部梁中限定了接纳空间，工具被夹持在接纳空间中，
图2是根据图1中箭头ii所示的详细视图，
图3示出了图1的夹持设备的横截面，其中工具被夹持在夹持设备中，
图4是根据图3中箭头iv放大的详细视图，
图5示出了下部夹持梁的横截面，下部工具放置在该下部夹持梁中，其中工具倾斜地插入接纳空间中，
图6a-6c是根据图5中箭头vi在将下部工具插入接纳空间中的不同阶段的详细视图，
图7是具有保护层的长形的定位和/或通信装置的前视图，保护层例如应用于图1-4的设备中，
图8是图7的定位和/或通信装置和保护层的放大侧视图，以及
图9示出了根据图7中的箭头ix的细节。
一种用于固定工具2(在所示出的示例中为弯曲工具)的设备1包括梁3，在梁3中限定了用于接纳工具2的接合部分5的接纳空间4(图1)。接纳空间4在此沿着梁3的整个长度延伸。在所示出的示例中，梁3是形成机器(这里是压弯机)的夹持系统的一部分的夹持梁。工具2的接合部分5在任一侧都具有槽30，该槽30被构造成用于接纳被插入接纳空间4中的夹持突起31。该夹持突起31由夹持机构29驱动，夹持机构例如在申请人的早期专利申请wo2010/056110a1中被描述。
弯曲工具2在其远离接合部分5的一端具有前端6，前端6限定了弯曲边缘7。弯曲边缘7的形状与下面将要讨论的下部工具的形状一起限定了在压弯机中正在加工的板中形成的弯曲角度。在实践中，产品将要经历数次弯曲操作，为此，不同的弯曲工具在梁3中彼此相邻地被夹持。
控制系统8给出根据产品的设计信息进行操作的顺序说明。控制系统8还指示为此目的必须使用哪些工具，以及必须将它们放置在压弯机中的哪个位置。
在操作者操作压弯机的情况下，指令可以采用夹持梁的位置处的光信号的形式或者屏幕上的信息的形式。在全自动压弯机中，控制系统可以控制一个或更多个机器人，机器人放置或移除工具，并将工件插入压弯机中。
为了给控制系统8提供不同工具在夹持梁3中的实际位置的反馈，设备1设置有用于定位工具2和/或与工具2通信的装置9。这些定位和/或通信装置9可以采取申请人的早期专利文献ep1600256a1或ep1864752a1中描述的形式。为了能够检测工具2在夹持梁3中任何位置处的存在，定位和/或通信装置9在此被布置成沿着接纳空间4的整个长度分布。
定位和/或通信装置实际上包括布置在基板上的多个电子和/或光学部件，例如以具有印制电路的板10(印制电路板-pcb)的形式。定位和/或通信装置9的部件相对脆弱，尤其是在施加巨大力的工业环境中。因此，每个工具2在夹持梁3的接纳空间4中被受力夹持。因为接纳空间4的尺寸大于工具2的接合部分5的尺寸，所以当工具2插入接纳空间4时，工具2仍然可以以一定程度移动，由此存在工具2的突出部分与pcb10接触的风险。突出部分可以例如由工具的毛刺或其他损坏形成，在工具夹持期间，毛刺或其他损坏可以压在pcb10的部件上。
为了防止对pcb10的这种损坏，根据本发明的设备1设置有保护层11，在下文中也称为“第一保护层”，保护层11将定位和/或通信装置9与接纳空间4隔离。在所示出的示例中，定位和/或通信装置9的pcb10被接纳于在接纳空间4的侧壁13中纵向延伸的长形的凹部或槽12中(图4)。第一保护层11布置在pcb10上，并且同样沿着接纳空间4的长度延伸(图7)。
尽管定位和/或通信装置9原则上可以仅基于环境的变化(例如，在光学检测的情况下，电场或磁场强度的变化或光入射的变化)来检测工具2的存在，甚至检测工具2的位置，但是工具2优选地设置有定位和/或通信元件14，定位和/或通信元件14与接纳空间4中的定位和/或通信装置9共同作用。以这种方式，工具2不仅可以被检测到，而且可以被识别。可以采用芯片形式的定位和/或通信元件14也可以通过其自身的保护层(或“第二保护层”)15来防止损坏。定位和/或通信元件14的芯片在此也被接纳在工具2的凹部16中，并且第二保护层15完全地或部分地封闭该凹部16。
在所示出的示例中，定位和/或通信元件14基本上布置在工具2的轴线上，从而获得工具2的中部位置的精确指示。可以看出，定位和/或通信元件14靠近工具2的上部侧布置，在某种程度上在工具2的可移动安全锁扣17上方。在所示出的示例中，工具2在任一侧设置有定位和/或通信元件14，使得工具2可以在两个方向上被夹持，并且然后仍然可以与设备1的定位和/或通信装置9协作，在所示出的示例中，设备1的定位和/或通信装置9仅设置在接纳空间4的一侧。通常在这种类型的设备中，安全锁扣17与接纳空间4中的槽18共同作用。
另外，定位和/或通信装置9在这里通过连接模块19连接到控制系统8。同样沿着夹持梁3的整个长度延伸的连接模块19被接纳在夹持梁3的外壁21中的槽20中。连接模块通过穿过夹持梁3的一根或更多根缆线22与定位和/或通信装置9的pcb10通信，但是无线连接也可以被设想。在所示出的例子中，连接模块不是直接连接到控制系统8，而是通过处理单元23连接。该处理单元23处理来自pcb10的信息，并将来自pcb10的信息转换成标准格式(例如，tcp/ip或can)，用于传输到控制系统8。定位和/或通信装置9可以以这种方式与不同的控制系统结合使用。因为设备1通常与压弯机分开提供，并且可以应用于不同制造的压弯机，这一点很重要。
在所示出的示例中，第一保护层11没有在pcb10和接纳空间4之间形成完全分离。保护层11仅沿着pcb10的高度的一部分从pcb的上侧24延伸，并使pcb10的一部分在下侧上暴露。在该暴露部分上形成导电带25，通过导电带25可以与工具2上存在的电触点进行电连接。pcb10的未被第一保护层11覆盖的侧的损坏的风险稍微降低，因为工具2在所示出的示例中是从下侧插入接纳空间4中的上部工具。pcb10的暴露的下部部分在一定程度上受到槽12的下边缘的保护，特别地当pcb10被布置成在其中凹进一定程度时。
这可以在图5和图6a-6c中清楚地看到，在图5和图6a-6c中示出了下部工具102。该下部工具102在其上侧设置有槽107，该槽107与上部工具2的前端6共同作用，该下部工具102被接纳在下部梁103的接纳空间104中，在该示例中，下部梁103是夹持设备1的下部夹持梁。这里还提供了定位和/或通信装置109，除了其他部件之外，包括pcb110，pcb110被接纳在接纳空间104的侧壁113中的长形的凹部或槽112中。在这种情况下，pcb110仅在其上侧上设置有保护层111，因为pcb110的下部部分超出了下部工具102的端部边缘126的范围。该部分由槽112的上边缘127和下边缘129以及保护层111的下边缘保护。另一方面，可以设想在非导电保护层111下方的空间中设置导电保护层(这里未示出)，pcb110通过非导电保护层111得到额外保护，同时仍然可以与导电带125电接触。该图还示出了定位和/或通信装置109的在pcb110上的部件128，该图比上部夹持的图示更清楚。定位和/或通信装置109在此处还包括连接模块119，连接模块119被接纳在槽120中，并通过缆线122连接到pcb110。
尽管这里未示出，但下部工具102当然也可以设置有用于与定位和/或通信装置109协作的定位和/或通信元件。这样的定位和/或通信元件同样可以通过保护层与周围区域屏蔽开。
第一保护层11、111的材料可以至少与制造工具2、102的钢一样硬。这方面合适的材料是超硬和耐刮擦的玻璃，例如康宁公司(www.corning.com)的
另一种可能性是使用一种比工具钢硬度低但具有延展性和减振性的保护层材料。pcb10上的高负载通过施加这种材料来缓冲，同时保护层还可能屈服，但不会完全裂开或被工具上的突起刺穿。当选择自恢复材料作为保护层的材料时，保护层将在工具载荷被移除后恢复其原始形式，并且将提供与工具上的突起接触之前相同的保护。这方面合适的材料是环氧树脂、任选的纤维增强塑料、热熔胶以及有机或无机物质。保护层可以进一步设置有光滑的顶层，以防止污垢和油脂的粘附，并确保工具可以在接纳空间中以最小的摩擦滑动，从而进一步降低损坏的风险。
保护层的材料可以具有高介电值，以便能够基于电容检测进行定位。
除了保护层提供的机械保护之外，或者作为保护层提供的机械保护的替代，夹持装置1可以进一步设置有电子安全机构。为此，压敏层(此处未示出)可以布置在pcb10、110上，当pcb受到负载时，压敏层产生信号。控制系统8然后可以基于该信号中断夹持，由此，负载不会进一步增加。工具2、102和pcb10、110之间无意接触的后果也因此尽可能得到了限制。这里必须选择产生警告信号的压力值，使得工具和pcb的导电带25、125之间的正常接触不会产生警告信号。在这方面，可以设想压敏层仅布置在pcb10、110上的也存在保护层11、111的那部分上。也可以设想保护层11、111本身形成压敏层。保护层11、111也没有严格的必要提供机械阻力；该层可以单独用作压敏传感器，产生用于电子安全的信号。可以在工具2、102中设置类似的装置，额外的保护以使定位和/或通信元件14、114免受损坏。
保护层可以直接布置在pcb10、110上，为此可以使用任何合适的技术。然而，也可以在保护层11、111和pcb10、110之间布置载体或中间层，例如胶层或其它粘合剂层(这里未示出)。以这种方式，在一段时间之后，例如因为保护层11、111被损坏或弄脏，可以再次从pcb10、110释放保护层11、111。因此，整个pcb10、110在保护层损坏后不必更换。
虽然已经基于一些实施方案在上面阐述了本发明，将明显的是，本发明不限于这些实施方案，而是可以以多种方式变化。
因此，当不需要在工具和pcb之间形成直接电接触时，保护层可以布置在pcb的整个表面上。也可以组合不同的保护层，例如用于上部梁3中的定位和/或通信装置9的硬化抗刮玻璃的保护层和位于下部梁103中的定位和/或通信装置109上的延展性、吸收性或自恢复材料保护层。夹持梁中的保护层和工具中的保护层也可以不同。几个保护层还可以一个在另一个之上布置，例如由延展性或自恢复层覆盖的陶瓷材料层，反之亦然。最后，可以结合钝化和活性保护层。
定位和/或通信装置以及定位和/或通信元件可以另外分别布置在接纳空间和工具上的其他位置。保护层因此也将布置在其他位置。尽管这里将固定装置描述为形成机器(这里是压弯机)的一部分的夹持装置，但是它也可以应用于其他环境，例如，在存储区域中，工具同样被放置在具有它们的接合部分的接纳空间中。
在此结合所谓的“新标准”工具和为此成形的接纳空间描述的本发明，最终也可以结合其它类型的工具来应用，例如“美式风格”、“欧式风格”、“射频(rfa)风格”等，它们每个都需要特定形状的接纳空间。此外，在此显示为上部梁的具有夹持机构的梁也可以用作用于夹持下部工具的下部梁，其中同样可以应用本发明。
因此，本发明的范围仅由所附权利要求限定。
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