DE19648347C1

DE19648347C1 - Fräsmaschine

Info

Publication number: DE19648347C1
Application number: DE19648347A
Authority: DE
Inventors: Franz Ludwig Firzlaff
Original assignee: LEONHARD HOFMANN MASCHINENFABR
Current assignee: LEONHARD HOFMANN MASCHINENFABR
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 1997-08-07
Anticipated expiration: 2016-11-23
Also published as: DE29601083U1

Description

Die Erfindung betrifft eine Fräsmaschine mit einer Werkzeugspindel und einer Blockiervorrichtung für diese Werkzeugspindel. Die Werkzeugspin del ist dabei von einem Motor mit variabel einstellbaren Drehzahlen an treibbar, wobei die Drehzahl vom jeweiligen Fräswerkzeug und der Art des zu bearbeitenden Holzes abhängig ist. Je nach verwendetem Fräswerkzeug können durch eine solche Fräsmaschine beispielsweise Nuten, Falze, Fasen und dergleichen Formgebungen an Holzwerkstücken hergestellt werden.

Grundsätzlich ist festzuhalten, daß jedem bestimmten Fräswerkzeug aus sicherheitstechnischen Aspekten eine Maximaldrehzahl zugeordnet ist, die im Betrieb nicht überschritten werden darf. Diese Maximaldrehzahl hängt von der Ausgestaltung des jeweiligen Fräswerkzeuges ab. So dürfen fili grane Fräswerkzeuge nur mit geringeren Drehzahlen gefahren werden, als relativ grobe Werkzeuge.

Zu der eingangs erwähnten Blockiervorrichtung für die Werkzeugspindel ist festzuhalten, daß die Werkzeugspindel zur Ermöglichung eines Werk zeugwechsels arretierbar ist. Komfortablere Fräsmaschinen weisen hierzu einen elektromagnetisch betätigbaren Blockiermagneten zur Festlegung der Werkzeugspindel während eines Werkzeugwechsels auf. Mit Hilfe des Blockiermagneten wird ein Riegel in eine Rastausnehmung in der Werk zeugspindel eingefahren, der durch Freigabe des Blockiermagneten wieder in seiner Auslösestellung verbracht werden kann.

Unter sicherheitstechnischen Aspekten spielt bei einem Werkzeugwechsel eine besondere Rolle, daß im Falle eines neu eingesetzten Fräswerkzeuges mit geringerer zugelassener Maximaldrehzahl, als das vorher angeflanschte Fräswerkzeug, die Gefahr besteht, daß bei dem neuen Fräswerkzeug mit einer zu hohen Drehzahl gearbeitet wird. Damit besteht die Gefahr, daß das Fräswerkzeug beschädigt oder gar durch Werkzeugbrüche verursachte, um herfliegende Werkzeugsplitter zu Verletzungen beim Bedienungspersonal führen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Fräsmaschine der ein gangs beschriebenen Art in sicherheitstechnischer Hinsicht dahin zu ver bessern, daß ein unbeabsichtigter Maschinenlauf mit zu hohen Drehzahlen für ein bestimmtes Fräswerkzeug wirkungsvoll vermeidbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß die Fräsmaschine mit einer Mikro prozessor-unterstützten Steuervorrichtung zur Steuerung der Spindeldreh zahl und des Blockiermagneten der Spindelblockiervorrichtung versehen ist. In diese Steuervorrichtung ist eine Sicherheitseinrichtung integriert, die unter Bezugnahme auf ein für die Steuerung des Blockiermagneten ver wendetes Steuersignal innerhalb der Steuervorrichtung die Spindeldrehzahl automatisch auf einen nach einem Werkzeugwechsel sicherheitstechnisch unbedenklichen Grund-Wert einstellt.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung wird also zuver lässig vermieden, daß die Fräsmaschine nach einem Werkzeugwechsel auf eine unzulässig hohe Drehzahl hochfährt. Vielmehr müssen nach einem solchen Werkzeugwechsel jedesmal der automatisch eingestellte Grund-Wert in der Steuervorrichtung überschrieben und die jeweils zutreffende Maximaldrehzahl des Fräswerkzeuges oder eine Solldrehzahl, die kleiner als die Maximaldrehzahl ist, neu eingegeben werden.

Bei dem Grund-Wert kann es sich beispielsweise um die Minimaldrehzahl der Fräsmaschine (vorzugsweise etwa 1500/min) handeln. Damit läuft die Fräsmaschine ohne weitere Drehzahleingaben nach dem Wiederstart nach einem Werkzeugwechsel in jedem Falle nur mit der Miniinaldrehzahl, was sicherheitstechnisch unbedenklich ist. Die eigentliche Solldrehzahl, mit der das Werkstück bearbeitet werden soll, kann anschließend eingestellt wer den.

Als Grund-Wert für die Spindeldrehzahl kann auch Null gewählt werden. Damit ist nach einem Werkzeugwechsel jedesmal aktiv eine Maximaldreh zahl oder eine Drehzahl kleiner der Maximaldrehzahl für das aktuelle Fräswerkzeug vorzugsweise über eine der Steuervorrichtung zugeordnete Eingabetastatur einzugeben.

Die im Anspruch 1 angegebene Sicherheitseinrichtung kann zwar durch eine hardwaremäßige Auslegung der Steuervorrichtung realisiert werden. Bevorzugt wird jedoch die Sicherheitseinrichtung durch eine entsprechende Software-Auslegung des Mikroprozessor-Steuerprogramms der Steuervor richtung erhalten.

In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfin dungsgegenstandes anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische, teilweise aufgebrochene Vorderansicht einer Fräsmaschine,

Fig. 2 und 3 ausschnittsweise, teilweise blockartige Schaltbilder der Fräsmaschinensteuerung,

Fig. 4 eine Ansicht der Steuervorrichtung und

Fig. 5 ein Flußdiagramm für die softwaremäßig in die Steuervorrichtung integrierte Sicherheitseinrichtung.

Wie aus Fig. 1 deutlich wird, weist die Fräsmaschine 1 einen Maschinen ständer 2 mit einem darauf montierten Maschinentisch 3 auf. Über diesen ragt das Fräswerkzeug 4 hinaus, das ein- und auslaufseitig mit einem dreh baren Fräsanschlaglineal 5 versehen ist. Das Fräswerkzeug 4 ist über eine Werkzeugspindel 6 drehangetrieben, die wiederum von einem Motor 7 über ein Getriebe 8 angetrieben ist. Das Fräswerkzeug 4 ist im übrigen auswech selbar an der Werkzeugspindel 6 befestigt. Zur Auswechslung eines Fräs werkzeuges 4 kann die Werkzeugspindel 6 durch eine in Fig. 1 rein sche matisch rechteckig dargestellte Blockiervorrichtung 9 in Drehrichtung arre tiert werden. Die Blockiervorrichtung 9 weist dazu einen elektromagnetisch betätigbaren Blockiermagneten Y2 auf, der einen Riegel in eine entsprechende Rastausnehmung der Werkzeugspindel 6 einrasten läßt und diesen zur Frei gabe der Werkzeugspindel 6 wieder löst. Die mechanische und elektrotech nische Ausgestaltung dieser Blockiervorrichtung 9 als solcher ist Stand der Technik und bedarf daher keiner noch weiter ins Detail gehenden Be schreibung.

Die Fräsmaschine 1 weist ferner eine Mikroprozessor-unterstützte Steuer vorrichtung 10 auf, die in einem Gehäuse 11 untergebracht und seitlich an den Maschinenständer 2 angeflanscht ist.

Die Ausgestaltung und Einbindung der Steuervorrichtung 10 in die Fräsma schinensteuerung ist anhand der Fig. 2 bis 4 näher zu erläutern. So weist die Mikroprozessor-unterstützte Steuervorrichtung 10 eine zentrale Prozes soreinheit (CPU) 12 auf, der ein Programmspeicher (ROM) 13, ein Daten speicher (RAM) 14 sowie ein Arbeitsspeicher (RAM) 15 zugeordnet sind. Die Prozessoreinheit 12 ist ferner (in üblicher Weise über nicht näher dar gestellte Treiber) mit einer als Ganzem mit 16 bezeichneten Eingabeein richtung und einer LCD-Anzeige 17 gekoppelt.

Die Prozessoreinheit 12 ist ferner mit einer Reihe von Ein- bzw. Ausgän gen ET1 bis ET34 verbunden, über die die Steuervorrichtung 10 mit den einzelnen funktionalen Teilen der Fräsmaschine 1 in Verbindung steht. So sind beispielsweise die Eingänge ET1, ET2 und ET3 über die Taster S2, S3 und S4 mit der Betriebsspannung von 24 Volt verbunden. Durch Betäti gung der Taster S2 oder S3 oder S4 kann die Funktion "Stop" oder "Start" oder "Vorwahlrechtslauf" angewählt werden, welche Betriebszustände dann durch die Steuervorrichtung 10 über entsprechende Ausgänge ange steuert werden. Dazu kann über die Eingabeeinrichtung 16 eine bestimmte Solldrehzahl der Werkzeugspindel 6 eingegeben werden, die im Datenspei cher 14 der Steuervorrichtung 10 abgelegt wird. Bei Betätigung des Start knopfes S3 greift die Prozessoreinheit 12 auf die abgespeicherte Solldreh zahl zu und steuert über einen der Ausgänge ET23 bis ET26 entsprechend einen nicht näher dargestellten Frequenzumrichter, über den der Motor 7 betrieben wird. Gleichzeitig kann über die Eingabeeinrichtung 16 eine für das jeweilige Fräswerkzeug 4 zulässige Maximaldrehzahl eingegeben wer den, die ebenfalls im Datenspeicher 14 abgespeichert wird. Bei Eingabe einer bestimmten Solldrehzahl vergleicht die Prozessoreinheit 12 zuerst diese Solldrehzahl mit der abgespeicherten Maximaldrehzahl. Falls die Solldrehzahl größer als die Maximaldrehzahl ist, wird über die Steuerung ein Maschinenanlauf automatisch unterbunden.

Die Sicherheitseinrichtung zur Begrenzung der Drehzahl nach einem Werkzeugwechsel ist anhand von Fig. 2 und 3 zu erläutern. Soll nach ei nem Bearbeitungsgang ein Werkzeugwechsel stattfinden, so wird durch Betätigung des Schalters S2 die Fräsmaschine 1 außer Betrieb gesetzt. Über die Eingabeeinrichtung 16 kann durch Betätigung einer entsprechenden Taste (s. Taste "7/Spindelblockieren Ein-Aus" in Fig. 4) der Steuervor richtung 10 der Befehl zum Blockieren der Werkzeugspindel 6 gegeben werden. Die Prozessoreinheit 12 aktiviert daraufhin den Ausgang ET28, der mit einem Relais KR2 (Fig. 3) in Verbindung steht. Durch diese Akti vierung wird das Relais KR2 geschlossen und der Blockiermagnet Y2 (Fig. 3) über die Gleichrichterschaltung 18 mit Netzspannung versorgt. Die Blockiervorrichtung 9 wird also aktiviert und die Werkzeugspindel 6 ar retiert.

Gleichzeitig wird das zur Aktivierung des Ausganges ET28 dienende Steu ersignal intern in der Prozessoreinheit 12 dazu verwendet, die vorher ge setzten und im Datenspeicher 14 abgelegten Werte für die Soll- und Maxi maldrehzahl der Werkzeugspindel 6 auf Null zu setzen, so daß zur Wieder inbetriebnahme der Fräsmaschine 1 erst über die Eingabeeinrichtung 16 wie der entsprechende, zum neuen Fräswerkzeug 4 passende Werte der Soll- und Maximaldrehzahl eingegeben werden müssen.

Bei einer alternativen Auslegung der Software für die Steuervorrichtung 10 können mit dem Ablauf der Funktion "Spindelblockierung" die Soll- und Maximalwerte für die Spindeldrehzahl nicht zu Null, sondern beispielswei se auf eine feste Minimaldrehzahl von z. B. 1500/min gesetzt werden. Somit ist ohne aktive Drehzahleingabe über die Eingabeeinrichtung 16 zwar eine Wiederinbetriebnahme der Fräsmaschine 1 durch Betätigen der Start-Taste S3 möglich, die Werkzeugspindel 6 rotiert jedoch nur mit der für jedes Werkzeug sicherheitstechnisch unbedenklichen Minimaldrehzahl als Grund-Wert.

Die in Fig. 3 weiterhin angedeuteten Funktionen "Bremse M1 Spindelmo tor", "Not-Aus", "Vorwahl Rechtslauf Spindelmotor" und "Höhenver stellung, Schwenkverstellung, rückwärts" können über die entsprechenden Steuerausgänge ET29, ET31 und ET33 bzw. den Not-Aus-Schalter S1 ge steuert werden.

In Fig. 4 ist das Bedienfeld 19 am Gehäuse 11 der Steuervorrichtung 10 detailliert dargestellt. So besteht die in Fig. 2 schematisch angedeutete Ein gabeeinrichtung 16 aus zwei Tastenfeldern 16.1 und 16.2, die jeweils in an sich gängiger Weise aus numerisch und funktionell doppelt belegten Tasten bestehen. Auch die LCD-Anzeige 17 sowie die Tastschalter S2, S3 und S4 aus Fig. 2 sind in Fig. 4 wiederum erkennbar.

Anhand von Fig. 5 ist nochmals kurz der softwaremäßig realisierte Steue rungsablauf bei einem Werkzeugwechsel zu erläutern. So wird aus den ver schiedenen Betriebsarten "Grundstellung" oder "Single-Betrieb" oder "Programm-Betrieb" im Schritt A jeweils abgefragt, ob die Taste "Spindelblockierung" (entspricht Taste "7 Spindelblockieren Ein-Aus" im Tastenfeld 16.2 der Fig. 4) betätigt wird. Ist dies nicht der Fall fährt das Steuerprogramm mit dem (nicht dargestellten) nächsten Programmschritt fort. Ist die Taste "Spindelblockierung" betätigt, so wird im Schritt B über das Steuerprogramm der Motoranlauf und die Positionierung gesperrt. Dies bedeutet, daß der Auslauf des Motors 7 in jedem Fall gesperrt ist. Unter "Positionierung sperren" ist zu verstehen, daß keine Höhen- oder Schwenk verstellung der Werkzeugspindel 6 möglich sein darf. Steuerungstechnisch bedeutet dies, daß der Ausgang ET33 in Fig. 2 bzw. 3 von der Prozessor einheit 12 inaktiviert wird, so daß das Relais KR5 (Fig. 3) offenbleibt. Fer ner wird - wie vorstehend schon erörtert - die Drehzahl auf einen der er wähnten Grund-Werte zurückgesetzt, wodurch der vorgesehene Sicherheit seffekt eintritt. Die Motorbremse kann geöffnet werden, wozu der Ausgang ET29 aktiviert wird und das Relais KR1 geschlossen wird. Der Bremsma gnet Y1 der Motorbremse ist damit aktiv und löst die federbeaufschlagte Bremse. Schließlich wird über den Ausgang ET28 in der vorstehend be schriebenen Weise der Blockiermagnet Y2 (Fig. 3) zur Spindelblockierung aktiviert. Die Fräsmaschine 1 ist damit in einem Zustand, in dem problem los ein Werkzeugwechsel vorgenommen werden kann. Ist dies erfolgt, kann die Bedienungsperson in Schritt C ein Quittiersignal z. B. durch Betätigung der Taste "Quit Enter" im linken Tastenfeld 16.1 gemäß Fig. 4 generieren, worauf im Steuerprogrammablauf die Motoranlauf- und Positioniersperre aufgehoben, die Motorbremse geschlossen und die Blockiermagnete Y2 für die Spindelblockierung geöffnet werden (Schritt D). Das Programm kehrt in eines der obengenannten Betriebsprogramme zurück, wo dann durch entsprechende Eingaben die Soll- und Maximalwerte der Spindeldrehzahl neu zu definieren sind.

Claims

1. Fräsmaschine mit

- einer Werkzeugspindel (6), die von einem Motor (7) mit variabel einstell baren Drehzahlen antreibbar ist und an der ein Fräswerkzeug (4) aus wechselbar gehalten ist, wobei jedem Fräswerkzeug (4) eine Maximald rehzahl zugeordnet ist,
- einer Blockiervorrichtung (9) für die Werkzeugspindel (6), die einen elektromagnetisch betätigbaren Blockiermagneten (Y2) zur Festlegung der Werkzeugspindel (6) während eines Werkzeugwechsels aufweist,

gekennzeichnet durch

- eine Mikroprozessor-unterstützte Steuervorrichtung (10) zur Steuerung der Spindeldrehzahl und des Blockiermagneten (Y2) der Blockiervor richtung (9), und
- eine in die Steuervorrichtung (10) integrierte Sicherheitseinrichtung, die mittels eines für die Steuerung des Blockiermagneten (Y2) verwendeten Steuersignals innerhalb der Steuervorrichtung (10) die Spindeldrehzahl automatisch auf einen nach einem Werkzeugwechsel sicherheitstechnisch unbedenklichen Grund-Wert einstellt.

2. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Grund-Wert der Minimaldrehzahl der Fräsmaschine (1) entspricht.

3. Fräsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der Grund-Wert der Drehzahl etwa 1500/min ist.

4. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Grund-Wert Null ist.

5. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine der Steuervorrichtung (10) zugeordnete Eingabeeinrichtung (16) zur Eingabe der zulässigen Maximaldrehzahl und Solldrehzahl der Werk zeugspindel (6) für jeweils nach einem Werkzeugwechsel eingebaute Fräs werkzeug (4).

6. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß die Sicherheitseinrichtung durch eine Software-Auslegung des Mi kroprozessor-Steuerprogramms der Steuervorrichtung (10) realisiert ist.