DE20310596U1 - Device and control algorithm for performing thermal smoothing on processing machines - Google Patents
Device and control algorithm for performing thermal smoothing on processing machinesInfo
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Description
Vorrichtung und Steueralgorithmus zum Durchführen des Thermoglättens an BearbeitungsmaschinenDevice and control algorithm for performing thermal smoothing on processing machines
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und einen Steueralgorithmus zum Durchfuhren des Thermoglättens an einer Bearbeitungsmaschine mit deren Hilfe ohne Eingriff in die Maschinensteuerung der Prozess des Thermoglättens mit verschiedenen Werkzeugen realisiert werden kann.The invention relates to a device and a control algorithm for carrying out thermal smoothing on a processing machine, with the aid of which the process of thermal smoothing can be implemented with various tools without interfering with the machine control.
Dazu wird erfindungsgemäß das Werkzeug mit einer Energieschnittstelle ausgerüstet, die über mehrfache Steckverbinder sowohl in Achsrichtung des Werkzeuges als auch gegebenenfalls in Richtung senkrecht zu der Werkzeugachse Energie übertragen kann, lastfrei fugbar ist und die Realisierung eines Heizzyklus mit unterschiedlichen Lastphasen zulässt, so dass im Werkzeugmagazin, nach dem Wechselvorgang und während der Bearbeitung, werkzeugabhängig und gegebenenfalls durch Einbeziehung eines Messsignals werkzeugabhängig eine geregelte Heizleistungseinkopplung erfolgen kann.For this purpose, according to the invention, the tool is equipped with an energy interface which can transmit energy via multiple connectors both in the axial direction of the tool and, if necessary, in a direction perpendicular to the tool axis, can be joined without load and allows the implementation of a heating cycle with different load phases, so that a controlled heating power coupling can take place in the tool magazine, after the changeover process and during machining, depending on the tool and, if necessary, by including a measuring signal, depending on the tool.
Profile aus Holz und Holzwerkstoffen, insbesondere aus MDF, können durch Glätten bearbeitet werden um die Qualität der Oberfläche zu verbessern. Das Verfahren ist aus mehreren Schutzrechten bekannt (DD 292 412 A5; DE 197 18 735 C2; DE 198 10 148 C2; DE 102 22 993 Al).Profiles made of wood and wood materials, especially MDF, can be processed by smoothing to improve the quality of the surface. The process is known from several patents (DD 292 412 A5; DE 197 18 735 C2; DE 198 10 148 C2; DE 102 22 993 Al).
Hierbei werden Werkzeuge an permanenten Glättstationen der Maschinen oder durch Einwechseln von Werkzeugen in Arbeitsposition gebracht. Das Vorheizen erfolgt durch eine zusätzliche induktive Heizung (DE20211618Ul) oder durch elektrische Widerstandsheizung während einer Wartezeit nach dem Einwechseln.Here, tools are brought into working position at permanent smoothing stations on the machines or by changing tools. Preheating is carried out by an additional inductive heater (DE20211618Ul) or by electrical resistance heating during a waiting period after changing.
Die Energiezuführung der elektrischen Widerstandsheizung erfolgt über eine Steckkupplung, die beim Einwechseln des Werkzeuges gefügt wird.The energy supply for the electrical resistance heater is via a plug-in coupling, which is connected when the tool is changed.
Die Steuerung der Heizenergie erfolgt über die Steuerung der Maschine, die dazu ausgelegt und programmiert sein muss.The heating energy is controlled via the machine's control system, which must be designed and programmed for this purpose.
Beim Ausrüsten von vorhandenen Maschinen ist dies mit erheblichem Aufwand verbunden bzw. oft nicht möglich.When equipping existing machines, this involves considerable effort or is often not possible.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den gesamten technologischen Vorgang des Glättens mit verschiedenen Werkzeugen ohne einen Eingriff in die Maschinensteuerung realisieren zu können.The object of the invention is to be able to realize the entire technological process of smoothing with different tools without interfering with the machine control.
An die Vorrichtung und die Werkzeuge zum Glätten von Holz und Holzwerkstoffen werden folgende Anforderungen gestellt:The following requirements apply to the equipment and tools for smoothing wood and wood-based materials:
1. Es müssen verschiedene Werkzeuge verwendet werden können, diese sind in einem Werkzeugmagazin bereitzuhalten und gegebenenfalls vorzuheizen.1. It must be possible to use different tools; these must be kept ready in a tool magazine and preheated if necessary.
2. Nach dem Einwechseln der Werkzeuge müssen diese in sehr kurzer Zeit eine Betriebstemperatur von 200-4500C erreichen.2. After changing the tools, they must reach an operating temperature of 200-450 0 C in a very short time.
3. Die Werkzeuge müssen während des Bearbeitungsvorganges abhängig von Form und Masse des Werkzeuges beheizt werden.3. The tools must be heated during the machining process depending on the shape and mass of the tool.
4. Die Werkzeuge sind aus Gründen des Arbeitsschutzes / Brandschutzes im Werkzeugmagazin gegen Staubbelastung abzudecken.4. For reasons of occupational safety/fire protection, the tools in the tool magazine must be covered against dust exposure.
Um diese Forderungen bei geringstmöglichem Eingriff in eine Maschinensteuerung zu realisieren wird eine Vorrichtung und ein Steueralgorithmus vorgeschlagen, die alle notwendigen Funktionen beinhalten. Eine günstige Ausfuhrungsvariante ist in Abbildung 1 dargestellt.In order to meet these requirements with the least possible intervention in the machine control system, a device and a control algorithm are proposed that contain all the necessary functions. A favorable design variant is shown in Figure 1.
Die Werkzeuge werden mittels einer üblichen Schnittstelle (7) in eine Werkzeugaufhahme (9) oder die Werkzeugspindel eingewechselt. Dieser Fügevorgang erfolgt in Achsrichtung des Werkzeuges.The tools are inserted into a tool holder (9) or the tool spindle using a standard interface (7). This joining process takes place in the axial direction of the tool.
Das Entnehmen bzw. das Ablegen der Werkzeuge aus dem bzw. in das Magazin erfolgt mit einer Bewegung senkrecht zu der Werkzeugachse bzw. durch Ablegen der Werkzeuge auf der der Werkzeugspannung abgewandten Seite.The tools are removed from or placed in the magazine with a movement perpendicular to the tool axis or by placing the tools on the side facing away from the tool clamp.
Eine mögliche Ausführung ist in Abbildung 1 dargestellt.A possible design is shown in Figure 1.
Um die Heizung der Wirkflächen (8) der Glättwerkzeuge zu realisieren, ist die Kopplung der Werkzeugschnittstelle mit einer Energiezuführung notwendig. Dazu sind ebenfalls Lösungen bekannt, deren Energiefluss allerdings durch die Steuerung geschaltet wird.In order to heat the effective surfaces (8) of the smoothing tools, the tool interface must be coupled to an energy supply. Solutions for this are also known, but their energy flow is switched by the control system.
Da die Schaltung der Energiezufuhr unabhängig von der Maschinensteuerung erfolgen soll, und ein Fügen des Werkzeuges unter elektrischer Belastung der Schnittstelle vermieden werden muss, wird erfindungsgemäß eine Steckverbindung (1,2) genutzt, die weg- und damit beim Fügen der Steckverbindung zeitversetzte Steckkontakte beinhaltet. Durch diesen Zeitversatz wird sichergestellt, dass die Energie des Heizkreises nach dem Fügen der Steckverbindung unabhängig von der Maschinensteuerung zugeschaltet werden kann. Diese Steckverbindung wird erfindungsgemäß doppelt angeordnet (1,2), einmal in Richtung der Werkzeugachse und ein zweites Mal in Richtung der Entnahmebewegung am Werkzeugmagazin (3), wodurch eine Heizleistung im Werkzeugmagazin unabhängig von derSince the switching of the energy supply should be independent of the machine control and joining the tool under electrical load of the interface must be avoided, a plug connection (1,2) is used according to the invention, which contains plug contacts that are offset in time when joining the plug connection. This time offset ensures that the energy of the heating circuit can be switched on independently of the machine control after joining the plug connection. According to the invention, this plug connection is arranged twice (1,2), once in the direction of the tool axis and a second time in the direction of the removal movement on the tool magazine (3), whereby a heating output in the tool magazine is independent of the
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Werkzeugaufiiahme bei der Bearbeitung zugeführt werden kann. Dazu wird jeder Platz im Werkzeugmagazin ebenfalls mit einem derartigen Steckkontaktsystem ausgerüstet.Tool holder can be fed during processing. For this purpose, each position in the tool magazine is also equipped with such a plug-in contact system.
Die zeitversetzte Schaltung der Stromkreise der einzelnen Kontakte kann dabei auch durch berührende oder berührungslose Schalter erfolgen, die durch den Steckvorgang selbstThe time-delayed switching of the circuits of the individual contacts can also be carried out by contact or non-contact switches, which are activated by the plugging process itself.
ausgelöst werden.to be triggered.
Um die Heizleistung des Systems an die verschiedenen Werkzeuge anpassen zu können, werden die Werkzeuge mit einer elektrischen Kennung (4) versehen. Dies kann sowohl eine digitale Kodierung als auch eine analoge Kodierung (z.B. einstellbarer ohmscher Widerstand) der Heizleistung sein, die über gegebenenfalls zusätzliche Kontakte der Steckverbindung an die Steuereinrichtung (5) der Glättwerkzeuge übertragen wird. Bei der Fertigung der Werkzeuge wird die notwendige Information zur Heizleistung direkt im Werkzeug kodiert.In order to be able to adapt the heating power of the system to the different tools, the tools are provided with an electrical identifier (4). This can be either a digital coding or an analog coding (e.g. adjustable ohmic resistance) of the heating power, which is transmitted to the control device (5) of the smoothing tools via additional contacts of the plug connection if necessary. When the tools are manufactured, the necessary information on the heating power is encoded directly in the tool.
Zur Realisierung der Temperaturregelung während des Glättvorganges kann ein Temperatursensor (6) in das Glättwerkzeug integriert werden, dessen Messignal über die Steckverbindung an des Steuergerät (5) der Glättwerkzeuge übertragen wird.To implement temperature control during the smoothing process, a temperature sensor (6) can be integrated into the smoothing tool, the measuring signal of which is transmitted via the plug connection to the control unit (5) of the smoothing tools.
Um einen schnellen Werkzeugwechsel zu gewährleisten, die Werkzeugtemperatur im Werkzeugmagazin gering zu halten und einen gleichmäßigen Temperaturverlauf beim Glätten zu erreichen wird eine Zeitphasensteuerung der Heizleistung vorgeschlagen: 1. PhaseIn order to ensure a quick tool change, to keep the tool temperature in the tool magazine low and to achieve a uniform temperature profile during smoothing, a time phase control of the heating power is proposed: 1st phase
Heizen mit verringerter Heizleistung, Halten einer Grundtemperatur unterhalb der ArbeitstemperaturHeating with reduced heat output, maintaining a base temperature below the working temperature
(im Werkzeugmagazin)(in the tool magazine)
2. Phase2nd phase
(nach dem Einwechseln)(after substitution)
3. Phase
(Bearbeiten - Glätten)3rd phase
(Edit - Smooth)
Heizen mit erhöhter Heizleistung zum schnellen Erreichen der ArbeitstemperaturHeating with increased heat output to quickly reach the working temperature
Heizen mit geregelter / gestellter Heizleistung entsprechend Kopplung mit Werkzeugkodierung und gegebenenfalls mit Temperatursensor. Das erfindungsgemäße Steuergerät beinhaltet folgende Funktionen:Heating with regulated/set heating power according to coupling with tool coding and, if necessary, with temperature sensor. The control unit according to the invention includes the following functions:
1. Zeitverzögerung für Einsetzen der Heizleistung entsprechend Steckverbindungskonfiguration1. Time delay for starting the heating power according to the plug connection configuration
2. Steuerung der Zeit der erhöhten Heizleistung nach dem Einwechseln2. Control of the time of increased heating power after replacement
3. Steuerung / Regelung der Heizleistung entsprechend Werkzeugkodierung und gegebenenfalls Temperatursensor3. Control / regulation of the heating power according to tool coding and, if necessary, temperature sensor
Bei Einsatz einer Temperaturregelung werden die Phasen 2 und 3 durch die Regeleinrichtung realisiert.When using temperature control, phases 2 and 3 are realized by the control device.
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