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Die
Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einer Bedieneinrichtung
zur Bedienung der Werkzeugmaschine.
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Werkzeugmaschinen
dienen z. B. zur Bohr-, Dreh-, Fräs-, Schleif- und/oder Schneidebearbeitung von
Werkstücken.
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Werkzeugmaschinen
und insbesondere Fräsmaschinen
werden insbesondere zum Einrichten eines Werkstücks und der Werkzeuge mit speziellen
sogenannten Bedienhandgeräten
bedient. Bei diesen kabelgebundenen oder drahtlos angekoppelten
Bedienhandgeräten
wählt ein
Bediener eine zu verfahrende Maschinenachse mittels eines Achswahlschalters
an. Die eigentliche Bewegung eines Maschinenelements, wie z. B.
eines Spindelmotors erfolgt dann entweder mittels eines in der Bedieneinrichtung
integrierten Handrads oder mittels in die Bedieneinrichtung integrierter
Richtungstasten. Dabei muss der Bediener ständig zwischen den Maschinenachsen,
in Richtung der das Maschinenelement bewegt werden soll, hin- und
herschalten. Dies ist insofern störend, da der Blickkontakt ständig zwischen den
Bedienhandgerät
(Anwahl der Maschinenachse) und dem Maschinenraum wechselt.
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Weiterhin
ist auch bekannt, das Maschinenelement mittels eines Joysticks in
die gewünschte Richtung
zu verfahren. Allerdings hat diese Art der Bedienführung eine
Einschränkung.
Die Auslenkung des Joysticks ist nur dann analog zum Maschinenkoordinatensystem
der Maschine wenn der Bediener frontal vor der Maschine und ausgerichtet
in Richtung zur Maschine steht. Bei der Bedienung z. B. der Bewegung
eines Maschinenelements in Richtung der der Y-Maschinenachse ist
es jedoch störend,
wenn der Bediener vor der Maschine steht, da dabei oftmals der Blickkontakt
auf das Werkzeug durch das aufgespannte Werkstück erschwert wird. In diesem Falle
wird üblicherweise die
Maschine nicht von vorne sondern von der Seite bedient. In diesem
Falle steht der Bediener um 90° versetzt
zur ursprünglich frontal
ausgerichteten Position der Maschine. Bei der handelsüblich verwendeten
festen Zuordnung der Bewegungsrichtung des Joysticks zu den Maschinenachsen,
stimmt somit die Bewegungsrichtung des Joysticks nicht mehr mit
den Richtungen der Maschinenachsen überein. Dies erschwert die
Bedienungsführung
für den
Bediener.
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Aus
dem Bereich von Spielekonsolen ist es bekannt, dass die Auslenkung
eines Joysticks entsprechend der Orientierung des Bedieners zum
Spielemonitor erkannt wird.
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Aus
der
DE 10 2004
060 484 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung
von Maschinen bekannt, die durch eine mobile Steuereinrichtung bedient
werden, wobei die gesteuerte Maschine und die mobile Steuereinrichtung
Mittel zur Bestimmung der relativen Position zwischen gesteuerter
Maschine und der Steuereinrichtung sowie ein Steuermodul umfassen
und die mobile Steuereinrichtung Mittel umfasst, die bei Betätigung eines
Richtungssteuerungselements die zu steuernde Maschine einer angezeigten
Betätigungsrichtung
des Richtungssteuerungselements folgen lässt.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache Bedienung einer Werkzeugmaschine
zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Werkzeugmaschine mit einer Bedieneinrichtung zur Bedienung
der Werkzeugmaschine, wobei die Bedieneinrichtung eine Orientierungsermittelungseinrichtung
zur Ermittelung der Orientierung der Bedieneinrichtung und einen
Joystick aufweist, wobei der Joystick in Richtung einer X-Achse
und in Richtung einer zur X-Achse senkrecht stehenden Y-Achse auslenkbar
ist, wobei die Bewegung eines Maschinenelements in Richtung einer
ersten und einer zweiten zur ersten Maschinenachse senkrecht stehenden
Maschinenachse der Werkzeugmaschine mit der Bedieneinrichtung steuerbar
ist, wobei falls die Orientierung der X-Achse des Joy sticks im Wesentlichen
mit der Orientierung der ersten Maschinenachse übereinstimmt, bei einer Auslenkung
des Joysticks in Richtung der X-Achse, das Maschinenelement in Richtung
der ersten Maschinenachse bewegbar ist, wobei falls die Orientierung
der X-Achse des Joysticks im Wesentlichen senkrecht zur Orientierung der
ersten Maschinenachse steht, bei einer Auslenkung des Joysticks
in Richtung der X-Achse, das Maschinenelement in Richtung der zweiten
Maschinenachse bewegbar ist, wobei die Orientierungsermittelungseinrichtung
in Form von zwei Sendern ausgebildet ist.
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Es
ist vorteilhaft, dass die Orientierungsermittelungseinrichtung als
ein Kompass ausgebildet ist, da durch den Einsatz eines Kompasses
die Orientierung der Bedieneinrichtung besonders einfach ermittelt
werden kann.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden
näher erläutert. Dabei
zeigt:
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1 eine
Werkzeugmaschine mit einer Bedieneinrichtung
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In 1 ist
in Form einer schematisierten Darstellung eine Werkzeugmaschine 1 und
eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung 2 dargestellt.
Es ist dabei in 1 eine Ansicht von oben auf die Werkzeugmaschine 1 und
die Bedieneinrichtung 2 dargestellt. Die Werkzeugmaschine 1 weist
ein ruhendes Maschinenbett 13 auf, auf der eine Traverse 3 mit
Hilfe eines ersten Motors 4 und eines zweiten Motors 5 in
Richtung einer zweiten Maschinenachsen YM bewegbar ist, was durch
zwei Doppelpfeile in 1 dargestellt ist. Weiterhin
weist die Werkzeugmaschine 1 ein Maschinenelement 7 auf,
das im Rahmen des Ausführungsbeispiels
als ein Spindelmotor ausgebildet ist. Der Spindelmotor treibt rotierend
ein Werkzeug 8 an, wobei der Spindelmotor an einem dritten
Motor 6 befestigt ist. Mit Hilfe des dritten Motors 6 kann
der Spindelmotor 7 entlang der Traverse 3 in Richtung
einer ersten Maschinenachse XM bewegt werden, was durch einen entsprechenden
Doppelpfeil in 1 dargestellt ist.
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Der
Spindelmotor kann solchermaßen
mittels des ersten Motors 4, des zweiten Motors 5 und des
dritten Motors 6 in Richtung der ersten Maschinenachse
XM und in Richtung der zweiten Maschinenachse YM verfahren werden.
Die beiden Maschinenachsen YM und XM bilden ein sogenanntes Maschinenkoordinatensystem.
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Die
erste Maschinenachse weist eine Orientierung 11 auf, die
im Rahmen des Ausführungsbeispiels
mit der Richtung der ersten Maschinenachse XM übereinstimmt. Die Werkzeugmaschine 1 weist ferner
eine Frontseite A und eine seitliche Seite B auf.
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Weiterhin
ist in 1 die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung 2,
die vorzugsweise in Form einer Handbedieneinrichtung ausgebildet
ist und zur Bedienung der Werkzeugmaschine dient, dargestellt. Die
Bedieneinrichtung 2 ist dabei drahtlos oder drahtgebunden
mit der Werkzeugmaschine 1 zur Übermittelung von Daten verbunden.
Die Bedieneinrichtung 2 weist einen Joy stick 9 auf,
der in Richtung einer X-Achse XJ und einer zur X-Achse XJ senkrecht
stehenden Y-Achse YJ auslenkbar ist, wobei die Bewegung des Maschinenelements 7 in
Richtung der ersten und der zweiten Maschinenachse XM und YM mit der
Bedieneinrichtung und insbesondere mit dem Joystick 9 steuerbar
ist. Die Bedieneinrichtung weist weiterhin eine Orientierung 10 auf,
die im Rahmen des Ausführungsbeispiels
mit der Orientierung der X-Achse XJ übereinstimmt. Weiterhin weist
die Bedieneinrichtung 2 eine Orientierungsermittlungseinrichtung 12 auf,
die im Rahmen des Ausführungsbeispiels
als ein Kreiselkompass ausgebildet ist. Alternativ hierzu kann die
Orientierungsermittlungseinrichtung 12 aber auch als magnetischer
Kompass vorliegen. Alternativ hierzu kann die Orientierungsermittlungseinrichtung
aber auch aus zwei Sendern bestehen, die an zwei unterschiedlichen
Stellen der Bedieneinrichtung 2 angeordnet sind. In diesem
Fall erfolgt die Ermittlung der Orientierung 10 der Bedieneinrichtung
mittels Messung der Laufzeitunterschiede des Signals der beiden
Sender durch an der Werkzeugmaschine angeordnete Empfänger.
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Mit
Hilfe der Orientierungsermittlungseinrichtung 12 wird die
Orientierung 10 der Bedieneinrichtung und solchermaßen die
Orientierung des Joysticks 9 und somit die Orientierung
der X-Achse XJ und die Orientierung der Y-Achse YJ auf einer von der
X-Achse XJ und Y-Achse YJ aufgespannten Ebene ermittelt.
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Zunächst soll
eine Bedienung der Maschine mittels der Bedieneinrichtung 2 von
der Frontseite A der Maschine aus erfolgen. Die Bedieneinrichtung 2 wird
in diesem Fall, wie in 1 unten dargestellt, vom Bediener
in der Hand gehalten. Die Orientierung der X-Achse XJ stimmt somit
im Rahmen des menschlichen Augenmaßes mit der Orientierung der ersten
Maschinenachse XM ungefähr überein.
In diesem Falle wird bei einer Auslenkung des Joysticks 9 in
Richtung X– der
X-Achse XJ, das Maschinenelement 7 in Richtung X– der ersten
Maschinenachse XM bewegt. Wird der Joystick 9 in Richtung
X+ der X-Achse XJ bewegt, dann bewegt sich das Maschinenelement 7 in
Richtung X+ der ersten Maschinenachse XM bewegt. Wird der Joystick
in Richtung der Y– der
Y-Achse YJ bewegt, so wird das Maschinenelement 7 in Richtung
Y– der
zweiten Maschinenachse YM. Wenn der Joystick 9 in Richtung
Y+ der Y-Achse YJ auf der Bedieneinrichtung bewegt wird, dann bewegt
sich das Maschinenelement 7 in Richtung Y+ der zweiten
Maschinenachse YM.
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Wir
schon eingangs gesagt, kann es hierbei vorkommen, dass ein zu bearbeitendes
Werkstück ganz
oder teilweise vom Werkzeug 8 bei dieser Ansicht verdeckt
wird. Um eine bessere Sicht auf das Werkstück zu bekommen, geht der Bediener üblicherweise
mit der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung
um die Werkzeugmaschine 1 herum und steht dann an der seitlichen
Seite B der Maschine in Blickrichtung auf die Maschine, wobei die
Bedieneinrichtung 2 in diesem Fall wie in 1 rechts
gezeichnet vom Bediener gehalten wird. Die Bedieneinrichtung 2 weist
nun eine Orientierung 10' auf.
Die Orientierung 10' ist,
im Rahmen des menschlichen Augenmaßes, ungefähr senkrecht zur Orientierung 11 der ersten
Maschinenachse XM ausgerichtet. In diesem Fall wird bei einer Auslegung
des Joysticks in Richtung der X-Achse das Maschinenelement 7 in
Richtung der zweiten Maschinenachse YM bewegt, d. h. wenn der Joystick 9 in
Richtung X+ der X-Achse XJ bewegt wird, bewegt sich das Maschinenelement 7 in Richtung
Y+ der Maschinenachse YM. Wenn der Joystick 9 in Richtung
X– der
X-Achse XJ auf der Bedieneinrichtung 2 bewegt wird, bewegt
sich das Maschinenelement 7 in Richtung Y– der Maschinenachse
YM an der Maschine. Entsprechend wird in diesem Fall, wenn der Joystick 9 in
Richtung Y+ der Y-Achse YJ auf der Bedieneinrichtung 2 bewegt
wird, das Maschinenelement 7 in Richtung X– der Maschinenachse
XM an der Maschine bewegt und wenn der Joystick 9 in Richtung
Y– der
Y-Achse YJ an der Bedieneinrichtung 2 bewegt wird, bewegt
das Maschinenelement 7 in Richtung X+ der Maschinenachse XM
an der Maschine.
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Solchermaßen wird,
falls die Orientierung der X-Achse des Joysticks mit der Orientierung
der ersten Maschinenachse übereinstimmt,
bei einer Auslenkung des Joysticks in Richtung der X-Achse, das
Maschinenelement in Richtung der ersten Ma schinenachse bewegt, wobei
falls die Orientierung der X-Achse des Joysticks senkrecht zur Orientierung
der ersten Maschinenachse steht, bei einer Auslenkung des Joysticks
in Richtung der X-Achse, das Maschinenelement in Richtung der zweiten
Maschinenachse bewegt.
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Die
Bewegungsrichtung des Maschinenelements 7 stimmt somit
bei beiden Ausrichtungen der Bedieneinrichtung 2 mit der
Auslenkung des Joysticks 9 überein, was für den Bediener
die Bedienung der Maschine stark vereinfacht.
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Falls
die Orientierung der X-Achse des Joysticks nicht im Wesentlichen
mit der Orientierung der ersten Maschinenachse übereinstimmt und auch nicht
im Wesentlichen senkrecht zur Orientierung der ersten Maschinenachse
steht, d. h. falls der Bediener die Bedieneinrichtung z. B. relativ
stark schräg
zur Werkzeugmaschine hält,
wird eine Bewegung des Maschinenelements blockiert.