DE102007026517A1

DE102007026517A1 - Schnelldrehende Bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE102007026517A1
Application number: DE200710026517
Authority: DE
Inventors: Carsten Dr. Rebbereh
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2008-04-24

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine schnelldrehende Bearbeitungsmaschine mit einer Bearbeitungsvorrichtung und einem Elektromotor (6) und ein Umrichtergerät (8) aufweisenden Antriebsgerät (4), wobei der Elektromotor (6) einerseits mechanisch mit der Bearbeitungsvorrichtung und andererseits elektrisch mit dem Umrichtergerät (8) verbunden ist. Erfindungsgemäß weist das Antriebsgerät (4) ein Umrichtergerät (20) auf, das mit einer Vorrichtung zur geberlosen sicherheitsgerichteten Überwachung einer Drehzahl ausgestattet ist. Somit erhält man eine schnelldrehende Bearbeitungsmaschine, insbesondere Kehlmaschine, die gegenüber einer im Handel erhältlichen Bearbeitungsmaschine erheblich preiswerter ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schnelldrehende Bearbeitungsmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Schnelldrehende Bearbeitungsmaschinen, wie z.B. eine Kehlmaschine oder eine Sägemaschine, müssen aus Sicherheitsgründen gegen Überdrehzahl gesichert werden. Da die Bearbeitungsmaschinen in der Holzbearbeitung sehr hohe Nenndrehzahlen aufweisen, muss eine bearbeitete Holzfläche nicht mehr nachbearbeitet werden. Wird eine solche Nenndrehzahl aus irgendeinem Grund überschritten, kann beispielsweise eine Bearbeitungsspindel einer Kehlmaschine beschädigt werden, wobei Menschen in Gefahr gebracht werden. Bei einer auftretenden Überdrehzahl kann es vorkommen, dass ein Messer der Bearbeitungsspindel der Kehlmaschine infolge auftretender Fliehkräfte von der Spindel abgerissen wird und unkontrolliert in den Produktionsraum geschleudert werden kann. Da Nenndrehzahl und Grenzdrehzahl derartiger Bearbeitungsmaschinen eng beieinander liegen, ist eine Überwachung der Betriebsdrehzahl auf Überschreitung einer vorbestimmten Grenzdrehzahl zwingend erforderlich.
Bei heutigen im Handel erhältlichen Bearbeitungsmaschinen der Holzbearbeitung werden aufwändige Zusatzeinrichtungen verwendet. Eine Möglichkeit ist beispielsweise ein mechanischer Schutzmechanismus, bei dem eine Bremseinrichtung aufgrund der Fliehkraft gegen eine Federkraft arbeitet und ab einer vorbestimmten Drehzahl ihre Bremswirkung entfaltet. Gegenüber einem mechanischen Schutzmechanismus kann die Drehzahl alternativ auch elektrisch überwacht werden. Dazu ist ein Geber, insbesondere ein Drehimpulsgeber, vonnöten. Die Gebersignale werden sicherheitsgerichtet ausgewertet. Sobald ein Zustand "Überdrehzahl" detektiert wird, wird eine Bremsung eingeleitet.
Um diesen Zustand "Überdrehzahl" zu erfassen und abzustellen, werden aufwändige mechanische Mechanismen zur sicheren Drehzahlerfassung benötigt, die eine Bearbeitungsmaschine der Holzbearbeitung unnötig verteuert.
Aus der DE 101 63 010 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur geberlosen sicheren Geschwindigkeitsüberwachung bekannt. Dabei ist "sicher" im Sinne der 1-Fehler-Sicherheit zu verstehen. Diese bekannte Vorrichtung weist zwei Prozessoren auf, die mittels einer Kommunikationseinrichtung miteinander verknüpft sind. Von diesen beiden Prozessoren arbeitet der erste Prozessor einen regulären Regelalgorithmus ab und führt anhand eines geschätzten Drehzahl-Istwertes die gewünschte Überwachung auf Überschreitung einer bestimmten Drehzahlgrenze durch. Der zweite Prozessor ermittelt aus gemessenen Strom- oder Spannungs-Istwerten eine aktuelle Ausgangsfrequenz eines zugeordneten Antriebs und führt dementsprechend analog zum ersten Prozessoreine Grenzüberwachung durch. Die beiden Ergebnisse werden kreuzweise verglichen. Sind diese beiden Ergebnisse nicht identisch, so wird ein Stoppsignal ausgelöst, das bewirkt, dass der Antrieb austrudelt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine bekannte schnelldrehende Bearbeitungsmaschine derart weiterzubilden, dass aufwändige mechanische Mechanismen zur Drehzahlerfassung nicht mehr benötigt werden.
Diese Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.
Dadurch, dass das Antriebsgerät ein Umrichtergerät aufweist, das die bekannte Vorrichtung zur geberlosen sicheren Geschwindigkeitsüberwachung aufweist, wird diese Bearbeitungsmaschine geberlos und sicherheitsgerichtet auf Überdrehzahl überwacht. Durch die Verwendung der bekannten Vorrichtung zur geberlosen sicheren Geschwindigkeitsüberwachung bei einer schnelldrehenden Bearbeitungsmaschine, kann man auf aufwändige Zusatzeinrichtungen verzichten. Dadurch erreicht man eine erhebliche Kosteneinsparung, da diese aufwändigen Zusatzeinrichtungen kostenmäßig im Bereich des Umrichtergerätes für eine Bearbeitungsvorrichtung liegen können.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der schnelldrehenden Bearbeitungsmaschine ist das Umrichtergerät ausgangsseitig mit einer zusätzlichen Bremseinrichtung der Bearbeitungsmaschine elektrisch leitend verknüpft, die mit der Bearbeitungsvorrichtung mechanisch verbunden ist. Dadurch kann bei Überschreitung einer Grenzdrehzahl der Antrieb der Bearbeitungsvorrichtung umgehend abgebremst werden, so dass ohne zeitliche Verzögerung die Betriebsdrehzahl begrenzt wird.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine Ausführungsform einer schnelldrehenden Bearbeitungsmaschine nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.
1 zeigt eine herkömmliche schnelldrehende Bearbeitungsmaschine und in der
2 ist eine schnelldrehende Bearbeitungsmaschine nach der Erfindung dargestellt.
Gemäß der 1 weist eine herkömmliche schnelldrehende Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine Kehlmaschine, eine Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere eine Spindel 2, eine Antriebsvorrichtung 4, bestehend aus einem Elektromotor 6 und einem Umrichtergerät 8, einer Überwachungseinrichtung 10 und einem Drehimpulsgeber 12 auf. Auf einem verfahrbaren Werkstückschlitten 14 ist ein zu bearbeitendes Stück Holz 16 befestigt. Als verfahrbarer Werkstückschlitten 14 ist beispielsweise eine Fördereinrichtung, insbesondere ein Förderband, vorgesehen, auf dem das zu bearbeitende Holzstück 16 liegt. Das Umrichtergerät 8 ist ausgangsseitig mit Anschlüssen des Elektromotors 6 verknüpft, der mechanisch mit der Bearbeitungsspindel 2 der Kehlmaschine verbunden ist. Diese Spindel 2 weist an dem Elektromotor gegenüberliegenden Ende eine Anzahl von Messern 18 auf, die am Umfang gleichmäßig verteilt sind. Außerdem ist die Bearbeitungsspindel 2 mit einem Drehimpulsgeber 12 mechanisch verbunden. Ausgangsseitig ist dieser Drehimpulsgeber 12 signaltechnisch mit der Überwachungseinrichtung 10 verknüpft, die auf eine vorbestimmte Grenzdrehzahl eingestellt ist. Ausgangsseitig ist diese Überwachungseinrichtung 10 mit dem Umrichtergerät 8 verbunden. Mittels dieser Bearbeitungsvorrichtung wird in dem Stück Holz 16 eine Nut bzw. eine Kehle gefräst. Da die Betriebsdrehzahl der Spindel 2 sehr hoch ist, muss diese gefräste Nut bzw. Kehle nicht mehr nachbehandelt werden. Wegen dieser hohen Betriebsdrehzahl ist der zahlenmäßige Abstand zur Grenzdrehzahl nicht sehr groß. Ohne eine Überwachung der Betriebsdrehzahl auf Überschreitung der vorbestimmten Grenzdrehzahl, wäre eine rechtzeitige Verminderung der Drehzahl nicht mehr möglich, so dass diese Bearbeitungsmaschine mechanisch beschädigt werden würde, wobei unter Umständen auch der Bediener dieser Kehlmaschine in Mitleidenschaft gezogen werden würde. Mittels der Überwachungseinrichtung 10 wird eine Überschreitung der Betriebsdrehzahl über eine vorbestimmte Grenzdrehzahl erfasst und dem Umrichtergerät 8 mitgeteilt. Aufgrund dieses Fehlersignals bremst dieses Umrichtergerät 8 den Elektromotor 6 ab, indem ein Sollsignal der Betriebsdrehzahl herabgesetzt, beispielsweise auf Null gesetzt, wird. Um den Elektromotor 6 der Spindel 2 möglichst schnell abbremsen zu können, kann eine zusätzliche Bremsvorrichtung vorgesehen sein, die in dieser Darstellung nicht explizit dargestellt ist.
Da die Betriebsdrehzahl der Spindel 2 der Kehlmaschine sicherheitsgerichtet erfasst werden muss, ist der Drehimpulsgeber 12 und die Überwachungseinrichtung 10 sehr kostspielig.
In der 2 ist eine Ausführungsform einer schnelldrehenden Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine Kehlmaschine, nach der Erfindung schematisch veranschaulicht. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform unterscheidet sich von der herkömmlichen Ausführungsform nach 1 dadurch, dass kein Drehimpulsgeber 12 und keine externe Überwachungseinrichtung 10 mehr vorhanden sind. An Stelle des Umrichtergerätes 8 weist das Antriebsgerät 4 nach der Erfindung ein Umrichtergerät 20 auf, das eine Vorrichtung zur geberlosen sicheren Geschwindigkeitsüberwachung aufweist. Diese Vorrichtung zur geberlosen sicheren Geschwindigkeitsüberwachung ist, wie eingangs bereits erwähnt, aus der DE 101 63 010 A1 bekannt. Da der Aufbau der Vorrichtung und deren Funktionsweise dieser Offenlegungsschrift zu entnehmen sind, wird aus diesem Grund hier auf eine detaillierte Beschreibung der Vorrichtung verzichtet. Sobald feststeht, dass die Betriebsdrehzahl eine vorbestimmte Grenzdrehzahl überschritten hat, bremst dieses Umrichtergerät 20 durch einen Sollwertsprung für die Betriebsdrehzahl den Elektromotor 6 der Bearbeitungsspindel 2 der Kehlmaschine ab oder betätigt eine Bremseinrichtung der Bearbeitungsspindel 2.
Durch die Verwendung eines Umrichtergerätes mit der bekannten Vorrichtung zur geberlosen sicheren Geschwindigkeitsüberwachung bei einem Antrieb einer Bearbeitungsspindel 2 einer Kehlmaschine wird erreicht, dass die kostspieligen Zusatzeinrichtungen wie Drehimpulsgeber und externe Überwachungseinrichtung eingespart werden können. Dadurch ist eine schnelldrehende Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine Kehlmaschine, nach der Erfindung wesentlich preiswerter, wobei sich der Verdrahtungsaufwand ebenfalls reduziert.

Claims

Schnelldrehende Bearbeitungsmaschine mit einer Bearbeitungsvorrichtung und einem einen Elektromotor (6) und ein Umrichtergerät (8) aufweisenden Antriebsgerät (4), wobei der Elektromotor (6) einerseits mechanisch mit der Bearbeitungsvorrichtung und andererseits elektrisch mit dem Umrichtergerät (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsgerät (4) ein Umrichtergerät (20) aufweist, das mit einer Vorrichtung zur geberlosen sicherheitsgerichteten Überwachung einer Drehzahl ausgestaltet ist.
Schnelldrehende Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsvorrichtung mit einer Bremseinrichtung versehen ist.
Schnelldrehende Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bearbeitungsvorrichtung eine Bearbeitungsspindel (2) vorgesehen ist.
Schnelldrehende Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bearbeitungsvorrichtung ein Sägeblatt vorgesehen ist.
Schnelldrehende Bearbeitungsmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese Bearbeitungsmaschine eine Kehlmaschine ist.
Schnelldrehende Bearbeitungsmaschine nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese Bearbeitungsmaschine eine Sägemaschine ist.
Schnelldrehende Bearbeitungsmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Umrichtergerät (20) ein Spannungszwischenkreis-Umrichter vorgesehen ist.
Schnelldrehende Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur sicheren Geschwindigkeitsüberwachung zwei Prozessoren aufweist, die über eine Kommunikationseinrichtung miteinander verknüpft sind.