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Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschinenmotoreinheit, insbesondere Mehrachsendrehkopf, Motorspindel oder Drehtisch, mit einem elektrischen, wenigstens einen Stator und einen um eine Drehachse drehbaren Rotor aufweisenden Antrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Mehrachsendrehköpfe, Motorspindeln oder Drehtische im Werkzeugmaschinenbau sind hochkomplexe Produkte, an die ausgesprochen hohe Qualitätsanforderungen, insbesondere bezüglich Genauigkeit, gestellt sind.
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Im Rahmen von anstehenden Wartungsarbeiten oder Reparaturen müssen diese Qualitätsanforderungen ebenfalls gewährleistet werden, um sowohl einen ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten und um die Laufzeit dieser Komponenten nicht zu verringern. Das bedeutet vor allem, dass bei einem Austausch bzw. im Reparaturfall nur Originalersatzteile verwendet und die Montage und Reparatur ausschließlich durch geschultes Personal durchgeführt werden sollte.
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Allerdings können derartige Werkzeugmaschinenmotoreinheiten auch von nicht geschultem Personal repariert bzw. geöffnet und wieder verschlossen werden, ohne dass dies der Maschinenhersteller bzw. der Komponentenhersteller erfährt. Dies führt unter anderem dazu, dass teilweise Maschinennutzer die Komponenten von nichtautorisierten Reparaturwerkstätten reparieren lassen, um Kosten zu sparen. Hierbei stellt es sich gewöhnlich jedoch heraus, dass die Qualität der Reparatur nicht ausreichend ist, so dass wiederum der Originalhersteller die Mängel beseitigen muss. Hierbei wird im Allgemeinen dem Originalhersteller verschwiegen, dass zwischenzeitlich ungeschultes Personal tätig war, um möglichst die Gewährleistungen des Originalherstellers bzw. die Garantie nicht zu verlieren.
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In der Druckschrift
DE 297 16 359 U1 ist eine Schaltungsanordnung zur automatischen Einstellung eines sicheren Betriebszustands offenbart, wobei Detektoren bei Werkzeugmaschinen vorhanden sind, die das Öffnen einer Schutztür erfassen und beispielsweise die Bearbeitungsgeschwindigkeit auf eine sicher begrenzte Geschwindigkeit verringern oder einen sicheren Halt durchführen. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich der Benutzer auch beim Eindringen in den Arbeitsraum keine schweren Verletzungen zuziehen kann.
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Zudem wird aus der
DE 196 34 626 C1 dem Fachmann allgemein gelehrt, elektrische Komponenten bei unbefugter Demontage dauerhaft außer Betrieb zu setzen. Beispielsweise wird der Schutz vor Diebstahl genannt.
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Weiterhin kann der Druckschrift
DE 36 09 927 A1 eine Schnellabschaltung einer Werkzeugmaschine bei Überhitzung der Spindel entnommen werden.
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Aufgabe und Vorteile der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Werkzeugmaschinenmotoreinheit mit einem elektrischen Antrieb vorzuschlagen, die einen Zugriff durch nicht ausreichend qualifiziertes Personal erfassbar macht.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Werkzeugmaschinenmotoreinheit der eingangs genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
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Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschinenmotoreinheit dadurch aus, dass wenigstens ein Demontagesensor zur Aktivierung insbesondere einer Antriebssperrvorrichtung zum Versperren des Antriebs vorgesehen ist.
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Mit Hilfe des vorteilhaften Demontagesensors wird es nun möglich, die Demontage bzw. den Zugriff zu erfassen und gegebenenfalls elektronisch abzuspeichern und/oder in vorteilhafter Weise an eine entsprechende Stelle wie den Originalhersteller weiterzuleiten bzw. diesen zu informieren.
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Vorteilhafterweise ist eine Signalisierung des Zugriffs bzw. der Demontage vorgesehen. Die Signalisierung kann mit einer vorteilhaften Signalisiervorrichtung mechanisch und/oder elektrisch bzw. optisch und/oder akustisch erfolgen.
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Durch die vorteilhafte Aktivierung einer Antriebsperrvorrichtung zum Sperren des Antriebs wird erreicht, dass ein Betrieb der Werkzeugmaschinenmotoreinheit nach Demontage wenigstens einer besonderen Komponente der Werkzeugmaschinenmotoreinheit nicht mehr möglich ist. Hierdurch ist ein eindeutiger Nachweis für einen unbefugten Zugriff bzw. Demontage verwirklicht. Gemäß der Erfindung wird eine (Teil-)Demontage eines Gehäuseteils, des Lagerschilds, eines Wälzlagers, des Rotors oder dergleichen durch den Demontagesensor erfasst, wodurch die Antriebssperrvorrichtung in vorteilhafter Weise aktiviert und somit der Antrieb gemäß der Erfindung gesperrt wird.
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Gemäß der Erfindung umfasst eine Temperaturschutzeinheit zum Schutz des Stators und/oder Rotors vor Überhitzung wenigstens die Antriebssperrvorrichtung. Sehr häufig weisen bereits herkömmliche Werkzeugmaschinenmotoreinheiten eine Temperaturschutzeinheit zum Schutz des Stators und/oder Rotors vor Überhitzung auf. Die Verwendung dieser bereits vorhandenen Vorrichtung führt gemäß der Erfindung zu einer Mehrfachnutzung dieser Vorrichtung und somit zur Verringerung des Aufwands zur Realisierung der Erfindung. Zudem können bereits vorhandene Werkzeugmaschinenmotoreinheiten durch Verwendung der Temperaturschutzeinheiten in vorteilhafter Weise nachgerüstet werden. Beispielsweise weist die Temperaturschutzeinheiten einen Temperatursensor bzw. einen temperaturabhängigen Widerstand/Schalter auf, der vorzugsweise im Stator und/oder Rotor angeordnet bzw. im Wickelkopf beispielsweise fest vergossen ist. Bei einer Überhitzung des Stators und/oder Rotors schaltet der temperaturabhängige Widerstand bzw. dieser unterbricht einen entsprechenden Schaltkreis, was z. B. von einer vorteilhaften elektronischen Kontrolleinheit wahrgenommen und zur Abschaltung des Antriebs verwendet werden kann.
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Die Erfindung macht sich dies zunutze um nach erfolgter Demontage einer entsprechenden Komponente die Temperaturschutzeinheit und/oder die elektrische Kontrolleinheit entsprechend zu aktivieren, was somit zur Sperrung des Antriebs führt.
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In einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung soll eine rein mechanische Erfassung der Demontage und/oder Aktivierung der Antriebssperrvorrichtung vorgesehen werden. Vorzugsweise ist eine elektrische oder elektromechanische Erfassung und/oder Aktivierung der Antriebsperrvorrichtung zum Sperren des Antriebs vorgesehen.
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Grundsätzlich ist eine Ausbildung des Demontagesensors als elektrischer Demontagesensor zur Generierung eines elektrischen Demontagesignals bzw. zur elektrischen Aktivierung der Antriebssperrvorrichtung gemäß der Erfindung von besonderem Vorteil. Eine derartige Generierung eines vorteilhaften elektrischen Signals ermöglicht zudem eine elektrische Speicherung in handelsüblichen elektronischen Speichern und/oder elektrische Übermittlung z. B. an zuständige Stellen.
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In einer vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst die Antriebssperrvorrichtung wenigstens einen elektrischen Schalter zum Unterbrechen der elektrischen Energieversorgung des Antriebs. Beispielsweise wird die Demontage mechanisch und/oder elektromechanisch erfasst, womit der vorteilhafte elektrische Schalter aktiviert wird und zu einer Unterbrechung der elektrischen Energieversorgung des Antriebs führt. Entsprechende elektrische Schalter können in besonders vorteilhafter Weise eine Umwandlung einer mechanischen Verstellung bzw. Demontage zum Beispiel einer Schraube, eines Stiftes, einer Abdeckung oder dergleichen in ein elektrisches Signal bzw. eine elektrische Unterbrechung der Energieversorgung des Antriebs realisieren.
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Vorteilhafterweise ist wenigstens eine Fixiereinheit zum Fixieren der Sperrung des Antriebs vorgesehen. Hiermit wird erreicht, dass nicht durch Montage der demontierten Komponente bzw. Komponenten mit gegebenenfalls durchgeführtem Austausch einer der Komponenten der Werkzeugmaschinenmotoreinheit, wie beispielsweise des Lagers oder dergleichen, nicht zwangsweise bzw. automatisch die Sperrung des Antriebs aufgehoben wird. Vielmehr wird mit dieser Maßnahme erreicht, dass die Sperrung des Antriebs auch bei wieder vollständig montierter Werkzeugmaschinenmotoreinheit nach dem erfindungsgemäßen Demontieren erhalten bleibt. Das heißt, dass hierbei selbst bei vollständig montierter Werkzeugmaschinenmotoreinheit diese nicht betriebsbereit ist.
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In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eine Lösevorrichtung zu Lösen der (fixierten) Sperrung des Antriebs vorgesehen. Mit Hilfe einer derartigen Lösevorrichtung, die vorzugsweise nur qualifiziertes Personal bzw. qualifizierte Stellen wie der Hersteller oder von diesem autorisierte Werkstätten etc. besitzen, kann die Wiederinbetriebnahme der Werkzeugmaschinenmotoreinheit nach Montage bzw. Teilmontage der Werkzeugmaschinenmotoreinheit erfolgen. Hiermit wird unbefugten Personen bzw. Stellen, die eine entsprechende Lösevorrichtung nicht besitzen, verwehrt, die Wiederaufnahme des Betriebs der Werkzeugmaschinenmotoreinheit vorzunehmen.
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Vorzugsweise ist die Fixiereinheit als kodifizierbare Fixiereinheit ausgebildet. Beispielsweise kann eine mechanische Kodifizierung vorgesehen werden. Dies wird beispielsweise durch vorteilhafte geometrische Gestaltung entsprechender Komponenten und/oder mit Hilfe von mechanischen (Hebel-)Verstellsystemen realisierbar.
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Vorteilhafterweise ist eine elektromechanische bzw. elektronische Kodifizierung vorgesehen. Durch die Verwendung einer elektrischen bzw. elektronischen Kodifizierung eröffnen sich unzählige Möglichkeiten zur Verwirklichung eines Codes, was die unbefugte Aufhebung der erfindungsgemäßen Sperrung des Antriebs weitestgehend verhindert.
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Vorzugsweise weist die Lösevorrichtung wenigstens eine Eingabeeinheit zum Eingeben eines elektrischen Codes auf. Beispielsweise umfasst die Antriebssperrvorrichtung einen elektrischen Code bzw. ist dieser in dieser gespeichert. Durch Eingeben des entsprechenden elektrischen Codes führt dann in vorteilhafter Weise zur Auflösung der Sperrung. Erst danach kann der Antrieb wieder in Betrieb gesetzt werden.
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Die Aktivierung der Antriebssperrvorrichtung durch den Demontagesensor kann nicht nur mechanisch oder elektromechanisch erfolgen, sondern auch rein elektronisch über eine Drahtverbindung und/oder eine drahtlose Verbindung. Beispielsweise ist denkbar, dass wenigstens ein elektrischer Sender und/oder Empfänger vorgesehen werden, um drahtlos Signale bzw. Daten zu übertragen. Dies kann sowohl zur Information des Herstellers bzw. entfernter Stellen geschehen, beispielsweise unter Zuhilfenahme von Mobilfunktelefonsystemen, DECT-Systemen, Bluetooth-Systemen oder dergleichen. Auch kann eine drahtlose Datenübertragung mit Hilfe von RFID-Elementen oder dergleichen realisiert werden. Beispielsweise kann eine Komponente, wie zum Beispiel das Lager etc., mit einem RFID-Element versehen werden, das vom vorteilhaften Demontagesensor wahrnehmbar und/oder identifizierbar ist. Im Fall einer unsachgemäßen Reparatur bzw. eines Austauschs des Lagers bzw. der Komponente mit RFID-Element durch eine Komponente ohne RFID-Element, das heißt durch kein Originalteil, kann dies durch den Demontagesensor bzw. mit einem entsprechenden Sender/Empfänger erfasst werden, was zur erfindungsgemäßen Sperrung des Antriebs führen kann.
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Ausführungsbeispiel
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der einzigen Figur nachfolgend. näher erläutert.
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In 1 ist ein schematisches Blockdiagramm dargestellt, das wesentliche Komponenten der Erfindung umfasst.
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Ein Elektromotor einer Motorspindel ist mittels eines Temperatursensors wie z. B. einem Kaltleiter 2 temperaturüberwacht. Hierzu existiert eine Elektronik 1, welche im Wickelkopf vergossen ist. Mit vergossen ist ebenfalls z. B. der Kaltleiter 2 als Sensor, der dem Schutz vor Überhitzung dient. Das bedeutet, dass der Kaltleiter 2 ab einer bestimmten Temperatur, z. B. 130°C, öffnet und die Motorspindel nicht mehr betrieben werden kann. Dieser Schalter soll auch dafür genutzt werden, gewissermaßen als Anfahrsperre für eine Spindelkodierung gemäß der Erfindung zu dienen.
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In der Regel wird bei einfachen Wartungsarbeiten die. Motorspindel vorne geöffnet, d. h. auf der Seite, auf der auch das Werkzeug eingespannt wird. Um beispielsweise jedoch Lager austauschen zu können, muss die Motorspindel „hinten” geöffnet werden. Wird die Spindel nun hinten geöffnet, z. B. es wird eine vorbestimmte Schraube 4, Stift etc. gegebenenfalls am Lagerschild, Gehäusemantel, Rotorflansch oder dergleichen entfernt, kann ein vorteilhafter Schalter 3 betätigt bzw. geöffnet werden. Der Schalter 3 setzt vorzugsweise bei einmaliger Betätigung eine elektronische Verriegelung in Gang.
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Das Besondere ist jedoch, dass eine erneute Betätigung bzw. Schließen des Schalters 3 z. B. durch Montage der Schraube 4, beispielsweise beim Zusammenbauen der Motorspindel, diese elektronische Verriegelung nicht wieder aufheben kann. Die elektronische Verriegelung ist beispielsweise auch im Wickelkopf mit vergossen. Die elektronische Verriegelung kann im Prinzip auch als Schalter 3 in Serie zum Kaltleitersensor 2 realisiert werden. Ist beispielsweise die Elektronik 1 dazu in der Lage, beim „temperaturbedingten Aufmachen” des Kaltleitersensors 2 eine Verriegelung in Gang zu setzten, so kann dies z. B. die gleiche Verriegelung mit Hilfe des Schalters 3, der beim Öffnen der Motorspindel im hinteren Bereich betätigt wird, aktiviert werden.
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Eine Entriegelung kann in der Art und Weise vorgesehen werden, dass diese über eine Löse- bzw. Decodiereinheit 5 mit Stecker 6 und/oder über bzw. mit z. B. einer Code-Eingabe über einen Sender zum drahtlosen Senden von Signalen, von außen erfolgen kann. Ist beispielsweise eine entsprechende Werkstatt zur Reparatur von derartigen Motorspindeln autorisiert, so kann diese z. B. beim Hersteller nach einer Reparatur anrufen, die Seriennummer der Motorspindel durchgeben, um dann den entsprechenden Entriegelungscode zu erhalten. Dieser kann unter Umständen auch durch eine Art „Zufallsgenerator” erzeugt werden. Autorisierte Werkstätten besitzen auch den entsprechenden Sender, mit dem eine Motorspindel wieder entriegelt werden kann.
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Wie in 1 schematisch dargestellt, wird die Grundfunktion bzw. der Manipulationsschutz z. B. dadurch realisiert, dass durch das Lösen beispielsweise der Schraube 4 im Lagerdeckel die Temperatursignale des Elektromotors unterbrochen werden. Das heißt Schalter K1 öffnet, was zu einer Umrichterfehlmeldung führt, welche den Weiterbetrieb verhindert. Eine solche Elektronik 1 ist, um die Überbrückung in vorteilhafter Weise zu verhindern, im Allgemeinen fest eingegossen im Wickelkopf. Nur über den berechtigten Zugriff, beispielsweise über ein Schreib-/Lese-Gerät 5, welches an einen Geberstecker 6 angeschlossen wird, kann die Temperaturfühlerkreisschaltung wieder geschlossen werden.
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Vorzugsweise werden zahlreiche bzw. sämtliche Daten zur Spindel bzw. Betriebsdaten aus der Spindel 8 auf einem elektrischen Datenspeicher 7 abgelegt, so dass der Hersteller jederzeit diese bei Bedarf auslesen und auswerten kann.
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Hiermit kann ein System realisiert werden, welches die unautorisierte Manipulation durch Fremdfirmen oder dergleichen verhindert. Hierbei kann ein derartiges System diverse Betriebsdaten, zum Beispiel Inbetriebnahme, Betriebssunden, Anzahl der Werkzeugwechsel, Crashs, Zeitpunkt der Manipulation etc. speichern. Diese Daten sind für spätere Diagnosezwecke in vorteilhafter Weise verwendbar. Zusätzliche Daten wie zum Beispiel die Umrichterparameterliste, Teileverwendungsnachweise, Bedienungsanleitung, Serialnummern oder das Auslieferungsdatum etc. können ebenfalls gespeichert werden.
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Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist eine Motorspindel zur Absicherung des integrierten Elektromotors eine Messstelle der Wickelkopftemperatur auf, die von der Steuerung überwacht wird. Wenn die Wickelkopftemperatur einen bestimmten Grenzwert überschritten hat, erhöht sich der Widerstand dieses Steuerungseingangssignals, wenn ein bestimmter Schwellenwert erreicht wird und danach schaltet die Steuerung mit dem Signal ”Über-Temperatur” die Spindel, ab. Ist die Wickelkopftemperatur nach dem Abschalten wieder abgesunken, wird das Widerstandssignal unter den entsprechenden Schwellenwert fallen und die Steuerung gibt den Betrieb wieder frei.
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Wenn nun gemäß der Erfindung beispielsweise in Reihe zu diesem Temperatursensor bzw. Kaltleiter 2 ein vorteilhafter Schalter K1 den Schaltkreis unterbricht bzw. die Motorspindel auf Anlaufsperre setzt, führt das unsachgemäße Öffnen der Motorspindel zwangsweise zu einer Unterbrechung dieses Signalkreises. Damit erkennt die Steuerung einen zu großen Widerstand und erlaubt der Spindel nicht, wieder anzulaufen. Das bedeutet, dass die vorteilhafte Codierung mit Anlaufsperre jederzeit in auch schon vorhandenen Werkzeugmaschinen integriert werden kann. Gewöhnlich verfügen herkömmliche Motorspindeln, direkt angetriebene Drehtische oder andere eine Schwenkachse aufweisende Werkzeugmaschinenmotoreinheiten bereits über herkömmliche Temperaturabschaltungen.
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Insbesondere bedeutet dies, dass der Spindelhersteller ohne weitere Hilfsmaßnahmen von Seiten des Maschinenherstellers etc. eine derartige Codierung realisieren kann, und diese unmittelbar in bereits vorhandene Maschinen einsetzen kann.
