DE102014206138A1

DE102014206138A1 - Werkzeugmaschine, Verfahren zum Betreiben

Info

Publication number: DE102014206138A1
Application number: DE102014206138.5A
Authority: DE
Inventors: Philipp ZIPF
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2015-10-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine (1), insbesondere Handwerkzeugmaschine, mit einer Antriebseinrichtung (3), mit wenigstens einem durch die Antriebseinrichtung (3) antreibbaren Werkzeug (5) zur Bearbeitung eines Werkstücks (6), mit einer die Antriebseinrichtung (3) ansteuernden Steuereinheit (4) und mit einer Betätigungseinrichtung (7) zum manuellen Vorgeben einer Leistung der Werkzeugmaschine (1). Es ist vorgesehen, wenigstens einen Temperatursensor (10) zur Erfassung einer Temperatur des Werkstücks (6) und/oder des Werkzeugs (5), wobei die Steuereinheit (4) die Leistung der Antriebseinrichtung (3) in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur beeinflusst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere Handwerkzeugmaschine, mit einer Antriebseinrichtung, mit wenigstens einem durch die Antriebseinrichtung antreibbaren Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks, mit einer die Antriebseinrichtung ansteuernden Steuereinheit und mit einer Betätigungseinrichtung zum manuellen Vorgeben einer Leistung der Werkzeugmaschine.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Werkzeugmaschine, die eine Antriebseinrichtung, ein durch die Antriebseinrichtung antreibbares Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks, eine die Antriebseinrichtung ansteuernde Steuereinheit sowie eine Betätigungseinrichtung zum manuellen Vorgeben der Leistung der Werkzeugmaschine.
Stand der Technik
Werkzeugmaschinen und Verfahren zum Betreiben dieser sind aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise weisen Werkzeugmaschinen eine Antriebseinrichtung auf, die ein Werkzeug zur beispielsweise spanenden Bearbeitung eines Werkstücks antreibt. So kann die Antriebseinrichtung beispielsweise eine Bohrspitze in eine Rotationsbewegung versetzen. Auch ist es denkbar, eine Bohrspitze in eine Rotationsbewegung mit einer überlagerten translatorischen Bewegung in der Art eines Bohrhammers zu versetzen. In jedem Fall entsteht während der Bearbeitung Berührungskontakt zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug. In Abhängigkeit von dem Anpressdruck gegen das Werkstück, dem Material des Werkstücks und des Werkzeugs, sowie der Drehzahl und des Drehmoments des Werkzeugs entsteht aufgrund der Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück Wärme, die einen Einfluss auf die Bearbeitung des Werkstücks haben kann. Erwärmt sich das Werkstück beispielsweise über eine Grenztemperatur hinaus, so kann dies dazu führen, dass die Bearbeitung des Werkstücks in der gewünschten Weise nicht mehr möglich ist oder Toleranzen überschritten werden. Insbesondere kann durch die Temperaturerhöhung das Material des Werkstücks und/oder des Werkszeugs nachhaltig beeinflusst beziehungsweise verändert werden, so dass das Werkzeug beispielsweise nicht wiederverwendet werden kann oder das Werkstück als fehlerhaft beurteilt werden muss.
Üblicherweise ist es daher bekannt, in Abhängigkeit von dem Material und des Bearbeitungsvorgangs die Drehzahl und das Drehmoment und/oder gegebenenfalls die Arbeitsfrequenz beziehungsweise die Leistung der Werkzeugmaschine entsprechend einzustellen, um entsprechende Temperaturentwicklungen zu vermeiden. Auch ist bekannt, der Bearbeitungsstelle einen Kühlmittelfluss zuzuführen, um eine unerwünschte Temperaturentwicklung zu vermeiden. Ändert sich jedoch bei der Bearbeitung beispielsweise der Anpressdruck oder wurden Materialeigenschaften falsch eingeschätzt, kann dennoch ein unerwünschtes Bearbeitungsergebnis die Folge sein.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass stets eine optimale Bearbeitung des Werkstücks erfolgt. Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass die Werkzeugmaschine wenigstens einen Temperatursensor zur Erfassung einer Temperatur des Werkstücks und/oder des Werkezugs aufweist, wobei die Steuereinheit die Leistung der Antriebseinrichtung in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur beeinflusst. Es ist also vorgesehen, dass die Steuereinheit die durch die Betätigung der Betätigungseinrichtung vorgegebene Leistung der Handwerkzeugmaschine, insbesondere der Antriebseinrichtung, in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur des Werkstücks und/oder des Werkzeugs beeinflusst. Damit wird die eigentlich vorgegebene Soll-Leistung durch eine beeinflusste Soll-Leistung ersetzt, die sich aus der gewünschten Leistung und der Temperatur des Werkstücks und/oder des Werkzeugs ergibt. Durch die Erfindung wird außerdem erreicht, dass stets eine optimale Bearbeitung des Werkstücks erfolgt, auch wenn dieses beispielsweise Temperaturen weit unterhalb des Gefrierpunktes aufweist. Durch den Temperatursensor wird die erhöhte Temperatur, insbesondere des Werkstücks erfasst, und die Leistung der Werkzeugmaschine entsprechend beeinflusst.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Temperatursensor als berührungslos arbeitender Temperatursensor ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass vor der Bearbeitung des Werkstücks kein tatsächlicher Berührungskontakt mit dem Werkstück erfolgen muss. Insbesondere kann auf eine aufwändige Messfühlerapparatur zum Erfassen der Temperatur des Werkstücks und/oder des Werkzeugs verzichtet werden. Dadurch ist die Werkzeugmaschine einfach bedienbar.
Besonders bevorzugt ist der Temperatursensor als Infrarotsensor ausgebildet, der die Temperatur des Werkstücks und/oder des Werkzeugs berührungsfrei erfasst. Infrarotsensoren sind grundsätzlich bekannt, so dass eine genaue Darstellung des Infrarotsensors an dieser Stelle nicht notwendig ist. Bevorzugt ist der Temperatursensor derart in der Werkzeugmaschine angeordnet, dass der Erfassungsbereich des Temperatursensors zumindest im Wesentlichen im Bereich der zu erwartenden Bearbeitung liegt. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Temperatursensor dazu mit seinem Erfassungsbereich auf die Spitze des Werkzeugs oder parallel zum dem Werkzeug ausgerichtet ist, um die Temperatur der zu bearbeitenden Stelle und gegebenenfalls auch die Temperatur der Werkzeugspitze selbst zu erfassen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Messfühler zum Erfassen der Temperatur ausgebildet ist. Der Messfühler arbeitet nach dem Berührungsprinzip, so dass ein Berührungskontakt zwischen dem Messfühler und dem Werkstück und/oder dem Werkzeug zum Erfassen der gewünschten Temperatur notwendig ist. Auch wenn hierdurch der Aufbau der Werkzeugmaschine konstruktiv etwas aufwändiger ist, wie oben bereits erläutert, ergeben sich hierdurch Kostenvorteile, da das Vorsehen eines Temperatur-Messfühlers im Vergleich zu einem Infrarotsensor zu Kostenvorteilen führen kann.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Steuereinheit in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur die Drehzahl, das Drehmoment und/oder die Arbeitsfrequenz der Werkzeugmaschine beeinflusst. Bevorzugt ist vorgesehen, dass bei Erfassen einer kritischen Temperaturerhöhung, die Drehzahl und/oder das Drehmoment der beispielsweise fräsenden oder bohrenden Werkzeugmaschine verringert wird, so dass die Temperatur im Bearbeitungsbereich nicht weiter ansteigt und einen kritischen Wert überschreitet.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 führt zu den oben bereits genannten Vorteilen. Es zeichnet sich dadurch aus, dass eine aktuelle Temperatur des Werkstücks und/oder des Werkzeugs erfasst und die Leistung der Handwerkzeugmaschine in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur beeinflusst wird.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur eine Drehzahl, ein Drehmoment und/oder eine Arbeitsfrequenz der Antriebseinrichtung der Handwerkzeugmaschine beeinflusst werden. Dabei wird insbesondere wie zuvor beschrieben vorgegangen.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Beeinflussung der Leistung in Abhängigkeit von dem Material des Werkstücks und/oder des Werkzeugs erfolgt. So können beispielsweise Sensoren vorgesehen werden, die die elektrische Leitfähigkeit des Werkstücks prüfen, um in Abhängigkeit des Prüfungsergebnisses darauf zu schließen, ob Metall oder beispielsweise Holz oder Kunststoff geschnitten wird. Hierdurch kann das Bearbeitungsergebnis noch weiter optimiert werden.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige
Figur eine Werkzeugmaschine in einer vereinfachten Seitenansicht.
Die Figur zeigt eine Werkzeugmaschine 1, die als Handwerkzeugmaschine und vorliegend als Handbohrmaschine ausgebildet ist. Dazu weist die Werkzeugmaschine 1 ein pistolenförmiges Gehäuse 2 auf, in welchem eine Antriebseinrichtung 3 sowie eine Steuereinheit 4 angeordnet sind. Die Antriebseinrichtung 3 ist dazu ausgebildet, ein Werkzeug 5, das an der Spitze des pistolenförmigen Gehäuses 2 angeordnet und als Bohrspitze ausgebildet ist, anzutreiben. Da es sich vorliegend um eine Handbohrmaschine handelt, ist die Antriebseinrichtung 3 dazu ausgebildet, das Werkzeug 5 in eine Rotationsbewegung zu versetzen, um mittels des Werkzeugs 5 ein Loch in ein Werkstück 6 einzubringen.
Die Werkzeugmaschine 1 weist weiterhin eine Betätigungseinrichtung 7 auf, die einen Betätigungsschalter 8 aufweist, dessen Schaltstellung von der Steuereinheit 4 überwacht wird. Zur Energieversorgung weist die Werkzeugmaschine 1 außerdem ein austauschbares Energiespeichermodul 9 auf, das elektrisch mit der Antriebseinrichtung 3 und der Steuereinheit 4 verbunden ist.
An der das Werkzeug 5 aufweisenden Spitze ist in dem Gehäuse 2 außerdem ein Temperatursensor 10 angeordnet, dessen Erfassungsbereich, hier durch gestrichelte Linien 11 angedeutet, in Bearbeitungsrichtung ausgerichtet ist. Dabei ist der Erfassungsbereich 11 derart ausgerichtet, dass er zumindest bereichsweise auch das Werkzeug 5 erfasst.
Der Temperatursensor 10 ist als Infrarotsensor ausgebildet, der berührungsfrei eine Temperatur des Werkstücks 6 und gegebenenfalls des Werkzeugs 5 vorzugsweise kontinuierlich erfasst. Die Steuereinheit 4 wertet die erfassten Temperaturen aus.
Im Betrieb gibt der Benutzer durch Betätigen des Betätigungsschalters 8 eine gewünschte Leistung der Handwerkzeugmaschine vor, die diese bei der Bearbeitung des Werkstücks 6 erbringen soll. Beispielsweise ist der Betätigungsschalter 8 stufenfrei über einen vorgebbaren Schwenkbereich verstellbar, um unterschiedliche Leistungen einstellen zu können. Die Steuereinheit 4 überwacht die Schaltstellung des Betätigungsschalters 8 sowie die von dem Temperatursensor 10 erfassten Temperaturen. In Abhängigkeit der erfassten Temperatur beeinflusst die Steuereinheit 4 die durch den Betätigungsschalter 8 vorgegebene und durch die Antriebseinrichtung 3 auszugebende Leistung der Werkzeugmaschine 1 derart, dass an der Bearbeitungsstelle optimale oder zumindest unkritische Temperaturverhältnisse bei der Bearbeitung vorliegen. Insbesondere ist vorgesehen, dass wenn eine kritische hohe Temperatur erfasst wird, die Drehzahl und/oder das Drehmoment der Antriebseinrichtung 3 verringert wird, und die Temperatur nicht weiter zu erhöhen.
Unabhängig von dem durch die Betätigung des Betätigungsschalters vorgegebene Wunschleistung wird somit eine davon abweichende Leistung dann eingestellt, wenn eine kritische Temperatur vorliegt oder droht erreicht zu werden.
Während gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine berührungslose Erfassung der Temperatur vorgesehen ist, ist es alternativ auch denkbar, eine Temperatur des Werkstücks 6 und/oder des Werkzeugs 5 mittels wenigstens eines Messfühlers, der durch Berührungskontakt die jeweilige Temperatur erfasst, zu ermitteln.

Claims

Werkzeugmaschine (1), insbesondere Handwerkzeugmaschine, mit einer Antriebseinrichtung (3), mit wenigstens einem durch die Antriebseinrichtung (3) antreibbaren Werkzeug (5) zur Bearbeitung eines Werkstücks (6), mit einer die Antriebseinrichtung (3) ansteuernden Steuereinheit (4) und mit einer Betätigungseinrichtung (7) zum manuellen Vorgeben einer Leistung der Werkzeugmaschine (1), gekennzeichnet durch wenigstens einen Temperatursensor (10) zur Erfassung einer Temperatur des Werkstücks (6) und/oder des Werkzeugs (5), wobei die Steuereinheit (4) die Leistung der Antriebseinrichtung (3) in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur beeinflusst.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (10) als berührungslos arbeitender Temperatursensor ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (10) als Infrarotsensor ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (10) wenigstens einen Messfühler zum berührenden Erfassen der Temperatur aufweist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur die Drehzahl, das Drehmoment und/oder die Arbeitsfrequenz der Werkzeugmaschine (1) beeinflusst.
Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine (1), insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Antriebseinrichtung (3), mit wenigstens einem durch die Antriebseinrichtung (3) antreibbaren Werkzeug (5) zur Bearbeitung eines Werkstücks (6), mit einer die Antriebseinrichtung (3) ansteuernden Steuereinheit (4) und mit einer Betätigungseinrichtung (7) zum manuellen Vorgeben einer Leistung der Werkzeugmaschine (1), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Temperatur des Werkstücks und/oder des Werkzeugs erfasst und in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur die Leistung der Werkzeugmaschine (1) beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur eine Drehzahl, ein Drehmoment und/oder eine Arbeitsfrequenz der Antriebseinrichtung (3) beeinflusst werden.