DE102014224570A1

DE102014224570A1 - Schutzvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, zumindest zu einem Schutz einer Werkstückoberfläche vor einer Überhitzung

Info

Publication number: DE102014224570A1
Application number: DE102014224570.2A
Authority: DE
Inventors: Rainer Glauning
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2016-06-02
Also published as: CN105666428A; US20160151872A1; US10245718B2

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Schutzvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, zumindest zu einem Schutz einer Werkstückoberfläche vor einer Überhitzung, mit zumindest einer Sensoreinheit (14), die zumindest ein Sensorelement (16) umfasst, und mit zumindest einer Auswerteeinheit (18), mittels derer zumindest anhand von zumindest einer mittels der Sensoreinheit (14) erfassten Kenngröße zumindest auf eine Temperatur einer Werkstückoberfläche eines mittels der Werkzeugmaschine bearbeitbaren Werkstücks schließbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass das Sensorelement (16) zumindest eine Kenngröße eines Fluidstroms erfasst, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist.

Description

Stand der Technik
Aus GB 2 112 547 A ist bereits eine Schutzvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, zumindest zu einem Schutz einer Werkstückoberfläche vor einer Überhitzung bekannt. Hierbei umfasst die Schutzvorrichtung eine Sensoreinheit, die zumindest ein Sensorelement aufweist, und eine Auswerteeinheit, mittels derer anhand von zumindest einer mittels der Sensoreinheit erfassten Kenngröße auf eine Temperatur einer Werkstückoberfläche eines mittels der Werkzeugmaschine bearbeitbaren Werkstücks schließbar ist. Das Sensorelement, das zu einer Erfassung einer Temperatur vorgesehen ist und elektrisch mit der Auswerteeinheit verbunden ist, ist außerhalb eines Werkzeugs angeordnet, wobei das Sensorelement insbesondere gegen einen Einfluss eines Fluidstroms geschützt ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Schutzvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, zumindest zu einem Schutz einer Werkstückoberfläche vor einer Überhitzung, mit zumindest einer Sensoreinheit, die zumindest ein Sensorelement umfasst, und mit zumindest einer Auswerteeinheit, mittels derer zumindest anhand von zumindest einer mittels der Sensoreinheit erfassten Kenngröße zumindest auf eine Temperatur einer Werkstückoberfläche eines mittels der Werkzeugmaschine bearbeitbaren Werkstücks schließbar ist.
Es wird vorgeschlagen, dass das Sensorelement zumindest eine Kenngröße eines Fluidstroms erfasst, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt, speziell programmiert und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Element und/oder eine Einheit zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Element und/oder die Einheit diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllen/erfüllt und/oder ausführen/ausführt. Vorzugsweise ist die Schutzvorrichtung zumindest dazu vorgesehen, eine Temperatur einer Werkstückoberfläche während einer Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines an einer Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine angeordneten Einsatzwerkzeugs zu überwachen. Das Einsatzwerkzeug kann als Schleifwerkzeug (Schleifscheibe, Schleifband o. dgl.), als Polierwerkzeug o. dgl. ausgebildet sein.
Das Sensorelement erfasst bevorzugt zumindest eine Kenngröße eines Fluidstroms während einer Bearbeitung eines Werkstücks, das mittels des an der Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine angeordneten Einsatzwerkzeugs bearbeitbar ist. Der Fluidstrom ist vorzugsweise als Luftstrom ausgebildet, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist. Der Fluidstrom kann als Ansaugluftstrom, als Absaugluftstrom o. dgl. ausgebildet sein, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist, insbesondere zu einem Transport eines Werkstückabtrags während einer Bearbeitung eines Werkstücks mittels des an der Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine angeordneten Einsatzwerkzeugs. Unter einer „Kenngröße eines Fluidstroms“ soll hier insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, die den Fluidstrom definiert und/oder von dem der Fluidstrom abhängig ist und/oder die vom Fluidstrom abhängig ist. Die Kenngröße des Fluidstroms kann als Temperatur des Fluidstroms, als Temperatur von Werkstückpartikeln, die mittels des Fluidstroms transportiert werden, als Temperaturänderung des Fluidstroms, als Strömungsgeschwindigkeit des Fluidstroms, als Volumenstrom des Fluidstroms, als Drehzahl einer Antriebseinheit zu einer Erzeugung des Fluidstroms, als Strom einer Antriebseinheit zu einer Erzeugung des Fluidstroms, als Lüfterraddrehzahl einer Lüftereinheit zu einer Erzeugung des Fluidstroms oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Kenngröße des Fluidstroms ausgebildet sein. Der Fluidstrom ist bevorzugt mittels einer Absaugvorrichtung der Werkzeugmaschine erzeugbar. Die Absaugvorrichtung der Werkzeugmaschine kann hierzu eine Lüftereinheit, eine Turbineneinheit, eine Pumpeneinheit o. dgl. aufweisen, die dazu vorgesehen ist, einen Fluidstrom zu einem Transport, insbesondere zu einer An- und/oder Absaugung von während einer Bearbeitung eines Werkstücks abgetragenen Werkstückpartikeln auf eine, einem Fachmann bereits bekannte Art und Weise zu erzeugt. Die Absaugvorrichtung der Werkzeugmaschine ist vorzugsweise mittels der Antriebseinheit, die die Werkzeugaufnahme der Werkezugmaschine antreibt, antreibbar. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Absaugvorrichtung der Werkzeugmaschine eine separate Antriebseinheit zu einer Erzeugung des Fluidstroms umfasst. In einer alternativen Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass der Fluidstrom von einer externen Absaugvorrichtung, insbesondere eines externen Staubsaugers, erzeugbar ist, die/der mittels eines Stutzenelements der Werkzeugmaschine oder der Absaugvorrichtung der Werkzeugmaschine fluidtechnisch mit der Werkzeugmaschine oder der Absaugvorrichtung der Werkzeugmaschine verbindbar ist.
Bevorzugt ist die Auswerteeinheit zumindest zu einer Extrapolation vorgesehen, um auf eine Temperatur einer Werkstückoberfläche eines mittels der Werkzeugmaschine bearbeitbaren Werkstücks zu schließen. Vorzugsweise weist die Auswerteeinheit zumindest eine Auswertefunktion, wie beispielsweise einen Auswertealgorithmus, zu einer Auswertung der mittels der Sensoreinheit erfassten Kenngröße auf. Die Auswertefunktion ist bevorzugt dazu vorgesehen, infolge eines Abgleichs von erfassten Kenngrößen mit in einer Speichereinheit der Auswerteeinheit hinterlegten Kenngrößen auf eine Temperatur einer Werkstückoberfläche eines mittels der Werkzeugmaschine bearbeitbaren Werkstücks zu schließen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Auswerteeinheit eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Funktion aufweist, mittels derer auf eine Temperatur einer Werkstückoberfläche eines mittels der Werkzeugmaschine bearbeitbaren Werkstücks schließbar ist. Die Schutzvorrichtung ist vorzugsweise als Werkzeugmaschinenschutzvorrichtung, insbesondere als Handwerkzeugmaschinenschutzvorrichtung, ausgebildet.
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Schutzvorrichtung kann vorteilhaft ein zuverlässiger Schutz einer Werkstückoberfläche eines mittels der Werkzeugmaschine bearbeitbaren Werkstücks vor einer Überhitzung erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft ein Zusetzen eines Einsatzwerkzeugs, insbesondere eines Schleifwerkzeugs, mit Werkstückpartikeln bei einem Anschmelzen einer Werkstückoberfläche eines mittels der Werkzeugmaschine bearbeitbaren Werkstücks vorteilhaft zumindest weitestgehend verhindert werden. Somit kann vorteilhaft eine präzise Bearbeitung von Werkstücken ermöglicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine lange Lebensdauer von Einsatzwerkzeugen ermöglicht werden.
Vorteilhafterweise erfasst das Sensorelement zumindest eine Temperatur des Fluidstroms und/oder eine Temperaturänderung des Fluidstroms. Das Sensorelement ist bevorzugt als Temperatursensor ausgebildet. Das Sensorelement kann als Heißleiterelement (NTC), als Kaltleiterelement, als Halbleiter-Temperatursensorelement, als Transistor, der als Diode geschalten ist, als Wärmefühlerelement mit Schwingquarz, als Thermoelement, das unter Nutzung des Seebeck-Effekts eine Temperaturdifferenz in eine elektrische Spannung umwandelt, als pyroelektrisches Temperatursensorelement, als Bimetallsensorelement, als Wärmestrahlungserfassungselement, als Curie-Effekt-Temperaturelement, als faseroptisches Temperatursensorelement oder als weiteres, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Sensorelement ausgebildet sein, das zu einer Erfassung einer Temperatur und/oder einer Temperaturänderung vorgesehen ist. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft kostengünstig eine Schutzvorrichtung zur Überwachung vor einer Überhitzung ermöglicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit zumindest ein weiteres Sensorelement aufweist, das zumindest eine Volumenstromkenngröße des Fluidstroms erfasst. Unter einer „Volumenstromkenngröße“ soll hier insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, die einen Volumenstrom des Fluidstroms definiert und/oder von der der Volumenstrom direkt oder indirekt abhängig ist. Die Volumenstromkenngröße kann als Fluidstromströmungsgeschwindigkeit des Fluidstroms, als Volumenstrom des Fluidstroms, als Drehzahl einer Antriebseinheit zu einer Erzeugung des Fluidstroms, als Strom einer Antriebseinheit zu einer Erzeugung des Fluidstroms, als Lüfterraddrehzahl einer Lüftereinheit zu einer Erzeugung des Fluidstroms oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Volumenstromkenngröße ausgebildet sein. Das weitere Sensorelement ist bevorzugt als Durchflusssensor ausgebildet. Vorzugsweise ist das weitere Sensorelement zumindest zu einer Erfassung einer Fluidstromströmungsgeschwindigkeit des Fluidstroms vorgesehen. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft ein zuverlässiger Schutz vor einer Überhitzung einer Werkstückoberfläche erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft ein Vergleich zwischen zwei erfassten Werten zu einem Abgleich von erfassten Werten ermöglicht werden, um besonders vorteilhaft eine hohe Zuverlässigkeit einer Messung zu ermöglichen.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Schutzvorrichtung zumindest eine Steuerund/oder Regeleinheit umfasst, die in Abhängigkeit zumindest einer mittels der Sensoreinheit erfassten Kenngröße aktiv zumindest eine Motorsteuerung, insbesondere der Werkzeugmaschine und/oder einer externen Absaugvorrichtung, beeinflusst. Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer „Steuerelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Die Steuer- und/oder Regeleinheit kann die Auswerteeinheit umfassen oder die Auswerteeinheit kann separat zur Steuerund/oder Regeleinheit ausgebildet sein und mittels einer Kommunikationsschnittstelle zu einem Austausch von elektronischen Daten und/oder elektrischen Signalen daten- und/oder signaltechnisch mit der Steuer- und/oder Regeleinheit verbunden sein. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, bei einem Erreichen, einem Überschreiten und/oder einem Unterschreiten eines Grenzwerts, insbesondere eines Temperaturgrenzwerts und/oder eines Temperaturanstiegsgrenzwerts, aktiv in die Motorsteuerung einzugreifen. Bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, zumindest in Abhängigkeit zumindest einer mittels der Sensoreinheit erfassten Kenngröße eine Drehzahl der Antriebseinheit der Werkzeugmaschine, einer Antriebseinheit der Absaugvorrichtung zum Antrieb der Lüftereinheit der Absaugvorrichtung der Werkzeugmaschine und/oder einer Antriebseinheit der externen Absaugvorrichtung zu beeinflussen, insbesondere abzusenken oder zu erhöhen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, zumindest in Abhängigkeit zumindest einer mittels der Sensoreinheit erfassten Kenngröße ein aktives Abbremsen der Antriebseinheit der Werkzeugmaschine, einer Antriebseinheit der Absaugvorrichtung zum Antrieb der Lüftereinheit der Absaugvorrichtung der Werkzeugmaschine und/oder einer Antriebseinheit der externen Absaugvorrichtung vorzunehmen. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung können/kann vorteilhaft eine Überhitzung und/oder eine Beschädigung einer Werkstückoberfläche und/oder ein Zusetzen eines Einsatzwerkzeugs mit abgetragenen Werkstückpartikeln vorteilhaft weitestgehend vermieden werden und/oder reduziert werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Schutzvorrichtung zumindest eine Ausgabeeinheit zu einer Ausgabe zumindest einer Information in Abhängigkeit zumindest einer mittels der Sensoreinheit erfassten Kenngröße aufweist. Die Ausgabeeinheit kann als haptische, als akustische und/oder als optische Ausgabeeinheit ausgebildet sein. Bevorzugt umfasst die Ausgabeeinheit zumindest ein Ausgabeelement, das an einer Gehäuseeinheit der Werkzeugmaschine angeordnet ist und zu einer Ausgabe zumindest einer Information vorgesehen ist. Das Ausgabeelement kann als Display, als berührungsempfindliches Display, als Lautsprecher, als Schwingungserreger (zusätzlich zur Antriebseinheit oder einteilig mit der Antriebseinheit infolge eines Pulsens der Antriebseinheit), als Leuchtelement (LED, Glühbirne o. dgl.) oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Ausgabeelement ausgebildet sein. Die Ausgabeeinheit ist vorzugsweise mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit zumindest in Abhängigkeit zumindest einer mittels der Sensoreinheit erfassten Kenngröße steuerbar und/oder regelbar. Die Ausgabeeinheit kann zudem einteilig mit einer Eingabeeinheit der Werkzeugmaschine ausgebildet sein, wie beispielsweise bei einer Ausgestaltung der Ausgabeeinheit als berührungsempfindliches Display, bei einer Ausgestaltung der Ausgabeeinheit als Sprachsteuerungsein- und/oder Sprachsteuerungsausgabeeinheit o. dgl. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Informationsausgabe an einen Bediener erfolgen, der somit vorteilhaft über eine bevorstehende Überhitzung informierbar ist. Es ist denkbar, dass vorteilhaft mittels der Ausgabeeinheit zusätzlich zu Warnhinweisen Handlungsanweisungen ausgebbar sind, die einem Bediener eine mögliche Handlungsweise mittels der Ausgabeeinheit ermöglichen. Die Handlungshinweise können hierbei akustisch, haptisch, und/oder optisch ausgegeben werden, wie beispielsweis mittels einer Tonspur, mittels eines Videos, mittels einer Augmented-Reality-Handlungsanweisung o. dgl. Somit kann vorteilhaft ein hoher Bedienkomfort erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Schutzvorrichtung zumindest eine Kommunikationseinheit zu einer Kommunikation mit zumindest einer externen Einheit aufweist. Die Kommunikationseinheit ist vorzugsweise als kabellose Kommunikationseinheit ausgebildet. Hierbei kann die Kommunikationseinheit als WLAN-Kommunikationseinheit, als Bluetooth-Kommunikationseinheit, als Funk-Kommunikationseinheit, als RFID-Kommunikationseinheit, als NFC-Einheit, als Infrarot-Kommunikationseinheit, als Mobilfunknetz-Kommunikationseinheit, als Zigbee-Kommunikationseinheit o. dgl. ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist die Kommunikationseinheit zu einer bidirektionalen Datenübertragung vorgesehen. In einer alternativen Ausgestaltung ist die Kommunikationseinheit als kabelgebundene Kommunikationseinheit ausgebildet, wie beispielsweise als LAN-Kommunikationseinheit, als USB-Kommunikationseinheit, als Powerline-Kommunikationseinheit, als CAN-Bus-Kommunikationseinheit, als Ethernet-Kommunikationseinheit, als twisted pair Kabel-Kommunikationseinheit (CAT5 oder CAT6) o. dgl. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Kommunikationseinheit alternativ zu einer kabellosen oder zu einer kabelgebundenen Kommunikation, zu einer kabellosen und zu einer kabelgebunden Kommunikation vorgesehen ist. Der Begriff „übermitteln“ soll hier insbesondere ein Senden und/oder ein Empfangen von Daten, insbesondere elektronischen Daten, definieren. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Kommunikation der Werkzeugmaschine mit einer externen Absaugvorrichtung, insbesondere einem Staubsauger, und/oder mit einer externen Einheit, wie beispielsweise einem Smartphone, einem Tablet o. dgl., mittels der die Schutzvorrichtung, insbesondere zumindest ein Parameter der Schutzvorrichtung, einstellbar, steuerbar und/oder regelbar ist, ermöglicht werden. Es ist denkbar, dass die Steuerund/oder Regeleinheit mittels der Kommunikationseinheit die externe Absaugvorrichtung steuert und/oder regelt. Somit kann vorteilhaft eine auf eine Temperatur einer Werkstückoberfläche oder auf eine Menge eines Werkstückabtrags abgestimmte Absaugung mittels der Absaugvorrichtung erreicht werden.
Zudem wird eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Schleifmaschine, mit zumindest einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung vorgeschlagen. Vorzugsweise ist die Werkzeugmaschine als tragbare Werkzeugmaschine ausgebildet. Unter einer „tragbaren Werkzeugmaschine“ soll hier insbesondere eine Werkzeugmaschine zu einer Bearbeitung von Werkstücken verstanden werden, die von einem Bediener transportmaschinenlos transportiert werden kann. Die tragbare Werkzeugmaschine weist insbesondere eine Masse auf, die kleiner ist als 40 kg, bevorzugt kleiner ist als 10 kg und besonders bevorzugt kleiner ist als 5 kg. Bevorzugt ist die Werkzeugmaschine als Schwingschleifer ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Werkzeugmaschine als Exzenterschleifer, als Bandschleifer, als Multischleifer, als Hobelmaschine oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Werkzeugmaschine, insbesondere tragbare Werkzeugmaschine, ausgebildet ist. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Überhitzung einer Werkstückoberfläche eines Werkstücks während einer Bearbeitung mit der Werkzeugmaschine zumindest weitestgehend vermieden werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Schutzvorrichtung zumindest eine Bedieneinheit zu einer benutzerspezifischen Zu- und/oder Abschaltung der Schutzvorrichtung umfasst. Unter einer „Bedieneinheit“ soll hier insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zumindest ein Bauteil aufweist, das direkt von einem Bediener betätigbar ist und die dazu vorgesehen ist, durch eine Betätigung und/oder durch eine Eingabe von Parametern einen Prozess und/oder einen Zustand einer mit der Bedieneinheit gekoppelten Einheit zu beeinflussen und/oder zu ändern. Die Bedieneinheit kann an der Werkzeugmaschine angeordnet sein, insbesondere an der Gehäuseeinheit der Werkzeugmaschine. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Bedieneinheit als eine externe Einheit, wie beispielsweise als ein Smartphone, das eine Applikation zu einer Steuerung und/oder Regelung der Schutzvorrichtung umfasst, ausgebildet ist, das mittels der Kommunikationseinheit mit der Steuer- und/oder Regeleinheit kommuniziert. Vorzugsweise sind mittels der Bedieneinheit Parameter, wie beispielsweise Grenzwerte, der Schutzvorrichtung einstellbar. Die Bedieneinheit umfasst vorzugsweise zumindest ein Bedienelement zu einer Zu- und/oder Abschaltung der Schutzvorrichtung. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann somit vorteilhaft je nach Bedarf eine bedienerspezifische Zu- und/oder Abschaltung der Schutzvorrichtung ermöglicht werden, wie beispielsweise eine auf einen Bedienerwunsch erfolgte Abschaltung bei einem geübten Bediener der Werkezugmaschine und eine auf einen Bedienerwunsch erfolgte Zuschaltung bei einem ungeübten Bediener der Werkzeugmaschine.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Bedieneinheit zumindest eine Auswahlfunktion zu einer Auswahl von Werkstückarten umfasst, mittels derer eine Anpassung der Schutzvorrichtung zumindest an unterschiedliche Werkstückmaterialien von zu bearbeitenden Werkstücken erreichbar ist. Ferner weist die Bedieneinheit vorzugsweise eine Auswahlfunktion zu einer Auswahl einer Einsatzwerkzeugart auf. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Voreinstellung der Schutzvorrichtung auf eine Werkstückart und/oder auf eine Einsatzwerkzeugart erfolgen, wobei eine zumindest teilweise automatische Einstellung von Parametern, insbesondere Grenzwerten zu einer aktiven Beeinflussung der Motorsteuerung o. dgl., erfolgen kann. Somit kann vorteilhaft eine komfortable Abstimmung der Schutzvorrichtung auf unterschiedliche Werkstückarten und/oder Einsatzwerkzeugarten erfolgen.
Zudem wird ein Werkzeugmaschinensystem mit zumindest einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine und mit zumindest einer Absaugvorrichtung, insbesondere einer externen Absaugvorrichtung vorgeschlagen, wobei zumindest das Sensorelement in einem Fluidstrom der Absaugvorrichtung angeordnet ist, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist. Somit kann besonders konstruktiv einfach eine Erfassung zumindest einer Kenngröße eines Fluidstroms, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist, erreicht werden.
Des Weiteren wird ein Verfahren zu einem Schutz einer Werkstückoberfläche vor einer Überhitzung vorgeschlagen, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt eine Kenngröße eines Fluidstroms erfasst wird, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft ein zuverlässiger Schutz einer Werkstückoberfläche eines mittels der Werkzeugmaschine bearbeitbaren Werkstücks vor einer Überhitzung erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung, die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine, das erfindungsgemäße Werkzeugmaschinensystem und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung, die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine, das erfindungsgemäße Werkzeugmaschinensystem und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Werkzeugmaschinensystem mit zumindest einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, die zumindest eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung umfasst, in einer schematischen Darstellung,
2 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinensystems in einer schematischen Darstellung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt ein Werkzeugmaschinensystem 30 mit zumindest einer Werkzeugmaschine 12 und mit zumindest einer Absaugvorrichtung 32. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Absaugvorrichtung 32 zumindest teilweise in die Werkzeugmaschine 12 integriert. In einer alternativen, hier nicht dargestellten Ausgestaltung des Werkzeugmaschinensystems 30 ist die Absaugvorrichtung 32 separat zur Werkzeugmaschine 12 ausgebildet, wobei die Absaugvorrichtung 32 als externer Staubsauger ausgebildet ist, der mit der Werkzeugmaschine 12 auf eine, einem Fachmann bereits bekannte Art und Weise fluidtechnisch verbindbar ist, insbesondere zu einer Absaugung eines während einer Bearbeitung eines Werkstücks (hier nicht näher dargestellt) anfallenden Werkstückabtrags. Die Werkzeugmaschine 12 ist in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als tragbare Werkzeugmaschine, insbesondere als Schwingschleifer, ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Werkzeugmaschine 12 eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung aufweist.
Die Werkzeugmaschine 12 kann akkubetreibbar oder kablegebundenbetreibbar ausgebildet sein. Ferner weist die Werkzeugmaschine 12 zumindest eine Antriebseinheit 34 auf, die dazu vorgesehen ist, eine Werkzeugaufnahme 36 der Werkzeugmaschine 12 anzutreiben. Ferner umfasst die Werkzeugmaschine 12 zumindest eine Abtriebseinheit 38. Die Antriebseinheit 34 und die Abtriebseinheit 38 sind dazu vorgesehen, die Werkzeugaufnahme 36 auf eine, einem Fachmann bereits bekannte Art und Weise anzutreiben, insbesondere rotatorisch anzutreiben. Die Werkzeugaufnahme 36 ist mittels eines Zusammenwirkens der Antriebseinheit 34 und der Abtriebseinheit 38 auf eine, einem Fachmann bereits bekannte Art und Weise exzentrisch schwingend um eine Rotationsachse der Werkzeugaufnahme 36 antreibbar. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Werkzeugmaschine 12 entkoppelt von der Abtriebseinheit 38 ausgebildet ist und dass die Antriebseinheit 34 direkt mit der Werkzeugaufnahme 36 verbunden ist. Die Werkzeugaufnahme 36 ist als Schleifmittelaufnahme ausgebildet, an dem das Einsatzwerkzeug mittels einer Halteeinheit der Werkzeugmaschine 12 auf eine, einem Fachmann bereits bekannte Art und Weise fixierbar ist. Die Halteeinheit kann als eine Klettverschlusshalteeinheit, eine Klemmhalteeinheit, eine Selbstklebehalteeinheit usw. ausgebildet sein. Das Einsatzwerkzeug ist als Schleifblatt ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Einsatzwerkzeug eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung aufweist, wie beispielsweise eine Ausgestaltung als Polierblatt usw. Die Werkzeugmaschine 12 umfasst ferner eine Gehäuseeinheit 40. Die Gehäuseeinheit 40 ist dazu vorgesehen, zumindest die Antriebseinheit 34 und die Abtriebseinheit 56 aufzunehmen.
Die Rotationsachse der Werkzeugaufnahme 36 verläuft zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Antriebsachse 42 der Antriebseinheit 34 (2). Es ist jedoch auch denkbar, dass die Rotationsachse der Werkzeugaufnahme 36 zumindest im Wesentlichen quer zur Antriebsachse 42 der Antriebseinheit 34 verläuft. Die Antriebseinheit 34 ist als Elektromotoreinheit ausgebildet. Die Antriebsachse 42 der Antriebseinheit 34 wird von einer Rotationsachse einer Ankerwelle der Antriebseinheit 34 gebildet. Die Abtriebseinheit 38 ist dazu vorgesehen, die Werkzeugaufnahme 36 exzentrisch beweglich relativ zur Antriebsachse 42 zu lagern. Hierbei kann die Abtriebseinheit 38 schaltbar ausgebildet sein, um beispielsweise eine Schwingzahl der Werkzeugaufnahme 36 zu beeinflussen.
Des Weiteren umfasst die Werkzeugmaschine 12 zumindest eine Schutzvorrichtung 10 zu einem Schutz einer Werkstückoberfläche eines mittels der Werkzeugmaschine 12 bearbeitbaren Werkstücks vor einer Überhitzung (2). Die Schutzvorrichtung 10 für die Werkzeugmaschine 12 ist zumindest zu einem Schutz einer Werkstückoberfläche vor einer Überhitzung vorgesehen. Die Schutzvorrichtung 10 umfasst zumindest eine Sensoreinheit 14, die zumindest ein Sensorelement 16 aufweist, und zumindest eine Auswerteeinheit 18, mittels derer zumindest anhand von zumindest einer mittels der Sensoreinheit 14 erfassten Kenngröße zumindest auf eine Temperatur einer Werkstückoberfläche eines mittels der Werkzeugmaschine 12 bearbeitbaren Werkstücks schließbar ist (2). Das Sensorelement 16 ist in einem Fluidstrom der Absaugvorrichtung 32 angeordnet, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist. Die Absaugvorrichtung 32 umfasst zumindest ein Absaugstutzenelement 44, das zu einer Verbindung mit einem Absaugauffangbehälter 46 der Absaugvorrichtung 32 vorgesehen ist. Der Absaugauffangbehälter 46 ist lösbar am Absaugstutzenelement 44 anordenbar. Der Absaugauffangbehälter 46 weist eine, einem Fachmann bereits bekannte Ausgestaltung auf. Das Sensorelement 16 ist in einem vom Absaugstutzenelement 44 gebildeten Absaugkanal angeordnet. Alternativ ist es denkbar, dass das Sensorelement 16 in einem Bereich eines Absaugzuführkanals, der zwischen zumindest einer Ansaugöffnung 48 der Absaugvorrichtung 32 und dem Absaugstutzenelement 44 angeordnet ist (in 2 sind alternative Positionen des Sensorelements 16 gestrichelt dargestellt). Das Sensorelement 16 kann auch in der Ansaugöffnung 48 selbst angeordnet sein. Weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Anordnungen des Sensorelements 16 zu einer Erfassung zumindest einer Kenngröße des Fluidstroms sind ebenfalls denkbar. Die Ansaugöffnung 48 der Absaugvorrichtung 32 ist in der Werkzeugaufnahme 36 angeordnet. Die Absaugvorrichtung 32 umfasst eine Vielzahl an Ansaugöffnungen 48, die in der Werkzeugaufnahme 36 angeordnet sind. Die Ansaugöffnungen 48 sind vorzugsweise gleichmäßig verteilt in der Werkzeugaufnahme 36 angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Ansaugöffnungen 48 ungleichmäßig verteilt in der Werkzeugaufnahme 36 angeordnet sind.
Zu einer Erzeugung des Fluidstroms, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist, umfasst die Absaugvorrichtung 32 zumindest eine Lüftereinheit 50. Die Lüftereinheit 50 umfasst zumindest ein Lüfterrad 52. Das Lüfterrad 52 ist mittels der Antriebseinheit 34 antreibbar, insbesondere rotatorisch um die Antriebsachse 42 antreibbar. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Absaugvorrichtung 32 eine separate Antriebseinheit umfasst, die zu einem Antrieb des Lüfterrads 52 vorgesehen ist. Die Lüftereinheit 50 kann zusätzlich zu einer Erzeugung des Fluidstroms, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist, zu einer Erzeugung eines weiteren Fluidstroms vorgesehen sein, der zu einer Kühlung der Antriebseinheit 34 vorgesehen ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Werkzeugmaschine 12 zu einer Erzeugung eines weiteren Fluidstroms, der zu einer Kühlung der Antriebseinheit 34 vorgesehen ist, zumindest ein Kühllüfterrad (hier nicht näher dargestellt) aufweist, das mittels der Antriebseinheit 34 antreibbar ist.
Das Sensorelement 16 erfasst zumindest eine Kenngröße des Fluidstroms, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist. Das Sensorelement 16 erfasst zumindest eine Temperatur des Fluidstroms und/oder eine Temperaturänderung des Fluidstroms. Das Sensorelement 16 ist als Temperatursensorelement ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Sensorelement 16 alternativ oder zusätzlich weitere Kenngrößen des Fluidstroms, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist, erfasst.
Ferner weist die Sensoreinheit 14 zumindest ein weiteres Sensorelement 20 auf, das zumindest eine Volumenstromkenngröße des Fluidstroms erfasst. Die Volumenstromkenngröße kann als Fluidstromströmungsgeschwindigkeit des Fluidstroms, als Volumenstrom des Fluidstroms, als Drehzahl der Antriebseinheit 34 zu einer Erzeugung des Fluidstroms, als Strom der Antriebseinheit 34 zu einer Erzeugung des Fluidstroms, als Lüfterraddrehzahl der Lüftereinheit 50 zu einer Erzeugung des Fluidstroms oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Volumenstromkenngröße ausgebildet sein. Das weitere Sensorelement 20 ist als Durchflusssensor ausgebildet. Das weitere Sensorelement 20 ist zumindest zu einer Erfassung einer Fluidstromströmungsgeschwindigkeit des Fluidstroms vorgesehen.
Des Weiteren umfasst die Schutzvorrichtung 10 zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinheit 22, die in Abhängigkeit zumindest einer mittels der Sensoreinheit 14 erfassten Kenngröße aktiv zumindest eine Motorsteuerung beeinflusst. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 22 ist dazu vorgesehen, bei einem Erreichen, einem Überschreiten und/oder einem Unterschreiten eines Grenzwerts, insbesondere eines Temperaturgrenzwerts und/oder eines Temperaturanstiegsgrenzwerts, aktiv in die Motorsteuerung einzugreifen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 22 ist dazu vorgesehen, zumindest in Abhängigkeit zumindest einer mittels der Sensoreinheit 14 erfassten Kenngröße eine Drehzahl der Antriebseinheit 34 abzusenken, die Antriebseinheit 34 abzuschalten und/oder die Antriebseinheit 34 aktiv abzubremsen. Bei einer Ausgestaltung der Absaugvorrichtung 32 mit einer separaten Antriebseinheit ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 22 dazu vorgesehen, zumindest in Abhängigkeit zumindest einer mittels der Sensoreinheit 14 erfassten Kenngröße eine Drehzahl der separaten Antriebseinheit zu erhöhen, um einen Volumenstrom des Fluidstroms zu erhöhen und eine Kühlung einer Werkstückoberfläche zu ermöglichen.
Zudem umfasst die Schutzvorrichtung 10 zumindest eine Ausgabeeinheit 24 zu einer Ausgabe zumindest einer Information in Abhängigkeit zumindest einer mittels der Sensoreinheit 14 erfassten Kenngröße (1). Die Ausgabeeinheit 24 ist an der Gehäuseeinheit 40 angeordnet. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 22 ist dazu vorgesehen, zumindest in Abhängigkeit zumindest einer mittels der Sensoreinheit 14 erfassten Kenngröße die Ausgabeeinheit 24 anzusteuern. Einem Bediener kann somit vorteilhaft eine Information hinsichtlich einer Überhitzung oder eines Überhitzungspotenzials einer Werkstückoberfläche ermöglicht werden.
Ferner umfasst die Schutzvorrichtung 10 zumindest eine Kommunikationseinheit 26 zu einer Kommunikation mit zumindest einer externen Einheit (in 1 lediglich als Blackbox dargestellt). Die externe Einheit kann als externe Absaugvorrichtung, als Smartphone mit installierter Bedienungsapplikation zu einer Steuerung und/oder Regelung der Schutzvorrichtung 10 oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende externe Einheit ausgebildet sein. Mittels der externen Einheit sind beispielsweise Grenzwerte zu einer Aktivierung eines Eingriffs der Steuer- und/oder Regeleinheit 22 in die Motorsteuerung möglich.
Des Weiteren umfasst die Schutzvorrichtung 10 zumindest eine Bedieneinheit 28 zu einer benutzerspezifischen Zu- und/oder Abschaltung der Schutzvorrichtung 10 (1). Die Bedieneinheit 28 kann zumindest teilweise einteilig mit oder separat zu einer Bedienvorrichtung 54 der Werkzeugmaschine 12 ausgebildet sein. Die Bedienvorrichtung 54 der Werkzeugmaschine 12 ist zumindest dazu vorgesehen, die Antriebseinheit 34 in Betrieb zu nehmen, insbesondere zu Bestromen oder einen Stromfluss zu unterbrechen. Die Bedienvorrichtung 54 der Werkzeugmaschine 12 kann zudem zu einer Einstellung einer Drehzahl oder weiteren Kenngrößen der Antriebseinheit 34 vorgesehen sein.
Die Bedieneinheit 28 der Schutzvorrichtung 10 umfasst zumindest eine Auswahlfunktion zu einer Auswahl von Werkstückarten, mittels derer eine Anpassung der Schutzvorrichtung 10 zumindest an unterschiedliche Werkstückmaterialien von zu bearbeitenden Werkstücken erreichbar ist. Ferner umfasst die Bedieneinheit 28 der Schutzvorrichtung 10 zumindest eine Auswahlfunktion zu einer Auswahl von Einsatzwerkzeugarten, mittels derer eine Anpassung der Schutzvorrichtung 10 zumindest an unterschiedliche Einsatzwerkzeugarten erreichbar ist, wie beispielsweis an eine Abtragsleistung, eine Korngröße o. dgl. des Einsatzwerkzeugs.
Ein Verfahren zu einem Schutz einer Werkstückoberfläche vor einer Überhitzung umfasst zumindest einen Verfahrensschritt, in dem eine Kenngröße eines Fluidstroms mittels einer Sensoreinheit 14 erfasst wird, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist. Die Auswerteeinheit 18 der Schutzvorrichtung 10 schließt in zumindest einem Verfahrensschritt anhand der zumindest einen erfassten Kenngröße der Sensoreinheit 14 zumindest auf eine Temperatur einer Werkstückoberfläche. In zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens wird zumindest eine Information in Abhängigkeit der zumindest einen erfassten Kenngröße der Sensoreinheit 14 mittels der Ausgabeeinheit 24 ausgegeben. In zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens wird aktiv eine Motorsteuerung in Abhängigkeit der zumindest einen erfassten Kenngröße der Sensoreinheit 14 mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 22 beeinflusst. Es kann vorteilhaft eine Überhitzung einer Werkstückoberfläche zumindest weitestgehend verhindert werden. Somit kann vorteilhaft eine präzise Bearbeitung eines Werkstücks erreicht werden, insbesondere auch für ungeübte Bediener der Werkzeugmaschine 12.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 2112547 A [0001]

Claims

Schutzvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, zumindest zu einem Schutz einer Werkstückoberfläche vor einer Überhitzung, mit zumindest einer Sensoreinheit (14), die zumindest ein Sensorelement (16) umfasst, und mit zumindest einer Auswerteeinheit (18), mittels derer zumindest anhand von zumindest einer mittels der Sensoreinheit (14) erfassten Kenngröße zumindest auf eine Temperatur einer Werkstückoberfläche eines mittels der Werkzeugmaschine bearbeitbaren Werkstücks schließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (16) zumindest eine Kenngröße eines Fluidstroms erfasst, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (16) zumindest eine Temperatur des Fluidstroms und/oder eine Temperaturänderung des Fluidstroms erfasst.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (14) zumindest ein weiteres Sensorelement (20) aufweist, das zumindest eine Volumenstromkenngröße des Fluidstroms erfasst.
Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinheit (22), die in Abhängigkeit zumindest einer mittels der Sensoreinheit (14) erfassten Kenngröße aktiv zumindest eine Motorsteuerung beeinflusst.
Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Ausgabeeinheit (24) zu einer Ausgabe zumindest einer Information in Abhängigkeit zumindest einer mittels der Sensoreinheit (14) erfassten Kenngröße.
Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Kommunikationseinheit (26) zu einer Kommunikation mit zumindest einer externen Einheit.
Werkzeugmaschine, insbesondere Schleifmaschine, mit zumindest einer Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung zumindest eine Bedieneinheit (28) zu einer benutzerspezifischen Zu- und/oder Abschaltung der Schutzvorrichtung umfasst.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit (28) zumindest eine Auswahlfunktion zu einer Auswahl von Werkstückarten umfasst, mittels derer eine Anpassung der Schutzvorrichtung zumindest an unterschiedliche Werkstückmaterialien von zu bearbeitenden Werkstücken erreichbar ist.
Werkzeugmaschinensystem mit zumindest einer Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9 und mit zumindest einer Absaugvorrichtung (32), wobei zumindest das Sensorelement (16) in einem Fluidstrom der Absaugvorrichtung (32) angeordnet ist, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist.
Verfahren zu einem Schutz einer Werkstückoberfläche vor einer Überhitzung, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt eine Kenngröße eines Fluidstroms erfasst wird, der zu einem Transport eines Werkstückabtrags vorgesehen ist.