DE19852879A1 - Frässystem zum Bearbeiten des Schweißbereichs von Punkt-Schweiß-Elektroden - Google Patents
Frässystem zum Bearbeiten des Schweißbereichs von Punkt-Schweiß-ElektrodenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Frässystem zum Bearbeiten des Schweiß
bereichs von Punkt-Schweiß-Elektroden, umfassend eine Fräseinheit mit
wenigstens einem Fräswerkzeug, welches zum Bearbeiten wenigstens einer
Punkt-Schweiß-Elektrode in Kontakt mit dieser bringbar ist, und eine Antriebsein
heit durch welche das wenigstens eine Fräswerkzeug zur Durchführung des
Bearbeitungsvorgangs zur Drehung antreibbar ist.
Bei derartigen im Stand der Technik bekannten Frässystemen werden im
allgemeinen zwei verschiedene Typen von Antriebseinheiten verwendet. Ein
erster Typ umfaßt ein Druckluftaggregat, welches jedoch den Nachteil aufweist,
daß es hinsichtlich seiner Leistungsabgabe relativ elastisch ist, d. h. die Drehzahl
ändert sich relativ stark mit der Last. Da derartige Antriebe im allgemeinen ihr
maximales Drehmoment bei 50 bis 70% der Leerlaufdrehzahl haben, ist es
äußerst schwierig, die Schnittgeschwindigkeit eines mit der Antriebseinheit
gekoppelten Fräswerkzeugs genau zu steuern. Ferner besteht bei Druckluft
antrieben das Problem, daß diese aufgrund der Forderung nach dem Einsatz
ohne Ölbeimischung in der Zuluft oftmals einen relativen hohen Verschleiß
aufweisen oder konstruktiv relativ aufwendig ausgeführt werden müssen, um
dieser Forderung gerecht zu werden.
Ein weiterer Typ eines Antriebssystems beruht auf einem elektrischen Antrieb mit
Synchron-Drehstrommotoren. Drehstrommotoren weisen den Vorteil auf, daß der
Drehzahlabfall bei Nennlast nur 3 bis 5% beträgt, d. h. die Schnittgeschwindigkeit
am Fräswerkzeug kann sehr genau reguliert werden. Obgleich derartige
Synchron- oder Servomotoren relativ hohe Anschaffungskosten mit sich bringen,
was insbesondere auch durch eine relativ kostenaufwendige Synchron-Frequen
zumrichtanordnung bedingt ist, werden sie oftmals aufgrund der hohen Betriebs
sicherheit und der relativ geringen Baugröße, d. h. Leistungsdichte, eingesetzt.
Auch hat sich gezeigt, daß das mit derartigen Synchron-Drehstrommotoren
erhaltbare Bearbeitungsergebnis insbesondere aufgrund des Leistungsverhaltens
dieser Antriebsaggregate sehr gut ist, so daß der durch die relativ hohen An
schaffungskosten eingeführte Nachteil deshalb in Kauf genommen wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Frässystem zum Bearbeiten
des Schweißbereichs von Punkt-Schweiß-Elektroden vorzusehen, das bei
kostengünstigem Aufbau sehr gute Fräsergebnisse erzielt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Frässystem zum Bearbeiten des
Srhweißbereichs von Punkt-Schweiß-Elektroden gelöst, umfassend eine
Fräseinheit mit wenigstens einem Fräswerkzeug, welches zum Bearbeiten
wenigstens einer Punkt-Schweiß-Elektrode in Kontakt mit dieser bringbar ist, und
eine Antriebseinheit, durch welche das wenigstens eine Fräswerkzeug zur Durch
führung der Bearbeitung zur Drehung antreibbar ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Fräswerkzeug ist ferner vorgesehen, daß die
Antriebseinheit mit der Fräseinheit antriebsmäßig durch eine Untersetzungs
getriebeeinheit verbunden ist und daß die Antriebseinheit einen Drehstrom-
Asynchronmotor umfaßt.
Drehstrom-Asynchronmotoren bieten hinsichtlich der Konstanz der Leistungs
abgabe bei Belastung die gleichen Vorteile wie Drehstrom-Synchronmotoren, sind
jedoch hinsichtlich der Anschaffungskosten deutlich günstiger. Das heißt, es läßt
sich mit Drehstrom-Asynchronmotoren als Antriebseinheit ebenso ein sehr
geringer Drehzahlabfall erhalten, so daß aufgrund der sehr guten Regulierbarkeit
der Drehzahl und der im Betrieb konstant bleibenden Drehzahl ein sehr gutes
Fräsergebnis erzielt werden kann.
Um die Drehzahl der Antriebseinheit auf einen gewünschten Wert einstellen zu
können, wird vorgeschlagen, daß das erfindungsgemäße System ferner eine
Frequenz-Steuer/Regel-Anordnung umfaßt zum Einstellen einer Frequenz des
dem Drehstrom-Asynchronmotor zuzuführenden Drehstroms im Bereich von 100
Hz bis 300 Hz, vorzugsweise 150 Hz bis 250 Hz, am meisten bevorzugt auf ca.
200 Hz.
Um das gewünschte Fräsergebnis zu erhalten, wird vorgeschlagen, daß der
Drehstrom-Asynchronmotor eine Nennleistung, vorzugsweise bei 200 Hz, im
Bereich von 300 W bis 500 W, vorzugsweise 350 bis 450 W, aufweist.
Um dennoch die gewünschten hohen Leistungen zu erhalten, die zum Erzielen
des gewünschten Befräsergebnisses erforderlich sind, wird vorgeschlagen, daß
zur Durchführung eines Bearbeitungsvorgangs der Drehstrom-Asynchronmotor mit
einer Leistungsabgabe im Bereich von 600 W bis 1000 W, vorzugsweise 750 W
bis 950 W arbeitet.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Drehstrom-Asynchronmotor zur Durch
führung eines Bearbeitungsvorgangs mit einer Leistungsabgabe im Bereich vom
1,5 bis 2,5-fachen der Nennleistung des Drehstrom-Asynchronmotors arbeitet.
Dabei liegt dann eine Betriebsdrehzahl des Drehstrom-Asynchronmotors im
Bereich von 2500 bis 7000, vorzugsweise 5000 bis 6000 Umdrehungen pro
Minute.
Eine Betriebsdrehzahl des Fräswerkzeugs liegt vorzugsweise im Bereich von 200
bis 800 vorzugsweise bei 200 bis 400 Umdrehungen pro Minute.
Bekanntermaßen fallen bei Durchführung von Befräsvorgängen durch den dabei
auftretenden spanabhebenden Bearbeitungsvorgang Metallspäne o. dgl. an. Diese
Metallspäne führen zu dem Problem, daß in Verbindung mit dem im Bereich der
Bearbeitung oftmals vorhandenen Schmiermittel oder an den Punkt-Schweiß-
Elektroden anhaftenden Haftstoffen o. dgl. das Fräswerkzeug verschmiert oder
verklebt wird und dabei entweder beschädigt wird oder zumindest in seiner
Arbeitscharakteristik beeinträchtigt wird. Es wird daher im allgemeinen dafür
gesorgt, daß die während des Bearbeitungsvorgangs erzeugten Späne aus dem
Bereich des Fräswerkzeugs wegbefördert werden. Hierzu ist es bekannt, durch
Druckluftzufuhr die Späne wegzublasen, oder durch Erzeugung eines Unterdrucks
die Späne abzusaugen. Eine derartige Absauganordnung ist beispielsweise aus
der WO97/44153, amtliches Aktenzeichen PCT/EP 97/02572 des Anmelders der
vorliegenden Anmeldung bekannt. Der Offenbarungsgehalt dieser Patentanmel
dung wird hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden
Anmeldung aufgenommen.
Insbesondere beim Einsatz von Elektroantriebsmotoren, welche unmittelbar, also
ohne Zwischenschaltung eines Druckluftströmungskreislaufs, das Fräswerkzeug
antreiben, ist es im allgemeinen erforderlich, zur Drucklufterzeugung ein
separates Aggregat vorzusehen, so daß bei diesem gesamten Frässystem zum
einen der Antriebsmotor mit elektrischer Energie über entsprechende Zuführ
leitungen versorgt werden muß und zum anderen Luftströmungsleitungen an das
Frässystem herangeführt werden müssen, um die von einem separat vor
gesehenen Aggregat erzeugte Druckluft zuzuführen, bzw. die Späne abzusaugen.
Dies bedeutet jedoch, daß ein erhöhter Einsatz an Gerätschaften erforderlich ist
und bedeutet darüber hinaus, daß für den Betreiber zumindest beim Zu
sammenbau des Systems ein erhöhter Arbeitsaufwand anfällt.
Gemäß einem weiteren Aspekt sieht daher die Erfindung vor, daß bei einem
derartigen Antriebssystem, bei welchem die Antriebseinheit einen Elektroantriebs
motor umfaßt, eine Luftstromerzeugungsanordnung vorgesehen ist, welche durch
den Elektro-Antriebsmotor zur Erzeugung eines Luftstroms antreibbar ist. Es
müssen somit zum gesamten System keine zusätzlichen Luftströmungsleitungen
gelegt werden. Vielmehr kann die Einheit, welche den Luftstrom erzeugt, direkt in
das System integriert werden, so daß auch lediglich innerhalb des Systems
beispielsweise in bereits vorinstallierter Art und Weise, die Luftströmungs
leitungen angeordnet werden können.
Diese Luftstromerzeugungsanordnung kann beispielsweise ein Gebläse
umfassen. Ein derartiges Gebläse kann beispielsweise ein Radialverdichter, ein
Kompressor o. dgl. sein.
Vorzugsweise ist bei einer derartigen Luftstromerzeugungsanordnung dann eine
durch den Elektro-Antriebsmotor zur Drehung antreibbare Komponente,
vorzugsweise Schaufelkomponente, vorgesehen.
Insbesondere der vorangehend beschriebene Einsatz eines Drehstrom-Asyn
chronmotors, welcher mit relativ hoher Drehzahl im Bereich von 5000 bis 7000
U/min dreht, bietet sich der Vorteil, daß beispielsweise die Komponente mit einer
Antriebswelle der Antriebseinheit direkt gekoppelt werden kann, so daß auch die
Komponente mit entsprechend hoher Drehzahl dreht. Ist eine höhere oder eine
niedrigere Drehzahl erforderlich, was je nach Auslegung der Luftstromerzeu
gungsanordnung bzw. der erforderlichen Luftströmungsrate bzw. des er
forderlichen Drucks variieren kann, so ist ebenso möglich, die Komponente mit der
Antriebswelle der Antriebseinheit über eine Getriebeanordnung zur gemeinsamen
Drehung zu verbinden.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß die Komponente mit einem ersten
Ende der Antriebswelle gekoppelt ist und daß durch das zweite Ende der
Antriebswelle das wenigstens eine Fräswerkzeug zur Drehung antreibbar ist. Um
im Bereich des wenigstens einen Fräswerkzeugs in geeigneter Weise dafür zu
sorgen, daß während des Befräsvorgangs erzeugte Späne aus diesem Bereich
herausbefördert werden, kann vorgesehen sein, daß eine Luftabgabeseite der
Luftstromerzeugungsanordnung mit der Fräseinheit zur Zufuhr eines Druckluft
stroms zu dem Bereich des wenigstens einen Fräswerkzeugs in Verbindung steht.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, daß eine Luftansaugseite der Luftstrom
erzeugungsanordnung mit der Fräseinheit zum Absaugen von Luft aus dem
Bereich des wenigstens einen Fräswerkzeugs in Verbindung steht.
Da beim Absaugen von Luft aus dem Bereich des Fräswerkzeugs in be
absichtigter Weise Frässpäne oder Metallpartikel mit dem Luftstrom mitbefördert
werden, ist bei einer derartigen Anordnung vorzugsweise in einem den Bereich
des wenigstens einen Fräswerkzeugs mit der Ansaugseite der Luftstrom
erzeugungsanordnung verbindenden Strömungskanal eine Filteranordnung
vorgesehen. Auf diese Art und Weise kann verhindert werden, daß Metallspäne
oder Partikel in die Luftstromerzeugungsanordnung eintreten und diese
beschädigen.
Bei einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltungsart kann
vorgesehen sein, daß eine Luftabgabeseite der Luftstromerzeugungsanordnung
über eine Venturi-Anordnung o. dgl. zum Absaugen von Luft aus dem Bereich des
wenigstens einen Fräswerkzeugs in Verbindung steht.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Frässystems;
Fig. 2 den zeitlichen Verlauf des Betriebs einer Antriebseinheit des
erfindungsgemäßen Frässystems;
Fig. 3 schematisch ein Leitungsverbindungsschema, durch welches
Druckluft zum Bereich eines Fräswerkzeugs gefördert wird und durch Unterdruck
erzeugung Luft vom Bereich des Fräswerkzeugs weg befördert wird;
Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechenden Darstellung einer Ausgestaltungs
form, bei welcher durch Druckluftzufuhr zu einer Venturi-Anordnung ein
Unterdruck zum Absaugen von Luft aus dem Bereich des Fräswerkzeugs erzeugt
wird;
Fig. 5 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht, welche eine Kombination
des Erzeugens von Unterdruck durch eine Venturi-Anordnung und der Druckluft
zufuhr darstellt; und
Fig. 6 eine weitere der Fig. 3 entsprechende Darstellung, welche eine
Kombination von Luftabsaugung durch eine Venturi-Anordnung, Luftabsaugung
durch die Saugwirkung eines Gebläses und Druckluftzufuhr durch die Druckluft
erzeugung des Gebläses zeigt.
Das in Fig. 1 dargestellte Frässystem 10 umfaßt eine allgemein mit 12
bezeichnete Antriebseinheit, welche durch einen Asynchron-Drehstrommotor 12
gebildet ist. Der Asynchron-Drehstrommotor 12 steht in Antriebsverbindung mit
einem Untersetzungsgetriebe 14, das wiederum in Antriebsverbindung mit einem
mit 16 bezeichneten Fräswerkzeug steht. Das Fräswerkzeug 16 weist einen
Werkzeugträger 18 auf, der beispielsweise wenigstens ein Fräsmesser 20 trägt,
das an seinen beiden axialen Seiten jeweils Fräskanten zum Befräsen von von
beiden Seiten her zuführbaren Punkt-Schweiß-Elektroden aufweist. Das
Frässystem 10 umfaßt ferner eine Steuer/Regel-Einrichtung 22, welche einerseits
über eine Signalleitung 24 in Verbindung mit einem Drehzahlsensor 26 steht und
vom Drehzahlsensor 26 einer Drehzahl des Fräswerkzeugs 10 entsprechende
Signale empfängt, und welche andererseits über eine Signalleitung 28 in Steuer- oder
Regelverbindung mit dem Drehstrom-Asynchronmotor 12 steht und diesem
den Drehstrom mit der erforderlichen Frequenz liefert.
Bei einem derartigen Frässystem treten ganz spezifische Anforderungen an den
Antrieb auf. Man erkennt in Fig. 2, daß eine mit T2 bezeichnete Arbeitszeit,
welche im Bereich von 2 bis 4 Sekunden liegt, im Vergleich zu dem Intervall T4
zwischen zwei Arbeitsvorgängen, welches im Bereich von ca. 5 Minuten liegt,
äußerst kurz ist. Das heißt, der Drehstrom-Asynchronmotor wird nach einer im
wesentlichen lastfreien Hochlaufzeit T1 im Bereich von 1 Sekunde 2 bis 4
Sekunden lang unter Last betrieben und läuft dann während einer lastfreien
Auslaufzeit im Bereich von ebenfalls ca. 1 Sekunde wieder herab. Danach kann
der Drehstrom-Asynchronmotor 12 abkühlen, bis nach ca. 5 Minuten der nächste
Bearbeitungsvorgang durchzuführen ist. Dieses spezifische Arbeitsschema
ermöglicht den Einsatz ganz gezielt ausgewählter Drehstrom-Asynchronmotoren.
Es können nämlich Drehstrom-Asynchronmotoren verwendet werden, die während
der Betriebszeit T2 nicht mit ihrer Nennlast betrieben werden, sondern in einem
ihre Nennlast deutlich übersteigenden Leistungsbereich betrieben werden. So
kann beispielsweise ein Drehstrom-Asynchronmotor, dessen Nennlast im Bereich
von ca. 300 bis 500 W liegt, mit einer maximalen Leistungsabgabe von 700 bis
900 W bei Drehstromfrequenz von ca. 200 Hz betrieben werden. Da die
Betriebszeit von ca. 2 bis 4 Sekunden äußerst kurz ist, kann eine derartige
Überlastung des Motors nicht zu einer Überhitzung und Beschädigung von
irgendwelchen Komponenten desselben führen.
Die Möglichkeit, einen an sich zu schwach dimensionierten Motor einzusetzen,
bringt den Vorteil mit sich, daß ein Motor mit relativ geringer Baugröße,
beispielsweise mit einem Gewicht von ca. 3 kg, eingesetzt werden kann, so daß
einerseits die Baukosten weiter gesenkt werden können und andererseits der im
erfindungsgemäßen Frässystem durch den Motor 12 eingenommene Bauraum
verringert werden kann. Um diesen Bauraum weiter zu verringern, kann
beispielsweise darauf verzichtet werden, am Drehstrom-Asynchronmotor 12
irgendwelche Kühlrippen oder irgendwelche Ventilatoren vorzusehen; auch dies
ist dadurch bedingt, daß durch den relativ kurzen Belastungszustand eine
Überhitzung des Motors praktisch nicht auftreten kann.
Zum Erhalt eines gewünschten Fräsergebnisses wird die Drehzahl des Motors 12,
die bei derart dimensionierten Motoren im Bereich von 5000 bis 7000 Um
drehungen pro Minute liegt, durch das Getriebe 14 untersetzt, so daß das
Fräswerkzeug 16 mit Drehzahlen im Bereich von 200 bis 400 Umdrehungen pro
Minute angetrieben wird. Die genaue Drehzahl hängt von den zu befräsenden
Punkt-Schweiß-Elektroden sowie den verwendeten Messern u. dgl. ab. Um die
Drehzahl des Fräswerkzeugs 16 auf den gewünschten Wert einstellen zu können,
ist der Drehzahlsensor 26 vorgesehen, welcher sein Erfassungssignal in die
Steuer/Regel-Einrichtung 22 eingibt. Entsprechend dem Erfassungssignal
reguliert die Steuer/Regel-Einrichtung 22 die Drehzahl des Asynchron-Drehstrom
motors 12 durch entsprechende Veränderung der Frequenz des diesem Motor
zugeführten Drehstroms. Es wäre grundsätzlich auch denkbar, die Drehzahl bzw.
auch die Leistung des Drehstrom-Asynchron-Motors 12 durch Einstellung der
durch die Steuer/Regel-Einrichtung 22 abgegebenen Spannung vorzunehmen; es
hat sich jedoch gezeigt daß die Drehzahlregulierung vermittels Einstellung der
Drehstromfrequenz besser durchzuführen ist.
Versuche haben gezeigt, daß zum Erhalt von Schnittgeschwindigkeiten im Bereich
von 200 bis 400 Umdrehungen die Leistungsabgabe des Motors 12 im Bereich
von 600 bis 800 W liegen sollte. Eine derartige Leistungsabgabe läßt sich
erhalten, wenn ein Drehstrom-Asynchronmotor mit einer Nennleistung von ca. 360
W bei 200 Hz Drehstrom im Überlastbetrieb betrieben wird. Wie bereits erwähnt,
ist dieser Betrieb möglich, da aufgrund des kurzzeitigen Überlastbetriebs eine
Beschädigung des Motors nicht zu erwarten ist. Da die maximale Leistungs
abgabe im Bereich von über 700 W vor allem dann zu erwarten ist, wenn die
Anpreßzangen, mit welchen die Punkt-Schweiß-Elektroden gegen das Schneid
werkzeug gepreßt werden, mit sehr hoher Kraft geschlossen werden, was bei
Durchführung normaler Befräsvorgänge nicht der Fall ist, ist die zum Durchführen
herkömmlicher Fräsvorgänge erforderliche Leistungsabgabe noch unter 700 W,
so daß zusätzlich eine Gefahr der Beschädigung des Motors vermindert werden
kann.
Man erkennt, daß durch das erfindungsgemäße Frässystem hinsichtlich
herkömmlicher Frässysteme, welche entweder mit Druckluftantrieben oder mit
Synchron-Elektroantrieben arbeiten, verschiedene Vorteile erhalten werden. Ein
wesentlicher Vorteil liegt in den günstigen Anschaffungs- und Betriebskosten.
Ferner weist das System eine hohe Standzeit auf und bietet aufgrund der
kompakten Bauweise, d. h. der Möglichkeit, einen Motor mit geringer Baugröße
und ohne Kühlrippen u. dgl. auswählen zu können, eine hohe Leistungsdichte.
Ferner können die bei Drehstromaggregaten verfügbaren hervorragenden
Gleichlaufeigenschaften ausgenutzt werden, wobei gleichwohl eine auch stufenlos
durchführbare Regulierbarkeit der Drehzahl des Asynchronmotors bzw. der über
das Untersetzungsgetriebe vorgegebenen Drehzahl des Fräswerkzeugs erhalten
werden kann, wobei hier anstatt mit einer Standardfrequenz des Stromnetzes von
50 Hz in einem Frequenzbereich von 150 bis 250 Hz für den Drehstrom gearbeitet
wird.
Es sei darauf hingewiesen, daß bei einem derartigen Frässystem, wie bereits
angesprochen, das Fräswerkzeug 16 wenigstens ein Fräsmesser mit jeweils zwei
an entgegengesetzten axialen Seiten liegenden Fräskanten, vorzugsweise jedoch
mehrere, beispielsweise vier jeweils im Winkel von 90° zueinander angeordnete
Fräsmesser aufweist. An seinen beiden axialen Seiten weist das Fräswerkzeug
16 eine im wesentlichen topfartige Struktur auf, in welche zu befräsende
Elektrodenspitzen eingreifen und aufgrund dieser topfartigen Struktur im
Fräswerkzeug 16 selbst zentriert werden. Zu diesem Zwecke verlaufen die
einzelnen Fräskanten vorzugsweise bezüglich der Drehachse des Werkzeugs,
welche zur Darstellungsebene der Fig. 1 orthogonal steht, geneigt und folgen
näherungsweise der topfartigen Struktur.
Man erkennt in Fig. 1 ferner ein Gebläse 30, welches ebenfalls durch den Motor
12 zur Drehung angetrieben ist. Das heißt, das Gebläse 30 weist eine drehbare
Komponente 32, beispielsweise in Form eines Schaufelrads o. dgl. auf, das mit
einem Ende 34 einer mit 36 bezeichneten und schematisch dargestellten
Antriebswelle des Motors 12 drehfest verbunden ist. Das andere Ende 38 der
Antriebswelle 36 steht dann in Drehverbindung mit einer Getriebeeingangswelle
40 des Getriebes 14 oder bildet diese Welle 40.
Es sei darauf verwiesen, daß auch zwischen dem Motor 12 und dem Gebläse 30,
welches beispielsweise einen Radialverdichter oder einen Kompressor o.dgl
umfassen kann, ein Getriebe vorgesehen sein kann, wenn dies aus Drehzahl
gründen erforderlich ist. Im allgemeinen wird jedoch die hohe Drehzahl des Motors
12, welche im Bereich von 5000 bis 7000 U/min liegen kann, ausgenutzt, um eine
entsprechend hohe Drehzahl der Komponente 32 und eine entsprechende
Luftströmungsrate zu erzeugen.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine Luftabgabeseite 42 des Gebläses 30 über eine
Luftströmungsleitung 44 mit dem Bereich des Fräswerkzeugs 16 verbunden. Das
heißt die Luftströmungsleitung 44 bläst beispielsweise über eine Düse 46 die
durch das Gebläse 30 erzeugte Druckluft unmittelbar in den Bereich des
Fräswerkzeugs 16, so daß dort erzeugte Späne vom Fräswerkzeug 16 und
insbesondere vom Bereich des Messers 20 weg befördert werden können. Es ist
selbstverständlich, daß die Positionierung der Düse 46, durch welche die
Druckluft abgegeben wird, an verschiedenen Bereichen vorgesehen sein kann.
So kann, bei in Achsrichtung beidseitiger Ausgestaltung des Fräswerkzeugs 20
mit jeweiligen Fräskanten sowohl in Achsrichtung von der einen Seite als auch in
der Achsrichtung von der anderen Seite her Druckluft an das Fräswerkzeug
geblasen werden. Auch ist es ebenso möglich, wie nachfolgend in den Fig. 3
bis 6 erkennbar, an mehreren Stellen jeweils für die Oberseite und für die
Unterseite Druckluft zuzuführen.
Das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße System 10 weist den Vorteil auf,
daß zum System lediglich die Versorgungsleitung 28 geführt werden muß, über
welche der Motor 12 angesteuert wird. Es müssen keine weiteren Druck
luftleitungen oder Unterdruckleitungen herangeführt werden, da das Luft
strömungserzeugungssystem selbst in das Frässystem 10 integriert ist. Beispiels
weise kann das gesamte Frässystem 10 als vorgefertigte oder vormontierte
Einheit geliefert werden, so daß ein Betreiber keine zusätzlichen Maßnahmen
ergreifen muß, um die Druckluftzufuhr erhalten zu können. Weiter weist das
erfindungsgemäße System 10 den Vorteil auf, daß aufgrund der bereits
angesprochenen kompakten Bauweise des Motors 12 auch das Gebläse 30 sehr
nahe an den räumlichen Bereich des Fräswerkzeugs 16 heranrückt, so daß die
Luftströmungsverbindungsleitungen zwischen dem Gebläse 30 und dem
Werkzeug oder dem Bereich des Werkzeugs 16 sehr kurz gehalten werden
können, mit dem Vorteil, daß die Strömungsverluste auf ein Minimum reduziert
werden können.
Eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Frässystems mit Hinsicht auf die
Auslegung des Luftströmungskreislaufs ist in Fig. 3 dargestellt. Dort ist im
wesentlichen nur dieser Luftströmungskreislauf dargestellt, der Motor 12 und das
Getriebe 14 sind aus Gründen der klareren Darstellung nicht gezeigt. Man
erkennt, daß dort die Luftströmungsleitung 44 in drei Düsen 46 einmündet, so daß
selbstverständlich für beide axialen Seite in sehr großen Umfangswinkelbereichen
eine Druckluftzufuhr und somit eine sehr gleichförmige Abförderung von
Frässpänen erhalten wird. Ferner erkennt man, daß das Fräswerkzeug 16 von
einem ringartigen Kanalbereich umgeben ist, d. h. an beiden axialen Seiten
schließen an den Träger 18 derartige ringartige Kanalbereiche an, in welche dann
die Druckluft durch die Düsen 36 eingeblasen wird. Ferner steht mit diesem
ringartigen Kanalbereich 50 eine Luftabführleitung 48 in Verbindung, welche über
eine Filteranordnung 52 in eine Ansaugseite des Gebläses 30 einmündet. Wenn
also das Gebläse 30 durch den nicht dargestellten Motor betrieben wird, so wird
zum einen, wie bereits mit Bezug auf die Fig. 1 beschrieben, Druckluft über die
Düsen 46 zum Werkzeug 16 geleitet, zum anderen wird durch die Ansaugwirkung
im Bereich der Ansaugseite 54 über die Leitung 48 Luft aus dem Bereich des
Fräswerkzeugs 16, d. h. aus dem dieses umgebenden ringartigen Raum 50
abgesaugt. Um bei diesem Absaugvorgang zu verhindern, daß Frässpäne in das
Gebläse 30 eintreten, ist die bereits angesprochene Filteranordnung 52
vorgesehen, welche diese mit der abgeführten Luft mitgetragenen Partikel
herausfiltert.
Es ist selbstverständlich, daß eine derartige Anordnung an beiden axialen Seiten
vorgesehen sein kann oder, je nach Ausgestaltung, auch lediglich an einer axialen
Seite vorgesehen sein kann. Darüber hinaus ist es möglich, an einer axialen Seite
Druckluft zuzuführen und an der anderen axialen Seite durch Unterdruck
erzeugung über die Leitung 48 Luft abzuziehen. In diesem Falle ist es vorteilhaft,
wenn axial über das Fräswerkzeug 16 hinweg ein Strömungsweg vorhanden ist.
Eine weitere Abwandlung des Luftströmungssystems ist in Fig. 4 gezeigt. Dort
wird über die Luftströmungsleitung 44 die bei der Luftabgabeseite 42 abgegebene
Druckluft in eine Venturi-Düsenanordnung 56 geleitet. Diese Venturi-Düsen
anordnung 56 erzeugt durch ihre bekannte Ausgestaltung eine Sogwirkung,
welche zur Folge hat, daß über eine Absaugleitung 58 Luft aus dem Bereich des
Fräswerkzeugs 16 abgesaugt wird und durch die durch die Venturi-Düse 56
hindurchtretende Strömung mitgerissen wird. Auch auf diese bekannte Art und
Weise der Unterdruckerzeugung kann dafür Sorge getragen werden, daß die im
Bereich des Fräswerkzeugs 16 erzeugten Späne insbesondere wiederum aus
einem ringartigen bzw. kanalartigen und das Werkzeug 16 an einer oder beiden
axialen Seiten umgebenden Raum 50 abgesaugt werden. Von Vorteil ist hier, daß
im Bereich der Venturi-Düsenanordnung keine sich bewegenden Komponenten
vorhanden sind, welche durch das Hindurchtreten der Frässpäne beeinträchtigt
werden können. Es müssen daher zumindest in-diesem Bereich keine Filter
anordnungen vorgesehen sein.
Auch bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 5 ist wiederum die Venturi-
Düsenanordnung 56 vorgesehen, durch welche aus dem Bereich des Werkzeugs
16, d. h. beispielsweise aus dem Bereich des Kanal- oder ringartigen Raums 50,
Luft und somit Späne abgesaugt werden. Darüber hinaus sind wieder mehrere
Düsen 46 vorgesehen, welche an zumindest einer axialen Seite über die
Luftströmungsleitung 44 Druckluft in den Bereich des Fräswerkzeugs leiten und
somit zu einem verbesserten Herausblasen oder Abführen der Späne beitragen.
In der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 6 ist eine Kombination der Ausgestal
tungsformen gemäß den Fig. 3 und 5 dargestellt. Dort wird also sowohl durch
die Venturi-Düsenanordnung 56 als auch unmittelbar durch die Luftansaugseite
54 des Gebläses 30 Luft aus dem Bereich des Werkzeugs 16 abgesaugt. Darüber
hinaus wird über zumindest eine Düse 46 Druckluft in den Bereich des Werkzeugs
16 eingespeist.
Es sei noch einmal darauf verwiesen, daß das vorangehend beschriebene
erfindungsgemäße System insbesondere durch das Zusammenwirken eines sehr
klein bauenden Elektroantriebsmotors mit sehr hoher Leistungsdichte und hoher
Drehzahl und eines Gebläses, welches hier eine Luftstromerzeugungsanordnung
bildet, in effizienter und in das System integrierter Art und Weise für eine Abfuhr
von Verunreinigungen in Form von Spänen o. dgl. vom Bereich des Fräswerkzeugs
gesorgt werden kann. Es müssen keine zusätzlichen Versorgungsleitungen für
Druckluft oder Unterdruck an das System herangeführt werden. All diese
Leitungen können mit sehr kurzer Länge im System selbst verlegt werden, so daß
auch die im System auftretenden Strömungsverluste gering gehalten werden
können und somit auch die Leistungsabfuhr in das Luftzirkulationssystem
minimiert werden kann.
Ferner sei noch einmal darauf hingewiesen, daß die jeweilige Zufuhr bzw. Abfuhr
von Luft zum Bereich des Werkzeugs an einer oder an beiden axialen Seiten
eines derartigen Werkzeugs erfolgen kann, verteilt über den Umfang erfolgen
kann, und in bevorzugter Art und Weise über einen das Werkzeug an seinen
axialen Seiten umgebenden ringartigen Raum, welcher beispielsweise in einem
an das Werkzeug angrenzenden Deckelbauteil ausgebildet ist, erfolgt.
Claims (17)
1. Frässystem zum Bearbeiten des Schweißbereichs von Punkt-Schweiß-
Elektroden umfassend:
- - eine Fräseinheit mit wenigstens einem Fräswerkzeug (16), welches zum Bearbeiten wenigstens einer Punkt-Schweiß-Elektrode in Kontakt mit dieser bringbar ist,
- - eine Antriebseinheit (12), durch welche das wenigstens eine Fräswerk zeug (16) zur Durchführung eines Bearbeitungsvorgangs zur Drehung antreibbar ist, gekennzeichnet durch eine die Antriebseinheit (12) mit der Fräseinheit antriebsmäßig verbindende Untersetzungsgetriebeeinheit (14) und dadurch, daß die Antriebseinheit einen Drehstrom-Asynchronmotor (12) umfaßt.
2. Frässystem nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Frequenz-
Steuer/Regel-Anordnung (22) zum Einstellen einer Frequenz des dem
Drehstrom-Asynchronmotors (12) zuzuführenden Drehstroms im Bereich
von 100 Hz bis 300 Hz, vorzugsweise 150 Hz bis 250 Hz, am meisten
bevorzugt auf ca. 200 Hz.
3. Frässystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehstrom-Asynchronmotor (12) eine Nennleistung, vorzugsweise
bei ca. 200 Hz, im Bereich von 300 W bis 500 W, vorzugsweise 350 W bis
450 W aufweist.
4. Frässystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Durchführung eines Bearbeitungsvorgangs der Drehstrom-
Asynchronmotor (12) mit einer Leistungsabgabe im Bereich von 600 W bis
1000 W, vorzugsweise 750 W bis 950 W arbeitet.
5. Frässystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehstrom-Asynchronmotor (12) zur Durchführung eines Be
arbeitungsvorgangs mit einer Leistungsabgabe im Bereich vom 1,5 bis 2,5-
fachen der Nennleistung des Drehstrom-Asynchronmotors (12) arbeitet.
6. Frässystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Betriebsdrehzahl des Drehstrom-Asynchronmotors (12) im
Bereich von 2500 bis 7000, vorzugsweise 5000 bis 6000 Umdrehungen pro
Minute liegt.
7. Frässystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Betriebsdrehzahl des Fräswerkzeugs (16) im Bereich von 200 bis
-800, vorzugsweise 200 bis 400 Umdrehungen pro Minute liegt.
8. Frässystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder dem kenn
zeichnenden Teil oder einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Antriebsein
heit (12) einen Elektro-Antriebsmotor (12) umfaßt, gekennzeichnet durch
eine Luftstromerzeugungsanordnung (30), welche durch den Elektro-
Antriebsmotor (12) zur Erzeugung eines Luftstroms antreibbar ist.
9. Frässystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftstrom
erzeugungsanordnung (30) ein Gebläse (30) umfaßt.
10. Frässystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Luftstromerzeugungsanordnung (30) einen Radialverdichter, Kompressor
o. dgl. umfaßt.
11. Frässystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftstromerzeugungsanordnung eine durch den Elektro-Antriebs
motor (12) zur Drehung antreibbare oder angetriebene Komponente (32),
vorzugsweise Schaufelkomponente (32) umfaßt.
12. Frässystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Komponente (32) mit einer Antriebswelle (36) der Antriebseinheit (12)
direkt oder über eine Getriebeanordnung zur gemeinsamen Drehung
verbunden ist.
13. Frässystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Komponente (32) mit einem ersten Ende (34) der Antriebswelle (36)
gekoppelt ist und daß durch das zweite Ende (38) der Antriebswelle (36)
das wenigstens eine Fräswerkzeug (16) zur Drehung antreibbar ist.
14. Frässystem nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Luftabgabeseite (42) der Luftstromerzeugungsanordnung (30) mit
der Fräseinheit zum Zuführen von Druckluft zu dem Bereich des wenig
stens einen Fräswerkzeugs (16) in Verbindung steht.
15. Frässystem nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Luftansaugseite (54) der Luftstromerzeugungsanordnung (30) mit
der Fräseinheit zum Absaugen von Luft aus dem Bereich des wenigstens
einen Fräswerkzeugs (16) in Verbindung steht.
16. Frässystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in einem den
Bereich des wenigstens einen Fräswerkzeugs (16) mit der Ansaugseite
(54) der Luftstromerzeugungsanordnung verbindenden Strömungskanal
(48) eine Filteranordnung (52) vorgesehen ist.
17. Frässystem nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Luftabgabeseite (42) der Luftstromerzeugungsanordnung über
eine Venturi-Anordnung (56) o. dgl. zum Absaugen von Luft aus dem
Bereich des wenigstens einen Fräswerkzeugs in Verbindung steht.
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Date | Code | Title | Description |
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8128 | New person/name/address of the agent |
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Owner name: LUTZ PRECISION, K.S., BRATISLAVA, SK |
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R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20141031 |
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