DE202019104050U1

DE202019104050U1 - Konventionelle Drehmaschine

Info

Publication number: DE202019104050U1
Application number: DE202019104050.5U
Authority: DE
Original assignee: Weiler Werkzeugmaschinen GmbH
Current assignee: Weiler Werkzeugmaschinen GmbH
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2019-07-23
Publication date: 2019-10-25
Anticipated expiration: 2029-07-24

Abstract

Drehmaschine (D), die zumindest eine Zugspindel (D5) mit einem Antriebsmotor (MZ) für einen Werkzeugschlitten (D7) aufweist, von dem ein Werkzeug (D8) zur Bearbeitung eines Werkstücks (W) in einer Hauptspindel (D4) geführt wird, mita) einem drehzahlgeregelten Antriebsmotor (MH) der Hauptspindel (D4) und Messmitteln (S1) zur Erfassung des Ist-Werts für den Strom (I) dieses Antriebsmotors (MH) sowie zur Ableitung eines Näherungswerts für das auf die Hauptspindel (D4) einwirkenden momentanen Drehmoments (M) hieraus,b) Bedienmitteln (MB) zumindest für die Eingabe eines zur Bearbeitung eines Werkstücks (W) zulässigen Maximalwertes (M) für das Drehmoment des Antriebsmotors (MH) der Hauptspindel (D4), undc) Überwachungsmitteln (S2), welche während einer Bearbeitung des Werkstücks (W) nur den Antriebsmotor (MZ) der Zugspindel (D5) zwangsabschalten, wenn diese eine Überschreitung des Maximalwerts (M) des Drehmoments des Antriebsmotors (MH) der Hauptspindel (D4) durch den Näherungswert für das momentane Drehmoment (M) detektieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmaschine, die zumindest eine Zugspindel mit einem Antriebsmotor für einen Werkzeugschlitten aufweist, von dem ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks in einer Hauptspindel geführt wird.
Die Drehmaschine gemäß der Erfindung ist eine sogenannte konventionelle Drehmaschine. Diese weist eine Hauptspindel zur Halterung und Drehung eines Werkstücks sowie zumindest eine Zugspindel auf. Die Zugspindel ist in der Regel als eine Profilwelle ausgebildet und dient zur Übertragung eines Drehmoments von einem Spindelstock der Drehmaschine an einen Schlosskasten in einem Werkzeugschlitten. Mit Hilfe dieses Drehmoments wird der Werkzeugschlitten an einer Zahnstange am Maschinenbett der Drehmaschine entlanggeführt und ein axialer Vorschub in z- Richtung auf einen vom Werkzeugschlitten mitgeführten Bettschlitten ausgeübt. Auf einen weiteren Planschlitten, der auf dem Bettschlitten mitgeführt wird, kann ein radialer Vorschub in x- Richtung entweder manuell oder durch einen ebenfalls vom Schlosskasten abgeleiteten Anteil des Drehmoments der Zugspindel selbsttätig ausgeübt werden. Durch das Zusammenwirken von Bett- und Planschlitten am Werkzeugschlitten können Vorschübe in z- und/oder x- Richtung auf ein Drehwerkzeug ausgeübt werden. Dieses wird auf dem Planschlitten mitgeführt und kann zur Ausführung von Zerspanungen mit dem Werkstück in Eingriff gebracht werden.
Häufig ist eine solche konventionelle Drehmaschine zusätzlich mit einer Leitspindel ausgestattet. Diese ist in der Regel als eine Gewindespindel ausgeführt und überträgt eine Linearbewegung vom Spindelstock der Drehmaschine auf den Werkzeugschlitten. Dies kann genutzt werden, um z.B. Gewinde präzise in ein Werkstück zu schneiden. Die solche Ausführung einer erfindungsgemäßen Drehmaschine wird auch als konventionelle Leit- und Zugspindeldrehmaschine bezeichnet und ist beispielhaft im Lehrbuch von Heinz Tschätsch und Werner Charchut mit dem Titel „Werkmaschinen, Einführung in die Fertigungsmaschinen der spanlosen und spanenden Formgebung“, Carl Hanser Verlag München Wien, 6. Auflage 1991, Kap. 6.1 Spitzendrehmaschinen, Bild 6.1 dargestellt und beschrieben.
Konventionelle Drehmaschinen der vorstehend beschriebenen Art können insbesondere z.B. zur Herstellung von Kleinserien, im Prototypen- und Musterbau und zu Lehrzwecken in Ausbildungseinrichtungen eingesetzt werden. Dabei tritt das Problem auf, dass bei derartigen einfachen konventionellen Drehmaschinen die bei einem Bearbeitungsvorgang herrschenden Zerspanbedingungen und die davon am Werkstück jeweils hervorgerufene Bearbeitungsqualität nur durch visuelle Beobachtung der Werkstückoberfläche im Bereich des Drehwerkzeugs erfasst werden. Ein Maschinenbediener muss über eine große Erfahrung verfügen, um auf diese Weise am Drehwerkzeug die für eine gewünschte Bearbeitungsqualität erforderlichen Vorschub- und Schnittkräfte am Werkstück hervorzurufen.
Auszubildende und Maschinenbediener, die im Umgang mit konventionellen Drehmaschinen nicht ausgereichend geübt sind, geraten dabei häufig in Schwierigkeiten. Es ist solchen Personen dann nicht oder nicht schnell genug möglich, die Drehmaschine durch Auswahl bzw. Korrektur z.B. der Werte für die Vorschübe des Drehwerkzeugs geeignet einzustellen.
Dabei besteht nicht nur die Gefahr, dass z.B. durch ein nur allmähliches Nachstellen der Bedienelemente der konventionellen Drehmaschinen während der visuellen Beobachtung der Werkstückoberfläche und eine nur kriechende Annäherung an die jeweils erforderliche Maschineneinstellung unerwünschte Bearbeitungsergebnisse am Werkstück erzeugt werden. Vielmehr können z.B. Berufsanfänger so grobe Fehleinstellungen vornehmen, dass insbesondere eine unzulässige Überlastung des Antriebsmotors für die Hauptspindel eintritt und daraufhin die gesamte Drehmaschine mittels eines Nothalts vollständig stillgesetzt wird. Dies hat in Regel eine Zerstörung des Werkstücks und unter Umständen auch Beschädigungen am Drehwerkzeug zur Folge. Der Ablauf einer Werkstückbearbeitung wird dadurch nachhaltig gestört.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine konventionelle Drehmaschine der oben angegebenen Art derart weiterzubilden, dass auch bei der Bedienung durch einen ungeübten Maschinenbediener ein Nothalt der Drehmaschine vermieden werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der im Anspruch 1 angegebenen Drehmaschine. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Drehmaschine ist mit einem drehzahlgeregelten Antriebsmotor für die Hauptspindel ausgestattet. Dieser ermöglicht eine präzise Bearbeitung eines axial an der Hauptspindel fixierten Werkstücks mit einer kontinuierlichen Umdrehung. Weiterhin sind Messmittel zur Erfassung des Ist-Werts für den Strom dieses Antriebsmotors vorhanden. Auf Grund der Drehzahlregelung ist es mit den Messmitteln möglich, aus diesem Ist-Wert einen Näherungswert für das auf die Hauptspindel einwirkende momentane Drehmoment des drehzahlgeregelten Antriebsmotors abzuleiten. Für den Zweck der Erfindung ist eine Berücksichtigung von möglichen Wirkungsgradeinbußen z.B. durch reibungsbedingte Verluste bei der mechanischen Weiterleitung des elektrischen Motormoments bis zur Hauptspindel nicht erforderlich.
Die erfindungsgemäße Drehmaschine weist Bedienmittel auf, insbesondere einen Touchscreen. Diese ermöglichen zumindest die Eingabe eines zur Bearbeitung des Werkstücks zulässigen Maximalwertes für das Drehmoment des Antriebsmotors der Hauptspindel. Die Auswahl dieses Maximalwertes erfolgt vorteilhaft anwendungsabhängig unter Berücksichtigung der Art des jeweiligen Werkstücks, z.B. abhängig von dessen Material und Abmessungen, sowie den Bearbeitungen, die mit Hilfe eines Drehwerkzeugs daran vorgenommen werden sollen. Vorteilhaft wird die Auswahl dieses Maximalwertes auch unter Beachtung der maximalen Leistungsfähigkeit des jeweils eingesetzten drehzahlgeregelten Antriebsmotors der Hauptspindel so vorgenommen, dass dieser unter einem Extremwert für das Drehmoment des Hauptspindelmotors liegt, bei dessen Erreichen automatisch eine Notabschaltung der Drehmaschine erfolgt. Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung ermöglichen die Bedienmittel vorteilhaft auch Anzeigen von Istwerten sowie an Bediener gerichtete Meldungen.
Die erfindungsgemäße Drehmaschine ist weiterhin mit Überwachungsmitteln ausgestattet, welche während einer Bearbeitung des Werkstücks nur den Antriebsmotor der Zugspindel zwangsabschalten, wenn diese eine Überschreitung des Maximalwerts des Drehmoments des Antriebsmotors der Hauptspindel durch den Näherungswert für das momentane Drehmoment detektieren.
Eine derart gemäß der Erfindung ausgestattet Drehmaschine bietet den besonderen Vorteil, dass bereits vor dem möglichen Eintreten einer die Maschine vollständig blockierenden Not-Aus-Situation von den Überwachungsmitteln rechtzeitig eingegriffen werden kann. Dabei wird von diesen erfindungsgemäß nur der Zugspindelantrieb und damit ein weiterer Vorschub des Drehwerkzeugs in axialer Richtung entlang dem Mantel des weiterhin rotierenden Werkstücks unterbunden. Bereits dies ist in der Regel ausreichend, um eine unerwünschte Überschreitung eines zur Bearbeitung des Werkstücks als zulässig angesehenen, vorgegebenen Maximalwertes für das Drehmoment des Antriebsmotors der Hauptspindel und damit eine Überlastung des Hauptspindelmotors zu vermeiden. Da sich erfindungsgemäß die Hauptspindel quasi auf der Stelle weiterdreht, greift das Drehwerkzeug in einer Ebene um die Rotationsachse weiter ein. Der Werkstoff des Werkstücks wird in dieser Ebene somit ringförmig vollständig abgetragen und das Drehwerkzeug wird trotz Zwangsabschaltung des Zugspindelantriebs vollständig freigeschnitten. Es eine Zerstörung des Werkstücks und mögliche Beschädigungen des Drehwerkzeugs können damit vermieden werden.
Eine mit der Erfindung ausgestattete konventionelle Drehmaschine ist besonders geeignet, um z.B. in einer Ausbildungseinrichtung eingesetzt zu werden. Ein noch unerfahrener Maschinenbediener kann damit ohne Anleitung auch selbst und in einer abgesicherten Weise Erfahrungen sammeln, welche Auswirkungen bestimmte Maschinenbedienungen auf eine Werkstückbearbeitung haben. Die Erfindung ermöglicht eine Vermeidung riskanter Einstellungen, bei denen die Gefahr von Beschädigungen am Drehwerkzeug und Werkstück besteht und ein Eingriff der Not-Abschaltung der gesamten Drehmaschine droht.
Stattdessen ist nach einem Eingriff der erfindungsgemäßen Überwachungsmittel, d.h. einer Zwangsabschaltung nur des Zugspindelantriebs bei einem weiteren Betrieb des Hauptspindelantriebs, jederzeit eine Korrektur von unzulässigen Maschineneinstellungen und damit eine ordnungsgemäße Fortsetzung einer Werkstückbearbeitung mit nur geringem Zeitverlust möglich.
Die Rückstellung der Drehmaschine in einen Betriebszustand, der eine Wiederaufnahme einer ordnungsgemäßen Werkstückbearbeitung nach einem Eingriff der erfindungsgemäßen Überwachungsmittel ermöglicht, kann mit einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zusätzlich unterstützt werden.
Hierzu wird von den Überwachungsmitteln eine Stillsetzung des Antriebsmotors der Hauptspindel nach einer Zwangsabschaltung des Antriebsmotors der Zugspindel überwacht. Eine Wiedereinschaltung des Antriebsmotors der Zugspindel wird von den Überwachungsmitteln erst dann freigeben, wenn diese eine Stillsetzung des Antriebsmotors der Hauptspindel detektieren.
Einem Bediener, der durch den Eintritt einer plötzlichen Zwangsabschaltung des Zugspindelantriebs eventuell überrascht wurde, wird auf diese Weise die Möglichkeit gegeben, die Fortsetzung einer Werkstückbearbeitung mit Bedacht vorzubereiten, insbesondere durch eine Anpassung der vorherigen, ungünstigen Maschineneinstellungen. Diese weitere Ausführung der Erfindung bietet eine zusätzliche Sicherheitsverriegelung, da nach einer Zwangsabschaltung des Zugspindelantriebs für eine vollständige Wiederinbetriebnahme der Drehmaschine zunächst auch eine zusätzliche Abschaltung des Hauptspindelantriebs erforderlich ist. Diese ist vom Maschinenbediener selbst manuell vorzunehmen. Hiermit wird es dem Bediener ermöglicht, die Werkstückbearbeitung erst nach einem vollständigen Stillstand aller Vorschubantriebe in einer geordneten Weise wieder aufzunehmen.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung detektieren die Überwachungsmittel eine solche Stillsetzung der Hauptspindel durch Auswertung des Ist-Werts des Stroms des Antriebsmotors der Hauptspindel. Wird dabei kein oder nur ein sehr kleiner Stromwert detektiert, kann ein Stillstand des Antriebsmotors der Hauptspindel angenommen werden.
Mit einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Drehmaschine kann ein Bediener bei der Vermeidung des Eintritts von unerwünschten Betriebszuständen, insbesondere einer Not-Abschaltung der gesamten Maschine, zusätzlich unterstützt werden.
Dabei wird den Bedienmitteln ein weiterer, unter dem für eine Werkstückbearbeitung als zulässig erachteten Maximalwert des Drehmoments für den Antriebsmotor der Hauptspindel liegender Warnwert vorgegeben. Die Überwachungsmittel können dann eine Meldung an die Bedienmittel ausgeben, wenn von diesen ein auf die Hauptspindel einwirkendes momentanes Drehmoment des Hauptspindelmotors detektiert wird, das über dem Warnwert liegt. Ein Bediener kann auf diese Weise rechtzeitig, d.h. vor Erreichen des Maximalwertes, darauf aufmerksam gemacht werden, dass bei einer Fortsetzung der laufenden, unvorteilhaften Bedienung der Drehmaschine ein Eingriff der erfindungsgemäßen Überwachungsmittel und damit in äußersten Fall eine Zwangsabschaltung des Zugspindelantriebs droht.
Besonders vorteilhaft können die Messmittel und Überwachungsmittel der erfindungsgemäßen Drehmaschine von einer separaten Steuerung bereitstellt werden. Eine solche ist vorteilhaft als eine digitale bzw. speicherprogrammierbare Steuerung ausgeführt, bei der die Mess- und Überwachungsmittel insbesondere auf programmtechnische Weise realisiert werden.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Drehmaschine in einer bekannten Weise auch um eine zusätzliche Leitspindel ergänzt werden. Die Leitspindel ermöglicht dann anstelle des Zugspindelantriebs die Übertragung einer Drehbewegung auf den Werkzeugschlitten, insbesondere für die Führung des Werkzeugs zum Schneiden von Gewinden in ein Werkstück. In diesem Fall betrifft die Erfindung eine konventionelle Leit- und Zugspindeldrehmaschine.
Für die vorstehend beschriebenen Einsatzzwecke ist die erfindungsgemäße Bereitstellung eines Näherungswertes für das auf die Hauptspindel einwirkende momentane Drehmoment des drehzahlgeregelten Antriebsmotors der Hauptspindel in der Praxis völlig ausreichend. Für die gewünschte Funktionsweise der erfindungsgemäßen Überwachungsmittel ist die Kenntnis eines genauen Wertes des Wirkungsgrads des gesamten Antriebsstrangs zwischen dem Hauptspindelmotor bis hin zum Drehwerkzeug an dem jeweils benutzten Einzelexemplar einer konventionellen Drehmaschine nicht erforderlich. Eine erfindungsgemäß erweiterte konventionelle Drehmaschine macht es somit auf einfache Weise möglich, auch in Grenzbereichen liegende Bearbeitungen vorzunehmen, ohne dass der Bediener befürchten muss, die Drehmaschine u.U. unwissentlich in unzulässige Überlastzustände zu führen.
Die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausführungen derselben werden anhand der kurz angeführten Figuren nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt

1 eine Prinzipdarstellung für eine beispielhafte, gemäß der Erfindung ausgeführte konventionelle Drehmaschine in einer Seitenansicht, und
2 eine Draufsicht auf eine beispielhafte Anzeige- und Bedienoberfläche für Bedienmitteln der erfindungsgemäßen konventionellen Drehmaschine.

1 zeigt eine vereinfachte Prinzipdarstellung für eine erfindungsgemäße konventionelle Drehmaschine D am Beispiel einer Leit- und Zugspindeldrehmaschine. Deren üblicher Aufbau wird wie folgt kurz zusammengefasst: Die konventionelle Drehmaschine im Beispiel der 1 weist einen Maschinensockel D1 mit einem Spindelstock D3 am linken Ende auf. Von diesem erstreckt sich in 1 nach rechts ein Maschinenbett D2, auf dem ein Werkzeugschlitten D7 mit einem Schlosskasten geführt ist. Dieser führt ein Drehwerkzeug D8, womit ein Werkstück W bearbeitet werden kann. Zum axialen Vorschub des Drehwerkzeug D8 in z-Richtung weist der Werkzeugschlitten D7 einen Bettschlitten D71 auf. Auf diesem ist ein Planschlitten D72 geführt, womit ein radialer Vorschub des Drehwerkzeug D8 in x-Richtung hervorgerufen werden kann. Der Antrieb des Werkzeugschlittens D7 erfolgt üblicherweise über eine Zugspindel D5, die über einen Antriebsmotor MZ im Spindelstock D3 angetrieben wird. Das von der Zugspindel D5 in den Schlosskasten übertragene Drehmoment dient dort insbesondere zum Antrieb eines Antriebsritzels. Dieses greift in eine Zahnstange D21 ein, die am Maschinenbett D2 verläuft, sodass auf den Werkzeugschlitten D7 ein axialer Vorschub in z-Richtung ausgeübt werden kann.
Die konventionelle Drehmaschine im Beispiel der 1 ist zudem mit einer optionalen Leitspindel D6 ausgestattet. Deren Antrieb im Spindelstock D3 ist nicht separat dargestellt und kann über ein separates Getriebe auch vom Antriebsmotor MZ abgeleitet werden. Die Leitspindel D6 überträgt eine Drehbewegung in den Werkzeugschlitten D7, um das Drehwerkzeug D8 zur Erzeugung von Gewindegängen mit gewünschter Steigung im Werkstück W präzise zu führen.
Weiterhin ist im Spindelstock D3 die Hauptspindel D4 geführt, die über einen drehzahlgeregelten Antriebsmotor MH angetrieben wird. Im Beispiel der 1 ist dieser im Maschinensockel D1 platziert, sodass dessen Drehbewegung z.B. über einen Riementrieb D42 an die Hauptspindel D4 im Spindelstock D3 übertragen wird. In den Spannmitteln D41 der Hauptspindel D4 ist ein Werkstück W gehalten, welches durch eine Zustellung des Drehwerkzeugs D8 insbesondere über einen Vorschub des Bettschlittens D71 in axialer z-Richtung und/oder über einen Vorschub des Planschlittens D72 in radialer x-Richtung bearbeitet werden kann. Dieser Eingriffsbereich des Drehwerkzeugs D8 auf die Oberfläche des Werkstücks W und die bei einer Bearbeitung dort herrschenden Zerspanbedingungen müssen von einem Maschinenbediener dauerhaft beobachtet werden. Zur Erzielung einer gewünschten Bearbeitungsqualität und zur Vermeidung von kritischen Bearbeitungszuständen müssen zudem die Bedienmittel der konventionellen Drehmaschine gegebenenfalls nachjustiert werden, um z.B. die Drehzahl der Hauptspindel, die Vorschubgeschwindigkeiten des Bett- bzw. Planschlittens usw. in zulässigen Bereichen zu halten.
In 1 sind weiterhin die wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen konventionellen Drehmaschine schematisch veranschaulicht. Dabei dient die Darstellung in 1 vorteilhaft zur Unterstützung der Erläuterung der Erfindung.
Der drehzahlgeregelte Antriebsmotor MH für die Hauptspindel D4 ist dabei mit Messmitteln S1 verbunden. Diese stellen laufend den aktuellen Ist-Wert für den Strom I_H dieses Hauptspindelmotors MH zur Verfügung. Vorteilhaft können die Messmittel S1 den Stromistwert z.B. aus einem zur Drehzahlregelung des Hauptspindelmotors MH dienenden elektronischen Umrichter abgreifen. Hieraus können dann die Messmittel S1 einen Näherungswert für das auf die Hauptspindel D4 einwirkende momentane Drehmoment Mist ableiten.
Die konventionelle Drehmaschine D ist erfindungsgemäß weiterhin mit Bedienmitteln MB ausgestattet. Diese sind im Beispiel der 1 in Form eines separaten, über dem Spindelstock D3 angebrachten Touchscreen ausgeführt. Die Bedienmittel MB ermöglichen es einem Maschinenführer, einen zur Bearbeitung eines Werkstücks W zulässigen Maximalwerts Mmax für das Drehmoment des Antriebsmotors MH der Hauptspindel D4 anwendungsabhängig vorzugeben. Dieser wird Überwachungsmitteln S2 zugeführt, die im Beispiel der 1 als eine bevorzugt programmtechnische Komponente in einer Steuerungsvorrichtung S ausgeführt sind, z.B. einer speicherprogrammierbaren Steuerung.
Erfindungsgemäß nehmen diese Überwachungsmittel S2 einen laufenden Vergleich des momentanen Drehmomentwertes M_ist des Antriebsmotors MH der Hauptspindel D4 mit dem dafür vorgegebenen Maximalwert M_max vor. Bei Detektion einer Überschreitung des Maximalwerts M_max durch den Näherungswert für das momentane Drehmoment Mist wird erfindungsgemäß der Antriebsmotor MZ der Zugspindel D5 von den Überwachungsmitteln S2 über ein Schaltsignal MZS zwangsabgeschaltet. Der Antriebsmotor MH für die Hauptspindel D4 bleibt dagegen weiterhin in Betrieb, um eine unkontrollierte Verklemmung des Drehwerkzeugs D8 im Material des Werkstücks W zu vermeiden.
Auf diese Weise unterstützt die Erfindung einen Maschinenführer dabei, einen in der Regel nicht beabsichtigten Übergang einer konventionellen Drehmaschine in kritische Bearbeitungsbedingungen zu vermeiden, und gegebenenfalls einen bevorstehenden möglichen Eintritt derselben rechtzeitig zu erkennen. Bei diesen können z.B. eine Fehlbearbeitung des Werkstücks und eine Beschädigung des Drehwerkzeugs auftreten. Weiterhin besteht die Gefahr einer Überlastung der Antriebsmotoren für die Spindeln, insbesondere des Antriebsmotors für die Hauptspindel, und eines Verschleißes der gesamten Mechanik in der Drehmaschine. Schließlich sind beim Betrieb der konventionellen Drehmaschine bei unerwünschten bzw. unzulässigen Bearbeitungsbedingungen Zeitverluste und damit eine Verlängerung der für eine Bearbeitung aufzuwendenden Arbeitszeiten zu befürchten. Falls die Drehmaschine in einem solchen Fall z.B. durch Auslösung von Schutzvorrichtungen notfallmäßig automatisch angehalten wird, müssen von dem verursachenden Maschinenbediener umfangreiche Maßnahmen durchgeführt werden, bevor eine Werkstückbearbeitung wieder aufgenommen werden kann.
Stattdessen wird bei der Erfindung durch die Überwachungsmittel S2 nur ein weiterer Vorschub des Werkzeugschlittens D7 verhindert und ein Freilauf der Hauptspindel D4 mit dem darin eingespannten Werkstück W, d.h. eine bevorzugt unveränderte Rotation derselben, weiter aufrechterhalten. Dies macht es bei konventionellen Drehmaschinen, die insbesondere zur Ausbildung von Drehern und im Prototypen- und Musterbau eingesetzt werden, besonders vorteilhaft möglich, das Auftreten unzulässig hoher Schneidkräfte während einer Werkstückbearbeitung zu verhindern. Zudem werden Überlastungen der Antriebsmotoren, insbesondere des Hauptspindelmotors, und eine Auslösung von Notabschaltungen der gesamten Drehmaschine verhindert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen konventionellen Drehmaschine D wird von den Überwachungsmitteln S2 nach einer Zwangsabschaltung des Antriebsmotors MZ der Zugspindel D5 zusätzlich die Durchführung einer manuellen Stillsetzung des Antriebsmotors MH der Hauptspindel D4 durch den Maschinenbediener, d.h. auch eine Unterbrechung der Rotation des Werkstücks W, überwacht. Eine solche Stillsetzung kann gemäß der beispielhaften Ausführung der Erfindung in 1 vorteilhaft durch eine Auswertung des Ist-Werts des Stroms I_H des Antriebsmotors MH der Hauptspindel D4 durch die Überwachungsmittel S2 detektiert werden. Da in diesem Fall auch kein momentaner Drehmomentwert Mist ableitbar ist, ist dies ein ausreichendes Indiz für eine Stillsetzung des Hauptspindelmotors MH. Eine solche Überwachung bietet den besonderen Vorteil, dass von den Überwachungsmitteln S2 zur Erhöhung der Sicherheit eine Wiedereinschaltung des Antriebsmotors MZ der Zugspindel D5 solange unterbunden werden kann, bis die Überwachungsmittel S2 zusätzlich eine vorangegangene Stillsetzung des Antriebsmotors MH der Hauptspindel D4 detektiert haben. Erst dann wird im Beispiel der 1 von Steuerung S ein aktivierbares Schaltsignal MZS für den Zugspindelantrieb MZ bereitgestellt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann von einem Bediener mit Hilfe des Bedienmittels MB, insbesondere eines Touchscreens, ein unter dem für eine Bearbeitung eines Werkstücks zulässigen Maximalwert M_max des Drehmoments für den Antriebsmotor MH der Hauptspindel D4 liegender Warnwert M_W vorgegeben werden. Dieser wird an die Überwachungsmittel S2 übertragen und von diesen laufend mit dem momentanen Drehmoment Mist des Antriebsmotors MH der Hauptspindel D4 verglichen. Dieser im Vergleich zum Maximalwert Mmax kleine Warnwert M_W hat somit die Aufgabe einer Signalschwelle und hat die Ausgabe eines Meldesignals SM von der Steuerung S an die Bedienmittel MB zur Folge, wenn von den Überwachungsmitteln S2 eine Überschreitung des Warnwertes M_W durch das momentane Drehmoment M_ist des Antriebsmotors MH der Hauptspindel D4 detektiert wird. Ein Bediener kann somit rechtzeitig vor dem möglichen Erreichen des Maximalwert Mmax korrigierend in die Maschinenbedienung eingreifen.
Wie bereits am Beispiel der 1 ausgeführt wurde, können die funktionalen Komponenten der Steuerung S, d.h. insbesondere die Messmittel S1 für den Strom I_H und den Näherungswert des momentanen Drehmoments M_ist , bevorzugt mit programmtechnischen Komponenten in einer digitalen Steuerungsvorrichtung S ausgeführt werden. Eine solche Einrichtung ist weiterhin in der Lage die Bedieneinheit MB entsprechend anzusteuern, d.h. darauf Meldungen und Istwerte zur Anzeige zu bringen sowie dort vorgenommene Bedienereingaben, insbesondere Sollwerte und Quittungssignale, entgegen zu nehmen.
2 zeigt exemplarisch eine Draufsicht auf die Bedieneinheit MB der erfindungsgemäßen konventionellen Drehmaschine D und einen beispielhaften Anzeige- und Bedienzustand auf deren insbesondere berührungssensitiver Oberfläche. Dabei ist eine beispielhafte Zusammenstellung von möglichen Bedien- und Anzeigefeldern sowie Hinweistexten und Meldungen gezeigt. Auch die Darstellung in 2 dient vorteilhaft zur Unterstützung der Erläuterung der Erfindung. In der Praxis sind derartige Masken auf der Bedieneinheit MB frei programmierbar und werden entsprechend anwendungsabhängig konfiguriert.
So sind im oberen Bereich von 2 beispielhaft Komponenten dargestellt, die sich auf das Drehmoment der Hauptspindel beziehen, d.h. auf das vom drehzahlgeregelten Antriebsmotor der Hauptspindel aufzubringende Drehmoment, um damit eine Werkstückbearbeitung bei konstanter Drehzahl und ordnungsgemäßen Zerspanungsbedingungen durchführen zu können.
So wird z.B. in einem Anzeigefeld M1 einem Bediener ein momentaner Drehmomentwert Mist des Hauptspindelmotors von z.B. 35 Nm angezeigt. Weiterhin wird in dem darunter befindlichen Feld M2 ein aktuell vorgegebener Warnwert Mw für das Drehmoment des Hauptspindelmotors von z.B. 40 Nm anzeigt. Schließlich zeigt das weiter darunter befindliche Feld M3 einen aktuell vorgegebenen Maximalwert M_max für das Drehmoment des Hauptspindelmotors von z.B. 50 Nm. Ein Maschinenbediener wird auf diese Weise über die hauptspindelrelevanten Drehmomentwerte informiert und kann insbesondere mögliche Veränderungen des momentanen Drehmomentwerts M_ist laufend beobachten.
Vorteilhaft können auch unerwünschte Überschreitungen der Vorgabewerte für den Warnwert M_W und den Maximalwert M_max durch den momentanen Drehmomentwert M_ist im laufenden Betrieb z.B. durch farbige Markierung der Felder M2, M3 signalisiert werden. Vorteilhaft können die Felder M2 und M3 auch in den Zustand eines Bedienfeldes umgeschaltet werden und eine Anpassung des jeweiligen Vorgabewertes durch den Bediener ermöglichen. Der Abschluss einer solchen Bedienung kann z.B. über das Bedienfeld 7 quittiert und die angepassten Werte dann in die Überwachungsmittel S2 der Steuerung S geladen werden.
Weiterhin sind im unteren Bereich von 2 beispielhaft Komponenten dargestellt, die sich auf die erfindungsgemäße Zwangsabschaltung des Zugspindelantriebs und eine daraufhin bevorzugt vorgenommene zusätzliche Stillsetzung des Hauptspindelantriebs beziehen. So informiert die Ausgabe im Meldungsbereich M4 einen Bediener z.B. darüber, dass sich eine Zwangsabschaltung der Zugspindel ereignet hat und für einen Weiterbetrieb eine Stillsetzung der Hauptspindel erforderlich ist. Ist der Bediener dieser Anweisung nachgekommen, so kann er die aktive Stillsetzung im Bedien- und Anzeigefeld M5 quittieren. Die Steuerung S kann daraufhin erfindungsgemäß die Sperre des Zugspindelantriebs MZ aufheben, und diesen für eine mögliche Wiedereinschaltung freigeben. Ein Bediener kann daraufhin z.B. mit Hilfe des Bedien- und Anzeigefeldes M6 die Spindelantriebe die für Haupt- und Zugspindel sukzessive wieder aktivieren.
Wie bereits ausgeführt wurde zeigt 2 ein nur beispielhaftes Benutzungsszenario. Die für eine Umsetzung der Erfindung vorteilhaft geeigneten Eingaben und Anzeigen können z.B. abhängig vom Nutzungsumfeld der jeweiligen konventionellen Drehmaschine anwendungsabhängig parametriert werden.
Bezugszeichenliste

W: Werkstück
D: Drehmaschine
D1: Maschinensockel
D2: Maschinenbett
D21: Zahnstange
D3: Spindelstock
D4: Hauptspindel
D41: Spannmittel für ein Werkstück W
D42: Riementrieb
D5: Zugspindel
D6: Leitspindel
D7: Werkzeugschlitten, insbesondere mit Schlosskasten
D71: Bettschlitten, axialer Vorschub in z-Richtung
D72: Planschlitten, radialer Vorschub in x-Richtung
D8: Drehwerkzeug zur Bearbeitung des Werkstücks W
MH: Antriebsmotor für Hauptspindel D4 (Hauptspindelmotor)
I_H: Ist-Wert des Stroms am Antriebsmotor MH der Hauptspindel D4
MZ: Antriebsmotor für Zugspindel D5 (Zugspindelmotor)
MZS: Schaltsignale für Zugspindelmotor, insb. Zu- und Abschaltsignale
S: Steuerung
S1: Messmittel für Ist-Wert des Stroms I_H des Hauptspindelmotors MH
S2: Überwachungsmittel für Zugspindelmotor
SM: Meldesignal
M_ist: Ist-Wert des Drehmoments des Hauptspindelmotors MH
M_w: Warnwert des Drehmoments des Hauptspindelmotors MH
M_max: Maximalwert des Drehmoments des Hauptspindelmotors MH
MB: Bedieneinheit, insbesondere Touchscreen
M1: Anzeigefeld Momentanwert Drehmoment Hauptspindelmotor
M2: Bedien- und Anzeigefeld Warnwert Drehmoment Hauptspindelmotor
M3: Bedien- und Anzeigefeld Maximalwert Drehmoment Hauptspindelmotor
M4: Meldungsbereich Status Zugspindel
M5: Bedien- und Anzeigefeld Status Hauptspindel
M6: Bedien- und Anzeigefeld Antriebe für Haupt- und Zugspindel
M7: Bedienfeld Eingabequittierung

Claims

Drehmaschine (D), die zumindest eine Zugspindel (D5) mit einem Antriebsmotor (MZ) für einen Werkzeugschlitten (D7) aufweist, von dem ein Werkzeug (D8) zur Bearbeitung eines Werkstücks (W) in einer Hauptspindel (D4) geführt wird, mit a) einem drehzahlgeregelten Antriebsmotor (MH) der Hauptspindel (D4) und Messmitteln (S1) zur Erfassung des Ist-Werts für den Strom (I_H) dieses Antriebsmotors (MH) sowie zur Ableitung eines Näherungswerts für das auf die Hauptspindel (D4) einwirkenden momentanen Drehmoments (M_ist) hieraus, b) Bedienmitteln (MB) zumindest für die Eingabe eines zur Bearbeitung eines Werkstücks (W) zulässigen Maximalwertes (M_max) für das Drehmoment des Antriebsmotors (MH) der Hauptspindel (D4), und c) Überwachungsmitteln (S2), welche während einer Bearbeitung des Werkstücks (W) nur den Antriebsmotor (MZ) der Zugspindel (D5) zwangsabschalten, wenn diese eine Überschreitung des Maximalwerts (M_max) des Drehmoments des Antriebsmotors (MH) der Hauptspindel (D4) durch den Näherungswert für das momentane Drehmoment (M_ist) detektieren.
Drehmaschine nach Anspruch 1, wobei die Überwachungsmittel (S2) a) eine Stillsetzung des Antriebsmotors (MH) der Hauptspindel (D4) nach einer Zwangsabschaltung des Antriebsmotors (MZ) der Zugspindel (D5) überwachen, und b) eine Wiedereinschaltung des Antriebsmotors (MZ) der Zugspindel (D5) erst dann freigeben, wenn diese eine Stillsetzung des Antriebsmotors (MH) der Hauptspindel (D4) detektieren.
Drehmaschine nach Anspruch 2, wobei die Überwachungsmittel (S2) eine Stillsetzung durch Auswertung des Ist-Werts des Stroms (I_H) des Antriebsmotors (MH) der Hauptspindel (D4) detektieren.
Drehmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei a) den Bedienmitteln (MB) ein unter dem für eine Bearbeitung eines Werkstücks zulässigen Maximalwert (M_max) des Drehmoments für den Antriebsmotor (MH) der Hauptspindel (D4) liegender Warnwert (Mw) vorgebbar ist, und b) die Überwachungsmittel (S2) ein Meldesignal (SM) an die Bedienmittel (MB) ausgeben, wenn von den Überwachungsmitteln (S2) eine Überschreitung des Warnwertes (Mw) durch das momentane Drehmoment (M_ist) des Antriebsmotors (MH) der Hauptspindel (D4) detektiert wird.
Drehmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Steuerung (S), welche die Messmittel (S1) und Überwachungsmittel (S2) bereitstellt, insbesondere mit programmtechnischen Mitteln.
Drehmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Bedienmittel (MB) einen Touchscreen aufweisen.
Drehmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Leitspindel (D6) zur Übertragung einer Drehbewegung auf den Werkzeugschlitten (D7), insbesondere für die Führung des Werkzeugs (D8) zum Schneiden von Gewinden in das Werkstück (W).