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Schutzvorrichtung für eine spanende Bearbeitungsmaschin
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung für eine spanende
Bearbeitungsmaschine, bei der ein Werkstück zur Bearbeitung in eine Spannvorrichtung
eingelegt ist. Die Erfindung findet beispielsweise Einsatz in der Zerspantechnik
bei allen spanabgebenden Arbeitsverfahren, wie Fräsen, Drehen, Hobeln, Sägen, Bohren,
Räumen, Feilen.
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Die geometrische Gestaltänderung eines Erzeugnisses (Werkstücks, Rohteils)
durch Abtrennen von Werkstoffteilchen auf mechanischem Weg wird allgemein als spanendes
Fertigungsverfahren bezeichnet. Die Zerspan- oder Abspantechnik befaßt sich dabei
mit der gezielten Formgebung von Werkstücken mit Hilfe geeigneter Verfahren.
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In dieser Technik erfolgt die Formgebung durch Spanabnahme infolge
der Bewegung zwischen Werkzeug und Werkstück. Die Begriffe der Zerspantechnik sind
in den einschlägigen DIN-Normen (DIN 8580, 8589 Teil 1, 6580) definiert worden.
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Bei den spanenden Bearbeitungsverfahren dringt das Werkzeug unter
der Wirkung der Zerspankraft in das Werkstück ein. Durch diese Eingriffsverhältnisse
entstehen je nach Größe und Richtung sich fortwährend ändernde Zerspan-und Schnittkräfte.
Da also spanende Bearbeitungsmaschinen hohen statischen und dynamischen Beanspruchungen
ausgesetzt sind, kommt der Gestaltung der Werkstück-Aufnahme eine besondere Bedeutung
zu.
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Zur Werkstück-Aufnahme werden allgemein Spannvorrichtungen verwendet,
die so geformt sein müssen, daß sie die Kräfte aus dem Bearbeitungsverfahren aufnehmen.
Die Spannvorrichtungen bestehen meistens aus Anschlagbacke mit einseitiger Festanlage
oder zweiseitiger Festanlage (Schraubstock) mit Platten, Prismen, Formbacke oder
Winkeln. Dabei wird die Spannkraft entweder durch klassische Maschinenelemente (Schraube,
Keile, Exzenter, Federn) oder durch hydraulische und pneumatische Zylinder aufgebracht.
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Die Spannvorrichtungen liegen ungeschützt und sind deshalb bei unachtsamer
Werkstückbearbeitung leicht durch Bohrer, Drehmeißel, Fräser usw. zu beschädigen.
Neben einer möglichen Beschädigung von Werkzeug und Spannvorrichtung können auch
Menschen durch umherfliegende Splitter gefährdert werden.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Schutzvorrichtung vorzusehen,
die bei unachtsamer Bedienung sowohl Werkzeug als auch Spannvorrichtung vor mechanischer
Beschädigung schützt und die auch an bestehenden Bearbeitungsmaschinen nachrüstbar
ist.
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Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruchs erzielt.
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Ausgestaltungen sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
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Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Schutzanordnung ist besonders
die einfache und billige Möglichkeit, bestehende Werkzeugmaschinen nachzurüsten
und so einen sicheren Schutz von Mensch und Maschine zu erzielen. Da die Schutzanordnung
mit ungefährlichem Schwachstrom gespeist wird, brauchen keine strengen Sicherheitsbestimmungen
erfüllt werden. Die Schutzanordnung ist in vorteilhafter Weise über lösbare Verbindungen
mit der elektrischen Steuerung der Bearbeitungsmaschine verbunden.
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Dabei ist die elektrische Ansteuerung der Schutzvorrichtung so einfach
aufgebaut, daß die verwendeten Bauteile ohne Probleme mit in den Schaltschrank für
die Maschinensteuerung eingebaut werden können. Die erfindungsgemäße elektrisch
leitende Schutzschicht, die an der Spannvorrichtung angebracht ist, greift derart
in die elektrische Steuerung der Bearbeitungsmaschine ein, daß bei einer eventuellen
mechanischen Beschädigung die Maschine nicht nur sofort zum Stillstand gebracht
wird, sondern der Stillstand auch optisch oder akustisch angezeigt wird. Dadurch
lassen sich in vorteilhafter Weise Fehler bei unsachgemäßer Bedienung einer Werkzeugmaschine
vermeiden und Kosten für beschädigte Bohrer, Meißel und Fräser entfallen.
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Ein weiterer sehr wichtiger Vorteil ist, daß die Schutzvorrichtung
an bestehende Werkzeugmaschinen nachrüstbar ist. Dabei steht die Schutzvorrichtung
beispielsweise in Folienform als besonderer Nachrüstsatz zur Verfügung und ist an
den gefährdeten Stellen einer Anlage aufklebbar.
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Die mit elektrisch leitenden Schleifen beschichtete Folie ist dabei
durch ihre Biegsamkeit an jede gewünschte Form anpaßbar. Weitere Vorteile sind aus
der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels ersicht-
lich.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der
Zeichnung näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt dabei den Einsatz der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung
bei dem Spannbacken einer Fräsmaschine. Dieser nur beispielsweise gewählte Einsatz
bei einer Fräsmaschine läßt sich selbstverständlich auch bei anderen spanabgebenden
Arbeitsverfahren, wie Drehen, Hobeln, Sägen, Bohren, Räumen und Feilen anwenden.
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Fig. 2 zeigt den elektrischen Teil der Schutzvorrichtung, wobei dieser
Teil räumlich innerhalb der Werkzeugmaschinensteuerung angebracht ist.
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Gemäß Fig. 2 hakt ein nur andeutungsweise gezeichnetes Fräswerkzeug
1 in unzulässiger Weise auf den Spannbacken 2 (Spannpratzen) eines Schraubstocks
ein. Über eine Spindel 2a ist der Schraubstock auf einem Bett 3 bewegbar. Auf den
beiden Spannbacken des Schraubstocks ist die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung
4 aufgebracht.
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Dies wurde in der Fig. 1 dunkel getönt dargestellt. Die mechanische
Einwirkung des Fräswerkzeugs 1 auf die Schutzvorrichtung 4 ist in der Zeichnung
durch einen Kreis dargestellt. Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung 4 kann in
vorteilhafter Weise auch als fertiges Einzelteil zur Verfügung stehen, das im Beschädigungsfall
leicht auswechselbar ist. Dadurch läßt sich ein erheblicher Arbeitsanfall einsparen
und ein größerer Zeitausfall beim Produktionsbetrieb von Arbeitsmaschinen vermeiden.
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Die Schutzvorrichtung 4 besteht aus einer Isolierschicht, in die eine
elektrisch leitende Schleife 5 eingelegt ist. Die elektrischen Anschlüsse der Schleife
sind
mit 5a und 5b bezeichnet. Diese Anschlüsse 5a und 5b können lötbar oder in Form
von Stecker/Buchse/Schraubanschluß ausgeführt sein.
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Vereinfacht ausgedrückt, besteht die Schutzvorrichtung 4 aus einem
Draht, der um die Spannbacken 2 gewickelt und an eine Spannungsquelle gelegt wurde.
Aus Sicherheitsgründen ist dabei der Draht durch eine Isolierschicht abgedeckt.
Die Isolierschicht kann aus Hartgewebe, Polyesterharz oder anderen handelsüblichen
Isolierstoffen bestehen. Die elektrisch leitende Schleife 5 ist im einfachsten Fall
in Form eines aufgewickelten Drahtes ausgeführt. Sehr vorteilhaft kann aber auch
die Anwendung von aufgedampften und/oder geätzten, elektrisch leitenden Platinen
oder Folien sein. Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung bildet einen in sich geschlossenen
elektrischen Stromkreis, der bei unachtsamer Bedienung der Werkzeugmaschine durch
mechanische Beschädigung unterbrochen wird.
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Damit im rauhen Werkstattbetrieb, beispielsweise beim Einspannen eines
Werkstückes, nicht ungewollt bereits eine Beschädigung des elektrischen Stromkreises
4 auf den Spannbacken 2 erfolgt, ist die Schutzvorrichtung auf den Spannbecken etwas
rückwärts versetzt angeordnet.
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Hierdurch kann die eigentliche Einspannfläche des Schraubstocks weiterhin
auf das zu bearbeitende Werkstück einwirken.
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In Fig. 2 ist die Einbindung des elektrischen Stromkreises (Schleife
5) der Schutzvorrichtung 4 in die Ansteuerschaltung eines Relais 6 gezeigt. Das
Relais 6 wird dabei über einen Transformator T1 und anschließender Gleichrichtung
V1 mit Schwachstrom (beispielsweise 24 Volt) versorgt.
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Im Normalbetrieb, also intakter Schleife 5, ist das Relais 6 dauernd
angezogen. Eine parallel zu der Gleichstromseite des Gleichrichters V1 angeschaltete
grüne Leuchtdiode V3 mit Vorwiderstand zeigt den ordnungsgemäßen Betrieb an.
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Im Gleichstromkreis, also parallel zu der Leuchtdiode V3, ist noch
die Reihenschaltung eines Relaiskontaktes 6a, einer Blinkeinrichtung Al und einer
roten Leuchtdiode V2 angeordnet. Der Relaiskontakt 6a ist im Ruhezustand geöffnet,
so daß die Blinkeinrichtung Al nicht zugeschaltet ist. Ein weiterer, nicht gezeigter
Kontakt des Relais 6 ist im Steuerstromkreis der Werkzeugmaschine angeordnet.
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Im Störfall - der Fräser 1 hat die Schutzvorrichtung 4 mit der Schleife
5 verletzt - fällt das Relais ab und der Kontakt 6a schließt. Gleichzeitig unterbricht
der nicht gezeigte Relaiskontakt in dem Stromkreis der Werkzeugmaschine die Stromzufuhr
und die Maschine steht still. Die Leuchtdiode V2 wird jetzt über die Blinkeinrichtung
Al (beispielsweise astabile Kippstufe) angesteuert und gibt ein optisches Signal
ab. Anstelle des optischen kann aber auch über eine Hupe ein akustisches Warnsignal
für den Störungsfall abgegeben werden.