WO2014161914A1 - Vorschubeinrichtung - Google Patents

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WO2014161914A1
WO2014161914A1 PCT/EP2014/056642 EP2014056642W WO2014161914A1 WO 2014161914 A1 WO2014161914 A1 WO 2014161914A1 EP 2014056642 W EP2014056642 W EP 2014056642W WO 2014161914 A1 WO2014161914 A1 WO 2014161914A1
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WO
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machine tool
feed device
parameters
machine
control unit
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Application number
PCT/EP2014/056642
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English (en)
French (fr)
Inventor
John Van Taack-Trakranen
Original Assignee
Hilti Aktiengesellschaft
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Publication date
Application filed by Hilti Aktiengesellschaft filed Critical Hilti Aktiengesellschaft
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Priority to US14/782,287 priority patent/US20160031119A1/en
Priority to RU2015147037A priority patent/RU2015147037A/ru
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D7/00—Accessories specially adapted for use with machines or devices of the preceding groups
    • B28D7/005—Devices for the automatic drive or the program control of the machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/14—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by boring or drilling

Definitions

  • the present invention relates to a method of using a feed device for driving a machine tool, in particular for driving a core bit for drilling concrete and masonry, along a machine stand.
  • the invention relates to a feed device for a method for using a feed device for driving a machine tool, in particular for driving a core bit for drilling concrete and masonry, along a machine stand.
  • the feed device includes a drive for reversibly driving the machine tool relative to the machine stand and at least one sensor for detecting the parameters of the machine tool and the parameters of the feed device.
  • the invention relates to a machine tool for a method for using a feed device for driving a machine tool, in particular for driving a core bit for drilling concrete and masonry, along a machine stand.
  • the machine tool contains a drive for driving a tool held in the machine tool.
  • the necessary during the core drilling of rock high torques and feed forces are usually applied by the machine tool or core drilling machine against a machine stand, which is firmly connected to the ground.
  • the forces generated by the machine tool via a displaceable, formed with a machine coupling part for the central attachment of the machine tool, guide carriage are transmitted symmetrically to a guide rail and further via a bottom plate into the ground.
  • the forces necessary for advancing the machine tool are generated in particular by a feed device which can be operated manually and / or mechanically.
  • the machine tool along a rack of the machine stand are reversibly moved, thereby driving the driven by the machine tool core bit into a substrate to be processed.
  • the feed device can also be equipped by a machine drive.
  • This machine Drive may be formed, for example, in electrical, hydraulic or pneumatic form.
  • Such a device is known for example from EP 2 067 578, wherein in particular a portable machine tool is disclosed, which serves as a drive for a core bit for drilling concrete and masonry.
  • the machine tool is attached to a guide carriage by means of a machine coupling.
  • the guide carriage is in turn displaceable along a vertically or horizontally oriented machine stand, whereby the machine tool together with the Kembohrkrone is vertically displaceable.
  • the core bit driven by it can penetrate the working surface and drill a hole.
  • the parameters for the desired feed i. the start position, the propulsion speed, the end position, the drilling depth, etc.
  • the desired feed parameters may also be derived from a signal which, in turn, may be generated from a power cord of the drilling machine pertaining to the machine tool that is looped through from a power source (e.g.
  • the parameters of core drilling machines such as those shown in FIG. the speed, the torque, the applied power, etc., manually entered by means of an appropriate terminal on the core drill before start-up.
  • the selection of the parameters is often made in relation to the material to be machined, i. the underground to be drilled.
  • the feed rate of the Tool on the basis of only one actual parameter, namely the instantaneous engine power of the rotary drive, is determined and on the other or building on this only an estimate of the tool parameters (eg in the form of Bohrkronen bemessers) is created from a stored reference database.
  • the tool parameters created as a result can only be coarsely coordinated, as a result of which the entire drilling process can only be coordinated to a limited extent with regard to changing drilling conditions and thus can be operated suboptimally.
  • the object of the present invention is to provide a method for using a feed device for driving a machine tool, in particular for driving a core bit for drilling concrete and masonry, along a machine stand.
  • the object of the present invention is also in providing a feed device, a machine tool and a machine stand for this method.
  • a method for using a feed device for driving a machine tool, in particular for driving a core bit for drilling concrete and masonry, along a machine stand is provided.
  • a feed device for a method for using a feed device for driving a machine tool, in particular for driving a core bit for drilling concrete and masonry, along a machine stand is provided, wherein the feed device while a drive for reversibly driving the machine tool relative to the machine stand and contains at least one sensor for detecting the parameters of the machine tool and the parameters of the feed device.
  • a machine tool for a method for using a feed device for driving a machine tool, in particular for driving a core bit for drilling concrete and masonry, along a machine stand.
  • this method sets on the basis of at least one measured parameter of the machine tool and at least one measured parameter of the feed device an optimum parameter for the machining of a present workpiece for the machine tool and / or the feed device.
  • a predetermined amount of measured parameters of the machine tool and / or the feed device is detected in order to store and evaluate them in a corresponding memory device.
  • Optimal parameters indicate parameters that make it possible to carry out the drilling process as quickly and efficiently as possible.
  • a machine tool a core drilling machine, in which a core bit is used, and selected as the at least one parameter of the machine tool, the diameter of the core bit.
  • a parameter characterizing the hardness of the workpiece is selected for setting the optimum parameter for the machine tool and / or the feed device.
  • Optimal parameters indicate parameters that make it possible to carry out the drilling process as quickly and efficiently as possible.
  • a first control unit or a second control unit can be provided for setting the optimum parameter for the machine tool and / or feed device for processing a given workpiece.
  • Optimal parameters indicate parameters that make it possible to carry out the drilling process as quickly and efficiently as possible.
  • first control unit or the second control unit may be at least partially integrated in the machine tool.
  • first or second control unit By a different and in particular variable distribution or arrangement of the first or second control unit, a variety of cost and space-saving versions of the machine tool and / or feed device can be realized.
  • a first control unit or a second control unit can be provided for setting the optimum parameter for the machine tool and / or feed device for processing a present workpiece.
  • Optimal parameters indicate parameters that make it possible to carry out the drilling process as quickly and efficiently as possible.
  • At least the first control unit or the second control unit is at least partially integrated in the feed device.
  • a different and in particular variable distribution or arrangement of the first or second control unit a variety of cost and space-saving versions of the machine tool and / or feed device can be realized.
  • FIG. 1 shows an inventive feed device, a machine tool according to the invention and a machine stand according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows an inventive feed device, a machine tool according to the invention and a machine stand according to a second embodiment
  • Fig. 3 shows a connection of the feed device according to the invention with the inventive horrmasch ine.
  • FIG. 1 shows an association of a machine tool 10, a feed device 30, a drilling tool 50 and a machine stand 70.
  • the machine tool 10 is in the form of a core drilling machine and includes a housing 12, a drive 14, a transmission 16, a first control unit 18, sensors 20 and a drive shaft 22.
  • the drive 14 is in the form of an electric motor. Alternatively, any other suitable type of drive can be selected. According to a specific embodiment of the present invention, the drive 14 may be formed by a high-frequency motor.
  • the first control unit 18 is designed such that it detects all parameters of the machine tool 10 and in particular all parameters of the drive 14, which are measured by the sensors 20 of the machine tool 10. These parameters include, for example, the engaged gear of the transmission 16, the rotational speed, the torque, the applied and / or output power of the drive 14, etc.
  • the housing 12 has an upper side 12a, a lower side 12b, a left side 12c and a right side 12d.
  • the drive 14 is located inside the housing 12.
  • the drive shaft 22 has a first end 22a and a second end 22b.
  • the first end 22a of the drive shaft 22 is connected to the drive 14 so that the drive 14 can put the drive shaft 22 in a first rotational movement A or second rotational movement B.
  • the second end 22b of the drive shaft 22 protrudes from the core drilling machine 10 at the lower side 12b of the housing 12.
  • the drilling tool 50 has a first end 50a and a second end 50b in the form of a cylindrical drill bit.
  • the first end 50 a of the drilling tool 50 is non-rotatably connected to the second end 22 b of the drive shaft 22. Via the drive shaft 22, the machine tool 10 offset the drilling tool 50 in the first rotational movement A or in the second rotational movement B.
  • the feed device 30 includes a housing 32 in which a feed drive 34, a second control unit 36, sensors 38 and a drive pinion 40 are positioned.
  • the second control unit 36 is designed so that this all parameters of the feed device 30 and in particular the parameters of the feed drive 34, which are measured by the sensors 38 of the feed device 30 detected. These measured parameters include, for example, the feed rate of the feed device 30 to the machine stand 70, the already traveled distance of the feed device 30 since the beginning of the drilling operation, the position of the feed device 30 along the machine stand 70, the rotation angle of the feed drive 34, etc.
  • a variety at parameters of the control unit 36 of the feed device 30 are calculated.
  • the parameter calculation is based on a comparison between the parameters detected by the sensors 38, such as the rotation angle of the drive pinion 40, and the predetermined (ie preset) parameters. From the parameter calculation, among other things, the feed rate of the feed device 30 to the machine frame 70, the relative and / or absolute position of the feed device 30, the already traveled distance of the feed device 30 since the beginning of drilling and the time and / or the distance to reach the stop of the drilling tool 50 are determined.
  • the feed drive 34 is, as shown in Fig. 1, designed according to a first embodiment in the form of an electric motor.
  • the feed drive 34 can also be configured in the form of a handwheel 42 in accordance with a second embodiment.
  • the feed drive 34 drives the drive pinion 40 under control of the control unit 36.
  • the feed drive 34 can also be operated by manual operation, i. by manually turning the handwheel 42, are moved. In this case, the automatic feed of the feed drive 34 is turned off, whereby only the user of the feed device controls the feed.
  • the sensors 20, 38, e.g. Hall sensors on the drive 14 further the parameters (e.g., positional parameters) of the feed device 30 and the machine tool 10 detect.
  • the feed device 30 is designed such that it can be mounted on the machine stand 70 (as described below) and can be moved with the aid of the drive pinion 40 along the machine stand 70 in the direction of arrow C.
  • the sensors 38 are in the form of angle, rotation angle, acceleration, speed or position sensors, and designed so that this either incrementally directly on the feed drive 34 or absolutely along the machine stand 70, the acceleration, the feed rate, the angle, detect the angle of rotation and the position of the feed device 30.
  • the machine stand 70 includes a guide rail 72, a brace 74, and a base 76.
  • the guide rail 72 is positioned on the base 76 and supported by the bracing member 74 such that the guide rail 72 is oriented vertically or at a predetermined angle. Furthermore, the guide rail 72 on one side a rack 78 on.
  • the bracing element 74 is optional and may also be omitted according to an alternative embodiment of the machine stand.
  • the housing 12 of the machine tool 10 is fixed to the housing 32 of the feed device 30.
  • the feed device 30 is mounted on the machine stand 70, that the drive pinion 40 of the feed device 30 engages the rack 78 of the machine stand 70. If under control of the control unit 36 of the feed drive 34, the drive gear 40 is set in a rotational movement, the feed device 30 is reversibly moved along the machine stand 70 in the direction of arrow C. As a result of the machine tool 10 being fastened to the feed device 30, moving the feed device 30 along the machine stand 70 in the direction of the arrow C also moves the machine tool 10 along the machine stand 70 in the direction of the arrow C. As a result of this vertical movement of the machine tool 10, the drilling tool attached to the machine tool 10 in the form of the cylindrical drill bit is moved vertically into the workpiece 80 to be machined, i. into the underground, whereby a hole is drilled in the workpiece 80.
  • the respective sensors 38 of the feed device 30 measure the parameters of the feed device 30.
  • the respective sensors 38 of the machine tool 10 measure the parameters of the machine tool 10.
  • the feed device 30 and the machine tool 10 are Connected by connecting elements 90 such that all detectable parameters of the feed device 30 can be sent to the machine tool 10 and all detectable parameters of the machine tool 10 can be sent to the feed device 30.
  • the information flow i. the bidirectional transmission of the parameters
  • the bidirectional transmission of the parameters from the power cable 100 via the machine tool 10 to the feed device 30 can take place.
  • the relevant parameters for the pending drilling process for the feed device 30 and machine tool 10 are set. These parameters, such as feed rate, speed, drill bit diameter, are often related to In addition, these default parameters (so-called. Desired parameters) in the first and / or second control unit 18, 36 detected or stored. It is possible that the setting of the relevant parameters for the feed device 30 and machine tool 10 is made only on the basis of the selected Bohrkronen bemessers.
  • the parameters suitable for the drill bit diameter, such as speed, are stored in a software or a data memory. The feed rate is then set automatically or in a separate step, depending on the selected power setting.
  • the respective sensors 38 of the feed device 30 and the machine tool 10 measure the detectable parameters of the feed device 30 and of the machine tool 10 (so-called actual parameters), which in turn are recorded or stored in the first and / or second control unit 18, 36 become.
  • the drilling process can be optimized at any time during the drilling process by means of the detected or measured parameters of the feed device 30 and the machine tool 10.
  • new desired parameters can be determined from the sum of the detected or measured parameters of the feed device 30 and machine tool 10 (so-called actual parameters) eg Hardness of the workpiece to be drilled 80, are optimal.
  • the measured actual parameters of the feed device 30 and machine tool 10 lead to an adaptation or optimization of one or more desired parameters in the feed device 30 and machine tool 10.
  • the adjustment of the desired parameters is carried out automatically by the first and / or. or second control unit 18, 36.
  • the torque of the drive can be increased accordingly, without increasing the applied power for the drive 14 of the machine tool 10 ,
  • an optimum feed rate of the feed device 30 and of the machine tool 10 can be achieved, whereby the entire drilling process is optimized (i.e., the drilling time is minimized).
  • first and / or second control unit 18, 36 is designed so that trends or trends in the change of the measured actual parameters can be detected and identified as such and correspondingly responded to these tendencies / trends early by counteracting new setpoint settings. Parameter can be reacted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

Verfahren zur Verwendung einer Vorschubeinrichtung (30) zum Antreiben einer Werkzeugmaschine (10), insbesondere zum Antrieb einer Kernbohrkrone zum Bohren von Beton und Mauerwerk, entlang eines Maschinenständers (70). Vorschubeinrichtung (30) zur Anwendung dieses Verfahrens wobei ein Antrieb (34) zum reversiblen Antreiben der Werkzeugmaschine (10) relativ zu dem Maschinenständer (70) und wenigstens ein Sensor (38) zum Erfassen der Parameter der Werkzeugmaschine (10) und der Parameter der Vorschubeinrichtung (30) enthalten ist. Werkzeugmaschine (10) zur Anwendung dieses Verfahrens, wobei ein Antrieb (14) zum Antreiben eines in der Werkzeugmaschine (10) gehaltenen Werkzeugs (50), insbesondere eine Kernbohrkrone zum Bohren von Beton und Mauerwerk enthalten ist. Bei dem Verfahren wird auf Grundlage wenigstens eines gemessenen Parameters der Werkzeugmaschine (10) sowie wenigstens eines gemessenen Parameters der Vorschubeinrichtung (30) ein für die Bearbeitung eines vorliegenden Werkstücks (80) optimaler Parameter für die Werkzeugmaschine (10) und/oder die Vorschubeinrichtung (30) eingestellt.

Description

„Vorschubeinrichtunq"
EINLEITUNG:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verwendung einer Vorschubeinrichtung zum Antreiben einer Werkzeugmaschine, insbesondere zum Antrieb einer Kernbohrkrone zum Bohren von Beton und Mauerwerk, entlang eines Maschinenständers.
Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Vorschubeinrichtung für ein Verfahren zur Verwendung einer Vorschubeinrichtung zum Antreiben einer Werkzeugmaschine, insbesondere zum Antrieb einer Kembohrkrone zum Bohren von Beton und Mauerwerk, entlang eines Maschinenständers. Die Vorschubeinrichtung enthält dabei einen Antrieb zum reversiblen Antreiben der Werkzeugmaschine relativ zu dem Maschinenständer sowie wenigstens einen Sensor zum Erfassen der Parameter der Werkzeugmaschine und der Parameter der Vorschubeinrichtung.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Werkzeugmaschine für ein Verfahren zur Verwendung einer Vorschubeinrichtung zum Antreiben einer Werkzeugmaschine, insbesondere zum Antrieb einer Kembohrkrone zum Bohren von Beton und Mauerwerk, entlang eines Maschinenständers. Die Werkzeugmaschine enthält dabei einen Antrieb zum Antreiben eines in der Werkzeugmaschine gehaltenen Werkzeugs.
Die beim Kernbohren von Gestein notwendigen hohen Drehmomente und Vorschubkräfte werden üblicherweise von der Werkzeugmaschine bzw. Kernbohrmaschine gegen einen Maschinenständer aufgebracht, der fest mit dem Untergrund verbunden ist. Dabei werden die von der Werkzeugmaschine erzeugten Kräfte über einen versetzbaren, mit einem Maschinenkupplungsteil zur zentralen Befestigung der Werkzeugmaschine ausgebildeten, Führungsschlitten symmetrisch auf eine Führungsschiene und weiter über eine Bodenplatte in den Untergrund übertragen. Die für den Vorschub der Werkzeugmaschine notwendigen Kräfte werden insbesondere durch eine Vorschubeinrichtung erzeugt, welche manuell und/oder maschinell betrieben werden können. Beispielsweise kann mit Hilfe eines manuell zu bedienenden Handrades, welche über eine Spindel mit der Vorschubeinrichtung verbunden ist, die Werkzeugmaschine entlang einer Zahnstange des Maschinenständers reversibel bewegt werden, um dadurch die von der Werkzeugmaschine angetriebene Kernbohrkrone in einen zu bearbeitenden Untergrund zu treiben. Alternativ kann die Vorschubeinrichtung auch durch eine maschinellen Antrieb ausgestattet sein. Dieser maschinelle Antrieb kann beispielsweise in elektrischer, hydraulischer oder auch pneumatischer Form ausgebildet sein.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP 2 067 578 bekannt, wobei insbesondere eine transportable Werkzeugmaschine offenbart ist, welche als Antrieb für eine Kernbohrkrone zum Bohren von Beton und Mauerwerk dient. Die Werkzeugmaschine ist mittels einer Maschinenkupplung an einem Führungsschlitten befestigt. Der Führungsschlitten ist wiederum entlang eines vertikal oder horizontal ausgerichteten Maschinenständers verschiebbar, wodurch auch die Werkzeugmaschine mitsamt der Kembohrkrone vertikal verschiebbar ist. Durch die Verschiebung der Werkzeugmaschine kann die von ihr angetriebene Kembohrkrone in den bearbeitenden Untergrund eindringen und eine Loch bohren.
Beim Betreiben einer Kernbohrmaschine werden vor der Inbetriebnahme die Parameter für den gewünschten Vorschub, d.h. die Startposition, die Vortriebsgeschwindigkeit, die Endposition, die Bohrtiefe etc., manuelle über ein Terminal bzw. Display an der Vorschubeinrichtung eingestellt. Alternativ können die Parameter für den gewünschten Vorschub auch einem Signal entstammen, welches wiederum aus einem von einer Energiequelle (z.B. Steckdose) über die Vorschubeinrichtung zum Bohrgerät durchgeschleiften Netzkabel des zur Werkzeugmaschine gehöhrenden Bohrmotors generiert werden kann.
Des Weiteren werden ebenfalls die Parameter der Kern bohrmasch ine, wie z.B. die Drehzahl, das Drehmoment, die anliegende Leistung, etc., vor Inbetriebnahme mittels eines entsprechenden Terminals an der Kernbohrmaschine manuell eingegeben. Die Auswahl der Parameter erfolgt häufig in Bezug auf den zu bearbeitenden Werkstoff, d.h. den zu bohrenden Untergrund.
Diese bisher verwendeten Vorschubeinrichtungen, welche entweder ausschließlich eine manuelle Parametereinstellung oder aber die Parameter für den Vorschub aus dem Signal eines durchgeschleiften Bohrmotornetzkabels entnehmen können, weisen insbesondere die Nachteile auf, dass der Bohrmotor der Kernbohrmaschine nicht selbständig verändernde Bohrbedingungen, wie z.B. härter Abschnitte im Untergrund, während des Bohrvorgangs berücksichtigen und damit kein idealer Bohrvorgang erzielt werden kann.
Darüber hinaus ist eine derartige Vorrichtung sowie ein hierzu entsprechendes Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine, wie z.B. einer Kembohrmaschine, in der DE-Offenlegungsschrift 10 2007 021 070 gezeigt. Die in diesem Dokument zum Stand der Technik offenbarte Kernbohrmaschine und das dazugehörige Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass auf der Grundlage der Motorleistung sowie des hieraus ermittelten Wertes zur Bestimmung der Vorschubgeschwindigkeit eine Schätzung bzgl. eines das Werkzeug charakterisierenden Parameters sowie eines das zu bearbeitende Werkstück charakterisierenden Parameters durchgeführt wird. Nachteilig hieran ist, dass zum einen die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs auf der Grundlage lediglich eines Ist-Parameters, nämlich der momentanen Motorleistung des Drehantriebs, ermittelt wird und zum anderen bzw. darauf aufbauend nur eine Schätzung für den Werkzeugparameter (z.B. in Form der Bohrkronendurchmessers) aus einer hinterlegten Referenzdatenbank erstellt wird. Die hierdurch erstellten Werkzeugparameter können hierdurch nur relativ grob abgestimmt werden, wodurch der gesamte Bohrvorgang nur bedingt auf ändernde Bohrbedingungen abgestimmt und damit suboptimal betrieben werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen eines Verfahrens zur Verwendung einer Vorschubeinrichtung zum Antreiben einer Werkzeugmaschine, insbesondere zum Antrieb einer Kernbohrkrone zum Bohren von Beton und Mauerwerk, entlang eines Maschinenständers. Darüber hinaus besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ausserdem im Bereitstellen einer Vorschubeinrichtung, einer Werkzeugmaschine sowie eines Maschinenständers für dieses Verfahren.
Durch dieses erfindungsgemässe Verfahren sowie der erfindungsgemässen Vorschubeinrichtung sowie der erfindungsgemässen Werkzeugmaschine werden die vorstehend genannten Nachteile umgangen sowie der Kernbohrprozess insgesamt effizienter gestaltet.
Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 , 6 und 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen ergeben sich aus den entsprechenden Unteransprüchen.
Demnach ist ein Verfahren zur Verwendung einer Vorschubeinrichtung zum Antreiben einer Werkzeugmaschine, insbesondere zum Antrieb einer Kernbohrkrone zum Bohren von Beton und Mauerwerk, entlang eines Maschinenständers vorgesehen.
Darüber hinaus ist eine Vorschubeinrichtung für ein Verfahren zur Verwendung einer Vorschubeinrichtung zum Antreiben einer Werkzeugmaschine, insbesondere zum Antrieb einer Kernbohrkrone zum Bohren von Beton und Mauerwerk, entlang eines Maschinenständers vorgesehen, wobei die Vorschubeinrichtung dabei einen Antrieb zum reversiblen Antreiben der Werkzeugmaschine relativ zu dem Maschinenständer sowie wenigstens einen Sensor zum Erfassen der Parameter der Werkzeugmaschine und der Parameter der Vorschubeinrichtung enthält.
Des Weiteren ist eine Werkzeugmaschine für ein Verfahren zur Verwendung einer Vorschubeinrichtung zum Antreiben einer Werkzeugmaschine, insbesondere zum Antrieb einer Kernbohrkrone zum Bohren von Beton und Mauerwerk, entlang eines Maschinenständers vorgesehen.
Erfindungsgemäss wird bei diesem Verfahren auf Grundlage wenigstens eines gemessenen Parameters der Werkzeugmaschine sowie wenigstens eines gemessenen Parameters der Vorschubeinrichtung ein für die Bearbeitung eines vorliegenden Werkstücks optimaler Parameter für die Werkzeugmaschine und/oder die Vorschubeinrichtung eingestellt. Hierdurch werden die Parameter der Vorschubeinrichtung und der Werkzeugmaschine im Laufe des Bohrvorgangs besser nachjustiert sowie der gesamte Bohrvorgang besser auf sich ändernde Bohrbedingungen, insbesondere bei Eisentreffern, abgestimmt.
Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine vorbestimmte Menge an gemessenen Parametern der Werkzeugmaschine und/oder der Vorschubeinrichtung erfasst wird, um diese in einer entsprechenden Speichervorrichtung zu speichern und auszuwerten.
Darüber hinaus kann die Einstellung des optimalen Parameters für die Werkzeugmaschine und/oder die Vorschubeinrichtung mit Hilfe der aus der Veränderung der erfassten Parameter der Werkzeugmaschine und/oder der Vorschubeinrichtung ableitbaren Tendenz erfolgen, wodurch auf zukünftige Veränderungen bzw. Abweichungen der Parameter entsprechend reagiert werden kann. Optimale Parameter bezeichnen dabei Parameter, die es möglichen den Bohrvorgang möglichst schnell und effizient durchzuführen.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung kann als Werkzeugmaschine eine Kernbohrmaschine verwendet werden, in die eine Kernbohrkrone einsetzbar ist, und als der wenigstens eine Parameter der Werkzeugmaschine der Durchmesser der Kernbohrkrone gewählt werden.
Des Weiteren kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass ein die Härte des Werkstücks charakterisierender Parameter für die Einstellung des optimalen Parameters für die Werkzeugmaschine und/oder die Vorschubeinrichtung gewählt wird. Optimale Parameter bezeichnen dabei Parameter, die es möglichen den Bohrvorgang möglichst schnell und effizient durchzuführen.
Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemässen Vorschubeinrichtung kann eine erste Steuerungseinheit oder eine zweite Steuerungseinheit zur Einstellung des für die Bearbeitung eines vorliegenden Werkstücks optimalen Parameters für die Werkzeugmaschine und/oder Vorschubeinrichtung vorgesehen sein. Optimale Parameter bezeichnen dabei Parameter, die es möglichen den Bohrvorgang möglichst schnell und effizient durchzuführen.
Darüber hinaus kann die erste Steuerungseinheit oder die zweite Steuereinheit wenigstens teilweise in der Werkzeugmaschine integriert sein. Durch eine unterschiedliche und insbesondere variable Aufteilung bzw. Anordnung der ersten oder zweiten Steuereinheit können eine Vielzahl an kosten- und platzsparende Ausführungen der Werkzeugmaschine und/oder Vorschubeinrichtung verwirklicht werden. Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemässen Werkzeugmaschine kann eine erste Steuerungseinheit oder eine zweite Steuereinheit zur Einstellung des für die Bearbeitung eines vorliegenden Werkstücks optimalen Parameters für die Werkzeugmaschine und/oder Vorschubeinrichtung vorgesehen sein. Optimale Parameter bezeichnen dabei Parameter, die es möglichen den Bohrvorgang möglichst schnell und effizient durchzuführen.
Es ist dabei möglich, dass zumindest die erste Steuerungseinheit oder die zweite Steuereinheit wenigstens teilweise in der Vorschubeinrichtung integriert ist. Durch eine unterschiedliche und insbesondere variable Aufteilung bzw. Anordnung der ersten oder zweiten Steuereinheit können eine Vielzahl an kosten- und platzsparende Ausführungen der Werkzeugmaschine und/oder Vorschubeinrichtung verwirklicht werden.
Die Erfindung wird bezüglich vorteilhafter Ausführungsbeispiele näher erläutert, hierbei zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorschubeinrichtung, eine erfindungsgemässe Werkzeugmaschine und ein Maschinenständer gemäss einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 eine erfindungsgemässe Vorschubeinrichtung, eine erfindungsgemässe Werkzeugmaschine und ein Maschinenständer gemäss einer zweiten Ausführungsform; und
Fig. 3 eine Verbindung der erfindungsgemässen Vorschubeinrichtung mit der erfindungsgemässen Werkzeugmasch ine .
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL:
Fig. 1 zeigt einen Zusammenschluss aus einer Werkzeugmaschine 10, einer Vorschubeinrichtung 30, einem Bohrwerkzeug 50 und einem Maschinenständer 70.
Die Werkzeugmaschine 10 ist in Gestalt einer Kernbohrmaschine und enthält ein Gehäuse 12, einen Antrieb 14, ein Getriebe 16, eine erste Steuerungseinheit 18, Sensoren 20 und eine Antriebswelle 22. Der Antrieb 14 ist in Form eines Elektromotors. Alternativ kann auch jede andere geeignete Antriebsart gewählt werden. Gemäss einer speziellen Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung kann der Antrieb 14 durch einen Hochfrequenzmotor gebildet sein. Die erste Steuerungseinheit 18 ist so ausgestaltet, dass diese sämtliche Parameter der Werkzeugmaschine 10 und insbesondere sämtliche Parameter des Antriebs 14, welche von den Sensoren 20 der Werkzeugmaschine 10 gemessen werden, erfasst. Zu diesen Parametern zählt beispielsweise der eingelegte Gang des Getriebes 16, die Drehzahl, das Drehmoment, die anliegende und/oder abgegebene Leistung des Antriebs 14, etc. Das Gehäuse 12 weist eine obere Seite 12a, eine untere Seite 12b, eine linke Seite 12c und eine rechte Seite 12d auf. Der Antrieb 14 befindet sich im Inneren des Gehäuses 12. Die Antriebswelle 22 weist ein erstes Ende 22a und ein zweites Ende 22b auf. Das erste Ende 22a der Antriebswelle 22 ist so mit dem Antrieb 14 verbunden, dass der Antrieb 14 die Antriebswelle 22 in eine erste Drehbewegung A oder zweite Drehbewegung B versetzen kann. Das zweite Ende 22b der Antriebswelle 22 ragt an der unteren Seite 12b des Gehäuses 12 aus der Kernbohrmaschine 10 heraus. Des Weiteren weist das Bohrwerkzeug 50 in Gestalt einer zylindrischen Bohrkrone ein erstes Ende 50a und ein zweites Ende 50b auf. Das erste Ende 50a des Bohrwerkzeugs 50 ist drehfest mit dem zweiten Ende 22b der Antriebswelle 22 verbunden. Über die Antriebswelle 22 kann die Werkzeugmaschine 10 das Bohrwerkzeug 50 in die erste Drehbewegung A oder in die zweite Drehbewegung B versetzten.
Die Vorschubeinrichtung 30 enthält ein Gehäuse 32, in dem ein Vorschubantrieb 34, eine zweite Steuerungseinheit 36, Sensoren 38 sowie ein Antriebsritzel 40 positioniert sind. Die zweite Steuerungseinheit 36 ist so ausgestaltet, dass diese sämtliche Parameter der Vorschubeinrichtung 30 und insbesondere die Parameter des Vorschubantriebs 34, welche von den Sensoren 38 der Vorschubeinrichtung 30 gemessen werden, erfasst. Zu diesen gemessenen Parametern zählt beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubeinrichtung 30 zum Maschinenständer 70, die bereits zurückgelegte Wegstrecke der Vorschubeinrichtung 30 seit Beginn des Bohrvorgangs, die Position der Vorschubeinrichtung 30 entlang des Maschinenständers 70, der Drehwinkel des Vorschubantriebs 34, etc. Darüber hinaus kann eine Vielzahl an Parametern von der Steuerungseinheit 36 der Vorschubeinrichtung 30 berechnet werden. Die Parameterberechnung erfolgt dabei anhand eines Vergleichs zwischen den von den Sensoren 38 erfassten Parameter, wie z.B. dem Drehwinkel des Antriebsritzels 40, und den vorgegebenen (d.h. voreingestellten) Parametern. Aus der Parameterberechnung kann unter anderem die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubeinrichtung 30 zum Maschinenständer 70, die relative und/oder absolute Position der Vorschubeinrichtung 30, die bereits zurückgelegte Wegstrecke der Vorschubeinrichtung 30 seit Beginn des Bohrvorgangs sowie der Zeitpunkt und/oder die Wegstrecke bis zum Erreichen des Anschlags des Bohrwerkzeugs 50 ermittelt werden.
Der Vorschubantrieb 34 ist dabei, wie in Fig. 1 gezeigt, gemäss einer ersten Ausgestaltung in Form eines Elektromotors ausgestaltet.
Wie in Fig. 2 gezeigt, kann der Vorschubantrieb 34 auch entsprechend einer zweiten Ausgestaltung in Form eines Handrades 42 ausgestaltet sein.
Der Vorschubantrieb 34 treibt unter Kontrolle der Steuerungseinheit 36 das Antriebsritzel 40 an. Gemäss der in Fig. 2 gezeigten aiterativen Ausgestaltung kann der Vorschubantrieb 34 auch per Handbetrieb, d.h. durch manuelles Drehen des Handrades 42, bewegt werden. Hierbei ist der automatische Vorschub des Vorschubantriebs 34 ausgeschaltet, wodurch lediglich der Anwender der Vorschubeinrichtung den Vorschub kontrolliert. Auch im Handbetrieb können die Sensoren 20, 38, wie z.B. Hallsensoren am Antrieb 14, weiterhin die Parameter (z.B. Positionsparameter) der Vorschubeinrichtung 30 sowie der Werkzeugmaschine 10 erfassen.
Die Vorschubeinrichtung 30 ist derartig ausgestaltet, dass diese an den Maschinenständer 70 montiert werden kann (wie nachfolgend beschrieben) und mit Hilfe des Antriebsritzels 40 entlang des Maschinenständers 70 in Pfeilrichtung C bewegt werden kann. Die Sensoren 38 sind in Gestalt von Winkel-, Drehwinkel-, Beschleunigungs-, Geschwindigkeits- bzw. Positionssensoren, und dabei so ausgestaltet, dass diese entweder inkrementell direkt am Vorschubantrieb 34 oder absolut entlang des Maschinenständers 70 die Beschleunigung, die Vorschubgeschwindigkeit, den Winkel, den Drehwinkel sowie die Position der Vorschubeinrichtung 30 erfassen.
Der Maschinenständer 70 enthält eine Führungsschiene 72, ein Verstrebungselement 74 sowie eine Grundplatte 76. Die Führungsschiene 72 ist so auf der Grundplatte 76 positioniert und von dem Verstrebungselement 74 gestützt, dass die Führungsschiene 72 vertikal oder im vorgegebenen Winkel ausgerichtet ist. Des Weiteren weist die Führungsschiene 72 an einer Seite eine Zahnstange 78 auf. Das Verstrebungselement 74 ist dabei optional und kann gemäss einer alternativen Ausgestaltungsform des Maschinenständers auch weggelassen sein.
Wie ebenfalls in Fig. 1 dargestellt, ist das Gehäuse 12 der Werkzeugmaschine 10 an dem Gehäuse 32 der Vorschubeinrichtung 30 befestigt.
Die Vorschubeinrichtung 30 ist so an dem Maschinenständer 70 montiert, dass das Antriebsritzel 40 der Vorschubeinrichtung 30 in die Zahnstange 78 des Maschinenständers 70 eingreift. Wenn unter Kontrolle der Steuerungseinheit 36 der Vorschubantrieb 34 das Antriebsritzel 40 in eine Drehbewegung versetzt, wird die Vorschubeinrichtung 30 reversibel entlang des Maschinenständers 70 in Pfeilrichtung C bewegt. Dadurch, dass die Werkzeugmaschine 10 an der Vorschubeinrichtung 30 befestigt ist, wird durch das Bewegen der Vorschubeinrichtung 30 entlang des Maschinenständers 70 in Pfeilrichtung C auch die Werkzeugmaschine 10 entlang des Maschinenständers 70 in Pfeilrichtung C bewegt. Durch dieses vertikale Bewegen der Werkzeugmaschine 10 wird das an der Werkzeugmaschine 10 befestigte Bohrwerkzeug in Gestalt der zylindrischen Bohrkrone vertikal in das zu bearbeitenden Werkstück 80, d.h. in den Untergrund, befördert, wodurch ein Loch in das Werkstück 80 gebohrt wird.
Wie bereits vorstehend beschrieben, messen die jeweiligen Sensoren 38 der Vorschubeinrichtung 30 die Parameter der Vorschubeinrichtung 30. Darüber hinaus messen die jeweiligen Sensoren 38 der Werkzeugmaschine 10 die Parameter der Werkzeugmaschine 10. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Vorschubeinrichtung 30 sowie die Werkzeugmaschine 10 durch Verbindungselemente 90 derartig miteinander verbunden, dass sämtliche erfassbare Parameter der Vorschubeinrichtung 30 zu der Werkzeugmaschine 10 gesendet werden können und sämtliche erfassbare Parameter der Werkzeugmaschine 10 zu der Vorschubeinrichtung 30 gesendet werden können. Es liegt somit eine bidirektionale Kommunikation zwischen Vorschubeinrichtung 30 und der Werkzeugmaschine 10 vor. Aufgrund dieser bidirektionalen Kommunikation ist es unter anderem möglich, dass beispielsweise über einen Startschalter an der Werkzeugmaschine 10 die Vorschubeinrichtung 30 gestartet und in Betrieb genommen wird.
Darüber hinaus ist es insbesondere möglich, dass der Informationsfluss, d.h. die bidirektionale Übertragung der Parameter, zwischen der Vorschubeinrichtung 30 und der Werkzeugmaschine 10 mit Hilfe eines Stromkabels erfolgt. Gemäss einer Ausgestaltungsform kann dabei die bidirektionale Übertragung der Parameter von dem Stromkabel 100 über die Werkzeugmaschine 10 zu der Vorschubeinrichtung 30 erfolgen.
BOHRVORGANG:
Vor Beginn des Bohrvorgangs werden die für den anstehenden Bohrvorgang relevanten Parameter für die Vorschubeinrichtung 30 und Werkzeugmaschine 10 eingestellt. Diese Parameter, wie z.B. Vorschubgeschwindigkeit, Drehzahl, Bohrkronendurchmesser, stehen häufig in Zusammenhang mit dem zu bearbeitenden Werkstück 80 und insbesondere in Bezug auf den wahrscheinlich anzunehmenden Härtegrad dieses Werkstücks 80. Darüber hinaus werden diese voreingestellten Parameter (sog. Soll-Parameter) in der ersten und/oder zweiten Steuerungseinheit 18, 36 erfasst bzw. gespeichert. Es ist dabei möglich, dass die Einstellung der relevanten Parameter für die Vorschubeinrichtung 30 und Werkzeugmaschine 10 lediglich anhand des gewählten Bohrkronendurchmessers getätigt wird. Die zu dem Bohrkronendurchmesser passenden Parameter, wie z.B. Drehzahl, sind in einer Software bzw. einem Datenspeicher hinterlegt. Die Vorschubgeschwindigkeit wird dann in Abhängigkeit von der jeweils gewählten Leistungseinstellung automatisch oder in einem separaten Schritt eingestellt.
Während des Bohrvorgangs messen die jeweiligen Sensoren 38 der Vorschubeinrichtung 30 und der Werkzeugmaschine 10 die erfassbaren Parameter der Vorschubeinrichtung 30 und der Werkzeugmaschine 10 (sog. Ist-Parameter), welche wiederum in der ersten und/oder zweiten Steuerungseinheit 18, 36 erfasst bzw. gespeichert werden.
Durch die erfindungsgemässe Vorschubeinrichtung 30 kann während des Bohrvorgangs mittels der erfassten bzw. gemessenen Parameter der Vorschubeinrichtung 30 und Werkzeugmaschine 10 der Bohrvorgang jederzeit optimiert werden. Hierfür kann mit Hilfe der ersten Steuerungseinheit 18 und/oder zweiten Steuerungseinheit 36 aus der Summe der erfassten bzw. gemessenen Parameter der Vorschubeinrichtung 30 und Werkzeugmaschine 10 (sog. Ist-Parameter) neue Soll-Parameter ermittelt werden, die für die jeweilige Bohrsituation, wie z.B. Härtegrad des zu bohrenden Werkstücks 80, optimal sind. Mit anderen Worten, die gemessenen Ist-Parameter der Vorschubeinrichtung 30 und Werkzeugmaschine 10 führen zu einer Anpassung bzw. Optimierung eines oder mehrerer Soll-Parameter in der Vorschubeinrichtung 30 und Werkzeugmaschine 10. Die Anpassung der Soll-Parameter erfolgt dabei automatisch durch die erste und/oder zweite Steuerungseinheit 18, 36.
So kann beispielsweise im Falle eines Armierungstreffers im angebohrten Werkstück 80, welcher dazu führt, dass die Drehzahl im Antrieb 14 der Werkzeugmaschine 10 reduziert wird, das Drehmoment des Antriebs entsprechend erhöht werden, ohne dabei die anliegende Leistung für den Antrieb 14 der Werkzeugmaschine 10 zu erhöhen. Hierdurch kann eine optimale Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubeinrichtung 30 sowie der Werkzeugmaschine 10 erreicht werden, wodurch der gesamte Bohrvorgang optimiert (d.h. die Bohrzeit minimiert wird) wird.
Darüber hinaus ist die erste und/oder zweite Steuerungseinheit 18, 36 so ausgelegt, dass Tendenzen bzw. Trends in der Veränderung der gemessenen Ist-Parametern erfasst und als solche identifiziert werden können sowie entsprechend auf diese Tendenzen/Trends frühzeitig durch entgegenwirkende Einstellungen neuer Soll-Parameter reagiert werden kann.

Claims

ANSPRÜCHE
Verfahren zur Verwendung einer Vorschubeinrichtung (30) zum Antreiben einer Werkzeugmaschine (10), insbesondere zum Antrieb einer Kernbohrkrone zum Bohren von Beton und Mauerwerk, entlang eines Maschinenständers (70),
dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage wenigstens eines gemessenen Parameters der Werkzeugmaschine (10) sowie wenigstens eines gemessenen Parameters der Vorschubeinrichtung (30) ein für die Bearbeitung eines vorliegenden Werkstücks (80) optimaler Parameter für die Werkzeugmaschine (10) und/oder die Vorschubeinrichtung (30) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Menge an gemessenen Parametern der Werkzeugmaschine (10) und/oder der Vorschubeinrichtung (30) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des optimalen Parameters für die Werkzeugmaschine (10) und/oder die Vorschubeinrichtung (30) mit Hilfe der aus der Veränderung der erfassten Parameter der Werkzeugmaschine (10) und/oder der Vorschubeinrichtung (30) ableitbaren Tendenz erfolgt.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass als Werkzeugmaschine (10) eine Kern bohrmasch ine verwendet wird, in die eine Kernbohrkrone einsetzbar ist, und dass als der wenigstens eine Parameter der Werkzeugmaschine (10) der Durchmesser der Kernbohrkrone gewählt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass ein die Härte des Werkstücks (80) charakterisierender Parameter für die Einstellung des optimalen Parameters für die Werkzeugmaschine (10) und/oder die Vorschubeinrichtung (30) gewählt wird.
Vorschubeinrichtung (30) zur Anwendung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, enthaltend
- einen Antrieb (34) zum reversiblen Antreiben der Werkzeugmaschine (10) relativ zu dem Maschinenständer (70); und - wenigstens einen Sensor (38) zum Erfassen der Parameter der Werkzeugmaschine (10) und der Parameter der Vorschubeinrichtung (30).
7. Vorschubeinrichtung (30) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Steuerungseinheit (18) oder eine zweite Steuerungseinheit (36) zur Einstellung des für die Bearbeitung eines vorliegenden Werkstücks (80) optimalen Parameters für die Werkzeugmaschine (10) und/oder Vorschubeinrichtung (30) vorgesehen ist.
8. Vorschubeinrichtung (30) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Steuerungseinheit (18) oder die zweite Steuereinheit (36) wenigstens teilweise in der Werkzeugmaschine (10) integriert ist.
9. Werkzeugmaschine (10) zur Anwendung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, enthaltend einen Antrieb (14) zum Antreiben eines in der Werkzeugmaschine (10) gehaltenen Werkzeugs (50), insbesondere eine Kernbohrkrone zum Bohren von Beton und Mauerwerk.
10. Werkzeugmaschine (10) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuerungseinheit (18) oder die zweite Steuereinheit (36) zur Einstellung des für die Bearbeitung eines vorliegenden Werkstücks (80) optimalen Parameters für die Werkzeugmaschine (10) und/oder Vorschubeinrichtung (30) vorgesehen ist.
11 . Werkzeugmaschine (10) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Steuerungseinheit (18) oder die zweite Steuereinheit (36) wenigstens teilweise in der Vorschubeinrichtung (30) integriert ist.
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