DE29720628U1

DE29720628U1 - Frässystem

Info

Publication number: DE29720628U1
Application number: DE29720628U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 1999-03-25
Anticipated expiration: 2007-11-21
Also published as: DE19852879A1; DE19852879B4

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. _#* * * · · . ·_##· ,· Heubergstr. 30

Bernhard Ruttensperger ,:..*.-* .:. .!. .■** * D-85560 Ebersberg

Tel.: 08092/24 22 2 Fax: 08092 / 24 22 2

mein Zeichen: LU-12G DE
Anmelder: Lutz, Peter-Stephan
Pezinska 46
SK-90021 Sväty Jur
(Slowakische Republik)

Frässystem

&idigr; &Idigr; * · &diams; * &Idigr; »

Frässystem zum Bearbeiten des Schweißbereichs von Punkt-Schweiß-Elektroden

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Frässystem zum Bearbeiten des Schweißbereichs 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 Antriebseinheit durch welche das 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 Druckluftantrieben 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-Frequenzumrichtanordnung bedingtist, werden sie oftmals aufgrund der hohen Betriebssicherheit und der relativ geringen Baugröße, d.h. Leistungsdichte, eingesetzt. Auch hat sich gezeigt, daß das mit derartigen Synchron-

- 2-

Drehstrommotoren erhaltbare Bearbeitungsergebnis insbesondere aufgrund des Leistungsverhaltens dieser Antriebsaggregate sehr gut ist, so daß der durch die relativ hohen Anschaffungskosten 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 Schweißbereichs 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 Fräswerkzeug zur Durchführung der Bearbeitung zur Drehung antreibbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Fräswerkzeug ist ferner vorgesehen, daß die Antriebseinheit mit der Fräseinheit antriebsmäßig durch eine Untersetzungsgetriebeeinheit verbunden ist und daß die Antriebseinheit einen Drehstrom-Asynchronmotor umfaßt.

Drehstrom-Asynchronmotoren bieten hinsichtlich der Konstanz der Leistungsabgabe 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

- 3-

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 Befräsergebnisseserforderlich 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 Durchführung 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.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:

Figur 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Frässystems und

Figur 2 den zeitlichen Verlauf des Betriebs einer Antriebseinheit des erfindungsgemäßen Frässystems.

Das in Figur 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 1 6 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 Figur 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

- 5-

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 1 2 eingenommene Bauraum verringert werden kann. Um diesen Bauraum weiter zu verringern, kann beispielsweise darauf verzichtet werden, am Drehstrom-Asynchronmotor 1 2 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 Umdrehungen pro Minute liegt, durch das Getriebe 14 untersetzt, so daß das Fräswerkzeug 1 6 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-Drehstrommotors 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 Leistungsabgabe im Bereich von über 700 W vor allem dann zu erwarten ist, wenn die Anpreßzangen, mit welchen die Punkt-Schweiß-Elektroden gegen das Schneidwerkzeug 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

- 7-

Fräswerkzeugs erhalten werden kann, wobei hier anstatt mit einer Standardfrequenz des Stromnetzes von 50 Hz in einem Frequenzbereich von 1 50 bis 250 Hz für den Drehstrom gearbeitet wird.

Claims

- 8-Ansprüche

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 Fräswerkzeug (16) zur Durchführung eines Bearbeitungsvorgangs zur Drehung antreibbar ist,

gekennzeichnet durch eine die Antriebseinheit (12) mit der Fräseinheit antriebsmäßig verbindende Untersetzungsgetriebeeinheit (14) und dadurch, daßdie 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 1 00 Hz bis 300 Hz, vorzugsweise 1 50 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.

t «

- 9-

5. Frässystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Drehstrom-Asynchronmotor (12) zur Durchführung eines Bearbeitungsvorgangs miteiner 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.