BeSchreibung

Titel

Arbeitsverfahren für eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine handgehaltene Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren für eine Werkzeugmaschine, insbesondere für eine handgehaltene Werkzeugmaschine .

Stand der Technik

Solche Werkzeugmaschinen sind aus der Praxis bekannt und arbeiten teilweise mit Hilfseinrichtungen, die den Benutzer in der Führung der Werkzeugmaschine entlang einer vorgegebenen Arbeitslinie unterstützen. Weniger hilfreich sind solche

Hilfseinrichtungen beim Ansägevorgang und dem damit verbundenen Ausrichten der Werkzeugmaschine auf die vorgegebene Arbeitslinie, da es dann meist an einer Hilfskontur fehlt, an die die Hilfseinrichtung angelegt werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Arbeitsverfahren für Werkzeugmaschinen aufzuzeigen, das insbesondere die kritische Phase des Ansägens unterstützt und auch den

Ansägevorgang soweit zu mechanisieren geeignet ist, dass Schäden beim Ansägen weitgehend vermieden werden und dass der Ansägevorgang sich nicht als Versuch darstellt, sondern als exakt ausgerichtetes Ansetzen des Werkzeuges an die Arbeitslinie.

Erreicht wird dies mit den Merkmalen des Anspruches 1, demzufolge eine sensorische überwachung einer maschinenseitigen Detektionsflache dazu genutzt wird, zunächst festzustellen, ob die Arbeitslinie, längs derer nachfolgend gearbeitet werden soll, in dieser Detektionsflache liegt. Ist dies der Fall, wird die Lage des Arbeitswerkzeuges zur Arbeitslinie erfasst und überprüft, ob die auf die Arbeitslinie ausgerichtete Lage des Arbeitswerkzeuges, also dessen Ansägelage, für eine vorgegebene Mindestzeit gehalten wird. Wird diese Mindestzeit - diese kann auch sehr kurz sein und gegen Null gehen (t → 0) - erreicht, ohne dass zwischenzeitlich die gegebene Ansägelage des Arbeitswerkzeuges zur Arbeitslinie verlassen wurde, so erfolgt die Startfreigabe für die Maschine. Die Maschine kann auch daueraktiv sein, so dass der Nutzer nur durch Nutzung der Anzeige entscheidet, wann er startet. Damit ist der Benutzer in die Lage versetzt, auch unter kritischen Bedingungen die Arbeitslinie beim Ansägen zu treffen, wo durch ansonsten eventuell erforderliche mehrmalige Versuche des richtigen Ansetzens des Werkzeuges zur Arbeitslinie nicht nötig sind und insbesondere auch Schäden am Werkstück vermieden werden.

Mit dem Begriff der „Startfreigabe" sind nicht nur die Freigabe eines Schalters, der Stromzufuhr im Allgemeinen oder auch das öffnen etwaiger Sperreinrichtungen zu verstehen, sondern auch Hinweise an den Benutzer, dass nunmehr gestartet werden kann. Solche Hinweise können in akustischen und/oder visuellen Signalen bestehen.

Bevorzugt wird die erfasste Linie des Arbeitswerkzeuges zur Arbeitslinie für den Benutzer auch angezeigt, was dem Benutzer die kontrollierende und unterstützende Beobachtung des Ansägevorgangs ermöglicht.

Von besonderem Vorteil ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere dann, wenn das Arbeitswerkzeug maschinell entsprechend der erfassten Lage zur Arbeitslinie seinerseits gegenüber der Arbeitsmaschine verstellbar ist und auf die

Arbeitslinie maschinell ausgerichtet wird, also beispielsweise bei Stichsägen das Sägeblatt um eine in seiner Längsrichtung verlaufende Drehachse gegenüber der Werkzeugmaschine drehbar ist und entsprechend den erfassten Lagedaten beim Ansetzen an das Werkstück auf die Arbeitslinie ausgerichtet wird, was anschließend im Arbeitsprozess unter Berücksichtigung der jeweiligen Detektionsdaten folgt. So ergibt sich ein zumindest halbautonomer Arbeitsbetrieb, bei dem der Benutzer lediglich die Abstützung der Werkzeugmaschine und ihre grobe Ausrichtung übernehmen muss.

Da für die erfindungsgemäße Verfahrensweise eine ausreichende Erkennbarkeit der Arbeitslinie, insbesondere ein ausreichender Kontrast zur jeweiligen Arbeitsumgebung nötig ist, wird zweckmäßigerweise in der Anfangsphase nicht nur überprüft, ob die jeweilige Arbeitslinie innerhalb der Detektionsflache liegt und damit überhaupt erkennbar sein kann, sondern auch, ob die Arbeitslinie die für eine sichere Detektion notwendige Schärfe, insbesondere den notwendigen Kontrast hat. Dabei kann eine „Automatisierung" des Sensors durchgeführt werden und alle Parameter der Kamera, des Sensors und Auswerteeinheit eingestellt werden, um optimale Voraussetzungen zu gewährleisten. Erst wenn dies der Fall ist, erfolgt die überprüfung, ob benutzergeführt oder bevorzugt über die maschinelle Ausrichtung, die Ansägelage erreicht ist, die über eine Mindestzeit gehalten, Voraussetzung für die Freigabe des Startvorgangs ist.

Wird, wie bereits angesprochen, die richtige Ansatzlage nicht lange genug gehalten, so wird damit ein Signal zur erneuten überprüfung der Erkennbarkeit der Arbeitslinie gesetzt.

Da auch Werkzeugmaschinen gemäß der Erfindung unter unterschiedlichen Arbeitsbedingungen eingesetzt werden und die Erkennbarkeit der Arbeitslinie nicht nur von den allgemeinen Sichtverhältnissen, sondern insbesondere auch vom Hintergrund zur Arbeitslinie abhängt, ist es von Vorteil, wenn die Sensorik,

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gegebenenfalls eine Videokamera oder dergleichen, in ihren Erfassungsparametern veränderbar, also an die jeweiligen Gegebenheiten anzupassen ist, und dies insbesondere seblsteinstellend, also automatisch und selbstlernend, so dass vielfältige Bedingungen und Verhältnisse mit der erfindungsgemäßen Lösung ohne Eingriff des Benutzers abgedeckt werden können.

Eine zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene Werkzeugmaschine umfasst ergänzend zu den für ihren mechanischen Betrieb erforderlichen Einrichtungen eine Sensoranordnung, der eine Signalverarbeitung für die sensorisch erfassten, sowie auch für benutzerseitig vorgegebene Werte, nachgeordnet ist. Zweckmäßigerweise erfolgt vorab eine Vorverarbeitung der sensorisch, insbesondere über einen Videosensor erfassten Daten zur Signalaufbereitung, zur überprüfung der sicheren Detektierbarkeit der Arbeitslinie sowie auch der Störsignaleliminierung.

Um den Nutzen des erfindungsgemäßen Verfahrens optimal ausschöpfen zu können, ist die Werkzeugmaschine bevorzugt mit einem um eine Drehachse verstellbaren Arbeitswerkzeug versehen, das über die Signalverarbeitung angesteuert wird, wobei für die Ansteuerung des Werkzeugs zum Ansatz an die Arbeitslinie und zur Führung auf der Arbeitslinie insbesondere der zur Arbeitslinie angrenzende und über das Arbeitswerkzeug bei dessen Verstellung erreichbare Bereich genutzt wird.

Ungeachtet der Ausrüstung der Werkzeugmaschine mit einem maschinell verstellbaren Arbeitswerkzeug, das ausgerichtet an der Arbeitslinie dieser im Arbeitsverlauf folgt, ist es zweckmäßig, wenn die Werkzeugmaschine mit einem Anzeigefeld für die benutzerrelevanten Führungsdaten, ggf. aber auch sonstige benutzerrelevante Informationen ausgerüstet ist, um dem Benutzer die Möglichkeit zu geben, bei der Abstützung der

Werkzeugmaschine diese bewusst ausgerichtet auf die Arbeitslinie abstützen zu können.

Eine besonders zweckmäßige Ausbildung der Werkzeugmaschine ist deren Gestaltung als Stichsäge.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den

Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Werkzeugmaschine in Form einer handgehaltenen Stichsäge als Beispiel für eine gemäß dem erfindungsgemäßen Arbeitsverfahren zu betreibende Werkzeugmaschine,

Fig. 2 im Schema eine Draufsicht auf den im Arbeitsbereich des Sägeblattes als liegenden Teil der Fußplatte der

Werkzeugmaschine,

Fig. 3 in einem Blockschaltbild die Darstellung der beim erfindungsgemäßen Arbeitsverfahren miteinander verknüpften Elemente der Werkzeugmaschine, und

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens .

Als Werkzeugmaschine 1 ist eine Stichsäge 2 vorgesehen, die ein Gehäuse 3 aufweist und über eine Fußplatte 4 verschieblich auf einem Werkstück 5 aufliegt. Die Stichsäge 2 weist als Arbeitswerkzeug 7 ein Sägeblatt 8 auf, und mit 6 ist die der Sägerichtung entsprechende Arbeitsrichtung bezeichnet, die beim Geradeaussägen der Erstreckungsrichtung der Längsachse 12 der Stichsäge entspricht.

Insbesondere auch Fig. 2 zeigt, dass das Sägeblatt 8 die Fußplatte 4 in einer Ausnehmung durchsetzt, deren Ränder ein vom Sägeblatt 8 durchsetztes Arbeitsfeld 9 und ein in

Arbeitsrichtung 6 davorliegende Detektionsflache 10 umgrenzen, wobei die Detektionsflache 10 bevorzugt auch ein für den

Benutzer einsehbares Sichtfeld bildet. Im oberen Bereich des Gehäuses 3 ist eine Handhabe 11 vorgesehen sowie auch ein Führungsknauf 14, der den Stirnwandbereich 13 des Gehäuses 3 überdeckt .

Untergreifend zur Handhabe 11 liegt eine Schaltanordnung 15, über die der nicht dargestellte elektrische Antriebsmotor der Stichsäge 2 benutzerseitig ein- und auszuschalten ist. Eine weitere Schalteinrichtung 16 dient der Einstellung verschiedener Betriebsmodi für die Stichsäge 2.

Ein solcher Betriebsmodus ist eine Grundeinstellung, bei der das in allen Betriebsarten gemäß Pfeil 19 hubbeweglich angetriebene Sägeblatt 8 sich mit seiner Sägeblattebene längs der Längsachse 12 und damit in Sägerichtung erstreckt. In einer weiteren Betriebsart, dem Pendelhubmodus, ist das Sägeblatt 8 unter Beibehaltung dieser Ausrichtung und des Hubantriebes in Richtung seiner Längserstreckung (Pfeil 19) zusätzlich in Sägerichtung pendelnd angetrieben. Der diesbezügliche Antrieb ist über den Stellantrieb 20 veranschaulicht, die Pendelrichtung durch den Pfeil 24. Eine dritte Betriebsart, der so genannte Scrolling- Modus, ergibt sich bei in Richtung des Pfeiles 19 gegebenen Hubantrieb durch Drehung des Sägeblattes 8 um seine Drehachse 23 gemäß Pfeil 21, wobei der für die Praxis relevante Schwenkbereich in der Größenordnung bei etwa +/- 30° zur Längsachse 12 liegt. Auf der Längsachse 12 liegt auch die Drehachse 23 des Sägeblattes 8, das in der Werkzeugaufnahme 18 gehalten und über einen nicht gezeigten Stellantrieb verdrehbar ist.

Ausgerüstet ist die Werkzeugmaschine 1 in Form der Stichsäge 2 weiter mit einer Sensoranordnung 30 und einer

Signalverarbeitungseinheit 29 die insbesondere, wie angedeutet, eine Steuereinheit 32 mit entsprechender Stelleinrichtung und eine Recheneinheit 31 umfasst. Die Sensoreinheit 30 ist auf die Detektionsflache 10 ausgerichtet, für das Arbeitsfeld 9 und ggf. auch die Detektionsflache 10 kann ferner auch eine

Beleuchtungsanordnung 22 vorgesehen sein, wobei es sich als zweckmäßig erweist, die Sensoranordnung 30 und die Beleuchtungsanordnung 22 jeweils in einer übergangsfläche des Stirnwandbereiches 13 auf eine einspringende Stufe 17 vorzusehen, die überdeckend zur Werkzeugaufnahme 18 liegt.

In Fig. 2 ist, bezogen auf einen im Scrolling-Modus ablaufenden Betrieb, eine werkstückseitige Arbeitslinie 26 veranschaulicht, die innerhalb der Detektionsflache 10 verläuft, einen Schnittpunkt zur Drehachse 23 des Sägeblattes hat und deren Verlauf entsprechend das Sägeblatt in seiner Drehstellung angepasst ist. Diese Drehstellungsausrichtung erfolgt anhand von durch die Sensoranordnung erfassten Werten über die Signalverarbeitungseinheit 29.

Fig. 2 veranschaulicht, dass entsprechend der Größe des Schwenkbereiches 25 die der Drehlage des Sägeblattes 8 entsprechende Sägerichtung von der beim Geradeaussägen der Längsachse 12 zusammenfallenden Sägerichtung relativ weit abweichen kann. Somit können zur Längsachse 12 abweichende Arbeitslinien im normalen Arbeitsbetrieb halbautonom nachgefahren werden, wobei über die Ausrichtung des Sägeblattes 8 an der Arbeitslinie 26 die Sägerichtung vorgegeben wird, bezogen auf die seitens des Benutzers nur eine entsprechende Abstützung erforderlich ist.

Zum sensorisch unterstützten Ansägen eines Werkstückes 5 in einem durch eine Arbeitslinie 26 vorgegebenen Ansatzpunkt ist, soll die Sägerichtung schon im Ansägebereich der Arbeitslinie 26 folgen, zweckmäßigerweise nur ein eingeschränkter Bereich 27 der Detektionsflache 10 zu nutzen, wie er in Fig. 2 symmetrisch zur Längsachse 12 liegend angedeutet ist. Dies entspricht einer in der Sägerichtung zumindest im Wesentlichen an der Längsachse 12 ausgerichteten Lage des Sägeblattes 8, woraus folgt, dass das erfindungsgemäß vorgesehene Verfahren zur Unterstützung beim

Ansägevorgang im Sinne eines Ansägeassistenten als Ansägehilfe auch dann sinnvoll ist, wenn die Werkzeugmaschine 1, also hier

die Stichsäge 2 nicht mit einem drehbaren, sondern mit einem drehfest angeordneten und somit auch in der Sägerichtung nicht verstellbaren Sägeblatt 8 ausgerüstet ist.

Im Blockschaltbild gemäß Fig. 3 sind die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens insbesondere wesentlichen Funktionsgruppen und Arbeitsglieder zur Erläuterung der Struktur der Steuereinrichtung dargestellt. Der mit 40 bezeichnete Block symbolisiert die Sensoreinheit 30 gemäß Fig. 1 als einen Videosensor. Die erfassten Daten werden auf eine Block 41 übertragen, der symbolisch für die Signalvorverarbeitung steht, so insbesondere die Signalaufbereitung und die Liniendetektion, aber auch für die Störsignaleliminierung. Die über die Signalvorverarbeitung gemäß Block 41 aufbereiteten Signale werden einer Signalverarbeitung zugeführt, die durch den Block 42 symbolisiert ist, in dem die Sensorfusion, die Validitätsprüfung und auch die Berechnung der somit insbesondere auch der Anzeige von Informationen, die nicht unmittelbar die Führung und Ausrichtung der Werkzeugmaschine 1, etwa in Form der Stichsäge 2 betreffen. Entsprechende Module sind in Fig. 1 durch eine Steuereinheit 32 und eine Recheneinheit 31 als zur Signalverarbeitung dienende Teile einer Signalverarbeitungseinheit 29 veranschaulicht.

Fig. 4 zeigt das Ablaufdiagramm eine optimierte für die Motor- Startknopffreigäbe . Hierbei erfolgt ausgehend vom Zustand Antriebsmotor für die Stichsäge ausgeschaltet/Startknopf inaktiv (Feld 47) zunächst (Feld 489 die Bewertung der Sichtbarkeit und/oder der Kontrastschärfe der Arbeitslinie 26, die über die Sensoreinheit 30 erfasst und als Videoinformation (Feld 49) eingespeist ist. Die entsprechende überprüfung wird wiederholt, falls das Ergebnis der Sichtbarkeits- und/oder Kontrastprüfung negativ ist. Ist die Arbeitslinie 26 einwandfrei zu erfassen, so wird (Feld 50) überprüft, ob die Arbeitslinie 26 in der Detektionsflache 10 liegt, wobei auch diese überprüfung noch unter der Voraussetzung Stichsäge ausgeschaltet/Startknopf inaktiv (Feld 47) abgeschaltet und ggf. wiederholt durchgeführt

wird, falls die Arbeitslinie nicht in der Detektionsflache 10 liegt .

Ist die Lage der Arbeitslinie 26 in der Detektionsflache 10 bejaht, so wird überwacht, ob diese Lage ununterbrochen über einen vorgegebenen Zeitraum als Mindestzeit beibehalten wird. Die Mindestzeit wird in Zeitintervallen erfasst und jeweils abgelaufene Zeitintervalle werden aufaddiert (Feld 54 - Zähler inkrementieren) , bis mit Feststellung des Ablaufes der Mindestzeit (Feld 51 - Zähler >t) und damit (Feld 52) die Motor- und die Startfreigabe erfolgt.

Ergibt sich während der Mindestzeit ein Auswandern der Arbeitslinie 26 aus der Detektionsflache 10, so wird dies erfasst (Feld 53 - Linie im Erkennungsfeld?) und die jeweilige Zählung abgebrochen (Feld 55 - Zählerrücksetzung) sowie eine neue Messung der Mindestzeit eingeleitet, sofern die Arbeitslinie 26 wieder in der Detektionsflache 10 liegt.