DE102010026406A1

DE102010026406A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln und Festlegen der zulässigen Höchst-drehzahl einer Schleifscheibe

Info

Publication number: DE102010026406A1
Application number: DE102010026406A
Authority: DE
Inventors: Hans Hoh
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2012-01-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verfahren zum Ermitteln und Festlegen der zulässigen Höchstdrehzahl von Schleifscheiben (3) mit unterschiedlichen Abmessungen an einer Schleifmaschine für das Bearbeiten von Werkstücken (9), die durch einen drehzahlregelbaren Antriebsmotor (1) über eine Schleifspindel (2) antreibbar sind, wobei hinsichtlich des Verfahrens folgende Verfahrensschritte vorgesehen sind: – Beschleunigen des rotierenden Systems aus dem Antriebsmotor (1), der Schleifspindel (2) und der daran befestigten Schleifscheibe (3) mit gegebenen Abmessungen ohne Werkstückberührung, – Messen der Wirkleistung des Antriebsmotors (1) mittels einer Wirkleistungsmessvorrichtung (6) während der Beschleunigung des rotierenden Systems (1, 2, 3), – Bestimmen des Energieinhalts des rotierenden Systems (1, 2, 3) in einem Prozessrechner (7) durch Integrieren der Wirkleistung über einen vorgegebenen Zeitraum δt oder einen vorgegebenen Drehzahlanstieg δn, ohne eine fest vorgegebene, sichere Drehzahl zu überschreiten, – Ermitteln der zulässigen Höchstdrehzahl aus der maximalen Rückhalteenergie eines die Schleifscheibe (3) umgreifenden Umschutzes (4) und dem Energieinhalt des rotierenden Systems (1, 2, 3), – Festlegen der zulässigen Höchstdrehzahl, und – Bearbeiten des Werkstücks (9) mit maximal der zulässigen Höchstdrehzah.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln und Festlegen der zulässigen Höchstdrehzahl von Schleifscheiben mit unterschiedlichen Abmessungen an einer Schleifmaschine für das Bearbeiten von Werkstücken, die durch einen drehzahlregelbaren Antriebsmotor über eine Schleifspindel antreibbar sind. Um die Schleifscheibe ist ein diese wenigstens teilweise überdeckender Umschutz angeordnet, der den Bediener vor Schleifabrieb und/oder einer geborstenen Schleifscheibe schützt.
Hintergrund der Erfindung
Um mit einer Schleifmaschine eine möglichst hohe Zerspanungsleistung zu erreichen, ist man bestrebt, die Schleifscheibe mit einer möglichst hohen Umfangsgeschwindigkeit zu betreiben, die nahe aber dennoch deutlich unter der Berstgeschwindigkeit der Schleifscheibe liegt. Dies bedeutet, dass man bestrebt ist, die Umfangsgeschwindigkeit möglichst konstant zu halten, unabhängig vom Schleifscheibendurchmesser. Hieraus folgt, dass die Drehzahl des Antriebssystems gemäß den Änderungen des Schleifscheibendurchmessers abgeändert werden muss, also bei einem kleineren Schleifscheibendurchmesser erhöht werden kann. Dies gilt sowohl für den Fall, dass an der Schleifspindel Schleifscheiben mit unterschiedlichen Abmessungen, insbesondere unterschiedlichen Durchmessern, montiert werden, als auch für den Fall, dass sich der Schleifscheibendurchmesser durch Abnutzung verkleinert. Dabei muss immer darauf geachtet werden, dass das Rückhaltevermögen des Umschutzes nicht überschritten wird.
Um die Schleifscheibendrehzahl an unterschiedliche Schleifscheibendurchmesser anzupassen, ist in der DE 30 21 065 B1 eine Einrichtung zum automatischen Einstellen der je nach Größe der verwendeten Schleifscheibe höchstzulässigen Drehzahl eines bezüglich seiner Drehzahl stufenlos einstellbaren Antriebsmotors für die Schleifspindel einer Schleifmaschine beschrieben. Die Einrichtung hat einen motorisch antreibbaren Drehzahlsteller, der beim Stillsetzen der Schleifspindel selbsttätig in seine Ausgangsstellung entsprechend der niedrigsten Drehzahl zurückkehrt. Außerdem weist diese Einrichtung austauschbare, dem jeweiligen Schleifscheibendurchmesser und Schleifscheibentyp zugeordnete Schutzhauben auf, die am Schleifspindelgehäuse befestigbar sind. Dabei ist jeder Schutzhaube, mit Ausnahme der Schutzhaube der Schleifscheibe mit der niedrigstzulässigen Drehzahl, eine Steckdose mit mehreren Kontakten zugeordnet, von denen in Abhängigkeit von der jeweils höchstzulässigen Drehzahl der zu dieser Schutzhaube passenden Schleifscheibe jeweils zwei andere Kontakte durch eine Brücke elektrisch verbunden sind. Durch Einstecken eines entsprechenden mehrpoligen Steckers in die Steckdose werden über diese Brücken den verschiedenen höchstzulässigen Drehzahlen zugeordnete Endschalter, die den Antriebsmotor des Drehzahlstellers bei Erreichen der jeweils höchstzulässigen Drehzahl stillsetzen, wahlweise wirksam gemacht, wobei beim Fehlen jeglicher Brücke der der niedrigstzulässigen Drehzahl zugeordnete Endschalter wirksam ist.
Bei der aus der DE 30 21 065 B1 bekannten Einrichtung muss für jeden Schleifscheibendurchmesser und Schleifscheibentyp somit jeweils eine andere Schutzhaube montiert und ein Steckkontakt mit einer entsprechenden Steckdose verbunden werden, um die diesem Schleifscheibendurchmesser und Schleifscheibentyp zugeordnete Drehzahl einzustellen. Eine Anpassung an den durch Abnutzung kleiner werdenden Schleifscheibendurchmesser ist nur stufenweise durch Austauschen der Schutzhauben möglich.
Eine kontinuierliche Anpassung der Drehzahl einer Schleifscheibe an ihren Durchmesser ist mit einer Drehzahlregeleinrichtung für Schleifscheiben, abgeleitet von einer Schutzschildeinstellvorrichtung, in der DD 216 193 A1 beschrieben. Die Schutzschilde sind Teil einer Schleifscheibenschutzhaube und lassen sich entsprechend den Veränderungen des Schleifscheibendurchmessers nachführen bzw. einstellen, wodurch gleichzeitig die Drehzahl der Schleifscheibe eingestellt wird. Hierfür wird die Einstellbewegung der Schutzschilde durch einen Seilzug an ein Potentiometer übertragen, durch das über bekannte Einrichtungen die Drehzahl der Schleifscheibe regelbar ist. Diese Drehzahlregeleinrichtung erlaubt eine kontinuierliche Anpassung der Drehzahl an den Schleifscheibendurchmesser, sowohl im Falle der Montage von Schleifscheiben mit unterschiedlichem Durchmesser als auch in Falle der Abnutzung einer Schleifscheibe während des Betriebes.
Diese bekannten Vorrichtungen nach dem Stand der Technik erfordern grundsätzlich eine Aktion der Bedienungsperson, um die Schleifscheibendrehzahl an den Schleifscheibendurchmesser anzupassen, die fehlerbehaftet und damit zu einer Gefährdung von Mensch und Maschine führen kann.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ermitteln und Festlegen der zulässigen Höchstdrehzahl von Schleifscheiben und eine Schleifmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen. Es soll eine Anpassung der Schleifscheibendrehzahl an die jeweiligen Schleifscheibenabmessungen automatisch derart erfolgen, dass die zulässige Höchstdrehzahl nicht überschritten wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Schleifmaschine der eingangs erwähnten Art durch die folgenden Schritte gelöst:

– Beschleunigen des rotierenden Systems aus dem Antriebsmotor, der Schleifspindel und der daran befestigten Schleifscheibe mit gegebenen Abmessungen ohne Werkstückberührung,
– Messen der Wirkleistung des Antriebsmotors mittels einer Wirkleistungsmessvorrichtung während der Beschleunigung des rotierenden Systems,
– Bestimmen des Energieinhalts des rotierenden Systems in einem Prozessrechner durch Integrieren der Wirkleistung über einen vorgegebenen Zeitraum δt oder einen vorgegebenen Drehzahlanstieg δn, ohne eine fest vorgegebene, sichere Drehzahl zu überschreiten,
– Ermitteln der zulässigen Höchstdrehzahl aus der maximalen Rückhalteenergie eines die Schleifscheibe umgreifenden Umschutzes und dem Energieinhalt des rotierenden Systems,
– Festlegen der zulässigen Höchstdrehzahl, und
– Bearbeiten des Werkstücks mit maximal der zulässigen Höchstdrehzahl.

Wenn im Folgenden der Begriff Energieinhalt genutzt wird, dann ist damit immer die kinetische Energie gemeint. Unter dem Begriff der maximalen Rückhalteenergie ist die Fähigkeit des Umschutzes zu verstehen, mit dem dieser die kinetische Energie von auftreffenden Schleifscheibenteilen weitgehend zerstörungsfrei aufnehmen kann.
Der Prozessrechner ist so programmiert, dass er die Integration der Wirkleistung durchführt und aus dem so bestimmten Energieinhalt des rotierenden Systems die zulässige Höchstdrehzahl bestimmen kann. Die zulässige Höchstdrehzahl steht in direkter Beziehung zum Energieinhalt des rotierenden Systems und damit der jeweils montierten Schleifscheibe. Zudem ist bekannt, wie hoch die Rückhalteenergie bzw. die Rückhaltefähigkeit des Umschutzes, ausgedrückt in kinetischer Energie, ist. Daher ist der Prozessrechner so programmiert, dass er eine zulässige Höchstdrehzahl bzw. eine maximal erlaubte kinetische Energie der jeweiligen Schleifscheibe bestimmt, die unterhalb der Berstdrehzahl und unterhalb der maximalen Rückhalteenergie des die Schleifscheibe umgebenden Umschutzes liegt.
Diese so ermittelte zulässige Höchstdrehzahl dient zum Einstellen bzw. Begrenzen der Drehzahl des Antriebsmotors über eine Leistungseinheit und erfolgt automatisch jedes Mal, wenn die Schleifspindel in Betrieb gesetzt wird. Dieser Vorgang erfolgt nach jedem Auswechseln einer Schleifscheibe oder auch nach jeder Unterbrechung eines Schleifvorgangs mit derselben Schleifscheibe, so dass die zulässige Höchstdrehzahl nicht nur für Schleifscheiben mit unterschiedlichen Abmessungen eingestellt werden kann, sondern auch in Abhängigkeit von der Durchmesserverringerung einer Schleifscheibe durch Abnutzung.
Um den normalerweise konstanten Anteil des Energieinhalts des Antriebsmotors und der Schleifspindel zu eliminieren ist, es möglich, das Verfahren nach folgenden Schritten durchzuführen:

– Beschleunigen des Antriebsmotors und der Schleifspindel ohne Schleifscheibe,
– Messen der Wirkleistung während der Beschleunigung des Antriebsmotors und der Schleifspindel,
– Bestimmen des Energieinhalts des Antriebsmotors und der Schleifspindel durch Integrieren der Wirkleistung über einen vorgegebenen Zeitraum δt oder einen vorgegebenen Drehzahlanstieg δn, ohne die fest vorgegebene, sichere Drehzahl zu überschreiten,
– Speichern des Energieinhalts des Antriebsmotors und der Schleifspindel,
– Subtrahieren dieses Energieinhalts von Antriebsmotor und Schleifspindel vom jeweils ermittelten Energieinhalt eines rotierenden Systems aus Antriebsmotor, Schleifspindel und Schleifscheibe ohne Werkstückberührung zur Ermittlung des Energieinhalts der Schleifscheibe,
– Ermitteln der zulässigen Höchstdrehzahl aus der maximalen Rückhalteenergie des Umschutzes und dem Energieinhalt der Schleifscheibe,
– Festlegen der zulässigen Höchstdrehzahl, und
– Bearbeiten des Werkstücks mit maximal der zulässigen Höchstdrehzahl.

Die zusätzlichen Schritte können einmalig bei Inbetriebnahme der Schleifmaschine durchgeführt werden, wenn angenommen werden kann, dass der Energieinhalt des Antriebsmotors und der Schleifspindel stets konstant bleiben. Falls die mechanischen Aufnahmevorrichtungen für die jeweiligen Schleifscheiben unterschiedlich sind, ist es empfehlenswert, diese zusätzlichen Schritte jedes Mal durchzuführen, wenn eine Schleifscheibe mit anderen Abmessungen montiert wird. Soll nur die Durchmesserverringerung einer Schleifscheibe durch Abnutzung zu einer Drehzahlanpassung führen, so sind diese zusätzlichen Schritte nicht notwendig, wenn der Energieinhalt des Antriebsmotors und der Schleifspindel vor der Montage dieser Schleifscheibe bestimmt wird.
Die Integration der Wirkleistung kann inkremental in kleinen Schritten bis zum Erreichen des vorgegebenen Zeitraums δt bzw. des vorgegebenen Drehzahlanstiegs δn erfolgen, wenn die Beschleunigung während des Zeitraums δt bzw. des vorgegebenen Drehzahlanstiegs δn nicht konstant ist. Ist die Beschleunigung konstant, lässt sich der Energieinhalt aus der gemessenen maximalen Wirkleistung bestimmen.
Das Beschleunigen zum Ermitteln des Energieinhalts erfolgt grundsätzlich nur bis zum Erreichen einer vorgegebenen, sicheren Drehzahl, bei der unter normalen Umständen kein Zerbersten einer Schleifscheibe eintreten kann. Diese sichere Drehzahl wird in den Prozessrechner einprogrammiert und ist so gewählt, genau wie die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelte zulässige Höchstdrehzahl, dass das Rückhaltevermögen des Umschutzes auf jeden Fall der Bruchstückenergie einer zerberstenden Schleifscheibe standhält. Dieses Rückhaltevermögen braucht jedoch nicht, wie beim Stand der Technik, auf die Bruchstückenergie einer zerberstenden Schleifscheibe eingestellt zu werden, die wegen einer fehlerhaften Einstellung mit der zulässigen Höchstdrehzahl der kleinsten montierbaren Schleifscheibe rotiert, jedoch den größten zulässigen Durchmesser aufweist.
Die aus dem Energieinhalt der jeweiligen Schleifscheibe zulässige Höchstdrehzahl wird somit grundsätzlich so bestimmt, dass die zulässige Schnittgeschwindigkeit der jeweiligen Schleifscheibe nicht überschritten wird, und dass das Rückhaltevermögen eines die Schleifscheibe teilweise umgreifenden Umschutzes im Falle eines Berstens der Schleifscheibe ausreicht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich die Durchmesserverringerung einer gegebenen Schleifscheibe während der Bearbeitung eines Werkstücks und die sich daraus ergebende Möglichkeit einer Erhöhung der zulässigen Höchstdrehzahl für den jeweiligen Schleifscheibendurchmesser durch wiederholtes Messen des Energieinhaltes der Schleifscheibe ohne Werkstückberührung berücksichtigen, beispielsweise dann, wenn ein Abrichtvorgang durchgeführt wird.
Die eingangs erwähnte Aufgabe wird außerdem durch eine Schleifmaschine zur Durchführung des vorerwähnten Verfahrens gelöst, die einen drehzahlregelbaren Antriebsmotor, eine mit dem Antriebsmotor verbundene Schleifspindel, an der sich Schleifscheiben mit unterschiedlichen Abmessungen befestigen lassen, einen die Schleifscheibe wenigstens teilweise überdeckenden Umschutz, eine Leistungseinheit zur Energieversorgung des Antriebsmotors, eine Messvorrichtung zum Messen der Wirkleistung des Antriebsmotors, einen Prozessrechner, der dazu eingerichtet ist, den Energieinhalt des rotierenden Systems aus dem Antriebsmotor, der Schleifspindel und der Schleifscheibe bzw. aus dem Antriebsmotor und der Schleifspindel ohne montierter Schleifscheibe durch Integration der Wirkleistung der rotierenden Systeme zu ermitteln, und eine Eingabe- bzw. Programmiervorrichtung, die zum Eingeben bzw. Programmieren einer sicheren Drehzahl und/oder einer Berstdrehzahl einer Schleifscheibe und/oder eines Rückhaltevermögens des Umschutzes eingerichtet ist, aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Eine erfindungsgemäße Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens zum Ermitteln und Einstellen der zulässigen Höchstdrehzahl einer Schleifscheibe ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Von einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine sind in der Zeichnung nur die für die Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt.
Ein drehzahlregelbarer Antriebsmotor 1 treibt über eine Schleifspindel 2 eine Schleifscheibe 3 an, die wenigstens teilweise von einem Umschutz 4 bedeckt ist. Der Umschutz 4 dient als ein Gehäuse, in dem die Schleifscheibe 3 teilweise aufgenommen ist. Der Antriebsmotor 1 wird von einer Leistungseinheit 5 mit elektrischer Energie versorgt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Antriebsmotor 1 um einen Dreiphasendrehstrommotor, der von der Leistungseinheit 5 mit veränderlicher Spannung und Frequenz beaufschlagbar ist, wodurch in bekannter Weise eine Leistungs- und Drehzahlregelung des Antriebsmotors 1 möglich ist. Derartige Leistungseinheiten sind bekannt und nicht Teil der vorliegenden Erfindung.
Die augenblickliche Wirkleistung des Antriebsmotors 1 wird durch eine Wirkleistungsmessvorrichtung 6 gemessen und an einen Prozessrechner 7 geleitet. Mittels einer Eingabe- und Programmiervorrichtung 8 lässt sich die Schleifmaschine einschalten und entsprechend verschiedener, nachstehend erläuterten Vorgaben programmieren.
Ein auf einer Auflage 10 gehaltenes Werkstück 9 kann mittels der Schleifscheibe 3 bearbeitet werden.
Damit eine Schleifscheibe mit gegebenen Abmessungen stets mit der höchsten zulässigen Drehzahl und daraus folgend maximalen Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden kann, und um den Umschutz 4 so dimensionieren zu können, dass er zwar ein ausreichendes Rückhaltevermögen zum Abfangen von Bruchstücken einer berstenden Schleifscheibe hat, die mit einer zulässigen Höchstdrehzahl rotiert und eine dementsprechende Bruchstückenergie entwickelt, aber nicht überdimensioniert ist, wird die zulässige Höchstdrehzahl einer Schleifscheibe 3 mit gegebenen Abmessungen auf folgende Weise ermittelt:
Über die Eingabevorrichtung bzw. Programmiervorrichtung 8 wird bei Inbetriebnahme der Schleifmaschine eine sichere Drehzahl des Antriebsmotors 1 eingegeben bzw. einprogrammiert, die nur so hoch ist, dass keine Gefahr des Berstens einer Schleifscheibe 3 besteht, bzw. dass die Bruchstücke einer berstenden, fehlerhaften Schleifscheibe 3 mit Sicherheit durch den Umschutz 4 abgefangen werden.
Der Antriebsmotor 1 wird dann ohne mit der Spindel 2 verbundener Schleifscheibe 3 eingeschaltet und bis auf die sichere Drehzahl beschleunigt. Während der Beschleunigung des Antriebsmotors 1 und der Schleifspindel 2 wird die augenblickliche Wirkleistung in kurzen Abständen gemessen und entweder über den vorgegebenen Drehzahlanstieg δn bis zur sicheren Drehzahl aufintegriert oder über einen vorgegebenen Zeitraum δt aufintegriert, der längstens bis zum Erreichen der fest vorgegebenen, sicheren Drehzahl reicht. Das Integral der Wirkleistung ist ein Maß für den Energieinhalt bzw. die kinetische Energie des rotierenden Antriebsmotors 1 mit der Schleifspindel 2.
Danach wird eine Schleifscheibe 3 mit gegebenen Abmessungen an der Schleifspindel 2 montiert und der gleiche Vorgang wird ohne Berührung der Schleifscheibe 3 mit dem Werkstück 9 wiederholt. Der Energieinhalt des rotierenden Systems aus dem Antriebsmotor 1, der Schleifspindel 2 und der Schleifscheibe 3, also deren aufsummierte kinetische Energie, wird von dem Energieinhalt bzw. der kinetischen Energie des rotierenden Antriebsmotors 1 und der Schleifspindel 2 subtrahiert, und ergibt den Energieinhalt bzw. die kinetische Energie der jeweils montierten Schleifscheibe 3.
Tritt ein Bersten der Schleifscheibe 3 auf, so darf die Bruchstückenergie der berstenden Schleifscheibe 3 nicht höher als das Rückhaltevermögen des Umschutzes 4 sein, der dementsprechend nur auf diese Bruchstückenergie abgestimmt zu werden braucht, nicht aber auf eine Bruchstückenergie, die bei einer Überdrehzahl der Schleifscheibe 3 entwickelt wird. Die zulässige Höchstdrehzahl der jeweiligen Schleifscheibe 3 wird durch den Prozessrechner 7 aus dem Energieinhalt der jeweils montierten Schleifscheibe 3 ermittelt und an die Leistungseinheit 5 zur Steuerung der Drehzahl des Antriebsmotors 1 weitergeleitet.
Prozessrechner, die dafür eingerichtet sind, aus der in der Messvorrichtung 6 gemessenen Wirkleistung den Energieinhalt durch Integration zu ermitteln, daraus eine zulässige Höchstdrehzahl zu berechnen und die Leistungseinheit 5 entsprechend anzusteuern, sind bekannt und nicht Teil der vorliegenden Erfindung.
Wenn der Antriebsmotor 1 und die Schleifspindel 2 unabhängig von der jeweils montierten Schleifscheibe 3 unverändert bleiben, kann es genügen, den Energieinhalt des Antriebsmotors 1 und der Schleifspindel 2 nur einmal bei Inbetriebnahme der Schleifmaschine zu ermitteln und im Prozessrechner 7 zu speichern. Es genügt dann, beim Auswechseln einer Schleifscheibe 3 den gesamten Energieinhalt des rotierenden Systems aus dem Antriebsmotor 1, der Schleifspindel 2 und der Schleifscheibe 3 zu ermitteln und davon den gespeicherten Wert des Energieinhalts des Antriebsmotors 1 mit der Schleifspindel 2 zu subtrahieren, um den Energieinhalt der jeweilig montierten Schleifscheibe 3 zum Berechnen der zulässigen Höchstdrehzahl durch den Prozessrechner 7 zu gewinnen.
Wenn der Energieinhalt des Antriebsmotors 1 und der Schleifspindel 2 als Konstante anzusehen sind, kann es auch genügen, nur den Energieinhalt des rotierenden Systems aus dem Antriebsmotor 1, der Schleifspindel 2 und der jeweilig montierten Schleifscheibe 3 zu bestimmen, da der Energieinhalt dieses rotierenden Systems aus der Summe des konstanten Anteils des Antriebsmotors 1 und der Schleifspindel 2 und des variablen Anteils der Schleifscheibe 3 besteht, und somit jedenfalls immer im direkten Zusammenhang mit der zulässigen Höchstdrehzahl der jeweiligen montierten Schleifscheibe 3 steht sowie zum Ermitteln der zulässigen Höchstdrehzahl dienen kann.
Die Durchmesserverringerung einer gegebenen Schleifscheibe 3 während der Bearbeitung eines Werkstücks 9 und die sich daraus ergebende Möglichkeit einer Erhöhung der zulässigen Höchstdrehzahl für den jeweiligen Schleifscheibendurchmesser kann durch wiederholtes Messen des Energieinhalts der Schleifscheibe 3 in der vorstehend beschriebenen Weise berücksichtigt werden. Dazu wird die Schleifscheibe 3 von Zeit zu Zeit vom Werkstück 9 abgehoben und der Energieinhalt der Schleifscheibe 3 beispielsweise nach jedem Abrichtvorgang ohne Werkstückberührung erneut bestimmt.
Alle diese Vorgänge zum Bestimmen der jeweiligen zulässigen Höchstdrehzahl der Schleifscheibe 3 lassen sich vollautomatisch durch die Schleifmaschine durchführen, indem der Prozessrechner 7 entsprechend programmiert wird.
Auf diese Weise lässt sich eine einfache und sichere Bestimmung der zulässigen Höchstdrehzahl von unterschiedlichen Schleifscheibengrößen bei gleichzeitiger Begrenzung der Schleifscheibendrehzahl auf den Höchstwert durchführen. Dadurch werden die Bedienungsperson und die Schleifmaschine gegen Fehleingaben geschützt, da die zulässige Höchstdrehzahl nicht überschritten werden kann.
Durch das Ermitteln und Festlegen der zulässigen Höchstdrehzahl der Schleifscheibe aus dem Energieinhalt der rotierenden Schleifscheibe ist gewährleistet, dass der Energieinhalt dieser Schleifscheibe und damit die Bruchstückenergie, sollte die Schleifscheibe 3 bei der ermittelten zulässigen Höchstdrehzahl beispielsweise wegen eines Materialfehlers doch einmal bersten, nicht größer als das Rückhaltevermögen des Umschutzes 4 werden kann.
Der Umschutz 4 kann somit schwächer dimensioniert werden, als bei den Schleifmaschinen gemäß dem Stand der Technik, bei denen der Umschutz auf die Maximalenergie der größten montierbaren Schleifscheibe, die mit der höchst zulässigen Drehzahl für die kleinste Schleifscheibe wegen einer Fehleingabe rotiert, abgestimmt sein muss.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsmotor
2: Schleifspindel
3: Schleifscheibe
4: Umschutz
5: Leistungseinheit
6: Wirkleistungsmessvorrichtung
7: Prozessrechner
8: Eingabe- und Programmiervorrichtung
9: Werkstück
10: Auflage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3021065 B1 [0003, 0004]
DD 216193 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Ermitteln und Festlegen der zulässigen Höchstdrehzahl von Schleifscheiben (3) mit unterschiedlichen Abmessungen an einer Schleifmaschine für das Bearbeiten von Werkstücken (9), die durch einen drehzahlregelbaren Antriebsmotor (1) über eine Schleifspindel (2) antreibbar sind, gekennzeichnet durch die Schritte: – Beschleunigen des rotierenden Systems aus dem Antriebsmotor (1), der Schleifspindel (2) und der daran befestigten Schleifscheibe (3) mit gegebenen Abmessungen ohne Werkstückberührung, – Messen der Wirkleistung des Antriebsmotors (1) mittels einer Wirkleistungsmessvorrichtung (6) während der Beschleunigung des rotierenden Systems (1, 2, 3), – Bestimmen des Energieinhalts des rotierenden Systems (1, 2, 3) in einem Prozessrechner (7) durch Integrieren der Wirkleistung über einen vorgegebenen Zeitraum δt oder einen vorgegebenen Drehzahlanstieg δn, ohne eine fest vorgegebene, sichere Drehzahl zu überschreiten, – Ermitteln der zulässigen Höchstdrehzahl aus der maximalen Rückhalteenergie eines die Schleifscheibe (3) umgreifenden Umschutzes (4) und dem Energieinhalt des rotierenden Systems (1, 2, 3), – Festlegen der zulässigen Höchstdrehzahl, und – Bearbeiten des Werkstücks (9) mit maximal der zulässigen Höchstdrehzahl.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte: – Beschleunigen des Antriebsmotors (1) und der Schleifspindel (2) ohne Schleifscheibe (3), – Messen der Wirkleistung während der Beschleunigung des Antriebsmotors (1) und der Schleifspindel (2), – Bestimmen des Energieinhalts des Antriebsmotors (1) und der Schleifspindel (2) durch Integrieren der Wirkleistung über einen vorgegebenen Zeitraum δt oder einen vorgegebenen Drehzahlanstieg δn, ohne die fest vorgegebene, sichere Drehzahl zu überschreiten, – Speichern des Energieinhalts des Antriebsmotors (1) und der Schleifspindel (2), – Subtrahieren dieses Energieinhalts von Antriebsmotor (1) und Schleifspindel (2) vom jeweils ermittelten Energieinhalt eines rotierenden Systems aus Antriebsmotor (1), Schleifspindel (2) und Schleifscheibe (3) ohne Werkstückberührung zur Ermittlung des Energieinhalts der Schleifscheibe (3), – Ermitteln der zulässigen Höchstdrehzahl aus der maximalen Rückhalteenergie des Umschutzes (4) und dem Energieinhalt der Schleifscheibe (3), – Festlegen der zulässigen Höchstdrehzahl, und – Bearbeiten des Werkstücks (9) mit maximal der zulässigen Höchstdrehzahl.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Zeitraum δt gleich der Zeitdifferenz zwischen dem Beginn der Beschleunigung des rotierenden Systems (1, 2, 3) oder des Antriebsmotors (1) und der Schleifspindel (2) und dem Erreichen der vorgegebenen sicheren Drehzahl ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Drehzahlanstieg δn gleich der Drehzahldifferenz zwischen dem Beginn der Beschleunigung des rotierenden Systems (1, 2, 3) oder des Antriebsmotors (1) und der Schleifspindel (2) und dem Erreichen der vorgegebenen sicheren Drehzahl ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zulässige Höchstdrehzahl so bestimmt wird, dass sie kleiner als die Berstdrehzahl der jeweiligen Schleifscheibe (3) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zulässige Höchstdrehzahl nur so groß bestimmt wird, dass das Rückhaltevermögen eines um die Schleifscheibe (3) angeordneten Umschutzes (4) im Falle eines Berstens der Schleifscheibe (3) ausreicht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückhaltevermögen eines um die Schleifscheibe (3) angeordneten Umschutzes (4) nur um so viel größer als die Bruchstückenergie einer bei der eingestellten zulässigen Höchstdrehzahl berstenden Schleifscheibe (3) mit gegebenen Abmessungen bestimmt wird, wie für ein sicheres Abfangen der Bruchstücke erforderlich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesserverringerung einer gegebenen Schleifscheibe (3) während der Bearbeitung eines Werkstücks (9) und die sich daraus ergebende Möglichkeit einer Erhöhung der zulässigen Höchstdrehzahl für den jeweiligen Schleifscheibendurchmesser durch wiederholtes Ermitteln des Energieinhaltes der Schleifscheibe (3) ohne Werkstückberührung berücksichtigt werden.
Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem drehzahlregelbaren Antriebsmotor (1), einer mit dem Antriebsmotor (1) verbundenen Schleifspindel (2), an der sich Schleifscheiben (3) mit unterschiedlichen Abmessungen befestigen lassen, einem die Schleifscheibe (3) wenigstens teilweise überdeckenden Umschutz (4) und einer Leistungseinheit (5) zur Energieversorgung des Antriebsmotors (1), gekennzeichnet durch eine Messvorrichtung (6) zum Messen der Wirkleistung des Antriebmotors (1), einem Prozessrechner (7), der dazu eingerichtet ist, den Energieinhalt des rotierenden Systems aus dem Antriebsmotor (1), der Schleifspindel (2) und der Schleifscheibe (3) bzw. aus dem Antriebsmotor (1) und der Schleifspindel (2) ohne montierte Schleifscheibe (3) durch Integration der Wirkleistung der rotierenden Systeme (1, 2, 3) bzw. (1. 2) zu ermitteln, und eine Eingabe- und Programmiervorrichtung (8), die zum Eingeben bzw. Programmieren einer sicheren Drehzahl und/oder einer Berstdrehzahl einer Schleifscheibe (3) und/oder eines Rückhaltevermögens des Umschutzes (4) eingerichtet ist.