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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schärfen eines Sägeblattes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Anordnung sowie ein Verfahren zum Schärfen eines Sägeblattes gemäß dem Oberbegriff des entsprechenden nebengeordneten Anspruchs.
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Zum Sägen von Werkstücken bzw. Materialien, wie z. B. Silizium-Ingots bei der Herstellung von Wafern, werden Vorrichtungen zum Zersägen der Werkstücke eingesetzt. Dabei kommen häufig Sägeblätter zum Einsatz, die als sogenannte Innenlochsägeblätter, Umfangssägeblätter oder Sägebänder ausgebildet sind. Sägeblätter dieser Art stellen Trennschleifblätter oder -bänder dar und werden demzufolge beispielsweise in Trennschleifmaschinen eingesetzt. Dabei muss von Zeit zu Zeit das Sägeblatt geschärft werden.
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Üblicherweise geschieht dies manuell, indem ein Schärfelement bzw. Schärfmittel an das rotierende Sägeblatt gehalten wird. Dabei wird die Oberfläche des Sägeblattes aufgefrischt, d. h., es werden oberflächennahe Diamanten oder andere Schleifkörper wieder freigelegt.
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Die 1 veranschaulicht in zwei Ansichten 1a) und 1b) das Problem der Abnutzung eines Sägeblattes 110 in einer Säge-Vorrichtung 100 durch intensives Zersägen von Werkstücken 120. Die Ansicht 1a) zeigt im wesentlichen das Sägeblatt 110 der Vorrichtung 100 beim Zersägen eines Werkstücks 120. Wie die Ansicht 1b) im Querschnitt darstellt, verursacht das materialabtragende Eindringen des Sägeblattes 110 in das jeweilige Werkstück 120, also das Sägen oder Trennschleifen, eine Abnutzung der auf der Oberfläche des Sägeblattes angebrachten Schleif- bzw. Sägekörper, wie z. B. Diamanten. Die Ansicht 1b) zeigt beispielhaft, dass insbesondere im Flankenbereich des Sägeblattes 110 eine starke Abnutzung erfolgt.
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Anhand der 2 wird in zwei Ansichten 2a) und 2b) eine übliche Schärfmethode veranschaulicht. Demnach wird das Sägeblatt 110 mittels eines Schärfmaterials 130 aufgefrischt, wobei das Schärfmaterial bzw. Schärfmittel unter das Sägeblatt 110 gelegt wird und von diesem durchtrennt wird. Dadurch wird insbesondere die abgenutzte Oberfläche des Sägeblattes 110 aufgefrischt, wie dies durch die Ansicht 2b) veranschaulicht wird. Aufgrund des Kontakts zwischen Sägeblatt 110 und Schärfmittel 130 werden neue oberflächennahe Diamanten wieder freigelegt und somit wird das Sägeblatt geschärft. Bei dieser üblichen Vorgehensweise jedoch besteht die Gefahr, dass aufgrund des manuellen Schärfvorganges die Hand einer Person mit dem Sägeblatt in Berührung kommen kann. Zudem verlangt das manuelle Schärfen eine gewisse Geschicklichkeit und Erfahrung im Ungang mit dem Schärfmittel. Wird jedoch nur ein einfaches Einsägen des Sägeblattes in das Schärfmaterial durchgeführt, so wie es die ) zeigt, so führt dies dazu, dass weniger die Flanken des Sägeblattes als die Stirnseite beansprucht werden. Dies wiederum ergibt keine optimale Schärfung des Sägeblattes.
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Es sind bereits maschinelle, insbesondere rechnergesteuerte, Schärfvorrichtungen bekannt, die mechanisch betrieben werden und das Schärfen von Sägeblättern weitestgehend automatisch ausführen. Jedoch handelt es sich dabei um Vorrichtungen, in die das zu schärfende Sägeblatt eingespannt werden muss. Dies erfordert somit die Demontage bzw. das Entfernen des Sägeblattes von der eigentlichen Sägevorrichtung und das Einspannen desselben in der Schärfvorrichtung. Das wiederum bedeutet eine längere Stillstandszeit der eigentlichen Sägevorrichtung. Darüber hinaus sind die bekannten Schärfvorrichtungen recht aufwendig konstruiert und somit kostenträchtig.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zum Schärfen eines Sägeblattes in einer Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes vorzuschlagen, so dass bei geringem Aufwand ein sehr gutes Schärfergebnis erreicht werden kann.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Demnach wird vorgeschlagen, dass bei einer Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks, welche eine Aufnahme zur Positionierung des Werkstückes im Sägebereich des Sägeblattes aufweist, anstelle des Werkstückes nun die Anordnung zum Schärfen in diese Aufnahme einführbar ausgebildet ist, und dass die Anordnung mindestens ein Schärfmittel und mindestens einen steuerbaren Mechanismus aufweist, welcher zum veränderbaren Positionieren des mindestens einen Schärfmittels gegenüber dem Sägeblatt ausgebildet ist. Demnach wird vorgeschlagen, nicht bloß ein Schärfmaterial bzw. Schärfmittel an sich dem Sägeblatt zuzuführen, sondern eine Anordnung mit einem steuerbaren Mechanismus auszubilden, die in die Werkstückaufnahme einführbar ist, insbesondere dort z. B. durch Spannbacken eingespannt werden kann, und die mittels des Mechanismus eine steuerbare Positionierung des mindestens einen Schärfmittels erzielen kann. Demnach wird also eine steuerbare Schärfanordnung vorgeschlagen, welche anstelle eines Werkstückes in die eigentliche Sägevorrichtung eingespannt werden kann, und mindestens ein Schärfmittel veränderbar gegenüber dem Sägeblatt exakt veränderbar positionieren kann, so dass ein optimales Schärfergebnis erzielt wird.
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Außerdem werden eine Verwendung einer solchen Anordnung zum Schärfen des Sägeblattes vorgeschlagen sowie ein Verfahren. zum Schärfen des Sägeblattes in einer Sägevorrichtung.
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Durch die Erfindung kann ein automatisches Abrichten des Sägeblattes in der Sägevorrichtung erzielt werden, da eine aktiv steuerbare Anordnung eingesetzt wird, die anstelle des Werkstückes in die eigentliche Werkstückaufnahme eingeführt wird, um dort mittels der steuerbaren Mechanik die damit verbundenen Schärfmittel veränderbar gegenüber dem Sägeblatt zu positionieren. Mit anderen Worten: Es kann die Anordnung anstelle eines Sägegutes in die Sägevorrichtung eingeführt werden und das Sägeblatt kann dann von den automatisch positionierbaren Schärfmitteln bzw. Schärfelementen optimal geschärft werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Demnach ist es vorteilhaft, wenn der Mechanismus steuerbare Antriebselemente, insbesondere Elektromotoren, aufweist und wenn die Anordnung eine damit verbundene Steuerung, insbesondere eine elektronische Steuerung, aufweist. Dabei kann die Steuerung vorzugsweise als programmierbare Steuerung ausgebildet sein. Somit ist also ein automatischer Schärfvorgang durch eine intern oder extern montierte Steuerung durchführbar.
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Vorzugsweise sind die Schärfmittel als zwei senkrecht zur Schnittebene des Sägeblattes linear bewegliche Backen ausgebildet. Dazu weist der Mechanismus vorzugweise zwei Antriebselemente auf, von denen jedes eine der Backen antreibt. Somit kann in einer ersten Ausführungsform der Schärfvorgang dadurch bewirkt werden, dass von beiden Seiten des Sägeblattes linear bewegliche Schärfmittel in Form von Backen über den Mechanismus angetrieben und linear auf das Sägeblatt hin bewegt werden.
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Vorzugsweise weist das Schärfmittel eine Kontur auf, insbesondere eine keilförmige Kontur, welche zum Schärfen von vorgebbaren Bereichen des Sägeblattes besonders geeignet ist. Somit kann anhand einer vorgebbaren Kontur das Schärfprofil bestimmt werden und kann auf die Geometrie des Sägeblattes optimal eingestellt werden.
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Von Vorteil ist es auch, wenn mindestens eines der Schärfmittel rotationssymmetrisch, insbesondere rad-, scheiben- oder walzenförmig, ausgebildet ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Mechanismus ein Antriebsmittel zur Rotation des jeweiligen Schärfmittels um seine Drehachse aufweist. In diesem Falle kann die Steuerung die Rotationsgeschwindigkeit steuern. Ebenso oder alternativ dazu kann, wenn der Mechanismus zur Veränderung der Position der Drehachse ausgebildet ist, die Steuerung auch die Position der Drehachse so steuern, dass die Drehachse sich entlang einer vorgebbaren Bahn bewegt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann also der Schleifvorgang entsprechend einer vorgebbaren Schleifbahn bzw. Schleifkontur durchgeführt werden.
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Auch ist es von Vorteil, wenn der Mechanismus horizontal und vertikal bewegliche Elemente zur Bewegung des mindestens einen Schärfmittels aufweist. In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn es sich um elektromotorisch verstellbare Elemente handelt und wenn die Steuerung eine horizontale und/oder vertikale Verstellung der Elemente steuert. Dabei kann die Steuerung die horizontale Verstellung der Elemente so steuern, dass das jeweilige Schärfmittel mit dem Sägeblatt optimal in Eingriff gebracht wird. Ebenso kann die Steuerung die vertikale Verstellung der Elemente so steuern, dass das jeweilige Schärfmittel in eine von dem Sägeblatt zurückgezogene Position gebracht wird. Somit ist also eine exakt steuerbare Bewegung bzw. ein Vorschub zwecks Schärfen des Sägeblattes möglich, sowie auch der Rückzug des Schärfmittels in eine Parkposition.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn der Mechanismus alternativ dazu oder zusätzlich dazu eine klappbare Haltung aufweist, welche für das mindestens eine Schärfmittel ausgebildet ist. Somit kann das Schärfmittel auch durch einfaches Umklappen aus der eigentlichen Schärfposition in eine Ruheposition gebracht. werden.
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Vorteilhafterweise weist die Anordnung einen elektrischen Energiespeicher auf, der mit dem Mechanismus, insbesondere mit den Antriebselementen und/oder Antriebsmitteln, verbunden ist. In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn der elektrische Energiespeicher Kontaktmittel zur drahtgebundenen oder Übertragungsmittel zur drahtlosen Energieübertragung aufweist. Das kann sich sowohl auf die Ladung des elektrischen Energiespeichers, wie auch auf die Stromzufuhr bzw. Energieversorgung der Antriebsmittel beziehen.
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Von Vorteil ist es auch, wenn die Anordnung Sende-Empfangsmittel zur drahtlosen Drahtübertragung zwischen der Steuerung und dem Mechanismus aufweist. Somit kann beispielsweise eine drahtlose Steuerung der Antriebselemente und/oder Antriebsmittel durchgeführt werden.
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Das eigentliche Schärfmittel bzw. Schärfmaterial enthält vorzugsweise Korund, Diamant oder Siliziumcarbid.
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Vorzugsweise kann die Anordnung auch mit elektrolytisch und/oder chemisch wirkenden Mitteln zur Unterstützung der Schärfung kombiniert werden. Denn bei jeglichem Schärfen wird Material des Sägeblattes abgetragen. Das betrifft sowohl das Matrixmaterial, in das die harten Abrassivkörner eingebettet sind, als auch abgenutzte Abrassivkörner selbst. Der Abtrag wird im wesentlichen durch die mechanische Wechselwirkung zwischen Sägeblatt und Schärfelement bewirkt. Das häufig in den Wirkspalt gesprühte Wasser einschließlich bestimmter Additive sorgt dabei für die Kühlung von Sägeblatt und Schärfelement und den Abtransport des abgetragenen Materials. Es lassen sich dem Kühlwasser nun weitere Additive zugeben, die die Matrix des Sägeblattes ätzend angreifen und dabei den Abtrag dieser Matrix während des Schärfens beschleunigen. Wenn die Matrix des Sägeblattes z. B. aus Bronze besteht, könnte man mit einem Komplexbildner wie z. B. Citronensäure arbeiten. Wenn mit einer solchen chemischen Abtragsbeschleunigung gearbeitet wird, kann man dann auch den mechanischen Einfluß des Schärfelementes zurückdrängen, indem man dafür ein weicheres Material einsetzt. Auf diese Weise kann das Sägeblatt selektiver angreifen, also verstärkt die Matrix und weniger die Abrassivkörner. Diese chemische Unterstützung ist auch auf elektrochemischem Wege möglich, wo die Kühlflüssigkeit ein geeignetes Elektrolyt enthält und über Sägeblatt und Schärfelement ein elektrischer Strom geleitet wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung näher im Detail anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, wobei hier insbesondere auf die 3–5 Bezug genommen wird, welche folgendes darstellen:
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Die 3a und 3b zeigen in verschiedenen Ansichten eine erfindungsgemäße Anordnung in einer ersten Ausführungsform.
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Die 4a und 4b zeigen in verschiedenen Ansichten eine erfindungsgemäße Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Die 5a, 5b und 5c zeigen eine erfindungsgemäße Anordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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Zunächst wird auf die 3a Bezug genommen, die eine Anordnung 200 zum Schärfen eines Sägeblattes 110 zeigt, das in einer Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes montiert ist (vgl. 1a), wobei nun anstelle des Werkstückes die Anordnung 200 in die Werkstückaufnahme eingebracht ist. Die Anordnung 200 umfasst zwei Schärfmittel bzw. Schärfelemente 230 und 231, welche in Form von zwei linear beweglich angeordneten Backen ausgebildet ist. Jeweils eine der Backen 230 oder 231 wird seitlich mittels eines Mechanismus an das zu schärfende Sägeblatt 110 herangeführt. Der Mechanismus enthält dazu insbesondere einen Antrieb 240 und einen Antrieb 241, mit denen eine steuerbare lineare Bewegung der ersten Backe 230 bzw. der zweiten Backe 231 ausgeführt werden kann. Die Antriebe 240 und 241 sind mit einer Steuerung 250 verbunden, welche programmierbar ist und somit den Schärfvorgang entsprechend einem Programm steuert.
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Wie die 3b zeigt, sind die Schärfmittel bzw. Backen 230 und 231 mit einer Kontur 232 versehen, die für den erwünschten Schärfvorgang bzw. die gegebene Geometrie des Sägeblattes 110 optimiert ist. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um eine keilförmige Kontur 232, so dass bei einer linearen Zuführung der Schärfmittel 230 bzw. 231 sich im Wesentlichen nur eine Kontaktbildung zwischen den seitlichen, Flanken des Sägeblattes und den Schärfmitteln ergibt. Dadurch wird insbesondere an den verschleißträchtigen Stellen des Sägeblattes eine Auffrischung der Oberfläche erzielt. Durch die programmierbare Steuerung 250 kann der Schärfvorgang über die Steuerung der Antriebe 240 bzw. 241 optimal gesteuert werden.
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Die in den 3a und 3b dargestellte Anordnung 200 zeichnet sich also insbesondere durch zwei senkrecht zur Sägeschnittebene linear bewegliche Backen 230 und 231 aus, welche aus einem geeigneten Schärfmaterial gefertigt sind. Aufgrund der vorgegebenen Kontur 232 ergibt sich an den Kontaktflächen zwischen Sägeblatt und Schärfmaterial eine geeignete Profilierung, welche die Schärfung des Sägeblattes 110 deutlich verbessert und zeitlich verkürzt. Erfindungsgemäß wird das Schärfmittel in den eigentlichen Werkstückraum eingebracht, dann wird das Sägeblatt mit seiner aktiven Zone, d. h. mit seinen verschleißintensiven Bereichen, zwischen die Schärfbacken 230 und 231 geführt, welche dann motorisch gesteuert auf das Sägeblatt 110 hin bewegt werden können.
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Die 4a und 4b zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem eine Anordnung 200' mit rotationssymmetrischen Schleifmitteln bzw. Schleifkörpern 230' und 231' ausgestattet ist. Diese Schleif- bzw. Schärfkörper werden rotierend um ihre jeweilige Drehachse angetrieben. Dazu weist der Mechanismus der Anordnung 200' entsprechende Antriebsmittel auf. Außerdem weist der Mechanismus eine Mechanik zur vertikalen Verstellung V wie auch zur horizontalen Verstellung H auf, so dass die Schärfkörper entlang einer vorgebbaren Bahn geführt werden können. Die Schärfelemente sind also in Form von kleinen Rädern, Scheiben oder Walzen ausgebildet und verändern ihre Position, während sie um ihre Achsen rotieren.
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Durch die Steuerung der Anordnung 200' wird die Position der Drehachsen so im Raum verändert, dass die Peripherie der jeweiligen Schärfelemente mit der verschleißträchtigen Zone des Sägeblattes, welches vorzugsweise dabei rotiert, in Kontakt kommt. Die von der Steuerung bzw. Steuerlogik vorgegebene Bahn ist dabei an die Geometrie des Sägeblattes bzw. der aktiven Zone optimal angepasst. Beispielsweise wird in modernen Sägen die Deformation bzw. das Verbiegung des Sägeblattes unter der Belastung während des Schnittes über einen Sensor gemessen. Aus Stärke und Richtung dieser Deformation lässt sich der Abnutzungszustand des Sägeblattes und dessen aktuelles Profil errechnen. Aus diesem so errechneten Profil kann wiederum die optimale Bahnkurve des Schärfelementes errechnet werden. Diese Umrechnung von Blattauslenkung bzw. aktuellem Sägeblattprofil in Bahnkurve beim Schärfen kann in einer Auswertelogik (z. B. PC-Hardware mit Umrechnungssoftware) erfolgen.
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In den 5a und 5b wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dabei handelt es sich um eine Anordnung 200'', die mindestens ein Schärfelement 230'' aufweist, welches an einem Mechanismus angeordnet ist. Der Mechanismus umfasst eine Mechanik zur vertikalen V. wie auch horizontalen H Verstellung der Position des Schärfmittels 230''. Somit kann auch hier eine steuerbare Bahnbewegung des Schärfmaterials herbeigeführt werden. Um nun vor oder nach dem eigentlichen Schärfvorgang das Schärfmaterial 230'' wieder von dem Sägeblatt zu entfernen, kann die Mechanik auch einen Klappmechanismus aufweisen, der ein Umklappen des Schärfmaterials von der Halterung ermöglicht.
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Wie insbesondere die 5b veranschaulicht, kann bereits mittels einer einfachen Mechanik, die nur ein Schärfelement bewegt, sowohl ein Schärfen der einen wie auch anderen Flanke des Sägeblattes erzielt werden.
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Sollen beide Flanken des Sägeblattes gleichzeitig geschärft werden, so kann in einer Variante der Anordnung gemäß der Darstellung in 5c vorgesehen sein, dass die Mechanik auch zwei Schärfelemente auf beiden Seiten der Flanken bewegt. Dabei ist das eine Element 230'' zum Schärfen der linken Flanke und das andere Schärfelement 231'' zum Schärfen der rechten Flanke vorgesehen. Auch kann vorgesehen sein, dass sogar mehr als zwei Schärfelemente eingesetzt werden.
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Wie anhand der 5a, 5b und 5c dargestellt wird, werden also eine oder mehrere Schärfelemente auf einer in zwei Achsen (horizontal und vertikal) motorisch verfahrbaren Einheit montiert. Die Schärfelemente werden dann durch die Steuerung entsprechend der Logikvorgabe mit dem zu schärfenden Sägeblatt in Eingriff gebracht. Der Vorschub entlang des Schleifbelages kann von der Maschine erfolgen oder wird über die vertikale Achse der Vorrichtung realisiert. Die horizontale Achse der Vorrichtung dient dazu, einen definierten Teil des Schärfelementes mit dem Werkzeug, d. h. dem Sägeblatt, in Eingriff zu bringen. Außerdem wird damit die selektive Zustellung zur Werkzeugflanke realisiert. Um ein kollisionsfreies Einbringen der aktiven Schärfvorrichtung sicherzustellen, kann die vertikale Achse genutzt werden, um somit das Schärfelement in eine zurückgezogene Position zu bewegen. Alternativ oder zusätzlich dazu können die Schärfelemente auch auf einer abklappbaren Aufnahme befestigt sein.
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Für alle zuvor beschriebenen Ausführungsformen sowie für die Erfindung im Allgemeinen gilt, dass zur Energieversorgung der jeweiligen Mechanik bzw. der Antriebselemente die Anordnung auch mit einem elektrischen Energiespeicher versehen sein kann. Das Aufladen des Energiespeichers kann dann über Kontakte an einer Aufladestation (Dockingstation) erfolgen. Auch ist es denkbar, dass anstelle von elektrischen Kontakten eine Energieübertragung drahtlos erfolgt.
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Die Steuerung bzw. Logik zur Steuerung und auch zur Analyse der Sägeblattauslenkung sowie zur Generierung einer darauf basierenden optimalen Schärfstrategie kann wahlweise in der Schärfvorrichtung, in einer Externsteuerung oder in der Maschinensteuerung programmiert sein.
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Auch kann vorgesehen sein, dass die Übertragung von Daten bzw. Informationen drahtlos erfolgt, das betrifft insbesondere die Datenübertragung zwischen Steuerung und den jeweiligen Antriebselementen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Datenübertragung über die Kontakte an der Dockingstation erfolgt. Die Daten bzw. Informationen kommen insbesondere von der Steuerung bzw. Auswärtslogik und beinhalten die gewünschten Positionen und Antriebsbefehle für die motorisch gesteuerten Elemente.
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Durch die Erfindung ist es möglich, auch bei Sägevorrichtung mit nur geringem Platz- bzw. Raumangebot eine automatisch gesteuerte und optimierte Schärfung des Werkzeuges durchzuführen. Die Anordnung verhält sich dabei wie eine aktive Schärfvorrichtung, welche als Sägegut in die Sägevorrichtung eingebracht wird. Das rotierende Werkzeug, insbesondere das Sägeblatt, wird von den Schärfelementen automatisch geschärft. Die Schärfstrategie, d. h. insbesondere die jeweils auf die Vorder- und/oder Rückflanke und/oder Stirnflanke gerichtete Steuerung, kann durch eine programmierbare Logik vorgegeben werden. Die Steuerung kann sowohl intern als auch extern angeordnet sein. Die Logik selbst kann z. B. durch eine Mikroprozessor basierende Schaltung oder auch durch eine festverdrahtete Schaltung realisiert sein und kann auf der Auswertung von Werkzeugauslenkungen beruhen.
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Als Schärfelemente werden vorzugsweise Materialen wie z. B. Korund, Diamant oder Siliciumcarbid eingesetzt. Der Schärfeabtrag kann auch elektrolytisch oder chemisch unterstützt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes (hier: Trennschleifmaschine)
- 110
- Sägeblatt (hier: Umfangssägeblatt)
- 120
- Werkstück, in Werkzeug-Aufnahme (nicht dargestellt)
- 200
- Anordnung zum Schärfen des Sägeblattes (in Werkzeug-Aufnahme einführbar)
- 230, 231
- Schärfmittel
- 240, 241
- steuerbarer Mechanismus
- V, H
- vertikale bzw. horizontale Positionierung
