DE2314602B2

DE2314602B2 - Vorrichtung zur ueberwachung von werkstoffanlagerungen an rotierenden schleifwerkzeugen

Info

Publication number: DE2314602B2
Application number: DE19732314602
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-04-04
Filing date: 1973-03-23
Publication date: 1978-02-23
Also published as: DE2314602C3; JPS48101151A; DE2314602A1; DD104250A1

Description

40

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung von Werkstoffanlagerungen an rotierenden Schleifwerkzeugen an Schleifmaschinen zur Bearbeitung von Werkstücken aus einem elektrisch leitenden Werkstoff. «

Bekanntlich finden zum Schneiden, Schleifen oder Polieren von metallischen oder anderen Werkstücken Schleifscheiben Verwendung, die auf ihrer Oberfläche natürliche oder synthetisch erzeugte Stoffe in gekörnter Form als Schleifmittel tragen, welches durch ein Bindemittel zusammengehalten wird. Durch das Abspanen des bearbeiteten Werkstücks erfolgt eine Werkstoffanlagerung auf der Schleiffläche, welche nach einer gewissen Zeit die Leistungsfähigkeit der Schleifscheiben beeinträchtigt und dazu führen kann, daß keine zufriedenstellende Oberflächenbeschaffenheit des bearbeiteten Produkts erzielt werden kann.

Um derartige Bearbeitungsfehler zu vermeiden, muß zu einem geeigneten Zeitpunkt ein Abziehen der Schleifscheiben erfolgen, welcher Zeitpunkt normalerweise durch die Anzahl der bearbeiteten Werkstücke bestimmt wird. Dieses Vorgehen ist aber in vielen Fällen nicht zur Bestimmung eines geeigneten Zeitpunkts zur Aufarbeitung geeignet, weil dieser Zeitpunkt nicht nur von der Art und den Eigenschaften der Schleifscheiben, ^h5 den Eigenschaften der Werkstücke, sondern auch von den Arbeitsbedingungen etc. abhängt.

Es wurde bereits ein Verfahren zur magnetischen Bestimmung des Ausmaßes der Werkstoffanlagerung an der Schleiffläche von Schleifscheiben vorgeschlagen, bei dem ein Magnetkopf dazu verwandt wird, um an der Schleiffläche anhaftende Partikel zu magnetisieren. Da die Magnetisierung von der Menge angelagerter Teilchen abhängt, kann eine Messung der Magnetisierung mit Hilfe eines anderen Magnetkopfs erfolgen. Dieses Verfahren ist jedoch nur für ferromagnetische Materialien, aber nicht für Aluminium, Kupferlegierungen und andere unmagnetische Materialien geeignet.

Es ist ferner ein Verfahren bekannt, bei dem die Werkstoffanlagerung an der Schleiffläche optisch gemessen wird, um deren Ausmaß festzustellen. Bei diesem Verfahren wird als nachteilig angesehen, daß der Betrieb der Schleifmaschine unterbrochen werden muß, wenn eine optische Messung der Werkstoffanlagerung auf der Schleiffläche erfolgen soll. Da bei diesem Verfahren ferner eine Messung mit von der Teilchenschicht auf der Schleiffläche reflektiertem Licht erfolgt, ist eine genaue Messung der Werkstoffanlagerung nicht möglich, wenn spiegelnde Materialteilchen wie Aluminiumteilchen angelagert werden. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens wird darin gesehen, daß die erforderliche Apparatur verhältnismäßig sperrig und kostspielig ist. Die Erfindung bezweckt deshalb die Vermeidung der erwähnten Nachteile und Schwierigkeiten.

Es ist deshclb Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der ein geeigneter Zeitpunkt für die Aufarbeitung eines rotierenden Schleifwerkzeugs bestimmbar ist, und womit das Ausmaß der Werkstoffanlagerung zuverlässig feststellbar ist, ohne daß Störeffekte durch flüssiges Kühlmittel oder sonstige Umgebungseinflüsse auftreten. Ferner soll mit dieser Vorrichtung die Überwachung unabhängig davon sein, ob der elektrisch leitende Werkstoff ferromagnetisch ist oder nicht

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Überwachung von Werkstoffanlagerungen erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs I gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Da sich die Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators in Abhängigkeit von der Änderung der Induktivität des Nachweiselements ändert, kann dieses Ausgangssignal in Impulssignale umgewandelt werden, die einer Integrierschaltung zugeführt werden, welche die in einer vorherbestimmten Zeitspanne ankommenden Impulse integriert. Das Ausgangssignal der Integrierschaltung wird einer Vergleichsschaltung zugeführt, die ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Ausgangssignal der Integrierschaltung mindestens gleich einem vorherbestimmten Schwellenwert ist. Deshalb kann das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung dazu verwandt werden, eine Aufarbeitungseinrichtung zu betätigen.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß der Erfindung; und

Fig.2A, 2B und 2C graphische Darstellungen von Wellenformen, die zur Erläuterung der Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels in F i g. 1 dienen.

Das in F i g. 1 schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel enthält eine Schleifscheibe 10 mit einem Schleifmittel, wie beispielsweise Siliziumkarbid oder Aluminiumoxid. Die Partikeln des Schleifmittels werden

durch ein Bindemittel zusammengehalten, das ein keramisches Bindemittel oder ein weicheres Material «ein kann, beispielsweise Shellac oder Gummi. Partikeln des gekörnten Schleifmittels ragen von der Oberfläche des Werkzeugs vor.

In der Nähe der Schleiffläche der Schleifscheibe 10 ist eine zum Nachweis dienende Spule 11 angeordnet, die mit dem Ausgang eines Oszillators 12 verbunden ist, so daß durch die Spule U ein von diesem Oszillator erzeugter Wechselstrom fließt Vorzugsweise liegt die Frequenz des Oszillators 12 zwischen etwa 1 und 5 Megahertz.

Der Oszillator 12 ist über eine Nachweisschaltung 13 mit dem Eingang eines Verstärkers 14 verbunden. Der Ausgang dieses Verstärkers 14 ist mit dem Eingang is einer Integrierschaltung 15 verbunden. Die Integrierschaltung IS hat einen weiteren Eingang, dem ein Ausgangssignal eines Zeitgebers 16 zugeführt wird. Deshalb integriert die Integrierschaltung 15 in an sich bekannter Weise das Ausgangssignal des Verstärkers 14, wenn ein Ausgangsimpuls von dem Zeitgeber 16 zugeführt wird.

Die Impulserzeugung durch den Zeitgeber 16 kann mit der Drehzahl der Schleifscheibe 10 beispielsweise derart synchronisiert werden, daß der Zeitgeber einen einzigen Impuls bei jeder Umdrehung der Schleifscheibe abgibt. Gewünschtenfalls kann der Zeitgeber 16 jeweils einen Impuls nach einer sonstigen vorherbestimmten Zeitspanne abgeben.

Der Ausgang der Integrierschaltung 15 ist mit einem der Eingänge einer Vergleichsschaltung 17 verbunden, dessem anderen Eingang das Ausgangssignal einer einen Vergleichs wert bestimmenden Schaltung 18 zugeführt wird. In dieser Vergleichsschaltung 18 wird deshalb das Ausgangssignal der Integrierschaltung 15 mit einem Schwellenwert verglichen, der durch die Schaltung 18 bestimmt wird. Nur wenn das Ausgangssignal der Integrierschaltung 15 gleich oder größer als der Schwellenwert ist, gibt die Vergleichsschaltung 17 ein Ausgangssignal ab, das beispielsweise zur Betätigung einer Abzieheinrichtung für die Schleifscheibe dienen kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Schleifscheibe 10 beispielsweise mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 30—60m/sec angetrieben und gegen das Werkstück 19 gegebenenfalls mit einer Querkomponente in Längsrichtung geführt, um das Werksti""-¹·: auf die gewünschten Abmessungen o. dgl. zu bearbeiten. Beim Abspanen des Werkstücks ergibt sich dabei eine Werkstoffanlagerung des Schleifstaubs des Werkstücks auf der Schleiffläche.

Wenn jetzt der Nachweisspule 11 durch den Oszillator 12 ein Wechselstrom mit einer Frequenz von etwa 1—5 Megahertz zugeführt wird, erzeugt die Magnetspule einen Magnetfluß. Auf Grund der Änderung des Magnetflusses durch die leitende Schicht auf der Schleiffläche der rotierenden Schleifscheibe 10 werden in der leitenden Schicht Wirbelströrr>e erzeugt. Die durch die Wirbelströme erzeugte entgegengesetzt gerichtete elektromagnetische Kraft bewirkt eine Änderung der Induktivität der Nachweisspule 11. Da die Schleifscheibe sich mit einer konstanten Drehzahl dreht, ändert sich die Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators 12 in Abhängigkeit von der Änderung der Induktivität der Spule. μ

Das Ausgangssignal des Oszillators 12 mit der sich ändernden Frequenz wird der Nachweisschaltung 13 und dann dem Verstärker 14 zugeführt, um in einen Impulszug der in Fig.2A dargestellten Art umgewandelt zu werden. Die Amplituden dieser Impulse η bis P_n ändern sich beträchtlich in Abhängigkeit von der Dicke oder der Menge der leitenden Teilchen auf dem entsprechenden Teil der Schleiffläche der Schleifscheibe 10. Impulse mit großen Amplituden zeigen deshalb die Ansammlung einer entsprechenden Menge des leitenden Materials auf der Schleifscheibe an. Der Verstärker 14 gibt den Impulszug P\ bis P_n an einen der Eingänge der Integrierschaltung 15. Es ist jedoch zu beachten, daß die Zuleitung dieser Impulse zu der Integrierschaltung 15 mit der gleichzeitigen Zufuhr eines Impulses 71 (F i g. 2B) an den anderen Eingang der Integrierschaltung durch den Zeitgeber 16 erfolgt. Die Integration der Impulse P₁ bis pn durch die Integrierschaltung 15 erfolgt während einer vorherbestimmten Zeitspanne /, nach welcher der nächste Impuls Ti von dem Zeitgeber an die Integrierschaltung abgegeben wird. Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, gibt deshalb die Integrierschaltung ein Ausgangssignal nach jeder vorherbestimmten Zeitspanne tab.

Dieses Ausgangssignal der Integrierschaltung 15 wird einem der Eingänge der Vergleichsschaltung 17 zugeführt, wo ein Vergleich mit dem Schwellenwert erfolgt, der durch die Schaltung 18 bestimmt wird. Wenn das Ausgangssignal der Integrierschaltung gleich oder größer als der Schwellenwert ist, gibt die Vergleichsschaltung ein Ausgangssignal ab, das zur Betätigung einer Abziehvorrichtung für die Schleifscheibe dienen kann. Während der Aufarbeitung der Schleifscheibe 10 kann es erforderlich sein, die Bearbeitung des Werkstücks 19 zu unterbrechen.

Wenn das Ausgangssignal der Integrierschaltung 15 jedoch niedriger als der Schwellenwert ist, der durch die Schaltung 18 bestimmt wird, gibt die Vergleichsschaltung 17 kein Betätigungssignal ab, so daß die Bearbeitung des Werkstücks 19 ohne Behinderung fortgesetzt wird. Die Menge der leitenden Teilchen, die sich an der Schleiffläche der Schleifscheibe anlagert, kann kontinuierlich durch die Spule 11 überwacht werden, wenn ein kontinuierlicher Betrieb der elektrischen Schaltung mit der Spule 11 und der Vergleichsschaltung 17 erfolgt.

In dieser Weise können geringste Mengen der leitenden Partikeln auf der Schleiffläche nachgewiesen werden, um den geeigneten Augenblick für eine Aufarbeitung festzustellen. Wenn beispielsweise der von dem Oszillator 12 der Spule 11 zugeführte Strom eine Frequenz von etwa 5 Megahertz hat, und wenn die Schleifscheibe 10 einen Durchmesser von 300 Millimetern hat und mit einer Drehzahl von 1800 Umdrehungen/ min gedreht wird, dann kann mit dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ein geeigneter Nachweis erfolgen, wenn mehr als 2000 Bereiche von leitenden Teilchen vorhanden sind, die voneinander durch die Körnchen des Schleifmittels auf der Schleiffläche der Schleifscheibe getrennt sind.

Anstelle der bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel erwähnten Schleifscheibe können auch Schleifbänder od. dgl. rotierende Schleifwerkzeuge Verwendung finden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Überwachung von Werkstoffanlagerungen an rotierenden Schleifwerkzeugen an ^ä Schleifmaschinen zur Bearbeitung von Werkstücken aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, d a durch gekennzeichnet, daß ein an einen Oszillator (12) angeschlossenes Induktions-Nachweiselement (11) gegenüber der Schleiffläche des Schleifwerkzeugs (10) derart angeordnet ist, daß in dem Nachweiselement (It) durch in den elektrisch leitenden Werkstoffanlagerungen auf der Schleiffläche induzierte Wirbelströme entgegengesetzte elektromotorische Kräfte induzierbar sind, und daß an den Oszillator (12) eine Nachweisschaltung (13) zum Nachweis der Änderung der Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators in Abhängigkeit von der Induktivität des Nachweiselements (11) angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachweisschaltung (13) eine an einen Zeitgeber (16) angeschlossene Integrierschaltung (15) nachgeschaltet ist, deren Ausgangssignal einer an eine Pegelschaltung (18) angeschlossenen Vergleichsschaltung (17) zuführbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Nachweisschaltung (13) das Ausgangssigna! des Oszillators in ein Impulssignal umwandelbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (14) zwischen der Nachweisschaltung (13) und der Integrierschaltung (15) angeschlossen ist

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachweiselement (11) eine Induktionsspule ist.