DE102010026406A1

DE102010026406A1 - Method for determining and defining maximum engine speed of grinding wheel with different dimensions of grinding machine, involves determining maximum permissible engine speed, and processing workpiece with engine speed

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

The method involves measuring active power of a variable-speed drive motor (1) e.g. three-phase motor, by an active power measurement device (6) during acceleration of a rotary system. Energy contents of the rotary system in a process computer (7) are determined by integrating the active power over a preset period or a preset rotation speed increase, without exceeding firmly given secured rotation speed. The maximum permissible engine speed is determined from the maximum retention energy of a grinding wheel (3). A workpiece (9) is processed with the maximum permissible engine speed. An independent claim is also included for a grinding machine.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

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.The invention relates to a method and apparatus for determining and setting the maximum permissible speed of grinding wheels of different dimensions on a grinding machine for machining workpieces, which are driven by a variable speed drive motor via a grinding spindle. Arranged around the grinding wheel is a protective cover which at least partially covers it and protects the operator from grinding abrasion and / or a broken grinding wheel.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

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.In order to achieve the highest possible cutting performance with a grinding machine, it is endeavored to operate the grinding wheel with the highest possible peripheral speed, which is close to but still well below the bursting speed of the grinding wheel. This means that one endeavors to keep the peripheral speed as constant as possible, regardless of the grinding wheel diameter. It follows that the speed of the drive system must be changed in accordance with the changes in the grinding wheel diameter, so can be increased with a smaller grinding wheel diameter. This applies both to the case that grinding wheels with different dimensions, in particular different diameters, are mounted on the grinding spindle, as well as in the event that the grinding wheel diameter is reduced by wear. It must always be ensured that the retention capacity of the protection is not exceeded.

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.To adapt the grinding wheel speed to different grinding wheel diameters is in the DE 30 21 065 B1 a device for automatically adjusting the maximum permissible depending on the size of the grinding wheel used speed of a speed adjustable with respect to its speed drive motor for the grinding spindle of a grinding machine. The device has a motor-driven speed controller, which automatically returns to its starting position corresponding to the lowest speed when stopping the grinding spindle. In addition, this device has interchangeable, the respective grinding wheel diameter and grinding wheel type associated protective hoods which are fastened to the grinding spindle housing. In this case, each guard, with the exception of the protective cover of the grinding wheel with the lowest permissible speed, associated with a socket with multiple contacts, of which two other contacts are electrically connected by a bridge depending on the maximum speed of each of these protective hood grinding wheel. By inserting a corresponding multi-pin plug into the socket are over these bridges the various maximum speeds associated limit switches that shut down the drive motor of the speed controller upon reaching the maximum speed, optionally made effective, in the absence of any bridge of the lowest permissible speed associated limit switch is effective ,

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.At the time of the DE 30 21 065 B1 Thus, for each grinding wheel diameter and grinding wheel type, a different protective hood must be mounted in each case and a plug contact must be connected to a corresponding socket in order to set the rotational speed assigned to this grinding wheel diameter and grinding wheel type. An adaptation to the smaller by grinding grinding wheel diameter is only gradually possible by replacing the protective hoods.

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.A continuous adjustment of the speed of a grinding wheel to its diameter is with a speed control device for grinding wheels, derived from a shield adjustment device, in the DD 216 193 A1 described. The shields are part of a grinding wheel guard and can be adjusted or adjusted according to the changes in the grinding wheel diameter, whereby the speed of the grinding wheel is adjusted simultaneously. For this purpose, the adjusting movement of the shields is transmitted by a cable to a potentiometer, through which the speed of the grinding wheel can be controlled by known means. This speed control device allows a continuous adjustment of the speed at the grinding wheel diameter, both in the case of mounting of grinding wheels with different diameters and in the case of wear of a grinding wheel during operation.

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.These known prior art devices generally require an action by the operator to match the grinding wheel speed to the grinding wheel diameter, which can be faulty and thus endanger man and machine.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

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.Against this background, the invention has for its object to propose a method for determining and setting the maximum permissible speed of grinding wheels and a grinding machine for performing this method. It should be an adaptation of the grinding wheel speed to the respective grinding wheel dimensions are automatically made such that the maximum permissible speed is not exceeded.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

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.

According to the invention this object is achieved with a grinding machine of the type mentioned by the following steps:

Accelerating the rotating system of the drive motor, the grinding spindle and the attached grinding wheel with given dimensions without workpiece contact,
Measuring the active power of the drive motor by means of an active power measuring device during the acceleration of the rotating system,
Determining the energy content of the rotating system in a process computer by integrating the active power over a predetermined period Δt or a predetermined speed increase Δn without exceeding a fixed, safe speed,
Determining the maximum permissible speed from the maximum restraint energy of a protective cover enclosing the grinding wheel and the energy content of the rotating system,
- setting the maximum permissible speed, and
- Machining the workpiece with a maximum of the maximum speed allowed.

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.If the term energy content is used in the following, then it always means the kinetic energy. The term "maximum retention energy" is to be understood as the ability of the protection to absorb the kinetic energy of incident grinding wheel parts in a largely non-destructive manner.

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.The process computer is programmed so that it performs the integration of the active power and can determine from the thus determined energy content of the rotating system, the maximum speed. The maximum permissible speed is directly related to the energy content of the rotating system and thus to the respective mounted grinding wheel. In addition, it is known how high the retention energy or the retention capacity of the Umschutzes, expressed in kinetic energy, is. Therefore, the process computer is programmed so that it determines a maximum permissible speed or a maximum permitted kinetic energy of the respective grinding wheel, which is below the bursting speed and below the maximum retention energy surrounding the grinding wheel Umschutzes.

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.This maximum permissible speed determined in this way serves to set or limit the speed of the drive motor via a power unit and takes place automatically each time the grinding spindle is put into operation. This is done after each wheel change or after each interruption of a grinding operation with the same grinding wheel, so that the maximum allowable speed can be set not only for grinding wheels of different dimensions but also depending on the reduction in diameter of a grinding wheel due to wear.

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.

In order to eliminate the normally constant portion of the energy content of the drive motor and the grinding spindle, it is possible to carry out the process according to the following steps:

Acceleration of the drive motor and the grinding spindle without grinding wheel,
Measuring the active power during the acceleration of the drive motor and the grinding spindle,
- Determining the energy content of the drive motor and the grinding spindle by integrating the active power over a predetermined period δt or a predetermined speed increase δn, without exceeding the fixed, safe speed,
Storing the energy content of the drive motor and the grinding spindle,
- Subtracting this energy content of the drive motor and grinding spindle from the determined energy content of a rotating system of drive motor, grinding spindle and grinding wheel without workpiece contact to determine the energy content of the grinding wheel,
Determining the maximum permissible speed from the maximum retention energy of the Umschutzes and the energy content of the grinding wheel,
- setting the maximum permissible speed, and
- Machining the workpiece with a maximum of the maximum speed allowed.

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.The additional steps can be performed once when starting the grinding machine, if it can be assumed that the energy content of the drive motor and the grinding spindle always remain constant. If the mechanical pickup devices are different for the particular grinding wheels, it is recommended to perform these additional steps each time a grinding wheel of other dimensions is mounted. If only the reduction in the diameter of a grinding wheel due to wear leads to a speed adaptation, then these additional steps are not necessary if the energy content of the drive motor and the grinding spindle is determined before mounting this grinding wheel.

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.The integration of the active power can incrementally in small steps until reaching the predetermined period δt or the predetermined Speed increase δn occur when the acceleration during the period δt or the predetermined speed increase δn is not constant. If the acceleration is constant, the energy content can be determined from the measured maximum active power.

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.The acceleration for determining the energy content is basically only until reaching a predetermined, safe speed at which under normal circumstances no bursting of a grinding wheel can occur. This safe speed is programmed into the process computer and is chosen, as well as the permissible maximum speed determined by the method according to the invention, that the retention capacity of the Umschutzes in any case withstand the fractional energy of a bursting grinding wheel. However, this retention capability does not need to be adjusted, as in the prior art, to the fractional energy of a bursting grinding wheel which rotates due to misalignment with the maximum allowable speed of the smallest mountable grinding wheel but which has the largest allowable diameter.

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.The maximum speed that is permissible from the energy content of the respective grinding wheel is thus fundamentally determined so that the permissible cutting speed of the respective grinding wheel is not exceeded, and that the retention capacity of a protective cover which partially surrounds the grinding wheel is sufficient in the event of a bursting of the grinding wheel.

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.With the method according to the invention, the diameter reduction of a given grinding wheel during machining of a workpiece and the consequent possibility of increasing the maximum allowable speed for the respective grinding wheel diameter can be taken into account by repeatedly measuring the energy content of the grinding wheel without contacting the workpiece, for example, when a dressing operation is performed ,

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.The above-mentioned object is also achieved by a grinding machine for carrying out the above-mentioned method comprising a variable-speed drive motor, a grinding spindle connected to the drive motor to which grinding wheels of different dimensions can be fixed, a protective cover at least partially covering protective cover, a power unit for power supply the drive motor, a measuring device for measuring the active power of the drive motor, a process computer, which is adapted to the energy content of the rotating system of the drive motor, the grinding spindle and the grinding wheel or from the drive motor and the grinding spindle without mounted grinding wheel by integrating the active power of to detect rotating systems, and an input or programming device that is for entering or programming a safe speed and / or a bursting speed of a grinding wheel and / or a return old assets of Umschutzes is set up.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

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.A grinding machine according to the invention for carrying out the method for determining and setting the maximum permissible speed of a grinding wheel is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

Von einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine sind in der Zeichnung nur die für die Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt.From a grinding machine according to the invention only the essential elements of the invention are shown in the drawing.

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.A variable speed drive motor 1 drives via a grinding spindle 2 a grinding wheel 3 at least partially by a Umschutz 4 is covered. The protection 4 serves as a housing in which the grinding wheel 3 partially recorded. The drive motor 1 is from a power unit 5 supplied with electrical energy. In the illustrated embodiment, it is the drive motor 1 around a three-phase three-phase motor, by the power unit 5 With variable voltage and frequency can be acted upon, whereby in a known manner a power and speed control of the drive motor 1 is possible. Such power units are known and not part of the present invention.

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.The instantaneous active power of the drive motor 1 is by an active power measuring device 6 measured and sent to a process computer 7 directed. By means of an input and programming device 8th The grinding machine can be switched on and programmed according to various specifications explained below.

Ein auf einer Auflage 10 gehaltenes Werkstück 9 kann mittels der Schleifscheibe 3 bearbeitet werden.One on a pad 10 held workpiece 9 can by means of the grinding wheel 3 to be edited.

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.So that a grinding wheel with given dimensions can always be operated with the highest permissible speed and consequent maximum peripheral speed, and the Umschutz 4 so dimensioned that he has indeed a sufficient retention capacity for intercepting fragments of a bursting grinding wheel, which rotates at a maximum permissible speed and a corresponding Breaking energy developed, but not oversized, becomes the maximum allowable speed of a grinding wheel 3 with given dimensions determined in the following way:
About the input device or programming device 8th when commissioning the grinding machine is a safe speed of the drive motor 1 entered or programmed, which is only so high that no risk of bursting a grinding wheel 3 or that the fragments of a bursting, defective grinding wheel 3 certainly by the Umschutz 4 be intercepted.

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.The drive motor 1 is then without the spindle 2 connected grinding wheel 3 switched on and accelerated to the safe speed. During acceleration of the drive motor 1 and the grinding spindle 2 the instantaneous active power is measured at short intervals and integrated either over the predetermined speed increase δn up to the safe speed or integrated over a predetermined period of time δt, which reaches at the longest until reaching the fixed, safe speed. The integral of the active power is a measure of the energy content or the kinetic energy of the rotating drive motor 1 with the grinding spindle 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.After that, a grinding wheel 3 with given dimensions on the grinding spindle 2 mounted and the same process is done without touching the grinding wheel 3 with the workpiece 9 repeated. The energy content of the rotating system from the drive motor 1 , the grinding spindle 2 and the grinding wheel 3 , So their accumulated kinetic energy, is the energy content or the kinetic energy of the rotating drive motor 1 and the grinding spindle 2 subtracts, and gives the energy content or the kinetic energy of each mounted grinding wheel 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.Occurs a bursting of the grinding wheel 3 on, so may the fractional energy of the bursting grinding wheel 3 not higher than the retention capacity of the protection 4 Accordingly, it only needs to be tuned to this fractional energy, but not to a fractional energy, which is at overspeed of the grinding wheel 3 is developed. The maximum permissible speed of the respective grinding wheel 3 is through the process computer 7 from the energy content of the respective mounted grinding wheel 3 determined and to the power unit 5 for controlling the speed of the drive motor 1 forwarded.

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.Process computers that are set up from the in the measuring device 6 measured active power to determine the energy content by integration, to calculate a maximum permissible speed and the power unit 5 to control accordingly, are known and not part of the present invention.

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.When the drive motor 1 and the grinding spindle 2 regardless of the mounted grinding wheel 3 remain unchanged, it may be sufficient, the energy content of the drive motor 1 and the grinding spindle 2 only to be determined once during commissioning of the grinding machine and in the process computer 7 save. It is then sufficient when replacing a grinding wheel 3 the entire energy content of the rotating system from the drive motor 1 , the grinding spindle 2 and the grinding wheel 3 and to determine therefrom the stored value of the energy content of the drive motor 1 with the grinding spindle 2 to subtract to the energy content of the respective mounted grinding wheel 3 to calculate the maximum permissible speed by the process computer 7 to win.

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.When the energy content of the drive motor 1 and the grinding spindle 2 can be regarded as a constant, it can also be sufficient only the energy content of the rotating system from the drive motor 1 , the grinding spindle 2 and the respective mounted grinding wheel 3 to determine, since the energy content of this rotating system of the sum of the constant proportion of the drive motor 1 and the grinding spindle 2 and the variable portion of the grinding wheel 3 in any case, always in direct relation to the permissible maximum speed of the respective mounted grinding wheel 3 stands and can be used to determine the maximum permissible speed.

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.The diameter reduction of a given grinding wheel 3 while processing a workpiece 9 and the consequent possibility of increasing the maximum permissible speed for the respective grinding wheel diameter may be obtained by repeatedly measuring the energy content of the grinding wheel 3 be taken into account in the manner described above. This is the grinding wheel 3 from time to time from the workpiece 9 lifted and the energy content of the grinding wheel 3 for example, determined again after each dressing without workpiece contact.

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.All of these operations for determining the respective maximum allowable speed of the grinding wheel 3 can be performed fully automatically by the grinding machine by the process computer 7 is programmed accordingly.

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.In this way, a simple and reliable determination of the maximum permissible speed of different grinding wheel sizes while limiting the grinding wheel speed to the maximum value can be performed. As a result, the operator and the Grinding machine protected against incorrect entries, as the maximum permissible speed can not be exceeded.

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.By determining and setting the maximum permissible speed of the grinding wheel from the energy content of the rotating grinding wheel ensures that the energy content of this grinding wheel and thus the fractional energy, should the grinding wheel 3 at the determined maximum permissible speed, for example because of a material defect but once burst, not greater than the retention capacity of the Umschutzes 4 can be.

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.The protection 4 can thus be dimensioned smaller than in the grinding machines of the prior art, in which the Umschutz must be tuned to the maximum energy of the largest mountable grinding wheel, which rotates at the highest allowable speed for the smallest grinding wheel due to an incorrect input.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Antriebsmotordrive motor
22: Schleifspindelgrinding spindle
33: Schleifscheibegrinding wheel
44: UmschutzUmschutz
55: Leistungseinheitpower unit
66: WirkleistungsmessvorrichtungActive power measurement device
77: Prozessrechnerprocess computer
88th: Eingabe- und ProgrammiervorrichtungInput and programming device
99: Werkstückworkpiece
1010: Auflageedition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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

Claims

Method for determining and setting the maximum permissible speed of grinding wheels ( 3 ) with different dimensions on a grinding machine for machining workpieces ( 9 ), which by a variable speed drive motor ( 1 ) via a grinding spindle ( 2 ) are drivable, characterized by the steps: - accelerating the rotating system from the drive motor ( 1 ), the grinding spindle ( 2 ) and the attached grinding wheel ( 3 ) with given dimensions without workpiece contact, - measuring the active power of the drive motor ( 1 ) by means of an active power measuring device ( 6 ) during the acceleration of the rotating system ( 1 . 2 . 3 ), - determining the energy content of the rotating system ( 1 . 2 . 3 ) in a process computer ( 7 ) by integrating the active power over a predetermined period δt or a predetermined speed increase δn, without exceeding a fixed, safe speed, - Determining the maximum permissible speed of the maximum retention energy of the grinding wheel ( 3 ) encompassing protection ( 4 ) and the energy content of the rotating system ( 1 . 2 . 3 ), - setting the maximum permissible speed, and - machining the workpiece ( 9 ) with a maximum of the permissible maximum speed.

Method according to claim 1, characterized by the steps: - accelerating the drive motor ( 1 ) and the grinding spindle ( 2 ) without grinding wheel ( 3 ), - measuring the active power during acceleration of the drive motor ( 1 ) and the grinding spindle ( 2 ), - determining the energy content of the drive motor ( 1 ) and the grinding spindle ( 2 ) by integrating the active power over a predetermined time period δt or a predetermined speed increase δn, without exceeding the fixed, safe speed, - storing the energy content of the drive motor ( 1 ) and the grinding spindle ( 2 ), - Subtracting this energy content from drive motor ( 1 ) and grinding spindle ( 2 ) of each determined energy content of a rotating system of drive motor ( 1 ), Grinding spindle ( 2 ) and grinding wheel ( 3 ) without workpiece contact to determine the energy content of the grinding wheel ( 3 ), - determining the maximum permissible speed from the maximum retention energy of the Umschutzes ( 4 ) and the energy content of the grinding wheel ( 3 ), - setting the maximum permissible speed, and - machining the workpiece ( 9 ) with a maximum of the permissible maximum speed.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the predetermined period Δt equals the time difference between the beginning of the acceleration of the rotating system ( 1 . 2 . 3 ) or the drive motor ( 1 ) and the grinding spindle ( 2 ) and reaching the predetermined safe speed.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the predetermined speed increase δn equal to the speed difference between the beginning of the acceleration of the rotating system ( 1 . 2 . 3 ) or the drive motor ( 1 ) and the grinding spindle ( 2 ) and reaching the predetermined safe speed.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the maximum permissible speed is determined so that it is less than the bursting speed of the respective grinding wheel ( 3 ).

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the maximum permissible speed is determined only so large that the retention capacity of one around the grinding wheel ( 3 ) Umschutzes ( 4 ) in the event of a bursting of the grinding wheel ( 3 ) is sufficient.

A method according to claim 6, characterized in that the retention capacity of one around the grinding wheel ( 3 ) Umschutzes ( 4 ) is only so much greater than the fractional energy of a grinding wheel bursting at the set maximum permissible speed ( 3 ) is determined with given dimensions, as required for a safe interception of the fragments.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the diameter reduction of a given grinding wheel ( 3 ) while processing a workpiece ( 9 ) and the resulting possibility of increasing the maximum permissible speed for the respective grinding wheel diameter by repeatedly determining the energy content of the grinding wheel ( 3 ) are taken into account without workpiece contact.

Grinding machine for carrying out the method according to one of Claims 1 to 8, having a variable-speed drive motor ( 1 ), one with the drive motor ( 1 ) associated grinding spindle ( 2 ), at which grinding wheels ( 3 ) with different dimensions, the grinding wheel ( 3 ) at least partially covering protection ( 4 ) and a power unit ( 5 ) for the power supply of the drive motor ( 1 ), characterized by a measuring device ( 6 ) for measuring the active power of the drive motor ( 1 ), a process computer ( 7 ), which is adapted to the energy content of the rotating system of the Drive motor ( 1 ), the grinding spindle ( 2 ) and the grinding wheel ( 3 ) or from the drive motor ( 1 ) and the grinding spindle ( 2 ) without mounted grinding wheel ( 3 ) by integration of the active power of the rotating systems ( 1 . 2 . 3 ) respectively. ( 1 , 2 ) and an input and programming device ( 8th ) for inputting or programming a safe speed and / or a bursting speed of a grinding wheel ( 3 ) and / or a retention capacity of Umschutzes ( 4 ) is set up.