DE102013104035A1

DE102013104035A1 - Überwachungseinrichtung für einen Riementrieb einer Werkzeugmaschine, Riementrieb mit einer Überwachungseinrichtung, sowie Werkzeugmaschine mit einem Riementrieb

Info

Publication number: DE102013104035A1
Application number: DE102013104035.7A
Authority: DE
Inventors: Reto Zwahlen; Reto Albertin
Original assignee: Fritz Studer AG
Current assignee: Fritz Studer AG
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2014-10-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung (60) zur Erfassung eines Riemenzustands, insbesondere eines Riemenrisses, für einen Riementrieb (110) einer Werkzeugmaschine (10), insbesondere einer Schleifmaschine, mit einem Lagerstück (64), mit einem Abnehmer (76), der mit dem Lagerstück (64) gekoppelt ist, und mit einem Detektor (100), der dazu ausgebildet ist, eine Verlagerung des Abnehmers (76) zu erfassen, wobei der Abnehmer (76) in Richtung auf einen Riemen (112) des Riementriebs (110) vorspannbar ist, und wobei der Abnehmer (76) dazu ausgebildet ist, den umlaufenden Riemen (112) in einem Normalzustand, in dem der Riemen (112) betriebsfähig ist, direkt zu kontaktieren. Die Erfindung betrifft ferner einen Riementrieb (110) mit einer Überwachungseinrichtung (60) sowie eine Werkzeugmaschine (10) mit einem derartigen Riementrieb.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung zur Erfassung eines Riemenzustands, insbesondere eines Riemenrisses, für einen Riementrieb einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Schleifmaschine. Die Erfindung betrifft ferner einen Riementrieb für eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Schleifmaschine, mit einer derartigen Überwachungseinrichtung. Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Schleifmaschine, mit zumindest einem Riementrieb.
Werkzeugmaschinen, beispielsweise Schleifmaschinen, insbesondere Rundschleifmaschinen, sind im Stand der Technik hinreichend bekannt. Werkzeugmaschinen können ferner etwa als Bohrmaschinen, Fräsmaschinen, Drehmaschinen oder in ähnlicher Weise ausgestaltet sein. Beispielhaft können etwa Rundschleifmaschinen rotationssymmetrische Werkzeuge, etwa Schleifscheiben, aufweisen. Diese können in geeigneter Weise etwa mittels eines Riementriebs angetrieben werden, um mit einem Werkstück zur Materialabtragung zusammenwirken zu können. Rundschleifmaschinen können beispielsweise zum Außenrundschleifen, Innenrundschleifen, ferner zum Einstechschleifen bzw. Schrägeinstechschleifen ausgebildet sein. Neben Schleifscheiben können beim Rundschleifen grundsätzlich auch Schleifbänder zur Anwendung kommen.
Neben rotationssymmetrischen Werkstücken können etwa auch exzentrisch ausgebildete Werkstückflächen bearbeitet werden, wenn eine Werkstückaufnahme und eine Werkzeugeinheit (etwa ein Spindelkopf) in geeigneter Weise antreibbar und relativ zueinander verfahrbar sind. Auf diese Weise können mit Rundschleifmaschinen etwa Nockenwellen, Kurbelwellen oder ähnliche Werkstücke mit exzentrischen Geometrien bearbeitet bzw. geschliffen werden. Ferner sind Werkzeugmaschinen bekannt, die eine kombinierte Bearbeitung von Werkstücken erlauben, etwa kombinierte Schleif- und Drehmaschinen.
Riementriebe können bei Werkzeugmaschinen, insbesondere bei Schleifmaschinen, verschiedenste Funktionalitäten erfüllen. So ist es beispielsweise vorstellbar, Spindelantriebe für ein Bearbeitungswerkzeug, etwa eine Schleifscheibe, mit zumindest einem Riementrieb (auch: Riemengetriebe) zu versehen. Riementriebe können allgemein auch als Zugmitteltriebe bezeichnet werden. Als Zugmittel kann üblicherweise ein Riemen zur Verwendung kommen. Riementriebe können zumindest eine Antriebswelle sowie eine Abtriebswelle aufweisen, an denen entsprechende Riemenscheiben aufgenommen sind, mit denen der Riemen zusammenwirken kann. Es ist ferner jedoch auch vorstellbar, zumindest eine oder mehrere Umlenkrollen beim Riementrieb vorzusehen. Ebenso ist es vorstellbar, eine Mehrzahl von Abtriebswellen und/oder Antriebswellen mit lediglich einem Riemen zu koppeln.
Der Riemen kann beispielsweise als Flachriemen, Keilriemen, Keilrippenriemen, Zahnriemen, Rundriemen oder in ähnlicher Weise gestaltet sein. Es ist grundsätzlich vorstellbar, einen Riementrieb mit einer Mehrzahl parallel geschalteter Riemen zu versehen. Auf diese Weise können etwa bei gegebenen Bauraumrestriktionen, beispielsweise bei einem gegebenen Größtdurchmesser für die Riemenscheibe, hohe Leistungen und Momente übertragen werden. Ein Riemen kann einerseits der Kraftübertragung dienen, ferner jedoch etwa auch als sogenannte Sicherheitskupplung fungieren. Einige Riemenarten, etwa Flachriemen, Keilriemen, Keilrippenriemen oder dergleichen können bei Überlastungen durchrutschen. Mit anderen Worten kann es bei Riementrieben zu Schlupf kommen.
Allgemein zeichnen sich Riementriebe durch einen vergleichsweise ruhigen und geräuscharmen Lauf aus. Insbesondere kann mittels eines Riemens eine gewisse Entkopplung bzw. Stoßdämpfung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle erfolgen. So können etwa Rückwirkungen von der Abtriebswelle an die Antriebswelle reduziert werden, die grundsätzlich zu Beschädigungen oder erhöhtem Verschleiß im Antrieb führen könnten.
Riementriebe eigenen sich insbesondere auch für große Drehzahlbereiche. Leistungsfähige Werkzeugspindeln, etwa Schleifscheibenspindeln, werden mit immer höheren Drehzahlen betrieben. Nenndrehzahlen können etwa mindestens etwa 20.000 min^–1, vorzugsweise mindestens etwa 25.000 min^–1, weiter bevorzugt mindestens etwa 30.000 min^–1 betragen. Derartige Drehzahlbereiche können mit Riementrieben abgedeckt werden. Dabei können die verwendeten Riemen etwa Umlaufgeschwindigkeiten im Bereich von etwa 80 m/sec bis etwa 140 m/sec erreichen.
Riemen unterliegen im Betrieb allgemein einem Verschleiß, der sich auf die Lebensdauer auswirken kann. Ferner kann es etwa bei abrupten Überlastungen, etwa durch stoßartige oder ruckartige Impulse, zum Versagen des Riemens kommen. Bei Extrembedingungen kann ein Riemen auch reißen. Es ist auch vorstellbar, dass ein Riemen, etwa bei zu geringer Riemenspannung, von einer Riemenscheibe abspringt oder sich in anderer Weise von dieser löst. Insbesondere bei Zahnriemen kann es im Verschleißfalle oder Versagensfalle zum Abscheren einzelner oder mehrerer Zähne kommen.
Im Versagensfalle, also insbesondere bei einem Riemenriss, ist es von hoher Bedeutung, Folgeschäden an der Werkzeugmaschine zu vermeiden. In erster Linie ist es von Interesse, potentielle Gefahren für einen Bediener der Werkzeugmaschine zu minimieren. Ferner ist es von Bedeutung, Folgeschäden an der Werkzeugmaschine zu vermeiden. Bei einem Riemenriss können etwa Riemenrückstände im Riementrieb, der etwa dem Spindelantrieb zugeordnet sein kann, zu Beschädigungen umliegender Bauteile führen. Im Falle eines Riemenrisses kann sich etwa auch ein plötzlicher Wegfall einer Last nachteilig auf einen Antriebsmotor oder weitere Antriebskomponenten auswirken. Schließlich kann es im Falle eines Riemenrisses zu Beschädigungen eines zu bearbeitenden Werkstücks kommen. Dies kann etwa dadurch bedingt sein, dass sich das aufgrund seiner Trägheit weiterhin drehende Bearbeitungswerkzeug (etwa die Schleifscheibe) weiterhin im Eingriff mit dem Werkstück befindet, wobei jedoch gewünschte Bearbeitungsparameter nicht mehr gewährleistet werden können.
Im Stand der Technik sind verschiedene Einrichtungen zur Erfassung von Riemenrissen bekannt. So es ist beispielhaft vorstellbar, einen Schlupf zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle zu überwachen. Sobald sich etwa die Drehzahlen der Antriebswelle und der Abtriebswelle um einen bestimmten Betrag unterscheiden, kann von einem Riemenversagen oder einem Riemenriss ausgegangen werden. Es ist jedoch auch vorstellbar, bei der Riemenüberwachung direkt auf die Anwesenheit des Riemens abzustellen. Zu diesem Zweck sind grundsätzlich mechanische Überwachungseinrichtungen, elektronische Überwachungseinrichtungen, optische Überwachungseinrichtungen und dergleichen bekannt.
Die genannten Typen weisen allgemein spezifische Vorteile und spezifische Nachteile auf. Beim Einsatz von Werkzeugmaschinen werden häufig verschiedene Betriebsfluide verwendet, so etwa Schmierfluide und/oder Kühlfluide. Ferner erfolgt etwa bei der spanenden Bearbeitung regelmäßig ein Werkstückabtrag. Insbesondere bei der Schleifbearbeitung mit Schleifscheiben erfolgt ferner regelmäßig auch ein Werkzeugabtrag. Die sich dabei ergebenden Späne und Partikel können sich mit zumindest einigen der Betriebsfluide mischen und die Werkzeugmaschine, insbesondere einen Prozessraum der Werkzeugmaschine, verschmutzen.
Es muss damit gerechnet werden, dass auch eine Umgebung des Riementriebs verschmutzt oder zumindest mit Fluiden benetzt sein kann. Eine derartig unreine Umgebung kann die Funktionssicherheit vieler der oben genannten Überwachungseinrichtungen beeinträchtigen. Bei den Überwachungseinrichtungen handelt es sich jedoch regelmäßig um sicherheitsrelevante Bauteile.
Ferner hat sich gezeigt, dass die nachträgliche Integration von Überwachungseinrichtungen bei Riementrieben etwa aufgrund von Bauraumrestriktionen nur mit großem Aufwand realisiert werden kann. Somit wird häufig rein aus wirtschaftlicher Sicht von der Aufrüstung solcher Werkzeugmaschinen Abstand genommen. Daneben hat sich gezeigt, dass bekannte Riemenüberwachungseinrichtungen bei schnelllaufenden Riemen und schnellstlaufenden Riemen zu Ungenauigkeiten neigen können und sich unter Umständen sogar Fehlauslösungen ergeben können.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungseinrichtung für einen Riementrieb sowie einen Riementrieb mit einer solchen Überwachungseinrichtung anzugeben, die mit geringem Aufwand in eine Werkzeugmaschine integrierbar ist und auch im Falle sich in der Werkzeugmaschine ergebender widriger Einsatzbedingungen mit hoher Funktionssicherheit arbeitsfähig ist. Die Überwachungseinrichtung soll sich möglichst zum Einsatz bei schnelllaufenden und schnellstlaufenden Riemen eignen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Überwachungseinrichtung zur Erfassung eines Riemenzustands, insbesondere eines Riemenrisses, für einen Riementrieb einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Schleifmaschine, gelöst, mit einem Lagerstück, mit einem Abnehmer, der mit dem Lagerstück gekoppelt ist, und mit einem Detektor, der dazu ausgebildet ist, eine Verlagerung des Abnehmers zu erfassen, wobei der Abnehmer in Richtung auf einen Riemen des Riementriebs vorspannbar ist, und wobei der Abnehmer dazu ausgebildet ist, den umlaufenden Riemen in einem Normalzustand, in dem der Riemen betriebsfähig ist, direkt zu kontaktieren.
Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Erfindungsgemäß wird nämlich zwischen dem Abnehmer und dem Riemen im Normalzustand ein direkter Kontakt hergestellt, so dass die Erfassung des Normalzustands, und damit korrespondierend auch eines gestörten Zustands, im Wesentlichen nicht durch Verschmutzungen im Prozessraum der Werkzeugmaschine verfälscht oder behindert werden kann.
Zwischen dem Riemen und dem Ausleger kann sich dabei eine Relativbewegung ergeben, die Charakteristika einer Gleitbewegung aufweist. Mit anderen Worten kann der direkt den Riemen kontaktierende Abnehmer sehr filigran ausgebildet sein und nur geringe Abmessungen aufweisen. Insbesondere ist es nicht erforderlich, einen Kontakt mit dem Riemen unter Hinzunahme von Lagern, Rollen oder ähnlichen Koppelelementen herbei zuführen. Auf diese Weise kann die Überwachungseinrichtung eine sehr geringe Trägheit aufweisen und folglich den Riemenzustand, also etwa den Normalzustand oder den gestörten Zustand, hochgenau und äußerst schnell erfassen und die Überwachungseinrichtung eine hohe Dynamik aufweisen.
Da der den Riemen direkt kontaktierende Abnehmer insbesondere klein und leicht gestaltet sein kann, ist zur Erzeugung einer wirksamen Vorspannung nur eine äußerst geringe Kraft erforderlich. Die Überwachungseinrichtung eignet sich insbesondere für schnelllaufende und schnellstlaufende Riemen, also etwa für Riementriebe, die Antriebswellen oder Abtriebswellen aufweisen, die mit Drehzahlen von zumindest etwa 20.000 min^–1, vorzugsweise von 25.000 min^–1, weiter bevorzugt 30.000 min^–1 betrieben werden können. Damit einhergehend können sich hohe Umlaufgeschwindigkeiten für den Riemen ergeben. Diese können etwa mindestens 80 m/sec, vorzugsweise mindestens 120 m/sec, weiter bevorzugt mindestens 140 m/sec betragen.
Unter den gegebenen Einsatzbedingungen weisen bekannte Überwachungseinrichtungen, die etwa mit Abnehmern versehen sind, die indirekt über Rollen oder Lager mit dem Riemen kontaktierbar sind, wesentliche Nachteile auf. Diese sind grundsätzlich etwa auch auf eine erhöhte Trägheit aufgrund des Vorhandenseins von Lagerelementen zurückzuführen.
Die Überwachungseinrichtung ist dazu ausgebildet, den Riemen im Normalzustand mit dem Abnehmer zu kontaktieren. In einem gestörten Zustand, also etwa im Falle eines Riemenrisses, kann der Abnehmer über die zuvor während der Anlage eingenommene Lage hinaus bewegt werden. Insbesondere kann der Abnehmer im gestörten Zustand in einen Raum hinein bewegt werden, in den sich im Normalzustand der Riemen befinden würde. Diese Verlagerung kann durch den Detektor erfasst werden. Die Detektion funktioniert zuverlässig bei stehendem und bei laufendem Riemen.
Es versteht sich, dass der Abnehmer mittelbar mit dem Lagerstück gekoppelt sein kann. Insbesondere kann der Abnehmer gegenüber dem Lagerstück beweglich sein. Beispielhaft kann der Abnehmer derart mit dem Lagerstück gekoppelt sein, dass der Abnehmer gegenüber dem Lagerstück verschwenkbar ist.
Die deutlich verringerte Trägheit der Überwachungseinrichtung, insbesondere die äußerst geringe Trägheit des Abnehmers, erlaubt eine zuverlässige Anlage und eine zuverlässige Detektion des gestörten Zustands auch bei einer nur äußerst geringen Vorspannkraft. Unter Vorspannkraft kann diejenige Kraft verstanden werden, die im Normalzustand während der Anlage des Abnehmers am Riemen auf den Abnehmer einwirkt und diesen in Richtung auf den Riemen vorspannt. Beispielhaft kann die Vorspannkraft etwa maximal 10 N (Newton), vorzugsweise maximal 5 N, weiter bevorzugt maximal 3 N betragen. Somit ist selbst ein Trockenlauf zwischen Riemen und Abnehmer ermöglicht.
Allgemein kann die Überwachungseinrichtung zur Erfassung der Anwesenheit des Riemens ausgebildet sein. Auf diese Weise ist es etwa auch ermöglicht, die Nichtanwesenheit des Riemens, etwa nach einer fehlerhaften Wartung der Werkzeugmaschine, zu erfassen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Abnehmer als Abnehmerstift ausgebildet und weist eine Längserstreckung auf, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Laufrichtung des Riemens und im Wesentlichen parallel zu einem Rücken des Riemens orientiert ist.
Der Rücken bzw. die Rückenfläche des Riemens ist üblicherweise derjenige Teil des Riemens, der etwa bei einem Umlauf des Riemens um eine Riemenscheibe der Riemenscheibe abgewandt ist. Vorzugsweise sind am Rücken des Riemens keine erhabenen oder vertieften Gestaltungselemente ausgebildet. Insbesondere kann der Rücken des Riemens im Wesentlichen flach gestaltet sein. Der als Abnehmerstift ausgebildete Abnehmer kann im Normalzustand mit dem Rücken des Riemens etwa eine Linienberührung eingehen. Insbesondere dann, wenn der Abnehmerstift einen kleinen Durchmesser aufweist, kann sich insgesamt nur eine äußerst geringe Kontaktfläche ergeben. Auf diese Weise treten während der relativen Gleitbewegung zwischen dem Riemen und dem Abnehmer im Normalzustand nur äußerst geringe Reibkräfte auf. Somit kann ein etwaiger Verschleiß am Riemen oder am Abnehmer deutlich reduziert werden.
Der Durchmesser d des Abnehmerstifts kann mit einer Breite b des Riemens etwa ein Verhältnis d/b einnehmen, das etwa kleiner als 0,6, vorzugsweise kleiner als 0,4, weiter bevorzugt kleiner als 0,25 ist. Selbst dann, wenn der Riemen dynamische Eigenbewegungen ausführt, also etwa zum Schwingen oder Ausschlagen neigt, kann die verhältnismäßig geringe Vorspannung den als Abnehmerstift ausgebildeten Abnehmer zuverlässig und sicher zur Anlage am Rücken des Riemens bringen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Abnehmer drehfest an einem Schwenkhebel aufgenommen, der verschwenkbar am Lagerstück aufgenommen ist. Der Schwenkhebel kann etwa auch als Schalthebel bezeichnet werden. Zwischen dem Abnehmer, insbesondere dem als Abnehmerstift ausgebildeten Abnehmer, und dem Riemen kann ein direkter Kontakt und somit bei der Bewegung des Riemens eine relative Gleitbewegung erfolgen, die mit einer Gleitreibung einhergeht. Die Gestaltung der Überwachungseinrichtung erlaubt es, den Abnehmer mit minimaler Vorspannung gegen den Rücken des Riemens zu drücken, so dass beim Umlauf des Riemens nur eine minimale Reibung beim Kontakt zwischen dem Riemen und dem Abnehmer auftritt.
In vorteilhafter Weiterbildung dieser Ausgestaltung weist der Schwenkhebel eine Schwenkachse auf, wobei der Abnehmer im Normalzustand relativ zur Schwenkachse in einer Laufrichtung des Riemens versetzt ist und den Rücken des Riemens kontaktiert. Das heißt mit anderen Worten, der Abnehmer kann durch die Vorspannung in Richtung auf den Rücken des Riemens verlagert werden und, sofern ein Riemen vorhanden ist, zur Anlage an diesen gelangen. Beim Kontakt zwischen dem vorbeilaufenden Riemen und dem Abnehmer können sich Kräfte ergeben, etwa Reibkräfte, die den Abnehmer entgegen der durch die Vorspannung definierten Schwenkrichtung verschwenken wollen. Sofern die Vorspannkraft des Abnehmers diese Gegenkraft übersteigt, ist die Anlage des Abnehmers am Riemen sichergestellt. Im gestörten Zustand, etwa im Falle eines Riemenrisses, kann der Abnehmer durch die Vorspannung über seine durch die Anlage am Riemen definierte Normallage hinaus verschwenkt werden. Der Abnehmer kann grundsätzlich am Rücken eines Lasttrums oder eines Leertrums des Riemens zur Anlage gelangen.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist der Schwenkhebel einen Auslegerarm auf, an dessen riemenseitigen Ende der Abnehmer aufgenommen ist, wobei der Rücken des Riemens und der Auslegerarm zumindest im Normalzustand einen spitzen Winkel einschließen, der entgegen der Laufrichtung des Riemens geöffnet ist. Es versteht sich, dass der Schenkel des spitzen Winkels, der durch den Auslegerarm definiert ist, einer gedachten Verbindung zwischen der Schwenkachse, an der der Schwenkhebel mit dem Auslegerarm aufgenommen ist und dem Abnehmer entsprechen kann, der am Auslegerarm befestigt ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Überwachungseinrichtung ferner ein Spannelement auf, das den Abnehmer im Normalzustand in Richtung auf eine Anlage am Riemen vorspannt. Das Spannelement kann ferner dazu ausgebildet sein, den Abnehmer im gestörten Zustand über diese Stellung oder Lage hinaus zu verlagern. Diese Verlagerung kann genutzt werden, um den gestörten Zustand, also etwa den Riemenriss, zu detektieren. Es ist grundsätzlich auch vorstellbar, den Abnehmer ausschließlich schwerkraftbedingt in Richtung auf den Riemen vorzuspannen. Hierzu kann etwa am Schwenkhebel eine entsprechende Lastverteilung vorgesehen sein, etwa ein entsprechendes Gegengewicht, das ein Moment auf den Schwenkhebel ausübt, das den Abnehmer in Richtung auf den Riemen vorspannt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Spannelement mit dem Lagerstück und dem Schwenkhebel gekoppelt, wobei das Spannelement dazu ausgebildet ist, den Schwenkhebel in Richtung auf den Riemen zu verschwenken. Das Spannelement kann etwa am Auslegerarm oder einem anderen Arm des Schwenkhebels aufgenommen sein. Allgemein kann der Schwenkarm etwa als einarmiger Hebel, ferner jedoch etwa auch als zweiarmiger Hebel, beispielsweise als Wippe, ausgebildet sein.
Bei dem Spannelement kann es sich insbesondere um eine Spannfeder handeln. Beispielhaft kann das Spannelement als Druckfeder, Zugfeder, Drehfeder, Biegefeder oder in ähnlicher Weise ausgestaltet sein. Es ist auch vorstellbar, fluidische Spannelemente zu verwenden. Ein als Feder ausgebildetes Spannelement kann etwa zwei Ösen oder Aufnahmen aufweisen, von denen eine am Lagerstück und eine andere am Schwenkhebel aufgenommen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Überwachungseinrichtung ist zumindest eine Kontaktstelle zwischen dem Riemen und dem Abnehmer mit einem tribologisch wirksamen Fluid benetzbar. Es ist erkannt worden, dass eine Reibung, insbesondere eine Gleitreibung, zwischen dem Riemen und dem Abnehmer deutlich verringert werden kann, wenn der Kontaktstelle das tribologisch wirksame Fluid zugeführt wird.
So kann zwischen dem Riemen und dem Abnehmer, insbesondere bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten des Riemens, ein Fluidfilm gebildet werden, der den Reibungskoeffizienten dieser Paarung deutlich verringert. Es versteht sich, dass eine solche Gestaltung dem Begriff ”direkt kontaktieren” nicht entgegensteht. Auch wenn zwischen dem Riemen und dem Abnehmer ein Fluidfilm ausgebildet ist, kann weiterhin von einem direkten Kontakt zwischen dem Riemen und dem Abnehmer ausgegangen werden, da der Fluidfilm etwa bei einem stillstehenden Riemen vom Abnehmer ohne Weiteres verdrängt werden kann. Ausgehend von einer sogenannten Haftreibung beim Stillstand des Riemens kann sich bei Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit des Riemens eine Mischreibung sowie bei weiterer Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit eine sogenannte Flüssigkeitsreibung ergeben. Die Mischreibung und die Flüssigkeitsreibung können unter dem Begriff Gleitreibung zusammengefasst werden. Mit zunehmender Umlaufgeschwindigkeit kann sich ein Optimum, ein Punkt minimaler Reibung, ergeben. Im Betriebszustand kann sich an der Kontaktstelle zwischen dem Abnehmer und dem Riemen ein hydrodynamischer Zustand ergeben, wodurch sich Verschleiss und Wärmebildung an der kontaktstellevermindern lassen.
Es ist bevorzugt, den Abnehmer, etwa den als Abnehmerstift ausgebildeten Abnehmer, derart zu gestalten und auszulegen, dass etwa bei einer Nenn-Umlaufgeschwindigkeit des Riemens ein Reibungsoptimum oder Reibverhältnisse nahe dem Reibungsoptimum vorliegen. Zu diesem Zweck können beispielsweise die Abmessungen und/oder Werkstoffe des Abnehmers variiert werden. Ferner können die Reibverhältnisse durch gezielte Variation des tribologisch wirksamen Fluids beeinflusst werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Überwachungseinrichtung ferner mit einer Fluidzuführung koppelbar, die dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Kontaktstelle zwischen dem Riemen und dem Abnehmer mit Wasser zu benetzen. Alternativ ist es auch vorstellbar, die zumindest eine Kontaktstelle mittels der Fluidzuführung mit einem anderen Fluid, etwa einem Öl oder einer ölbasierten Emulsion, zu benetzen. Unter dem Begriff Wasser können auch im Wesentlichen wasserhaltige oder wasserbasierte Fluide verstanden werden. Es ist nicht unbedingt erforderlich, die zumindest eine Kontaktstelle zwischen dem Riemen und dem Abnehmer direkt zu benetzen. Vielmehr kann es genügen, etwa den Riemen an einer anderen Stelle mit dem Fluid zu benetzen. Dieses kann zumindest teilweise am Riemen anhaften und im Zuge der Bewegung des Riemens der Kontaktstelle zwischen dem Riemen und dem Abnehmer zugeführt werden.
Es ist erkannt worden, dass bereits durch Zuführung von Wasser eine wesentliche Verbesserung der Reibverhältnisse erreicht werden kann. Somit kann einerseits das dynamische Ansprechverhalten der Überwachungseinrichtung verbessert werden. Andererseits kann die Lebensdauer des Riemens und der Überwachungseinrichtung, insbesondere des Abnehmers, deutlich verlängert werden. Mit anderen Worten kann der Abnehmer bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten des Riemens am Fluid, insbesondere am Wasser, ausschwimmen, wodurch ein Zustand deutlich reduzierter Reibung erzielbar ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Detektor mit dem Lagerstück gekoppelt und dazu ausgebildet, eine Verlagerung des Abnehmers, insbesondere im Falle eines Riemenrisses, berührungslos zu erfassen. Die Kopplung des Detektors mit dem Lagerstück kann beispielhaft unter Einbeziehung eines Gestellteils erfolgen. Mit anderen Worten kann der Detektor etwa gestellfest bei der Überwachungseinrichtung vorgesehen sein. Der gestörte Zustand, also etwa der Riemenriss, kann mittelbar berührungslos erfasst werden. Der Abnehmer selbst berührt den Riemen zumindest im Normalzustand. Die Verlagerung des Abnehmers im gestörten Zustand kann jedoch derart definiert und reproduzierbar gestaltet sein, dass diese Bewegung ohne weiteres hochgenau mit hoher Sicherheit vom Detektor berührungslos erfassbar ist.
Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung ist der Detektor als Näherungssensor, insbesondere als induktiver Näherungssensor, ausgebildet, wobei der Detektor ferner dazu ausgebildet ist, eine Verlagerung des Schwenkhebels, insbesondere eines detektorseitigen Endes des Schwenkhebels, zu erfassen.
Mit anderen Worten kann auch die Verlagerung des Abnehmers indirekt erfasst werden. Der Detektor kann dazu ausgebildet sein, die Verlagerung des Schwenkhebels, also etwa ein Verschwenken des Schwenkhebels, zu erfassen. Somit kann der Detektor hinreichend entfernt vom Riemen und vom Abnehmer angeordnet werden. Die Gefahr einer Verschmutzung oder Beschädigung des Detektors, etwa im Falle eines Riemenrisses selbst, kann weiter verringert werden.
Ein als induktiver Näherungssensor ausgebildeter Detektor weist verschiedene Vorteile auf. Induktive Näherungssensoren sind allgemein robust und störungsresistent. So droht etwa durch Verschmutzungen oder Fluideinträge beim Detektor keine wesentliche Reduzierung der Funktionssicherheit. Es versteht sich, dass der Detektor grundsätzlich etwa auch als kapazitiver Näherungssensor, magnetischer Näherungssensor, ferner etwa auch als optischer Näherungssensor, ausgestaltet sein kann. Ferner ist es grundsätzlich auch vorstellbar, den Detektor als Schaltsensor, also etwa als Kontaktsensor, auszugestalten. Schließlich sind beispielhaft etwa auch pneumatische Detektoren bekannt, die etwa eine Verlagerung des Schwenkhebels detektieren können.
Es ist ferner bevorzugt, wenn der Detektor in einen aktiven Zustand geschaltet ist, wenn der Abnehmer den Riemen im Normalzustand kontaktiert, und wenn der Detektor in einen inaktiven Zustand geschaltet ist, wenn der Abnehmer über eine im Normalzustand definierte Soll-Lage hinaus bewegbar ist. Bei der Soll-Lage handelt es sich insbesondere um die Lage, bei der der Abnehmer am Rücken des Riemens im Normalzustand anliegt. Die beschriebene Beschaltung des Detektors hat verschiedene Vorteile. Der Detektor kann etwa auch ein Versagen des Schwenkarms oder des Abnehmers selbst erfassen. Auch ein Ausfall des Detektors kann festgestellt werden. Bei einer umgekehrten Beschaltung des Detektors kann im Falle eines Detektorausfalls die Funktionssicherheit der Überwachungseinrichtung beeinträchtigt werden, da einerseits der Ausfall des Detektors selbst nicht ohne Weiteres feststellbar ist, andererseits in diesem Zustand ein Ausfall des Riemens, etwa ein Riemenriss, nicht erfassbar wäre.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch einen Riementrieb für eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Schleifmaschine, mit zumindest einem Riemen zum Antrieb einer Riemenscheibe, und mit zumindest einer Überwachungseinrichtung nach einem der vorgenannten Aspekte. Der Riementrieb kann vorzugsweise dadurch weitergebildet sein, dass zumindest zwei parallel angeordnete Riemen zum Antrieb einer Riemenscheibe vorgesehen sind, wobei jedem Riemen eine Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Aspekte zugeordnet ist.
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass der einfache Aufbau der Überwachungseinrichtung, der insbesondere mit verringertem Gewicht und reduzierten Bauraumbedarf einhergeht, die Implementation einer Mehrzahl von Überwachungseinrichtungen für eine Mehrzahl von Riemen eines Riementriebs auch bei beengten Platzverhältnissen ermöglichen kann. Eine Mehrzahl von Riemen bei einem Riementrieb kann die Redundanz des Riementriebs insgesamt erhöhen. Etwa auch dann, wenn ein Riemen ausfällt, können sich unmittelbare Folgefehler vermeiden lassen. Zumindest lassen sich nachteilige Auswirkungen auf den Riementrieb oder die Werkzeugmaschine verringern.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Schleifmaschine, gelöst, die zumindest einen Riementrieb nach einem der vorstehenden Aspekte aufweist. Vorzugsweise dient der mit der zumindest einen Überwachungseinrichtung vorgesehene Riementrieb etwa dem Antrieb einer Werkzeugspindel oder dem Antrieb einer Werkstückspindel. Es ist grundsätzlich auch vorstellbar, den Riementrieb bei einem Verfahrantrieb einzusetzen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und Erläuterung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer als Schleifmaschine ausgebildeten Werkzeugmaschine mit einer Einhausung, die teilweise gebrochen dargestellt ist;
2 eine seitliche Ansicht einer beispielhaften Überwachungseinrichtung, die etwa bei einem Riementrieb der in 1 veranschaulichten Werkzeugmaschine zur Verwendung kommen kann;
3 eine weitere seitliche Ansicht der Überwachungseinrichtung gemäß 2, die mit einem lediglich teilweise dargestellten Riementrieb gekoppelt ist, der einen Riemen aufweist, der sich in einem Normalzustand befindet;
4 eine mit 3 korrespondierende Darstellung der Überwachungseinrichtung, wobei bei einem Riementrieb kein Riemen vorhanden ist und die Überwachungseinrichtung einen gestörten Zustand erfassen kann;
5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren abgewandelten Überwachungseinrichtung, die mit einem lediglich teilweise dargestellten Riementrieb gekoppelt ist, der zwei Riemen aufweist, die sich im Normalzustand befinden; und
6 eine weitere perspektivische Ansicht der Überwachungseinrichtung gemäß 5 mit einer abgewandelten Orientierung, wobei aus Veranschaulichungsgründen auf die Darstellung des Riementriebs verzichtet wurde.
In 1 ist eine Werkzeugmaschine perspektivisch dargestellt und insgesamt mit 10 bezeichnet. Die Werkzeugmaschine 10 ist vorliegend als Schleifmaschine ausgebildet, insbesondere als Rundschleifmaschine, allgemein auch als Horizontalschleifmaschine. Es versteht sich, dass die Werkzeugmaschine 10 grundsätzlich auch als Vertikalschleifmaschine konfiguriert sein kann. Die Werkzeugmaschine 10 weist eine Einhausung 12 auf, die als Gehäuse fungiert. Die Einhausung 12 ist in 1 teilweise gebrochen dargestellt. Die Einhausung 12 kann einen Prozessraum definieren, der nach außen abgeschlossen oder abschließbar ist. Die Einhausung 12 erlaubt insbesondere bei automatisierten Bearbeitungsvorgängen eine sichere Abgrenzung des Prozessraums der Werkzeugmaschine 10 nach außen. Auf diese Weise kann eine grundsätzlich von beweglichen Komponenten ausgehende Gefahr minimiert werden. Ferner kann ein unerwünschter Austritt von Schmiermittel, Kühlflüssigkeit oder von Spänen oder sonstigem Abrieb in die Umgebung unterbunden werden. Die Einhausung 12 kann in geeigneter Weise mit Türen oder Klappen versehen sein, um den Prozessraum der Werkzeugmaschine 10 zugänglich zu machen. Es versteht sich, dass die Werkzeugmaschine 10 grundsätzlich auch ohne eine vollständig umhüllende Einhausung 12 gestaltet sein kann. So kann etwa eine lediglich abschnittsweise ausgebildete Einhausung 12 vorgesehen sein, beispielhaft eine zaunartige Einhausung 12.
Die Werkzeugmaschine 10 weist beispielhaft ein Maschinenbett 14 auf, das allgemein auch als Gestell oder Maschinentisch bezeichnet werden kann. Das Maschinenbett 14 kann eine präzise Lagerung und Führung von Komponenten der Werkzeugmaschine 10 unter Vermeidung von Deformationen oder Verformungen ermöglichen. Mit dem Maschinenbett 14 ist (zumindest mittelbar) ein Spindelkopf 16 gekoppelt, an dem ein Bearbeitungswerkzeug aufnehmbar ist. Die Kopplung des Spindelkopfes 16 mit dem Maschinenbett 14 kann unter Hinzunahme zumindest einer Führungseinrichtung erfolgen. Beispielhaft kann der Spindelkopf 16 auch als Schleifkopf bezeichnet werden. Vorliegend handelt es sich bei dem Werkzeug, das am Spindelkopf 16 aufnehmbar ist, um eine Schleifscheibe 18, die mit dem Spindelkopf 16 gekoppelt ist und durch einen Spindelantrieb 22 antreibbar ist. Die Schleifscheibe 18 kann durch den Spindelantrieb 22 in Rotationen versetzt werden und mit einem Werkstück zur Materialabtragung zusammenwirken. Die Schleifscheibe 18 kann etwa mit einer Schutzhaube 20 versehen sein.
Insbesondere kann der Spindelantrieb 22 einen Riementrieb umfassen. Ein Riementrieb kann zumindest einen Riemen aufweisen, der etwa eine Antriebswelle und zumindest eine Abtriebswelle miteinander koppelt. Hierzu können an der Antriebswelle und an der Abtriebswelle geeignete Riemenscheiben vorgesehen sein. Verallgemeinernd gesagt kann der Riementrieb einen Zugmitteltrieb umfassen, bei dem ein geeignetes Zugmittel eine Antriebswelle und zumindest eine Abtriebswelle miteinander koppelt. Das Zugmittel kann etwa als Riemen ausgebildet sein. Bei dem Riemen kann es sich etwa um einen Keilriemen handeln. Ferner ist es vorstellbar, den Riemen etwa als Keilrippenriemen, als Zahnriemen, ferner jedoch etwa auch als Gliederkeilriemen, Lamellenkeilriemen oder in ähnlicher Weise zu gestalten. Riemen können häufig mit Schlupf betrieben werden und somit etwa eine Überlastsicherung erlauben. Zahnriemen gewährleisten eine zumindest teilweise formgebundene Bewegungsmitnahme und eignen sich somit etwa auch für Positionierantriebe, wie etwa Vorschubantriebe und/oder Zustellantriebe. Riementriebe können grundsätzlich für rotatorische Antriebe genutzt werden. Es ist jedoch auch vorstellbar, Riementriebe für translatorische Antriebe zu verwenden. Hierzu kann der Riementrieb etwa mit geeigneten Schlitten und Führungen gekoppelt werden.
Es ist grundsätzlich vorstellbar, die Schleifscheibe 18 mittels eines mehrstufigen Riementriebs anzutreiben. Ferner ist es vorstellbar, zum Antrieb der Schleifmaschine mehrere parallel geschaltete Riemen zu nutzen. Dies kann verschiedene Vorteile mit sich bringen. Beispielsweise kann somit ein vorteilhafter Kompromiss aus Bauraumbedarf und Leistungsfähigkeit des Riementriebs erzielt werden. Riemen mit geringen Abmessungen können grundsätzlich mit Riemenscheiben kombiniert werden, die einen geringen Durchmesser aufweisen. Somit kann etwa ein Riemen mit großen Abmessungen, der Riemenscheiben mit entsprechend großen Mindestdurchmessern erfordern würde, durch eine Mehrzahl kleinerer Riemen ersetzt werden, die Riemenscheiben erlauben, die entsprechend kleinere Mindestdurchmesser ermöglichen. Eine Mehrzahl parallel geschalteter Riemen kann ferner zur Erhöhung der Redundanz des Spindelantriebs 22 beitragen. Somit kann etwa dann, wenn ein Riemen im Riementrieb versagt, noch eine gewisse Funktionstüchtigkeit gewährleistet sein, so dass es nicht zu einem unmittelbaren Totalausfall der Werkzeugmaschine 10 kommt.
Es versteht sich, dass die Werkzeugmaschine 10 alternativ auch eine Mehrzahl von Werkzeugen, insbesondere Schleifscheiben 18, aufweisen kann. Beispielhaft können am Spindelkopf 16 zwei Schleifscheiben 18 vorgesehen sein, die für eine Bearbeitung selektiv einschwenkbar sind. Eine derartige Funktionalität kann etwa auch als sog. B-Achsen-Funktionalität beschrieben werden. Daneben ist es vorstellbar, sog. Revolver vorzusehen, die eine Mehrzahl von Schleifscheiben 18 für die Bearbeitung bereitstellen können. Grundsätzlich kann die Werkzeugmaschine 10 jedoch auch etwa als Drehmaschine, Fräsmaschine oder als Werkzeugmaschine zur kombinierten Bearbeitung ausgebildet sein.
Die Kopplung des Spindelkopfes 16 mit dem Maschinenbett 14 kann beispielhaft unter Verwendung eines Kreuztisches 24 erfolgen. Der Kreuztisch 24 kann eine erste Führung 26 und eine zweite Führung 28 bereitstellen bzw. diesen zugehörig sein. Die erste Führung 26 kann beispielhaft ein Verfahren des Spindelkopfes 16 entlang einer X-Achse erlauben, vgl. einen mit 30 bezeichneten Pfeil. Die zweite Führung 28 kann beispielhaft ein Verfahren des Spindelkopfes 16 in einer Z-Richtung erlauben, vgl. einen mit 32 bezeichneten Pfeil. Die Führungen 26, 28 können insbesondere als Linearführungen ausgestaltet sein. Es kann sich dabei beispielhaft etwa um Gleitführungen handeln. Bei den Gleitführungen kann es sich insbesondere um hydrodynamische Gleitführungen handeln. Ferner ist es vorstellbar, die Gleitführungen als statische Gleitführungen auszuführen, etwa als hydrostatische Gleitführungen oder als aerostatische Gleitführungen.
Insgesamt ist in 1 beispielhaft ein korrespondierendes Koordinatensystem X-Y-Z dargestellt. Es versteht sich, dass die Zuordnung des Koordinatensystems X-Y-Z zur Werkzeugmaschine 10 bzw. zu deren Komponenten grundsätzlich auch in anderer Weise erfolgen kann. Insbesondere können Achsenbezeichnungen anderen Orientierungen zugeordnet sein. Es versteht sich ferner, dass die vorangehenden und nachfolgenden Aussagen ohne weiteres auf (transformierte) abgewandelte Koordinatensysteme übertragbar sind. In gleicher Weise können etwa auch allgemeine Richtungsangaben, Drehrichtungsangaben, Angaben zu relativen Zuordnungen, die sich etwa auf bestimmte Figuren beziehen, grundsätzlich auch auf andere Figuren mit abgewandelten Blickrichtungen bzw. Ansichtsorientierungen übertragen werden.
Mit dem Maschinenbett 14 der Werkzeugmaschine 10 kann ferner eine Werkstückaufnahme 34 gekoppelt sein, die der Aufnahme und Fixierung eines zu bearbeitenden Werkstücks 50 dienen kann. Beispielhaft ist die Werkstückaufnahme 34 an einer (weiteren) Führung 36 aufgenommen, die dem Maschinenbett 14 zugeordnet ist. Die Führung 36 kann grundsätzlich etwa parallel zur Z-Achse verlaufen, vgl. Pfeil 32. Der Spindelkopf 16 mit dem daran aufgenommenen Werkzeug (Schleifscheibe 18) kann relativ zur Werkstückaufnahme 34 verfahren werden, um eine gewünschte Bearbeitung des Werkstücks 50 zu ermöglichen. Die Verfahrbewegung des Spindelkopfes 16 kann über geeignete Antriebe realisiert werden, die beispielsweise mit dem Kreuztisch 24 gekoppelt sind. Auch hierbei ist es grundsätzlich vorstellbar, einen Riemenantrieb zu nutzen.
Die Werkstückaufnahme 34 weist beispielhaft eine Werkstückspindel 38 auf, die mit einer Spanneinrichtung 40 für das Werkstück 50 versehen ist. Bei der Spanneinrichtung 40 kann es sich beispielhaft um ein Spannfutter handeln. Die Spanneinrichtung 40 kann grundsätzlich ebenso auch durch eine (Zentrier-)Spitze und/oder einen Spannkonus, Spannbacken oder Ähnliches gebildet sein. Die Werkstückspindel 38 kann ferner einen Spindelantrieb aufweisen, der es etwa erlaubt, die Spanneinrichtung 40 mit dem daran aufgenommenen Werkstück 50 definiert um eine Längsachse 42 zu verdrehen, vgl. einen mit 44 bezeichneten Pfeil. Eine derartige Funktionalität kann eine sog. C-Achsen-Bearbeitung ermöglichen. Der bei der Werkstückspindel 38 fakultativ vorgesehene Antrieb kann beispielhaft derart ausgelegt und gesteuert sein, dass das Werkstück 50 hochgenau um die Achse 42 (die C-Achse) verdrehbar ist. Die C-Achsen-Bearbeitung erlaubt die Bearbeitung unrunder Werkstücke 50. Zu diesem Zweck kann die Werkzeugmaschine über geeignete Steuerungs- und Regelungsorgane verfügen, um das Werkstück 50 definiert um die Achse 42 zu verdrehen und gleichzeitig das Werkzeug (Schleifscheibe 18) auf das Werkstück 50 zuzusteuern bzw. von diesem weg zu bewegen. Auf diese Weise können etwa Nockenwellen, Kurbelwellen oder Ähnliches bearbeitet werden. Auch hierbei kann grundsätzlich einen Riementrieb zur Verwendung kommen.
Unabhängig davon, ob die Werkstückspindel 38 der Werkstückaufnahme 34 zur C-Achsen-Bearbeitung ausgebildet ist oder nicht, kann die Längsachse 42 zumindest durch die Spanneinrichtung 40 definiert sein. Es versteht sich, dass bei einem aufgenommenen Werkstück 50 dessen Längsachse mit der durch die Werkstückaufnahme 34 definierten Längsachse 42 zusammenfallen kann.
Die Werkstückaufnahme 34 weist ferner beispielhaft einen Reitstock 46 auf, der analog zur Werkstückspindel 38 mit einer Spanneinrichtung versehen sein kann. Vorliegend weist der Reitstock 46 beispielhaft eine Spitze 48 auf, um das Werkstück 50 zentrieren zu können. Das Werkstück 50 kann grundsätzlich auch allein durch die Werkstückspindel 38 geführt und gehalten werden, ohne dass der Reitstock 46 erforderlich wäre. Insbesondere bei Werkstücken 50 mit großem Längen-Durchmesser-Verhältnis kann sich jedoch eine zweiseitige Aufnahme mittels der Werkstückspindel 38 und dem Reitstock 46 empfehlen. Übermäßig lange Werkstücke 50 können ferner zusätzlich durch sog. Lünetten, Rollen oder Auflager geführt und abgestützt werden (in 1 nicht dargestellt). Es ist ferner vorstellbar, die Werkstückspindel 38 bzw. den Reitstock 46 mit einem Linearantrieb zu versehen, um diese entlang einer durch die Führung 36 definierten Richtung kontrolliert verfahren zu können.
Am Werkstück 50 ist beispielhaft ein Werkstückabschnitt 52 ausgebildet, der etwa mittels der Schleifscheibe 18 zu bearbeiten ist. Zu diesem Zweck kann die Schleifscheibe 18 rotatorisch angetrieben werden. Ferner kann die Schleifscheibe 18 entlang der X-Achse (radial) auf den Werkstückabschnitt 52 zugestellt bzw. von diesem entfernt werden. Auf diese Weise kann eine Bearbeitungstiefe beeinflusst werden. Eine Vorschubbewegung der Schleifscheibe 18 relativ zur Werkstückaufnahme 34 bzw. dem Werkstückabschnitt 52 des daran aufgenommenen Werkstücks 50 kann entlang der Z-Achse erfolgen. In 1 sind die Führungen 26, 28 für die X-Richtung und die Z-Richtung des Spindelkopfes 16 beispielhaft durch vereinfacht dargestellte Faltenbälge, Manschetten oder ähnliche Schutzelemente verdeckt bzw. abgedichtet. Auf diese Weise können die Führungen bzw. ein Verfahrantrieb des Spindelkopfes 16 vor Verschmutzungen und Beschädigungen geschützt werden.
Die in 1 dargestellte Werkzeugmaschine 10 weist ferner eine Bedienerschnittstelle 54 auf, die außerhalb eines Prozessraums oder Innenraums der Werkzeugmaschine 10 angeordnet ist. Auf diese Weise kann ein Bediener die Werkzeugmaschine 10 steuern, programmieren, regeln oder etwa Diagnosen durchführen, ohne mit dem Innenraum (auch: Prozessraum) der Werkzeugmaschine 10 in Kontakt zu kommen. Bei der Bedienerschnittstelle 54 kann es sich etwa um eine Bedieneinheit handeln, die zumindest eine Eingabeeinheit 56 und eine Ausgabeeinheit 58 aufweist. Die Eingabeeinheit 56 kann eine Tastatur, Drucktaster, Stellhebel oder Ähnliches aufweisen. Die Eingabeeinheit 56 kann jedoch auch etwa berührungsempfindliche Flächen aufweisen. Bei der Ausgabeeinheit 58 handelt es sich üblicherweise um einen Bildschirm, ferner etwa um alphanumerische Anzeigen, Kontrollleuchten, Skalen oder Ähnliches. Insbesondere dann, wenn etwa ein Bildschirm berührungsempfindlich gestaltet ist, können die Eingabeeinheit 56 und die Ausgabeeinheit 58 zumindest teilweise durch identische Bauteile verwirklicht sein.
In 2 ist eine Seitenansicht einer Überwachungseinrichtung 60 dargestellt, die etwa bei einem Riementrieb der anhand der in 1 veranschaulichten Werkzeugmaschine 10 zur Verwendung kommen kann. Die Überwachungseinrichtung 60 ist dazu ausgebildet, einen Riemenzustand, insbesondere einen Riemenriss, zu erfassen. Beispielhaft weist die Überwachungseinrichtung 60 ein Gestellteil 62 auf, das etwa mittelbar oder unmittelbar mit dem Gestell oder Maschinenbett 14 der Werkzeugmaschine 10 koppelbar ist. So ist es vorstellbar, dass das Gestellteil 62 gestellfest am Maschinenbett 14 aufgenommen ist. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass das Gestellteil 62 etwa am Kreuztisch 24 der Werkzeugmaschine 10 aufgenommen ist und mithin gemeinsam mit dem Riementrieb relativ zum Maschinenbett 14 verfahrbar ist. Das Gestellteil 62 stellt eine Basis bereit, an der die weiteren Komponenten der Überwachungseinrichtung 60 aufgenommen sein können.
Die Überwachungseinrichtung 60 weist ferner ein Lagerstück 64 auf, das etwa als Lagerbock ausgestaltet sein kann. Das Lagerstück 64 ist mittels zumindest einem Verbindungselement 68 am Gestellteil 62 befestigt. Bei dem zumindest einen Verbindungselement 68 kann es sich etwa um eine Schraubverbindung handeln. Das Lagerstück 64 kann jedoch grundsätzlich auch etwa einstückig mit dem Gestellteil 62 ausgebildet sein. Insofern kann das Lagerstück 64 etwa als Lasche ausgebildet sein, die dem Gestellteil 62 zugehörig ist. Es ist ferner auch vorstellbar, das Lagerstück 64 in sonstiger Weise kraftschlüssig, formschlüssung und/oder stoffschlüssig mit dem Gestellteil 62 zu verbinden.
Das Lagerstück 64 weist einen Träger 66 auf, der sich vorliegend etwa senkrecht zum Gestellteil 62 erstreckt. An seinem dem Gestellteil 62 abgewandten Ende weist der Träger 66 eine Ausnehmung auf, an der eine Schwenkachse 70 vorgesehen ist. Beispielhaft kann die Schwenkachse 70 eine Längserstreckung aufweisen, die etwa senkrecht zur in 2 gezeigten Ansichtsebene orientiert ist. An der Schwenkachse 70 ist ein Schwenkhebel 72 aufgenommen. Der Schwenkhebel 72 ist um die Schwenkachse 70 verschwenkbar, vergleiche einen mit 80 bezeichneten Doppelpfeil.
Gemäß der in 2 gezeigten beispielhaften Ausgestaltung kann der Schwenkhebel 72 einen Auslegerarm 74 aufweisen, der sich etwa ausgehend von der Schwenkachse 70 radial nach außen erstreckt. Der Auslegerarm 74 kann eine geeignete Aufnahme für einen Abnehmer 76 bereitstellen. Der Abnehmer 76 kann insbesondere als Abnehmerstift 78 ausgebildet sein bzw. einen Abnehmerstift 78 aufweisen. Der Abnehmer 76 bzw. der Abnehmerstift 78 können eine Längserstreckung aufweisen, die etwa parallel zur Schwenkachse 70 ist. Mit anderen Worten kann etwa der Abnehmerstift 78 eine Längserstreckung aufweisen, die im Wesentlichen senkrecht zur in 2 veranschaulichten Ansichtsebene ist. Der Abnehmerstift 78 weist einen Durchmesser d auf. Durch Verschwenken des Schwenkhebels 72 um die Schwenkachse 70 kann der Abnehmerstift 78 verlagert werden. Der Abnehmer 76 bzw. der Abnehmerstift 78 können etwa aus metallischen Werkstoffen oder einem Kunststoff gefertigt sein. Auch Verbundwerkstoffe sind denkbar. Es ist bevorzugt, wenn der Abnehmer 76 bzw. der Abnehmerstift 78 aus einem Werkstoff gefertigt sind, der bei der Paarung mit üblichen Riemenwerkstoffen günstige Reibungskoeffizienten aufweist. Ferner ist es vorstellbar, zumindest den Abnehmer 76 oder den Riemen mit einer reibungsmindernden und/oder verschließhemmenden Beschichtung zu versehen.
Am Schwenkhebel 72 kann zumindest ein weiterer Arm ausgebildet sein. Beispielhaft ist in 2 am Schwenkhebel 72 ein Hebelarm 82 ausgebildet. Der Hebelarm 82 kann dem Auslegerarm 74 bezüglich der Schwenkachse 70 im Wesentlichen gegenüberliegen. Auch der Hebelarm 82 kann sich etwa ausgehend von der Schwenkachse 70 radial nach außen erstrecken. Am Hebelarm 82 ist beispielhaft eine Halterung für ein Spannelement 88 ausgebildet. Vorliegend ist die Halterung als Ausnehmung 84 in den Hebelarm 82 eingebracht. Das Spannelement 88 kann in geeigneter Weise an der Halterung bzw. der Ausnehmung 84 aufgenommen sein. Beispielhaft kann das Spannelement 88 als Federelement 90 ausgebildet sein. Am Federelement 90 kann etwa eine Öse 86 vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, in der Ausnehmung 84 des Hebelarms 82 aufgenommen zu werden. An einem der Öse 86 gegenüberliegenden Ende kann das Federelement 90 etwa eine weitere Öse oder ein geeignetes Befestigungselement aufweisen (in 2 durch den Träger 66 des Lagerstücks 64 verdeckt). Das Befestigungselement kann etwa an einem Haltestück 92 aufgenommen sein. Das Haltestück 92 kann am Träger 66 befestigt sein. Bei dem Haltestück 92 kann es sich etwa um einen Haltebolzen handeln. Das (in 2 nicht sichtbare) Befestigungselement kann als Öse ausgebildet sein, die am Haltestück 92 aufnehmbar ist.
Das Federelement 90 kann dazu ausgebildet sein, eine Spannkraft bzw. Vorspannung auf den Schwenkhebel 72 auszuüben, vergleiche einen mit 94 bezeichneten Pfeil. Insbesondere bei der in 2 gezeigten beispielhaften Ausgestaltung der Überwachungseinrichtung 60 kann das Federelement 90 etwa als Zugfeder ausgebildet sein. Das Federelement 90 kann also etwa grundsätzlich einen kontrahierten Zustand anstreben. Auf diese Weise kann der Schwenkhebel 72 bei der in 2 gezeigten Anordnung und Ausrichtung durch das Federelement 90 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt werden. Es versteht sich, dass diese Richtungsangabe ohne Weiteres auf Darstellungen mit anderen Orientierungen und abgewandelte Ausführungsformen übertragbar ist, bei denen die Lagezuordnung der Elemente in anderer Weise realisiert ist. Der Begriff ”entgegen dem Uhrzeigersinn” soll den Offenbarungsgehalt der in 2 gezeigten Ausgestaltung nicht einschränken.
Gemäß alternativer Ausgestaltungen kann das Federelement 90 etwa auch als Druckfeder ausgebildet sein. So wäre es vorstellbar, am Schwenkhebel 72 lediglich den Auslegerarm 74 vorzusehen, und das Federelement 90 zwischen dem Haltestück 92 und dem Auslegerarm 74 aufzunehmen. Auch auf diese Weise kann der Schwenkhebel 72 in gewünschter Weise mit einer Vorspannung beaufschlagt werden.
Am Träger 66 des Lagerstücks 64 kann beispielhaft eine Mehrzahl zueinander beabstandeter Befestigungsausnehmungen 96 vorgesehen sein. In 2 sind beispielhaft die Befestigungsausnehmungen 96a, 96b explizit bezeichnet. Jede der Befestigungsausnehmungen 96 kann dazu ausgebildet sein, das Haltestück 92 aufzunehmen. Auf diese Weise können sich für das Federelement 90 verschiedene Anlenkpunkte am Träger 66 ergeben. Somit kann etwa bei einem gegebenen Federelement 90 die Vorspannung variiert werden, mit der das Federelement 90 auf den Schwenkhebel 92 einwirkt.
Bei der Überwachungseinrichtung 60 ist ferner ein Detektor 100 vorgesehen, der beispielhaft mittels zumindest einer Halterung 98 am Gestellteil 62 aufgenommen sein kann. Die Halterung 98 kann etwa als Schraubverbindung ausgebildet sein. Beispielhaft kann die Halterung 98 eine Lagejustierung, insbesondere eine Höhenjustierung für den Detektor 100 erlauben. Insbesondere kann der Detektor 100 derart mit dem Lagerstück 64 bzw. dessen Träger 66 gekoppelt sein, dass sich eine fixe, aber gegebenenfalls justierbare, Lagezuordnung zwischen einem Sensorkopf 102 des Detektors 100 und etwa der Schwenkachse 70 des Schwenkhebels 72 ergibt. Der Detektor 100 kann dazu ausgebildet sein, eine Lageveränderung des Abnehmers 76 bzw. des Abnehmerstifts 78 zu erfassen. Zu diesem Zweck kann der Detektor 100 etwa derart gestaltet und angeordnet sein, dass der Sensorkopf 102 eine Anwesenheit oder Abwesenheit des Schwenkhebels 72 in einem Erfassungsbereich detektieren kann. Insbesondere kann der Detektor 100 dazu ausgebildet sein, eine Anwesenheit oder Abwesenheit eines Endes des Hebelarms 82 zu erfassen, das einem Ende des Auslegerarms 74, an dem der Abnehmer 76 aufgenommen ist, im Wesentlichen gegenüberliegt.
Beim in 2 veranschaulichten Zustand der Überwachungseinrichtung 60 ist der Schwenkhebel 72 durch das Spannelement 88 derart verschwenkt, dass etwa der Hebelarm 82 aus einem Erfassungsbereich des Sensorkopfs 102 des Detektors 100 herausgetreten ist. Mit anderen Worten kann der Detektor in diesem Zustand das Nichtvorhandensein des Schwenkhebels 72 bzw. dessen Hebelarms 82 erfassen. Aus dieser Information kann auf eine Lage des Abnehmers 76 bzw. des Abnehmerstifts 78 geschlossen werden.
Beispielhaft weist der Detektor 100 ferner eine Anschlussleitung 104 auf, mittels der Signale etwa zu einer Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine 10 übermittelt werden können, die eine Information über einen jeweiligen Riemenzustand bzw. über eine jeweilige Lage des Abnehmers 76 aufweisen. Anhand dieser Informationen kann erkannt werden, ob sich der Riemen in einem Normalzustand oder in einem gestörten Zustand befindet. Insbesondere kann auf diese Weise ein Riemenriss mittelbar unter Kombination mechanischer sowie elektrischer Erfassungselemente detektiert werden.
3 und 4 zeigen eine Überwachungseinrichtung 60, die etwa im Wesentlichen mit der in 2 gezeigten Überwachungseinrichtung 60 korrespondieren kann. Die Überwachungseinrichtung 60 ist jeweils einem Riementrieb 110 zugeordnet. Der Riementrieb 110 ist etwa in 3 aus Veranschaulichungsgründen lediglich teilweise und schematisch stark vereinfacht dargestellt.
Der Riementrieb 110 weist einen Riemen 112 auf, der etwa als Zahnriemen ausgebildet sein kann. Grundsätzlich kann der Riemen 112 etwa auch als Keilriemen, Flachriemen, Keilrippenriemen, Rundriemen oder in ähnlicher Weise gestaltet sein. Üblicherweise ist der Riemen 112 zumindest mit zwei Riemenscheiben gekoppelt, die jeweils eine Achse aufweisen. In 3 ist beispielhaft eine Riemenscheibe 116 dargestellt, die eine Achse 114 aufweist. Bei der Riemenscheibe 116 kann es sich insbesondere um eine Abtriebsscheibe oder eine Antriebsscheibe handeln. Eine Soll-Laufrichtung des Riemens 112 ist in 3 durch einen mit 118 bezeichneten Pfeil angedeutet. Der Riemen 112 weist ferner eine Rückenfläche oder einen Rücken 120 auf. Der Rücken 120 kann derjenigen Seite des Riemens 112 entsprechen, die etwa bei der Mitnahme der Riemenscheibe 116 durch den Riemen 112 von der Welle oder Achse 114 abgewandt ist.
In 3 befindet sich der Riementrieb 110 in einem Normalzustand. Das heißt etwa, der Riemen 112 ist betriebsfähig und dazu ausgebildet, Drehzahlen bzw. Drehmomente zu übertragen. Ferner kann angenommen werden, dass der Riemen 112 im Normalzustand hinreichend gespannt ist. Im Normalzustand gelangt der beispielhaft als Abnehmerstift 78 ausgestaltete Abnehmer zur Anlage an den Rücken 120 des Riemens 112. Der Abnehmerstift 78 kann den Riemen 112 direkt kontaktieren. Es ist insbesondere kein Lager zwischengeschaltet.
Das Federelement 90 kann derart mit einer Vorspannung auf den Schwenkhebel 72 einwirken, dass dieser in eine Bewegung, insbesondere in eine Schwenkbewegung, versetzt wird, vergleiche etwa einen mit 124 bezeichneten Pfeil in 3. Insbesondere dann, wenn der Abnehmerstift 78 zur Anlage an den Riemen 112 gelangt, kann diese Bewegung jedoch nicht weiter vollzogen werden. Mit anderen Worten drängt das Federelement 90 den Abnehmerstift 78 mit einer Vorspannkraft gegen den Rücken 120 des Riemens 112. Die Vorspannkraft kann durch eine Federkonstante des Federelements 90 sowie durch eine gegebene Auslenkung des Federelements 90 definiert sein. Ferner kann die Vorspannkraft, die auf den Abnehmerstift 78 einwirkt, durch ein Längenverhältnis zwischen dem Auslegerarm 74 und dem Hebelarm 82 beeinflusst werden.
Es versteht sich, dass eine Vorspannkraft auf den Abnehmerstift 78 nicht unbedingt durch das Federelement 90 oder ein Spannelement 88 allgemein erzeugt werden muss. Vielmehr ist es auch vorstellbar, etwa den Schwenkhebel 72 derart zu gestalten, dass im Normalzustand eine gewichtskraftbedingte Vorspannung des Abnehmerstifts 78 in Richtung auf den Riemen 112 erzeugbar ist. Zur Veranschaulichung dieses Zusammenhangs ist etwa in 3 lediglich zu Erläuterungszwecken ein mit G bezeichneter Pfeil dargestellt, der etwa eine Richtung der Gewichtskraft zeigen kann. Es versteht sich jedoch, dass die Überwachungseinrichtung 60 grundsätzlich lageunabhängig montiert werden kann, wenn die erforderliche Vorspannung definiert durch das Spannelement 88 bzw. das Federelement 90 erzeugt wird.
Im in 3 veranschaulichten Normalzustand ist der Abnehmerstift 78 in Richtung der Laufrichtung 118 des Riemens 112 relativ zur Schwenkachse 70 versetzt angeordnet. Mit anderen Worten können etwa der Auslegerarm 74 und der Rücken 120 des Riemens 112 im Normalzustand einen Winkel α einschließen, der ein spitzer Winkel ist und entgegen der Laufrichtung 118 geöffnet ist. Im Normalzustand ist der Schwenkhebel 72 derart ausgerichtet, dass etwa der Hebelarm 82 in einen Erfassungsbereich des Sensorkopfes 102 des Detektors 100 eindringen kann. Im Normalzustand kann der Detektor 100 folglich die Anwesenheit des Hebelarms 82 und somit auch die Anwesenheit des Riemens 112 erfassen.
4 veranschaulicht einen gestörten Zustand des Riementriebs 110. Beispielhaft ist der ursprünglich in 3 gezeigte Riemen 112 von der Riemenscheibe 116 gelöst oder entfernt. Der gestörte Zustand kann sich etwa durch einen Riemenriss ergeben. Da kein Riemen 112 mehr vorhanden ist, kann der Abnehmerstift 78 nicht mehr am Riemen zur Anlage gelangen. Vielmehr kann die durch die Vorspannung des Federelements 90 bewirkte Verlagerung (Pfeil 124) des Abnehmerstifts 78 weitergeführt werden. Dem Abnehmerstift 78 wirkt bei der Bewegung in den (ursprünglich vom Riemen 112 eingenommenen) Riemenraum kein Lagewiderstand entgegen. Somit kann der Schwenkhebel etwa eine mit 72' bezeichnete Lage einnehmen, in dem etwa der Hebelarm 82 aufgrund der Vorspannung des Federelements 90 (Pfeil 94) aus dem Erfassungsbereich des Sensorkopfes 102 herausbewegt ist. Somit kann der Detektor 100 die Abwesenheit des Hebelarms 82 des Schwenkhebels 72 erfassen und folglich ein Signal ausgeben, das auf den gestörten Zustand schließen lässt, also etwa auf einen Riemenriss.
Wie anhand der 3 und 4 dargelegt, kann der Abnehmer 76 bzw. der Abnehmerstift 78 den Riemen 112 direkt kontaktieren. Dies erfolgt insbesondere ohne Hinzunahme von Lagern oder Ähnlichem, die dem Abnehmerstift 78 und dem Riemen 112 zwischengeschaltet sein können. Durch das direkte Kontaktieren des Riemens 112 mit dem Abnehmerstift 78 kann die Überwachungseinrichtung 60 insgesamt platzsparend, einfach und leicht gestaltet sein. Insbesondere der Abnehmerstift 78 kann ausgesprochen geringe Abmessungen aufweisen.
Zwischen dem Abnehmerstift 78 und dem umlaufenden Riemen 112 kann sich eine Relativbewegung ergeben, die im Wesentlichen als Gleitbewegung auftreten kann. Da jedoch insbesondere der Schwenkhebel 72 und der daran aufgenommene Abnehmerstift 78 besonders klein und leicht gestaltet sein können, tritt bei dieser Relativbewegung keine wesentliche Reibung auf. Dies geht zum Teil etwa darauf zurück, dass das Federelement 90 nur eine äußerst geringe Vorspannung aufbringen muss, um den (besonders leichten) Abnehmerstift 78 sicher in Kontakt mit dem Riemen 112 zu bringen und zu halten.
Die Reibverhältnisse zwischen dem Abnehmerstift 78 und dem Riemen 112 können ferner durch Hinzugabe eines Fluids optimiert werden. Zu diesem Zweck kann etwa dem Riementrieb 110 und/oder der Überwachungseinrichtung 60 eine Fluidzuführung 126 zugeordnet werden, die in 3 schematisch stark vereinfacht lediglich teilweise dargestellt ist. Die Fluidzuführung 126 kann etwa eine Zuführdüse 128 aufweisen, die ein Fluid abgeben kann, das schlussendlich eine Kontaktstelle zwischen dem Abnehmerstift 78 und dem Riemen 112 bzw. dessen Rücken 120 schmieren kann. Es ist grundsätzlich vorstellbar, den Riemen 112 mit einem Schmierfluid zu benetzen.
Insbesondere wurde erkannt, dass bereits eine Benetzung mit Wasser tribologische Verhältnisse an der Kontaktstelle zwischen dem Abnehmerstift 78 und dem Riemen 112 entscheidend verbessern kann. Somit kann sich auch bei einer konstanten Gleitbewegung zwischen dem umlaufenden Riemen 112 und dem Abnehmerstift 78 nur ein äußerst geringer Verschleiß am Riemen 112 selbst oder am Abnehmerstift 78 ergeben. Auf diese Weise kann sich die Überwachungseinrichtung 60 insbesondere auch für einen Dauerbetrieb eignen.
Es versteht sich ferner, dass das zuzuführende Fluid, insbesondere das zuzuführende Wasser, nicht unmittelbar und direkt auf die Kontaktstelle zwischen dem Riemen 112 und dem Abnehmerstift 78 aufgebracht werden muss. Vielmehr kann das Fluid an einer entfernten Stelle auf den Riemen 112 aufgebracht werden. Das Fluid kann den Riemen 112 benetzen und durch den Umlauf des Riemens 112 schlussendlich der Kontaktstelle zugeführt werden.
Anhand der 5 und 6 wird eine abgewandelte Ausführungsform einer Überwachungseinrichtung 60 veranschaulicht, die insgesamt mit 60a bezeichnet ist. Es ist anzumerken, dass eine sich ergebende Orientierung der Überwachungseinrichtungen 60, 60a im Wesentlichen durch eine (vorbestimmte) Orientierung der zu überwachenden Riementriebe 110, 110a vorbestimmt sein kann. Demgemäß können die Überwachungseinrichtungen 60, 60a grundsätzlich verschiedenste (Einbau-)Orientierungen aufweisen.
Die Überwachungseinrichtung 60a ist einem Riementrieb 110a zugeordnet, der beispielhaft zwei Riemen 112a, 112b aufweist, die mit einer Riemenscheibe 116 zusammenwirken, die an einer Welle oder Achse 114 aufgenommen ist. Die Riemen 112a, 112b sind beispielhaft als Zahnriemen ausgeführt und dazu ausgebildet, parallel mit der Riemenscheibe 116 zusammenzuwirken. Bei der Riemenscheibe 116 kann es sich grundsätzlich um eine antreibende oder eine um angetriebene Riemenscheibe 116 handeln. Ferner wäre es auch vorstellbar, die Riemenscheibe 116 als Umlenkscheibe auszuführen.
In der Zusammenschau der 5 und 6 wird ersichtlich, dass bei der Überwachungseinrichtung 60a für jeden der Riemen 112, 112b ein separater Abnehmer oder Abnehmerstift 78a, 78b vorgesehen ist. Somit können die Riemen 112a, 112b unabhängig voneinander überwacht werden. Der Abnehmerstift 78a ist an einem Schwenkhebel 72a aufgenommen, der beispielhaft an einer Schwenkachse 70a gelagert ist, die an einem Lagerstück 64a aufgenommen ist. Der Abnehmerstift 78b ist dagegen an einem Schwenkhebel 72b aufgenommen, der an einer Schwenkachse 70b gelagert ist, die an einem Lagerstück 64b aufgenommen ist. Dem Schwenkhebel 72a ist ein Federelement 90a (5) zugeordnet. In gleicher Weise kann dem Schwenkhebel 72b ein in 6 nicht näher bezeichnetes Federelement zugeordnet sein. Die Federelemente können zwischen den Schwenkhebeln 72a, 72b und entsprechenden Haltestücken an den Lagerstücken 64a, 64b aufgenommen sein.
Dem Schwenkhebel 72a ist ein Detektor 100a zugeordnet, der dazu ausgebildet ist, die Anwesenheit oder Abwesenheit zumindest eines Teils des Schwenkhebels 72a zu erfassen und somit indirekt eine Information über einen Riemenzustand des Riemens 112a des Riementriebs 110a zu erlangen. In gleicher Weise kann der Detektor 100b im Hinblick auf den Riemen 112b ausgestaltet sein.
Beispielhaft können die Detektoren 100a, 100b an geeigneten Langlöchern 130a, 130b im Gestellteil 62 aufgenommen sein. Die Langlöcher 130a, 130b können eine Feineinstellung einer Lagerzuordnung zwischen den Detektoren 100a, 100b und den Schwenkhebeln 72a, 72b erlauben. Im Gestellteil 62 kann ferner etwa ein Inspektionsfenster 132 ausgebildet sein, durch das etwa die Federelemente 90 und/oder die Schwenkhebel 72a, 72b mit den daran aufgenommenen Abnehmerstiften 78a, 78b von außen zu Überwachungszwecken eingesehen werden können.
Insgesamt können die Überwachungseinrichtungen 60, 60a ausgesprochen kompakt und einfach gestaltet werden, so dass etwa auch ein Nachrüsten bereits vorhandener Riementriebe 100, 100a mit geringem Aufwand vonstatten gehen kann. Da die Abnehmer 76 bzw. Abnehmerstifte 78, 78a, 78b die Riemen 112, 112a, 112b direkt kontaktieren können, können insbesondere die Schwenkhebel 72, 72a, 72b mit den daran aufgenommen Abnehmerstiften 78, 78a, 78b äußerst filigran und kompakt gestaltet sein. Somit können die Überwachungseinrichtungen 60, 60a hochsensibel und hochdynamisch den Riemenzustand, insbesondere einen Riemenriss, erfassen. Hierbei kann eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet werden, da die Überwachungseinrichtungen 60, 60a nicht wesentlich durch Verschmutzungen, Abrieb und/oder übermäßigen Fluideintrag in ihrer Funktionssicherheit beeinträchtigt werden können.
Von besonderem Vorteil ist die konzeptbedingt äußerst geringe Massenträgheit. Es können stehende und laufende Riemen überwacht werden. Die äußerst geringe Reibung zwischen Riemen und Abnehmer führt lediglich zu einen geringen Wärmebildung. Umgekehrt haben sich ändernde Temperaturniveaus im Umfeld der Überwachungseinrichtung keine wesentlichen Auswirkungen auf deren Funktionstüchtigkeit. Sofern ein Fluid zwischen den Riemen und den Abnehmer eingebracht wird, können sich hydrodynamische Effekte ergeben, die nutzbar sind, um die Reibung zwischen Riemen und Abnehmer weiter zu minimieren.

Claims

Überwachungseinrichtung (60) zur Erfassung eines Riemenzustands, insbesondere eines Riemenrisses, für einen Riementrieb (110) einer Werkzeugmaschine (10), insbesondere einer Schleifmaschine, mit einem Lagerstück (64), mit einem Abnehmer (76), der mit dem Lagerstück (64) gekoppelt ist, und mit einem Detektor (100), der dazu ausgebildet ist, eine Verlagerung des Abnehmers (76) zu erfassen, wobei der Abnehmer (76) in Richtung auf einen Riemen (112) des Riementriebs (110) vorspannbar ist, und wobei der Abnehmer (76) dazu ausgebildet ist, den umlaufenden Riemen (112) in einem Normalzustand, in dem der Riemen (112) betriebsfähig ist, direkt zu kontaktieren.
Überwachungseinrichtung (60) nach Anspruch 1, wobei der Abnehmer (76) als Abnehmerstift (78) ausgebildet ist und eine Längserstreckung aufweist, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Laufrichtung (118) des Riemens (112) und im Wesentlichen parallel zu einem Rücken (120) des Riemens (112) orientiert ist.
Überwachungseinrichtung (60) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abnehmer (76) drehfest an einem Schwenkhebel (72) aufgenommen, der verschwenkbar am Lagerstück (64) aufgenommen ist.
Überwachungseinrichtung (60) nach Anspruch 3, wobei der Schwenkhebel (72) eine Schwenkachse (70) aufweist, und wobei der Abnehmer (76) im Normalzustand relativ zur Schwenkachse (70) in einer Laufrichtung (118) des Riemens (112) versetzt ist und den Rücken (120) des Riemens (112) kontaktiert.
Überwachungseinrichtung (60) nach Anspruch 4, wobei der Schwenkhebel (72) einen Auslegerarm (74) aufweist, an dessen riemenseitigen Ende der Abnehmer (76) aufgenommen ist, und wobei der Rücken (120) des Riemens (112) und der Auslegerarm (74) zumindest im Normalzustand einen spitzen Winkel einschließen, der entgegen der Laufrichtung (118) des Riemens (112) geöffnet ist.
Überwachungseinrichtung (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein Spannelement (90), dass den Abnehmer (76) im Normalzustand in Richtung auf eine Anlage am Riemen (112) vorspannt.
Überwachungseinrichtung (60) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Spannelement (90) mit dem Lagerstück (64) und dem Schwenkhebel (72) gekoppelt ist, und wobei das Spannelement (90) dazu ausgebildet ist, den Schwenkhebel (72) in Richtung auf den Riemen (112) zu verschwenken.
Überwachungseinrichtung (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Kontaktstelle zwischen dem Riemen (112) und dem Abnehmer (76) mit einem tribologisch wirksamen Fluid benetzbar ist.
Überwachungseinrichtung (60) nach Anspruch 8, die ferner mit einer Fluidzuführung (126) koppelbar ist, die dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Kontaktstelle zwischen dem Riemen (112) und dem Abnehmer (76) mit Wasser zu benetzen.
Überwachungseinrichtung (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Detektor (100) mit dem Lagerstück (64) gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, eine Verlagerung des Abnehmers (76), insbesondere im Falle eines Riemenrisses, berührungslos zu erfassen.
Überwachungseinrichtung (60) nach Anspruch 10, wobei der Detektor (100) als Näherungssensor, insbesondere als induktiver Näherungssensor ausgebildet ist, und wobei der Detektor (100) ferner dazu ausgebildet ist, eine Verlagerung des Schwenkhebels (72), insbesondere eines detektorseitigen Endes des Schwenkhebels (72) zu erfassen.
Überwachungseinrichtung (60) nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Detektor (100) in einen aktiven Zustand geschaltet ist, wenn der Abnehmer (76) den Riemen (112) im Normalzustand kontaktiert, und wobei der Detektor (100) in einen inaktiven Zustand geschaltet ist, wenn der Abnehmer (76) über eine im Normalzustand definierte Soll-Lage hinaus bewegbar ist.
Riementrieb (110) für eine Werkzeugmaschine (10), insbesondere eine Schleifmaschine, mit zumindest einem Riemen (112) zum Antrieb einer Riemenscheibe, und mit einer Überwachungseinrichtung (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Riementrieb (110) nach Anspruch 13, mit zumindest zwei parallel angeordneten Riemen (112) zum Antrieb einer Riemenscheibe (116), wobei jedem Riemen (112) eine Überwachungseinrichtung (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zugeordnet ist.
Werkzeugmaschine (10), insbesondere Schleifmaschine, mit zumindest einem Riementrieb (110) nach einer der Ansprüche 13 oder 14.