DE102017106548A1

DE102017106548A1 - Grinding machine and method for grinding a workpiece

Info

Publication number: DE102017106548A1
Application number: DE102017106548.2A
Authority: DE
Inventors: Daniel Hübsch; Rahmi Salman; Ralph Zimmermann
Original assignee: Huebner GmbH and Co KG
Current assignee: Homag Bohrsysteme De GmbH
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2018-09-27

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstücks mit einer Schleifmittelträgeraufnahme für einen Schleifmittelträger mit einem Schleifmittel, einer Werkstückaufnahme und einer motorisch angetriebenen Antriebseinrichtung, wobei die Schleifmittelträgeraufnahme, die Werkstückaufnahme und die Antriebseinrichtung derart ausgestaltet sind, dass in einem Betrieb der Schleifmaschine das Schleifmittel des in der Schleifmittelträgeraufnahme aufgenommenen Schleifmittelträgers und ein in der Werkstückaufnahme aufgenommenes Werkstück derart relativ gegeneinander bewegbar sind, dass das Schleifmittel abrasiv auf das Werkstück einwirkt. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, diese Schleifmaschine dahingehend zu verbessern, dass die Schleifmaschine weiterhin eine Radareinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel aufweist, wobei die Radareinrichtung derart eingerichtet und angeordnet ist, dass in dem Betrieb der Schleifmaschine von der Radareinrichtung abgestrahlte elektromagnetische Strahlung zumindest auf einen Abschnitt des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel gerichtet ist, sodass von dem Schleifmittelträger mit dem Schleifmittel reflektierte oder gestreute elektromagnetische Strahlung eine Information über einen Betriebszustand des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel enthält.The present invention relates to a grinding machine for grinding a workpiece with an abrasive carrier holder for an abrasive carrier with an abrasive, a workpiece holder and a motor-driven drive device, wherein the abrasive carrier holder, the workpiece holder and the drive device are configured such that in an operation of the grinding machine, the abrasive of in the abrasive carrier receiving recorded abrasive carrier and a workpiece received in the workpiece receiving such relative to each other are movable so that the abrasive abrasive acts on the workpiece. According to the invention, it is proposed to improve this grinding machine to the effect that the grinding machine further comprises a radar device for detecting an operating state of the abrasive carrier with the abrasive, wherein the radar device is arranged and arranged such that in the operation of the grinding machine by the radar device radiated electromagnetic radiation at least a portion of the abrasive carrier is directed with the abrasive such that electromagnetic radiation reflected or scattered from the abrasive article with the abrasive contains information about an operating condition of the abrasive article with the abrasive.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstücks mit einer Schleifmittelträgeraufnahme für einen Schleifmittelträger mit einem Schleifmittel, einer Werkstückaufnahme und einer motorisch angetriebenen Antriebseinrichtung, wobei die Schleifmittelträgeraufnahme, die Werkstückaufnahme und die Antriebseinrichtung derart ausgestaltet sind, dass in einem Betrieb der Schleifmaschine das Schleifmittel des in der Schleifmittelträgeraufnahme aufgenommenen Schleifmittelträgers und ein in der Werkstückaufnahme aufgenommenes Werkstück derart relativ gegeneinander bewegbar sind, dass das Schleifmittel abrasiv auf das Werkstück einwirkt.The present invention relates to a grinding machine for grinding a workpiece with an abrasive carrier holder for an abrasive carrier with an abrasive, a workpiece holder and a motor-driven drive device, wherein the abrasive carrier holder, the workpiece holder and the drive device are configured such that in an operation of the grinding machine, the abrasive of in the abrasive carrier receiving recorded abrasive carrier and a workpiece received in the workpiece receiving such relative to each other are movable so that the abrasive abrasive acts on the workpiece.

Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks mit den Schritten: Bereitstellen eines Schleifmittels auf einem Schleifmittelträger in einer Schleifmittelaufnahme einer Schleifmaschine, Bereitstellen eines Werkstücks in einer Werkstückaufnahme der Schleifmaschine und Ausführen einer Relativbewegung zwischen dem Schleifmittelträger und dem Werkstück mit Hilfe einer motorisch angetriebenen Antriebseinrichtung der Schleifmaschine, sodass das Schleifmittel abrasiv auf das Werkstück einwirkt.In addition, the present invention relates to a method for grinding a workpiece comprising the steps of providing an abrasive on an abrasive carrier in an abrasive pickup of a grinding machine, providing a workpiece in a workpiece holder of the grinding machine, and performing relative movement between the abrasive carrier and the workpiece by means of a motor driven one Driving device of the grinding machine, so that the abrasive abrasive acts on the workpiece.

Zum Schleifen eines Werkstücks wird ganz allgemein ein Schleifmittel mit Hartstoffkömern auf einem Schleifmittelträger über das Werkstück geführt, sodass das Schleifmittel abrasiv auf das Werkstück einwirkt. Zu diesem Zweck sind aus dem Stand der Technik Schleifmaschinen der unterschiedlichsten Art bekannt. Gemeinsam ist diesen, dass motorisch angetrieben eine Relativbewegung zwischen dem Schleifmittelträger, welcher mit einer Schleifmittelträgeraufnahme verbunden ist, und einem auf einer Werkstückaufnahme der Schleifmaschine angeordneten Werkstück ausgeführt wird. Dabei kann die Relativbewegung linear, aber auch kreisförmig sein.For grinding a workpiece, an abrasive with hard grains is generally guided over the workpiece on an abrasive carrier, so that the abrasive material acts on the workpiece in an abrasive manner. For this purpose, grinding machines of various kinds are known from the prior art. Common to this is that motor-driven a relative movement between the abrasive carrier, which is connected to an abrasive carrier support, and a arranged on a workpiece holder of the grinding machine workpiece is executed. In this case, the relative movement can be linear, but also circular.

Das auf einem Schleifmittelträger bereitgestellte Schleifmittel verbraucht sich dabei mit zunehmender Standzeit des Schleifmittelträgers, das heißt mit der Bearbeitungszeit eines oder mehrerer Werkstücke. Der Verbrauch beziehungsweise die Abnutzung des Schleifmittels erfolgt dabei zum einen dadurch, dass sich einzelne Körner des Schleifmittels vom Schleifmittelträger lösen. Wichtiger ist jedoch der Effekt, dass der abrasiv vom Werkstück abgetragene Werkstoff das auf dem Schleifmittelträger angeordnete Schleifmittel zusetzt, das heißt sich in Zwischenräume zwischen die abrasiven Körner setzt, sodass diese ihre abrasive Wirkung verlieren, da eine Nivellierung der Oberfläche auf dem Schleifmittelträger erfolgt.The abrasive provided on an abrasive carrier consumes itself with increasing service life of the abrasive carrier, ie with the processing time of one or more workpieces. The consumption or wear of the abrasive takes place on the one hand by the fact that separate individual grains of the abrasive from the abrasive carrier. More importantly, however, is the effect that the material abraded abraded by the workpiece adds the abrasive disposed on the abrasive carrier, that is, interspaces between the abrasive grains so that they lose their abrasive effect as the surface is leveled on the abrasive carrier.

Im Stand der Technik werden die Schleifmittelträger mit dem Schleifmittel dann gewechselt, wenn entweder die bearbeiteten Werkstücke keine ausreichende Oberflächenqualität mehr zeigen oder aber bei in Augenscheinnahme des Schleifmittelträgers ein zusetzen des Schleifmittels mit dem abgetragenen Werkstoff auf seiner Oberfläche erkennbar ist.In the prior art, the abrasive carriers are then changed with the abrasive when either the machined workpieces no longer show sufficient surface quality or when in view of the abrasive carrier clogging of the abrasive with the removed material on its surface is recognizable.

Demgegenüber ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstücks und ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks bereitzustellen, die es ermöglichen, einen Verschleiß des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel rechtzeitig zu erkennen und so die Oberflächenqualität der bearbeiteten Werkstücke konstant hoch zu halten. Zudem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schleifmaschine und ein Verfahren bereitzustellen, welche eine automatische Erkennung der Körnung des Schleifmittels auf dem Schleifmittelträger ermöglichen.In contrast, it is an aspect of the present invention to provide a grinding machine for grinding a workpiece and a method for grinding a workpiece, which make it possible to detect wear of the abrasive carrier with the abrasive in good time and so keep the surface quality of the machined workpieces constant high. In addition, it is an object of the present invention to provide a grinding machine and a method which enable automatic recognition of the grain of the abrasive on the abrasive carrier.

Erfindungsgemäß wird daher eine Schleifmaschine der eingangs genannten Art vorgeschlagen, wobei die Schleifmaschine weiterhin eine Radareinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel aufweist, wobei die Radareinrichtung derart eingerichtet und angeordnet ist, dass in dem Betrieb der Schleifmaschine von der Radareinrichtung abgestrahlte elektromagnetische Strahlung zumindest auf einen Abschnitt des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel gerichtet ist, sodass von dem Schleifmittelträger mit dem Schleifmittel reflektierte oder gestreute elektromagnetische Strahlung eine Information über einen Betriebszustand des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel enthält.According to the invention, therefore, a grinding machine of the aforementioned type is proposed, wherein the grinding machine further comprises a radar device for detecting an operating state of the abrasive carrier with the abrasive, wherein the radar device is set up and arranged such that in the operation of the grinding machine radiated by the radar device electromagnetic radiation at least is directed to a portion of the abrasive carrier with the abrasive such that electromagnetic radiation reflected or scattered from the abrasive article with the abrasive contains information about an operating condition of the abrasive article with the abrasive.

Eine Schleifmaschine im Sinne der vorliegenden Anmeldung kann grundsätzlich jede geeignete Schleifmaschine sein, welche eine Relativbewegung zwischen dem Schleifmittelträger und dem darauf aufgebrachten Schleifmittel und einem Werkstück bereitstellt. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Schleifmaschine in einer Ausführungsform eine Bandschleifmaschine, vorzugsweise eine Breitbandschleifmaschine zur Holzbearbeitung.A grinding machine in the sense of the present application may in principle be any suitable grinding machine which provides a relative movement between the abrasive carrier and the abrasive applied thereto and a workpiece. In particular, in one embodiment, the grinding machine according to the invention is a belt grinding machine, preferably a wide-belt sanding machine for woodworking.

Wenn in der vorliegenden Anmeldung von einem Schleifmittelträger die Rede ist, so umfasst dieser Begriff jede Art von Trägermaterial, auf welches ein Schleifmittel aufgebracht werden kann. Der Schleifmittelträger kann insbesondere aus Papier oder Kunststoff gefertigt sein. Ist die Schleifmaschine eine Bandschleifmaschine, so ist der Schleifmittelträger ein Schleifband, insbesondere in Form eines Endlosbands.When referring to an abrasive article carrier in the present application, this term includes any type of substrate to which an abrasive article can be applied. The abrasive carrier can be made in particular of paper or plastic. If the grinding machine is a belt grinding machine, then the abrasive carrier is an abrasive belt, in particular in the form of an endless belt.

Ein Schleifmittel im Sinne der vorliegenden Anmeldung umfasst insbesondere natürliche Kornwerkstoffe, wie zum Beispiel Flint, Quarz, Grund, Schmirgel, Granat und Naturdiamant, aber auch synthetische Komwerkstoffe, wie zum Beispiel Korunde, Siliziumkarbide, Chromoxide, kubisches Bornitrid und Diamanten. Entscheidend für die vorliegende Erfindung ist jedoch, dass die Schleifkörner des Schleifmittels auf dem Schleifmittelträger gebunden sind.In the context of the present application, an abrasive comprises, in particular, natural grain materials, such as, for example, flint, quartz, ground, Emery, garnet and natural diamond, but also synthetic composites, such as corundum, silicon carbides, chromium oxides, cubic boron nitride and diamonds. Critical to the present invention, however, is that the abrasive grains of the abrasive are bonded to the abrasive backing.

Die Schleifmittelträgeraufnahme der Schleifmaschine stellt Elemente bereit, welche den Schleifmittelträger halten und führen. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Schleifmittelträgeraufnahme mit Hilfe der motorisch angetriebenen Antriebseinrichtung antreibbar, um die Relativbewegung zwischen dem Schleifmittelträger und dem Werkstück bereitzustellen. Die Schleifmittelträgeraufnahme kann insbesondere bei einer Bandschleifmaschine Walzen und Räder umfassen, welche den Schleifmittelträger in Form des Schleifbandes führen und antreiben.The abrasive carrier mount of the grinding machine provides elements that hold and guide the abrasive carrier. In one embodiment of the invention, the abrasive carrier receptacle is drivable by means of the motor driven drive means to provide the relative movement between the abrasive carrier and the workpiece. The abrasive carrier holder may include in particular in a belt grinder rollers and wheels which guide and drive the abrasive carrier in the form of the abrasive belt.

Dabei kann der motorische Antrieb beispielsweise durch einen Elektromotor oder auch durch einen Druckluftantrieb bereitgestellt werden.In this case, the motor drive can be provided for example by an electric motor or by a pneumatic drive.

In einer weiteren Ausführungsform kann die motorisch angetriebene Antriebseinrichtung aber auch so eingerichtet sein, dass sie die Werkstückaufnahme oder Teile davon derart antreibt, dass ein auf der Werkstückaufnahme aufgenommenes Werkstück relativ zum Schleifmittelträger bewegt wird. Entscheidend für die Schleifwirkung des Schleifmittels ist vorliegend zunächst nur, dass eine Relativbewegung zwischen Schleifmittelträger und Werkstück bereitgestellt wird.In a further embodiment, however, the motor-driven drive device can also be set up in such a way that it drives the workpiece holder or parts thereof in such a way that a workpiece received on the workpiece holder is moved relative to the abrasive carrier. Crucial for the abrasive effect of the abrasive is presently only that a relative movement between the abrasive carrier and the workpiece is provided.

Erfindungsgemäß weist nun die Schleifmaschine eine Radareinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands des Schleifmittelträgers auf. Dazu ist die Radareinrichtung derart eingerichtet und angeordnet, dass sie in dem Betrieb der Schleifmaschine elektromagnetische Strahlung derart abstrahlt, dass diese zumindest auf einen Abschnitt des Schleifmittelträgers gerichtet ist, sodass von dem Schleifmittelträger reflektierte oder gestreute elektromagnetische Strahlung, welche von der Radareinrichtung empfangen wird, eine Information über den Betriebszustand des Schleifmittelträgers enthält.According to the invention, the grinding machine now has a radar device for detecting an operating state of the abrasive carrier. For this purpose, the radar device is set up and arranged such that in the operation of the grinding machine it emits electromagnetic radiation such that it is directed at least to a portion of the abrasive carrier such that electromagnetic radiation reflected or scattered by the abrasive carrier is received by the radar device Information about the operating state of the abrasive carrier contains.

Für die vorliegende Erfindung ist es zunächst unerheblich, ob die Radareinrichtung den Schleifmittelträger und damit das Schleifmittel auf der Oberfläche des Schleifmittelträgers nur punktuell erfasst, linienförmig oder flächig. In einer Ausführungsform, bei welcher die Schleifmaschine eine Bandschleifmaschine ist, ist es zweckmäßig, wenn die Radareinrichtung derart ausgestaltet ist, dass die abgestrahlte elektromagnetische Strahlung das Schleifband über seine gesamte Breite hinweg im Wesentlichen linien- oder zeilenförmig beleuchtet.For the present invention, it is initially irrelevant whether the radar detects the abrasive carrier and thus the abrasive on the surface of the abrasive carrier only selectively, linear or planar. In an embodiment in which the grinding machine is a belt grinding machine, it is expedient for the radar device to be designed in such a way that the emitted electromagnetic radiation illuminates the grinding belt over its entire width substantially in line or line form.

Es versteht sich, dass mit der Radareinrichtung in einer Ausführungsform an einer oder mehreren Positionen in Querrichtung des Schleifmittelträgers, insbesondere eines Schleifbands, eine Vielzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Messungen ausgeführt werden. Diese zeitlich nacheinander erfolgenden Messungen erfolgen an unterschiedlichen Positionen in Längsrichtung des Schleifmittelträgers, wenn der Schleifmittelträger und die Radareinrichtung relativ zueinander bewegt werden.It will be understood that with the radar device in one embodiment, a plurality of successive measurements are carried out at one or more positions in the transverse direction of the abrasive carrier, in particular an abrasive belt. These successive measurements take place at different positions in the longitudinal direction of the abrasive carrier, when the abrasive carrier and the radar device are moved relative to each other.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird diese Relativbewegung zwischen Schleifmittelträger und Radareinrichtung durch den Antrieb des Schleifmittelträgers bereitgestellt, welcher auch eine Relativbewegung des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel gegenüber dem Werkstück bewirkt.In one embodiment of the invention, this relative movement between the abrasive carrier and the radar device is provided by the drive of the abrasive carrier, which also causes a relative movement of the abrasive carrier with the abrasive against the workpiece.

Grundlage für die vorliegende Erfindung ist es, dass die Radareinrichtung dafür geeignet ist, die mittleren Höhenunterschiede auf der Oberfläche des Schleifmittelträgers und damit die Rauheit des Schleifmittelträgers mit den Schleifmittel zu erfassen. Dabei wird die Rauheit der Oberfläche im Wesentlichen durch die Körner des Schleifmittels definiert. Die mittleren Höhenunterschiede nehmen mit zunehmender Standzeit des Schleifmittelträgers ab, da der von dem Werkstück abgetragene Schleifstaub die Oberfläche des Schleifmittelträgers zwischen den Körner zusetzt, damit nimmt die abrasive Wirkung des Schleifmittels ab. Dieses Zusetzen, das heißt eine Verringerung der mittleren Rauheit des Schleifbands, lässt sich mit Hilfe der elektromagnetischen Radarstrahlung überraschend erfassen.The basis for the present invention is that the radar device is suitable for detecting the average height differences on the surface of the abrasive carrier and thus the roughness of the abrasive carrier with the abrasive. The roughness of the surface is essentially defined by the grains of the abrasive. The average height differences decrease as the life of the abrasive carrier increases, since the abrasive dust removed from the workpiece adds the surface of the abrasive carrier between the grains, thus decreasing the abrasive action of the abrasive. This clogging, that is a reduction in the mean roughness of the abrasive belt, can be surprisingly detected with the aid of electromagnetic radar radiation.

Die Rauheit ist ein Begriff aus der Oberflächenphysik, der die Unebenheit der Oberfläche bezeichnet. Es handelt sich um eine Höhenvariation der Oberfläche, die durch ihren Mittelwert und ihre Standardabweichung beschrieben werden kann, wobei der Mittelwert die Position einer fiktiv angenommenen planaren Grenzfläche und die Standardabweichung dazu ein Maß für die Rauheit der Oberfläche ist.Roughness is a term used in surface physics to refer to the unevenness of the surface. It is a height variation of the surface which can be described by its mean and standard deviation, the mean being the position of a fictitiously assumed planar interface and the standard deviation as a measure of surface roughness.

Eine Reihe von unterschiedlichen Informationen können der reflektierten oder gestreuten elektromagnetischen Strahlung, d.h. dem reflektierten oder gestreuten Radarsignal, von der reflektierenden oder streuenden Oberfläche, d.h. dem Schleifmittelträger mit dem Schleifmittel, aufgeprägt werden und als Information über den Betriebszustand des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel verstanden werden.A number of different pieces of information may be given to the reflected or scattered electromagnetic radiation, i. the reflected or scattered radar signal from the reflecting or diffusing surface, i. the abrasive carrier with the abrasive, be imprinted and understood as information about the operating state of the abrasive carrier with the abrasive.

Verschiedene Rauheiten der Oberfläche aus Schleifmittelträger und Schleifmittel unterscheiden sich wie zuvor beschrieben durch ihre mittleren Höhenunterschiede auf der Oberfläche. Der mittleren Höhenunterschied des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel kann in einer Ausführungsform durch Messung der Phasendifferenz zwischen der abgestrahlten und der von der Oberfläche reflektierten und dann erfassten Welle der elektromagnetischen Strahlung bestimmt werden. Various roughnesses of the surface of abrasive carrier and abrasive differ as previously described by their average height differences on the surface. The average height difference of the abrasive carrier with the abrasive can in one embodiment Measurement of the phase difference between the radiated and the reflected from the surface and then detected wave of electromagnetic radiation can be determined.

Daher ist in einer Ausführungsform der Erfindung die Radareinrichtung derart ausgestaltet, dass sie in dem Betrieb der Schleifmaschine elektromagnetische Dauerstrichstrahlung abstrahlt und empfängt. Dabei liegt die Frequenz der abgestrahlten und empfangenen Dauerstrichstrahlung in einer Ausführungsform in einem Bereich von 80 GHz bis 1 THz, vorzugsweise in einem Bereich von 200 GHz bis 500 GHz. In einer Ausführungsform ist dazu eine phasenrauscharme Quelle und eine empfindliche Detektordiode erforderlich.Therefore, in one embodiment of the invention, the radar device is configured to emit and receive electromagnetic continuous wave radiation in the operation of the grinding machine. In one embodiment, the frequency of the emitted and received continuous wave radiation lies in a range from 80 GHz to 1 THz, preferably in a range from 200 GHz to 500 GHz. In one embodiment, this requires a phase noise-free source and a sensitive detector diode.

Die Rauheit der Oberfläche führt weiterhin dazu, dass bei der Reflexion nicht mehr alle Energie in die Reflexionsrichtung reflektiert wird. Ein gewisser Anteil wird in andere Richtungen gestreut. Für geringe Rauheiten, d.h. wenn die Standardabweichung der Höhenvariation der Oberfläche sehr viel kleiner ist als die Wellenlänge, kann der gestreute Anteil vernachlässigt werden. Es ergibt sich lediglich eine Reduktion der Feldstärke in Reflexionsrichtung. Die Information über den Betriebszustand des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel wird in diesem Fall von der Feldstärke bzw. Intensität der von der Oberfläche reflektierten Strahlung gebildet.The roughness of the surface also leads to the fact that in the reflection no longer all energy is reflected in the reflection direction. A certain proportion is scattered in other directions. For low roughness, i. if the standard deviation of the height variation of the surface is much smaller than the wavelength, the scattered fraction can be neglected. It only results in a reduction of the field strength in the reflection direction. The information about the operating state of the abrasive carrier with the abrasive is formed in this case by the field strength or intensity of the radiation reflected from the surface.

Daher ist in einer Ausführungsform die Radareinrichtung derart eingerichtet, dass die Radareinrichtung in dem Betrieb der Schleifmaschine breitbandige, pulsförmige elektromagnetische Strahlung verwendet. Das Intensitätsmaximum eines Impulses steht im quadratischen Zusammenhang mit der Signalenergie. Daher wird in einer Ausführungsform das Intensitätsmaximum der Pulse erfasst und deren Varianz ausgewertet. Bei einer ideal glatten Oberfläche beträgt die Varianz 0, bei einer rauen Oberfläche ist diese, abhängig vom Maß der Rauheit, deutlich größer. In dieser Ausführungsform bildet die Varianz des Intensitätsmaximums der einzelnen Radarpulse die Information über den Betriebszustand des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel.Therefore, in one embodiment, the radar device is configured such that the radar device uses broadband pulsed electromagnetic radiation in the operation of the grinding machine. The intensity maximum of a pulse is in quadratic relationship with the signal energy. Therefore, in one embodiment, the intensity maximum of the pulses is detected and their variance is evaluated. For an ideal smooth surface, the variance is 0, but for a rough surface it is much larger, depending on the degree of roughness. In this embodiment, the variance of the intensity maximum of the individual radar pulses forms the information about the operating state of the abrasive carrier with the abrasive.

Darüber hinaus ist es ist bekannt, dass eine ideal glatte Oberfläche die Polarisation einfallender elektromagnetischer Strahlung nicht verändert. Lediglich die Polarisationsrichtung der elektromagnetischen Strahlung ändert sich bei der Reflexion und hängt ausschließlich von der Ausrichtung der reflektierenden Fläche in Bezug auf die Strahlrichtung der elektromagnetischen Strahlung ab. Eine raue Oberfläche reflektiert hingegen aufgrund der unebenen Struktur auch Polarisationsanteile, die vom Polarisationszustand der einfallenden Welle abweichen. Es findet also, je nach Rauheit, eine Depolarisierung statt.Moreover, it is known that an ideally smooth surface does not alter the polarization of incident electromagnetic radiation. Only the polarization direction of the electromagnetic radiation changes during the reflection and depends exclusively on the orientation of the reflective surface with respect to the beam direction of the electromagnetic radiation. Due to the uneven structure, a rough surface also reflects polarization components which deviate from the polarization state of the incident wave. Thus, depending on the roughness, a depolarization takes place.

Daher ist in einer Ausführungsform die Radareinrichtung derart eingerichtet, dass die Radareinrichtung in dem Betrieb der Schleifmaschine eine Depolarisation der von dem Schleifmittelträger mit dem Schleifmittel reflektierten oder gestreuten elektromagnetischen Strahlung erfasst, wobei die Depolarisation die Information über den Betriebszustand des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel bildet.Therefore, in one embodiment, the radar device is arranged such that in the operation of the grinding machine, the radar device detects a depolarization of the electromagnetic radiation reflected or scattered by the abrasive carrier with the abrasive, the depolarization forming information about the operating state of the abrasive carrier with the abrasive.

Um eine Depolarisation als die der elektromagnetischen Strahlung von dem Schleifmittelträger mit dem Schleifmittel aufgeprägte Information erfassen zu können wird in einer Ausführungsform die Oberfläche mit linear oder zirkular polarisierter elektromagnetischer Strahlung mit genau einer Polarisationsrichtung beleuchtet.In order to be able to detect a depolarization as the information impressed on the electromagnetic radiation by the abrasive carrier with the abrasive, in one embodiment the surface is illuminated with linearly or circularly polarized electromagnetic radiation having exactly one polarization direction.

In einer Ausführungsform wird ein linearer Polarisationszustand für die von der Radareinrichtung abgestrahlte elektromagnetische Strahlung gewählt, während die an dem Schleifmittelträger mit dem Schleifmittel reflektierte oder gestreute elektromagnetische Strahlung von der Radareinrichtung sowohl für die zu der abgestrahlten Polarisationsrichtung parallele Polarisationsrichtung (Copolarisation) als auch für die zu der abgestrahlten Polarisationsrichtung senkrechte Polarisationsrichtung (Kreuzpolarisation) erfasstwird. Das Verhältnis von kreuz-polarisiert zu co-polarisiert rückreflektierter oder rückgestreuter Energie der elektromagnetischen Strahlung wird als lineares Depolarisationsverhältnis bezeichnet. Das lineare Depolarisationsverhältnis ist bei einer ideal glatten Oberfläche null und nimmt mit zunehmender Rauheit der Oberfläche zu.In one embodiment, a linear polarization state is selected for the electromagnetic radiation radiated by the radar device, while the electromagnetic radiation reflected or scattered on the abrasive carrier with the abrasive material from the radar device both for the polarization direction (co-polarization) parallel to the radiated polarization direction and for the radiated polarization direction vertical polarization direction (cross polarization) is detected. The ratio of cross-polarized to co-polarized back-reflected or backscattered energy of the electromagnetic radiation is referred to as a linear depolarization ratio. The linear depolarization ratio is zero for an ideally smooth surface and increases with increasing surface roughness.

In einer Ausführungsform bildet das lineare Depolarisationsverhältnis die Information über den Betriebszustand des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel. Dabei gilt beispielsweise, dass mit zunehmenden Zusetzen der Körner des Schleifmittels auf der Oberfläche des Schleifmittelträgers das lineare Depolarisationsverhältnis abnimmt.In one embodiment, the linear depolarization ratio provides the information about the operating state of the abrasive carrier with the abrasive. It is, for example, that with increasing clogging of the grains of the abrasive on the surface of the abrasive carrier, the linear depolarization decreases.

In einer Ausführung der Erfindung ist die Radareinrichtung derart ausgestaltet, dass sie eine vollpolarimetrische Messung der von dem Schleifmittelträger mit dem Schleifmittel reflektierten oder gestreuten Strahlung bereitstellt.In one embodiment of the invention, the radar device is configured to provide a fully polarimetric measurement of the radiation reflected or scattered by the abrasive carrier with the abrasive.

Reflexionsmessungen an einer rauen Oberfläche bestehen zumeist aus einer Hauptreflexion des Objektkörpers an sich und vielen schwächeren Mikro-Reflexionen (Streueffekte), die sich der starken Hauptreflexion überlagern. Mikro-Reflexionen werden durch unebene Strukturen der rauen Oberfläche verursacht, die sich im Radarleuchtfleck befinden. Durch die Überlagerung verändert sich der Hauptpuls geringfügig in Form und Position. Die Information über den Betriebszustand des Schleifmittelträgers wird in diesem Fall von der zeitlichen Position (entspricht dem Abstand zwischen Oberfläche und Radareinrichtung) und/oder der Phasenlage des impulsförmigen Radarsignals gebildet.Reflection measurements on a rough surface usually consist of a main reflection of the object body per se and many weaker micro-reflections (scattering effects), which are superimposed on the strong main reflection. Micro-reflections are caused by uneven structures of the rough surface that are in the radar spot. Due to the superimposition, the main pulse changes slightly in shape and position. The information about the operating state of the abrasive carrier is in this case of the temporal position ( corresponds to the distance between the surface and the radar device) and / or the phase position of the pulse-shaped radar signal is formed.

Daher ist in einer Ausführungsform die Radareinrichtung derart eingerichtet, dass die Radareinrichtung in dem Betrieb der Schleifmaschine breitbandige, pulsförmige elektromagnetische Strahlung zur Abstandsmessung verwendet. Für jeden Radarimpuls wird der Abstand zwischen der reflektierenden oder streuenden Oberfläche erfasst. Bei einer ideal glatten Oberfläche beträgt die Varianz der so erfassten Abstände 0 und steigt mit zunehmender Rauheit an. In einer Ausführungsform ist die Varianz der Abstände die Information über den Betriebszustand des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel.Therefore, in one embodiment, the radar device is configured such that the radar device uses broadband pulsed electromagnetic radiation for distance measurement in the operation of the grinding machine. For each radar pulse, the distance between the reflecting or diffusing surface is detected. For an ideally smooth surface, the variance of the distances thus detected is 0 and increases with increasing roughness. In one embodiment, the variance of the distances is the information about the operating state of the abrasive carrier with the abrasive.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Radareinrichtung ein Dopplerradar, welches bei einer schnellen Bewegung des Schleifmittelträgers relativ zur Radareinrichtung die Änderungen des Abstands zwischen der Oberfläche des Schleifmittels beziehungsweise des Schleifmittelträgers und der Radareinrichtung als Frequenzverschiebung erfasst. Betrachtet man einen einzigen Messpunkt auf der Oberfläche des Schleifmittelträgers, so kann man sich die dabei erfolgende Messung beispielweise so vorstellen, dass die Radarstrahlung bei einem gegenüber der Radareinrichtung bewegten Schleifmittelträger einmal von der Oberfläche des Schleifmittelträgers und ein anderes Mal von der Oberfläche eines Korns des Schleifmittels reflektiert beziehungsweise gestreut wird. Die Änderung dieses Abstands der reflektierenden beziehungsweise streuenden Oberfläche von der Radareinrichtung wird als Frequenzverschiebung erfasst. Setzt sich nun das Schleifmittel auf dem Schleifmittelträger mit dem bereits abgetragenen Material des Werkstücks zu, so wird die Abstandsänderung und damit die Frequenzverschiebung während der Relativbewegung zwischen Schleifmittelträger und Radareinrichtung geringer.In one embodiment of the invention, the radar device is a Doppler radar, which detects the changes in the distance between the surface of the abrasive or the abrasive carrier and the radar device as a frequency shift in a rapid movement of the abrasive carrier relative to the radar device. Considering a single measuring point on the surface of the abrasive carrier, one can imagine the resulting measurement, for example, that the radar radiation at one moving with respect to the radar abrasive carrier once from the surface of the abrasive carrier and another time from the surface of a grain of the abrasive reflected or scattered. The change of this distance of the reflective or scattering surface from the radar device is detected as a frequency shift. Now sets the abrasive on the abrasive carrier with the already removed material of the workpiece, so the distance change and thus the frequency shift during the relative movement between the abrasive carrier and radar device is less.

Insbesondere aber ist die Radareinrichtung in einer Ausführungsform ein frequenzmoduliertes Dauerstrich-Radar. Dieses wird im Englischen Frequency Modulated Continuous Wave Radar, kurz FMCW-Radar, genannt. Dieses Radarprinzip ermöglicht einen Radarbetrieb mit einer Ermittlung der Richtung und des Abstands zwischen einem Objekt und einer Sender- oder Empfängerantenne der Radarvorrichtung bei überschaubarem apparativem Aufwand.In particular, however, in one embodiment, the radar device is a frequency-modulated continuous-wave radar. This is called in English Frequency Modulated Continuous Wave Radar, short FMCW radar. This radar principle enables a radar operation with a determination of the direction and the distance between an object and a transmitter or receiver antenna of the radar device with manageable expenditure on equipment.

Ziel des FMCW-Radar ist es, die Laufzeit eines von einer Senderantenne abgestrahlten und von einer Empfängerantenne empfangenen Radarsignals zu bestimmen und damit den Abstand zwischen dem Objekt und einer der Antennen. Grundlage für die Abstandsmessung ist, dass die Frequenz eines monofrequenten, vergleichsweise schmalbandigen Radarsignals mit der Zeit variiert wird. Beispielsweise nimmt über ein Zeitintervall hinweg die Frequenz des abgestrahlten Signals kontinuierlich und linear gegenüber der Zeit zu. Verwendet man nun einen Teil des generierten Radarsignals als Referenzsignal und leitet dieses Referenzsignal dem Empfänger unmittelbar zu, während das eigentliche Radarsignal von der Sendeantenne über das Objekt, hier den Schleifmittelträger, zurück zur Empfängerantenne läuft und mischt man am Empfänger das von der Empfängerantenne empfangene Radarsignal mit dem Referenzsignal, so generiert der Mischprozess ein Zwischenfrequenzsignal. Die Frequenz des Zwischenfrequenzsignals ergibt sich aus den unterschiedlichen Laufzeiten von Referenzsignal und Radarsignal. Wichtig ist dabei, dass die Laufzeit des Radarsignals nicht größer ist als das vorbestimmte Zeitintervall, über welches die Frequenz des abgestrahlten Radarsignals geändert wird. Bestimmt man nun am Empfänger, das heißt hinter dem Mischer, die generierte Zwischenfrequenz, so ist diese proportional zum Abstand zwischen der Senderantenne beziehungsweise der Empfängerantenne und einem das Radarsignal reflektierenden oder streuenden Objekts, hier des Schleifmittelträgers.The aim of the FMCW radar is to determine the propagation time of a radar signal emitted by a transmitter antenna and received by a receiver antenna, and thus the distance between the object and one of the antennas. The basis for the distance measurement is that the frequency of a monofrequency, comparatively narrow-band radar signal is varied over time. For example, over a time interval, the frequency of the radiated signal increases continuously and linearly with respect to time. If one uses now a part of the generated radar signal as a reference signal and directs this reference signal to the receiver directly, while the actual radar signal from the transmitting antenna on the object, here the abrasive carrier, runs back to the receiver antenna and mixed at the receiver with the received from the receiver antenna radar signal the reference signal, the mixing process generates an intermediate frequency signal. The frequency of the intermediate frequency signal results from the different transit times of reference signal and radar signal. It is important that the duration of the radar signal is not greater than the predetermined time interval over which the frequency of the radiated radar signal is changed. If the generated intermediate frequency is now determined at the receiver, that is, behind the mixer, then this is proportional to the distance between the transmitter antenna or the receiver antenna and an object which reflects or scatters the radar signal, in this case the abrasive carrier.

Mit anderen Worten ausgedrückt, wird der Zeitpunkt der Abstrahlung des Radarsignals innerhalb eines Intervalls, in dem die Frequenz des abgestrahlten Radarsignals variiert wird, frequenzcodiert.In other words, the timing of radiation of the radar signal is frequency-encoded within an interval in which the frequency of the radiated radar signal is varied.

In einer Ausführungsform der Erfindung, insbesondere aber in einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Radareinrichtung ein frequenzmoduliertes Dauerstrich-Radar ist, ist die Radareinrichtung derart ausgestaltet, dass die Radareinrichtung in dem Betrieb der Schleifmaschine elektromagnetische Strahlung mit einer Mittenfrequenz in einem Frequenzbereich von 80 GHz bis 1 THz, vorzugsweise in einem Bereich von 100 GHz bis 200 GHz oder in einem Bereich von 200 GHz bis 300 GHz und besonders bevorzugt in einem Bereich von 110 GHz bis 770 GHz oder in einem Bereich von 220 GHz bis 260 GHz abstrahlt und empfängt.In one embodiment of the invention, but in particular in one embodiment of the invention, in which the radar device is a frequency modulated continuous wave radar, the radar device is designed such that the radar device in the operation of the grinding machine electromagnetic radiation with a center frequency in a frequency range of 80 GHz to 1 THz, preferably in a range of 100 GHz to 200 GHz or in a range of 200 GHz to 300 GHz and more preferably in a range of 110 GHz to 770 GHz or in a range of 220 GHz to 260 GHz radiates and receives.

Die genannten Frequenzbereiche sind zwischenzeitlich mit zum Teil kommerziell erhältlichen Radarsystemen geringer Baugröße abzudecken. Derartige Systeme lassen sich bevorzugt in eine Schleifmaschine integrieren, da sie keinen übermäßigen Bauraum benötigen.The aforementioned frequency ranges are to be covered in the meantime with partially commercially available radar systems of small size. Such systems can preferably be integrated into a grinding machine, since they do not require excessive space.

In einer Ausführungsform der Erfindung, in welcher die Radareinrichtung ein frequenzmoduliertes Dauerstrich-Radar ist, ist die Radareinrichtung derart ausgestaltet, dass sie in dem Betrieb der Schleifmaschine elektromagnetische Dauerstrichstrahlung mit einer Abstimmbandbreite von 40 GHz oder weniger, vorzugsweise mit einer Abstimmbandbreite von 30 GHz oder weniger, erzeugt und empfängt.In an embodiment of the invention in which the radar device is a frequency modulated continuous wave radar, the radar device is configured to provide continuous wave electromagnetic radiation in the operation of the grinder with a tuning bandwidth of 40 GHz or less, preferably with a tuning bandwidth of 30 GHz or less , generates and receives.

Dabei bestimmt die Abstimmbandbreite grundsätzlich die Auflösung, mit welcher die Radareinrichtung Abstandsänderungen erfassen kann. Während es grundsätzlich wünschenswert ist, eine möglichst große Auflösung zu haben, geht die Abstimmbandbreite immer auch mit einem erheblichen apparativen Aufwand auf Seite der Radareinrichtung einher. Daher gilt es aus ökonomischen Gründen, die Radareinrichtung so zu wählen, dass sie zu dem zu messenden Objekt beziehungsweise der gestellten Aufgabe passt. Es hat sich herausgestellt, dass zum Erfassen der Oberfläche eines Schleifmittelträgers mit dem darauf befindlichen Schleifmittel, um dessen Verschleiß zu detektieren, eine Abstimmbandbreite in einem Bereich von 20 GHz bis 40 GHz, vorzugsweise von 20 GHz bis 30 GHz ausreichend ist, gleichzeitig noch einen auch für die Massenproduktion vertretbaren apparativen Aufwand erfordert. The tuning bandwidth basically determines the resolution with which the radar device can detect changes in distance. While it is generally desirable to have the largest possible resolution, the tuning bandwidth is always accompanied by a considerable expenditure on equipment on the side of the radar device. For economic reasons, therefore, it is necessary to select the radar device in such a way that it fits the object to be measured or the task set. It has been found that for detecting the surface of an abrasive carrier having the abrasive thereon to detect its wear, a tuning bandwidth in a range of 20GHz to 40GHz, preferably 20GHz to 30GHz is sufficient at the same time For the mass production reasonable equipment required.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Radareinrichtung eine Dynamik, betrachtet über das gesamte System (d.h. eine Systembandbreite), von 60 dB oder mehr, vorzugsweise von 80 dB oder mehr, auf.In one embodiment of the invention, the radar device has a dynamics, viewed over the whole system (i.e., a system bandwidth) of 60 dB or more, preferably 80 dB or more.

In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Radareinrichtung einen monolithisch integrierten Mikrowellentransceiver-Schaltkreis (engl. Monolithic Microwave Transceiver Integrated Circuit; kurz MMIC), vorzugsweise auf Basis von SiGe-Halbleitertechnologie, ein Mikrowellenmodul, auf dem der Mikrowellentransceiver-Schaltkreis montiert ist, und ein Steuermodul. Dabei umfasst das Steuermodul einen Mikroprozessor zur Steuerung der Mikrowellenelemente sowohl auf dem Mikrowellenmodul als auch in dem Mikrowellentransceiver-Schaltkreis, einen Analog-Digital-Wandler, der so angeordnet eingerichtet ist, dass er in dem Betrieb der Radareinrichtung ein Zwischenfrequenzsignal von einem Empfängermischer digitalisiert und eine USB-Schnittstelle, wobei die USB-Schnittstelle mit dem Analog-Digital-Wandler verbunden ist, wobei die USB-Schnittstelle derart ausgestaltet ist, dass sie in dem Betrieb der Radareinrichtung das Zwischenfrequenzsignal als digitales Signal für eine Datenverarbeitungseinrichtung bereitstellt und wobei die USB-Schnittstelle derart ausgestaltet ist, dass sie in dem Betrieb der Radareinstellung eine Leistungsversorgung für die Radareinrichtung bereitstellt.In one embodiment of the invention, the radar device comprises a monolithically integrated microwave transceiver integrated circuit (MMIC), preferably based on SiGe semiconductor technology, a microwave module on which the microwave transceiver circuit is mounted, and a control module , In this case, the control module comprises a microprocessor for controlling the microwave elements both on the microwave module and in the microwave transceiver circuit, an analog-to-digital converter arranged to be digitized in the operation of the radar means an intermediate frequency signal from a receiver mixer and a USB interface, wherein the USB interface is connected to the analog-to-digital converter, wherein the USB interface is configured such that it provides the intermediate frequency signal as a digital signal for a data processing device in the operation of the radar device and wherein the USB interface is configured such that it provides a power supply for the radar device in the operation of the radar adjustment.

Es hat sich gezeigt, dass die Integration von Radareinrichtungen in eine Schleifmaschine, drei wesentliche Anforderungen an die Radareinrichtung hat, damit diese Messtechnik in der Produktionsumgebung Akzeptanz findet. Zum einen muss die Baugröße der Radareinrichtung so klein sein, dass die Radareinrichtung keinen nennenswerten Bauraum in der Schleifmaschine beansprucht. Zum anderen muss die Radareinrichtung einen Stückpreis aufweisen, welcher die Integration in die Schleifmaschine auch aus ökonomischer Sicht sinnvoll macht. Darüber hinaus muss die Radareinrichtung über eine standardisierte Schnittstelle in die Steuerung der Schleifmaschine integrierbar sein.It has been found that the integration of radar devices into a grinding machine has three essential requirements for the radar device in order for this measurement technology to be accepted in the production environment. First, the size of the radar device must be so small that the radar claimed no significant space in the grinding machine. On the other hand, the radar device must have a unit price, which also makes the integration in the grinding machine from an economic point of view. In addition, the radar device must be integrated via a standardized interface in the control of the grinding machine.

Alle drei Anforderungen erfüllt die zuvor beschriebene Radareinrichtung. Die Bereitstellung von Sender und Empfänger auf einem monolithisch integrierten Mikrowellentransceiver-Schaltkreis ermöglicht eine Bauform mit einem möglichst geringen Platzbedarf. Zudem ist diese Bauform für eine kostengünstige Fertigung in höheren Stückzahlen geeignet.All three requirements are fulfilled by the radar device described above. The provision of transmitter and receiver on a monolithically integrated microwave transceiver circuit allows a design with the smallest possible space requirement. In addition, this design is suitable for low-cost production in higher quantities.

Zuletzt stellt die Wandlung des Zwischenfrequenzsignals und damit des auszuwertenden Signals in einem Analog-Digital-Wandler, noch vor einer Verarbeitung, das heißt einer Auswertung des Zwischenfrequenzsignals, die erforderliche einfache Einbindung in die Steuerumgebung der Schleifmaschine bereit. Die USB-Schnittstelle ermöglicht eine einfache Übergabe des digitalisierten Zwischenfrequenzsignals und damit dessen Auswertung in einem Rechner außerhalb der eigentlichen Radareinrichtung.Finally, the conversion of the intermediate frequency signal and thus the signal to be evaluated in an analog-to-digital converter, before processing, that is, an evaluation of the intermediate frequency signal, the required simple integration into the control environment of the grinding machine ready. The USB interface allows easy transfer of the digitized intermediate frequency signal and thus its evaluation in a computer outside the actual radar device.

Es ist möglich in Ausführungsformen der Erfindung verschiedene der zuvor beschriebenen Messverfahren zu kombinieren und auf diese Weise verschiedene Parameter zum Bestimmen der Information über den Betriebszustand des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel zu gewinnen.It is possible in embodiments of the invention to combine various of the measuring methods described above and in this way to obtain various parameters for determining the information about the operating state of the abrasive carrier with the abrasive.

Insbesondere ist einer Ausführungsform der Erfindung das frequenzmoduliertes Dauerstrich-Radar ein Dopplerradar. Eine solche Kombination aus einem Dopplerradar und einem frequenzmodulierten Dauerstrich-Radar ist in der Literatur auch als Mikro-Dopplerradar bekannt.In particular, in one embodiment of the invention, the frequency modulated continuous-wave radar is a Doppler radar. Such a combination of a Doppler radar and a frequency-modulated continuous-wave radar is also known in the literature as micro Doppler radar.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Radareinrichtung bistatisch ausgestaltet, das heißt sowohl für den Sender als auch für den Empfänger steht jeweils eine eigene Antenne bereit. Dies erfordert für einen erfindungsgemäßen Einsatzbereich den geringsten apparativen und damit finanziellen Aufwand.In a further embodiment of the invention, the radar device is designed bistatically, that is, both for the transmitter and for the receiver each has its own antenna ready. This requires for a field of application according to the invention the least equipment and thus financial expense.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Schleifmaschine eine Radareinrichtung zum Erfassen einer Rauheit des Werkstücks auf, wobei die Radareinrichtung derart ausgestaltet ist, dass in dem Betrieb der Schleifmaschine von der Radareinrichtung abgestrahlte elektromagnetische Strahlung zumindest auf einen Abschnitt des Werkstücks gerichtet ist, sodass von dem Werkstück reflektierte oder gestreute elektromagnetische Strahlung eine Information über eine Rauheit des Werkstücks enthält.In one embodiment of the invention, the grinding machine has a radar device for detecting a roughness of the workpiece, wherein the radar device is configured such that in the operation of the grinding machine radiated electromagnetic radiation from the radar device is directed at least to a portion of the workpiece, so that of the workpiece reflected or scattered electromagnetic radiation contains information about a roughness of the workpiece.

Diese Radareinrichtung, welche der Erfassung der Rauheit des Werkstücks dient, kann in einer Ausführungsform diejenige Radareinrichtung sein, die auch zum Erfassen des Betriebszustands des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel dient. In diesem Fall muss die Radareinrichtung derart ausgestaltet und angeordnet sein, dass diese elektromagnetische Strahlung derart abstrahlt, dass diese entweder gleichzeitig sowohl von dem Schleifmittelträger als auch von dem Werkstück reflektiert oder gestreut wird oder aber die Strahlführung der Radareinrichtung lässt sich derart ändern, dass die Radareinrichtung die elektromagnetische Strahlung wahlweise auf den Schleifmittelträger oder aber auf das Werkstück richtet.This radar device, which serves to detect the roughness of the workpiece, can in According to one embodiment, the radar device also serves to detect the operating state of the abrasive carrier with the abrasive. In this case, the radar device must be designed and arranged such that it emits electromagnetic radiation in such a way that it is reflected or scattered either simultaneously from the abrasive carrier and from the workpiece, or the beam guide of the radar device can be changed such that the radar device the electromagnetic radiation selectively directed to the abrasive carrier or on the workpiece.

In einer alternativen Ausführungsform sind zwei Radareinrichtungen vorgesehen, nämlich eine erste Radareinrichtung zum Gewinnen einer Information über den Betriebszustand des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel und eine zweite Radareinrichtung, um die Rauheit des Werkstücks zu bestimmen.In an alternative embodiment, two radar devices are provided, namely a first radar device for obtaining information about the operating state of the abrasive carrier with the abrasive and a second radar device for determining the roughness of the workpiece.

Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Radareinrichtung zum Erfassen einer Rauheit des Werkstücks in einer alternativen Anordnung auch statt der Radareinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands des Schleifmitteträgers vorgesehen sein kann. Damit umfasst eine alternative der vorliegenden Erfindung auch eine Variante, bei der keine Radareinrichtung vorgesehen ist, welche den Betriebszustand des Schleifmittelträgers erfasst.It goes without saying that the radar device according to the invention for detecting a roughness of the workpiece in an alternative arrangement can also be provided instead of the radar device for detecting an operating state of the abrasive carrier. Thus, an alternative to the present invention also includes a variant in which no radar device is provided, which detects the operating state of the abrasive carrier.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Radareinrichtung zum Erfassen einer Rauheit des Werkstücks derart ausgestaltet, dass in dem Betrieb der Schleifmaschine von der Radareinrichtung abgestrahlte elektromagnetische Strahlung auf einen Abschnitt des Werkstücks vor einem Eingriff mit dem Schleifmittel des Schleifmittelträgers gerichtet ist und/oder auf einen Abschnitt des Werkstücks nach einem Eingriff des Werkstücks mit dem Schleifmittel des Schleifmittelträgers. Wird die Rauheit des Werkstücks sowohl vor dem Eingriff mit dem Schleifmittel als auch nach dem Eingriff mit dem Schleifmittel erfasst, so lässt sich der Einfluss des Schleifmittels auf das Werkstück unmittelbar bestimmen.In one embodiment of the invention, the radar device for detecting a roughness of the workpiece is configured such that in the operation of the grinding machine radiated by the radar electromagnetic radiation is directed to a portion of the workpiece from engagement with the abrasive of the abrasive carrier and / or on a portion of the workpiece after engagement of the workpiece with the abrasive of the abrasive carrier. If the roughness of the workpiece is detected both before the engagement with the abrasive and after the engagement with the abrasive, the influence of the abrasive on the workpiece can be determined directly.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Schleifmaschine eine Radareinrichtung zum Erfassen einer Position des Werkstücks auf, wobei die Radareinrichtung derart ausgestaltet ist, dass in dem Betrieb der Schleifmaschine von der Radareinrichtung abgestrahlte elektromagnetische Strahlung zumindest auf eine Kante des Werkstücks gerichtet ist, sodass von dem Werkstück reflektierte oder gestreute elektromagnetische Strahlung eine Information über eine Position des Werkstücks enthält.In a further embodiment of the invention, the grinding machine has a radar device for detecting a position of the workpiece, wherein the radar device is configured such that in the operation of the grinding machine radiated by the radar electromagnetic radiation is directed at least on an edge of the workpiece, so that of the Workpiece reflected or scattered electromagnetic radiation contains information about a position of the workpiece.

Es versteht sich, dass auch diese Radareinrichtung wieder entweder eine zusätzliche Radareinrichtung oder aber die gleiche Radareinrichtung sein kann, wie die Radareinrichtung zum Erfassen des Betriebszustands des Schleifmittelträgers.It goes without saying that this radar device can again be either an additional radar device or the same radar device as the radar device for detecting the operating state of the abrasive carrier.

Auch umfasst die vorliegende Anmeldung eine Erfindung, bei welcher die Radareinrichtung anders als in Anspruch 1 ausschließlich zum Erfassen einer Position des Werkstücks innerhalb der Schleifmaschine dient und nicht zusätzlich zum Erfassen einer Information über den Betriebszustand des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel.Also, the present application comprises an invention in which the radar device, unlike in claim 1, serves exclusively for detecting a position of the workpiece within the grinding machine and not in addition to detecting information about the operating state of the abrasive carrier with the abrasive.

Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks mit den Schritten Bereitstellen eines Schleifmittels auf einem Schleifmittelträger in einer Schleifmittelaufnahme einer Schleifmaschine, Bereitstellen eines Werkstücks in einer Werkstückaufnahme der Schleifmaschine und Ausführen einer Relativbewegung zwischen dem Schleifmittelträger und dem Werkstück mit Hilfe einer motorisch angetriebenen Antriebseinrichtung der Schleifmaschine, sodass das Schleifmittel abrasiv auf das Werkstück einwirkt, Erzeugen elektromagnetischer Strahlung in einer Radareinrichtung, Abstrahlen der elektromagnetischen Strahlung in Richtung eines Abschnitts des Schleifmittelträgers, Erfassen der von dem Schleifmittelträger reflektierten oder gestreuten elektromagnetischen Strahlung und Auswerten der von dem Schleifmittelträger reflektierten oder gestreuten elektromagnetischen Strahlung, um eine Information über einen Betriebszustand des Schleifmittelträgers zu erhalten.At least one of the aforementioned objects is also achieved by a method of grinding a workpiece comprising the steps of providing an abrasive on an abrasive carrier in an abrasive receptacle of a grinding machine, providing a workpiece in a workpiece fixture of the grinding machine, and performing relative movement between the abrasive carrier and the workpiece Assisting a motor driven drive device of the grinding machine so that the abrasive material is abrasive to the workpiece, generating electromagnetic radiation in a radar device, radiating the electromagnetic radiation towards a portion of the abrasive carrier, detecting the electromagnetic radiation reflected or scattered from the abrasive carrier, and evaluating the thereof Abrasive carrier reflected or scattered electromagnetic radiation to information about an operating condition of the loop to receive the carrier.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren deutlich.

1 ist eine schematische, weggebrochene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bandschleifmaschine.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht durch ein Schleifband aus der Bandschleifmaschine aus 1, wobei 2a) das Schleifband im unbenutzten Betriebszustand zeigt, während 2b) das Schleifband nach einer gewissen Standzeit zeigt.

Further advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment and the associated figures.

1 is a schematic, broken away side view of a belt grinding machine according to the invention.
2 is a schematic cross-sectional view through an abrasive belt from the belt grinder 1 , in which 2a ) shows the abrasive belt in the unused operating state while 2 B ) shows the sanding belt after a certain service life.

In den Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.In the figures, like elements are designated by like reference numerals.

1 zeigt eine schematische, weggebrochene Querschnittsansicht durch eine erfindungsgemäße Schleifmaschine 1. Bei der Schleifmaschine 1 handelt es sich um eine Bandschleifmaschine zum Schleifen eines Werkstücks 2 aus Holz. Die Schleifmaschine 1 selbst verfügt über ein Endlosschleifband 3, welches in der dargestellten Ausführungsform von zwei angetriebenen Spannrollen 4, 5 als Schleifmittelträgeraufnahme gehalten ist, sodass es sich kontinuierlich umlaufend bewegt. Die Werkstückaufnahme wird in der dargestellten Ausführungsform von einer tischförmigen Ablage 12 für das Werkstück gebildet. 1 shows a schematic, broken away cross-sectional view through a grinding machine according to the invention 1 , At the grinding machine 1 it is a belt sander for grinding a workpiece 2 wooden. The grinding machine 1 itself has an endless sanding belt 3, which is held in the illustrated embodiment by two driven tension rollers 4, 5 as an abrasive carrier support so that it moves continuously revolving. The workpiece holder is formed in the illustrated embodiment of a table-shaped tray 12 for the workpiece.

Durch das in Eingriff Bringen des Schleifbands 3 mit dem Werkstück 2 wirkt das Schleifband 3 abrasiv auf die Oberfläche 6 des Werkstücks 2 ein. Das Schleifband 3 wiederum umfasst einen Schleifmittelträger 7 mit einem darauf aufgebrachtem Schleifmittel 8.By engaging the abrasive belt 3 with the workpiece 2 the sanding belt acts 3 abrasive on the surface 6 of the workpiece 2 one. The sanding belt 3 in turn comprises an abrasive carrier 7 with an abrasive applied thereto 8th ,

Dies ist in den 2a) und 2b) schematisch in einer weggebrochenen Schnittansicht gezeigt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Schleifmittelträger 7 ein Pappband, während das Schleifmittel 8 aus auf dem Schleifmittelträger 7 gebundenen Schleifkörnern 9 besteht. Die Körnung, d.h. die mittlere Korngröße der Körner 9 entscheidet über die Rauheit des Schleifbands 3.This is in the 2a ) and 2b) are shown schematically in a broken-away sectional view. In the illustrated embodiment, the abrasive carrier is 7 a cardboard tape while the abrasive 8 off on the abrasive carrier 7 bonded abrasive grains 9 consists. The grain size, ie the mean grain size of the grains 9 decides on the roughness of the sanding belt 3 ,

Dabei versteht man unter der Rauheit die Höhenvariation der Oberfläche des Schleifbands, welche durch den Mittelwert der Höhenvariation und ihre Standardabweichung beschrieben wird. Es versteht sich, dass die Rauheit zunimmt, wenn die Korngröße der Hartstoffkörner 9 zunimmt.Roughness is the height variation of the surface of the abrasive belt, which is described by the mean of the height variation and its standard deviation. It is understood that the roughness increases when the grain size of the hard grains 9 increases.

Beim Schleifen verschleißt das Schleifband 3 primär dadurch, dass sich die Zwischenräume zu den Hartstoffkörnern 9 mit Schleifstaub von der Oberfläche 6 des Werkstücks 2 zusetzen. Dies ist schematisch in 2b) gezeigt. Mit zunehmender Standzeit des Schleifbands 3 auf der Bandschleifmaschine 1 nimmt damit der Mittelwert der Höhenvariation der Oberfläche des Schleifbands 3 ab. In unbenutztem Zustand (siehe 2a)) ist die maximale Höhenänderung auf dem Schleifband 3 als Differenz zwischen der maximalen Höhe eines Hartstoffkorns 9 und der Oberfläche des Schleifmittelträgers 7 gegeben. Demgegenüber ist die maximale Höhenvariation in einem Zustand mit Verschleiß, so wie er in 2b) gezeigt ist, durch die maximale Höhenvariation zwischen der maximalen Höhe eines Hartkorns 9 und der Oberfläche 10 des die Zwischenräume zwischen den Hartkömern 9 zusetzenden Schleifstaubs gegeben.During grinding, the sanding belt wears out 3 primarily by the fact that the intermediate spaces to the hard material grains 9 with sanding dust from the surface 6 of the workpiece 2 enforce. This is schematically in 2 B ). With increasing service life of the grinding belt 3 on the belt grinding machine 1 thus takes the mean value of the height variation of the surface of the abrasive belt 3 from. In unused condition (see 2a )) is the maximum height change on the abrasive belt 3 as the difference between the maximum height of a hard material grain 9 and the surface of the abrasive carrier 7. In contrast, the maximum height variation is in a state of wear as it is in 2 B ) is shown by the maximum height variation between the maximum height of a hard grain 9 and the surface 10 of the spaces between the Hartkömern 9 zusetzenden grinding dust given.

Mit Hilfe einer Radareinrichtung 11, welche in 1 schematisch dargestellt ist, lässt sich nun ein Maß für die Rauheit des Schleifbands aus Schleifmittelträger 7 und Schleifmittel 8 bestimmen und dieses Maß für die Rauheit als Information über den Betriebszustand des Schleifmittelträgers mit dem Schleifmittel heranziehen.With the help of a radar device 11 , what a 1 is shown schematically, can now be a measure of the roughness of the abrasive belt of abrasive carrier 7 and abrasives 8th determine and use this measure of roughness as information about the operating state of the abrasive carrier with the abrasive.

In der dargestellten Ausführungsform ist die Radareinrichtung 11 eine vollpolarimetrische Radareinrichtung, so dass die Radareinrichtung eine Depolarisation einer abgestrahlten linear mit einer Richtung polarisierten und von dem Schleifband 3 gestreuten elektromagnetischen Strahlung erfasst. Diese Depolarisation ist ein Maß für die Rauheit der Oberfläche des Schleifbands 3 und damit ein Maß für den Betriebszustand des Schleifbands 3.In the illustrated embodiment, the radar device is 11 a fully polarimetric radar device such that the radar device depolarizes a radiated linearly polarized one direction and the abrasive belt 3 detected scattered electromagnetic radiation. This depolarization is a measure of the roughness of the surface of the abrasive belt 3 and thus a measure of the operating state of the grinding belt 3 ,

Wie in 1 zeichnerisch angedeutet, lässt sich die Radareinrichtung 11 darüber hinaus Verschwenken, sodass sie wahlweise statt auf eine Oberfläche des Schleifbands 3 auch auf die Oberfläche 6 des Werkstücks 2 gerichtet werden kann. Nach dem Verschwenken, sodass die Radarstrahlung von der Oberfläche 6 des Werkstücks 2 reflektiert oder gestreut wird, lässt sich auf diese Weise die Rauheit des Werkstücks 2 nach dem Durchlaufen der Bandschleifmaschine 1 erfassen und so dessen Oberflächenqualität nach dem Schleifprozess feststellen.As in 1 indicated in the drawing, the radar device can be 11 In addition, pivoting so that they are optional instead of on a surface of the grinding belt 3 also on the surface 6 of the workpiece 2 can be directed. After pivoting, so that the radar radiation from the surface 6 of the workpiece 2 is reflected or scattered, can be in this way the roughness of the workpiece 2 after passing through the belt sander 1 and thus determine its surface quality after the grinding process.

Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.For purposes of the original disclosure, it is to be understood that all such features as will become apparent to those skilled in the art from the present description, drawings, and claims, even if concretely described only in connection with certain other features, both individually and separately any combination with other of the features or feature groups disclosed herein are combinable, unless this has been expressly excluded or technical conditions make such combinations impossible or pointless. On the comprehensive, explicit representation of all conceivable combinations of features is omitted here only for the sake of brevity and readability of the description.

Während die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung dargestellt und beschrieben wurde, erfolgt diese Darstellung und Beschreibung lediglich beispielhaft und ist nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht, so wie er durch die Ansprüche definiert wird. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt.While the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the foregoing description, such illustration and description is exemplary only and is not intended to limit the scope of the protection as defined by the claims. The invention is not limited to the disclosed embodiments.

Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen sind für den Fachmann aus den Zeichnungen, der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich. In den Ansprüchen schließt das Wort „aufweisen“ nicht andere Elemente oder Schritte aus und der unbestimmte Artikel „eine“ oder „ein“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in unterschiedlichen Ansprüchen beansprucht sind, schließt ihre Kombination nicht aus. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht.Variations of the disclosed embodiments will be apparent to those skilled in the art from the drawings, the description and the appended claims. In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements or steps, and the indefinite article "a" or "an" does not exclude a plurality. The mere fact that certain features are claimed in different claims does not exclude their combination. Reference signs in the claims are not intended to limit the scope of protection.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Schleifmaschinegrinding machine
22: Werkstückworkpiece
33: Schleifbandsanding belt
44: Spannrollentensioners
55: Spannrollentensioners
66: Oberflächesurface
77: SchleifmittelträgerAbrasive backing
88th: Schleifmittelabrasive
99: Schleifkörnerabrasive grains
1010: Oberflächesurface
1111: Radareinrichtungradar device
1212: WerkstückaufnahmeWorkpiece holder

Claims

Grinding machine (1) for grinding a workpiece (2) with an abrasive carrier holder (4, 5) for an abrasive carrier (7) with an abrasive (8), a workpiece holder (12) and a motor driven drive device, wherein the abrasive carrier holder (4, 5 ), the workpiece holder and the drive device are configured such that in an operation of the grinding machine (1) in the Abmittelmittelträgeraufnahme (4, 5) recorded abrasive carrier (7) with the abrasive (8) and a recorded in the workpiece holder workpiece (2) relative to each other are movable relative to each other, that the abrasive (8) abrasive on the workpiece (2) acts, characterized in that the grinding machine (1) a radar device (11) for detecting an operating state of the abrasive carrier (7) with the abrasive (8) , wherein the radar device (11) is arranged and arranged such that in the operation of the Schleifmaschi (1) electromagnetic radiation emitted by the radar device (11) is directed to at least a portion of the abrasive carrier (7) with the abrasive (8) so that electromagnetic radiation reflected or scattered by the abrasive carrier (7) provides information about the operating condition of the abrasive Contains abrasive carrier (7) with the abrasive (8).

Grinding machine (1) according to the preceding claim, characterized in that the radar device (11) is arranged such that the radar device (11) in the operation of the grinding machine (1) depolarization of the abrasive carrier (7) with the abrasive (8 ) detects reflected or scattered electromagnetic radiation, wherein the depolarization forms the information about the operating state of the abrasive carrier (7) with the abrasive (8).

Grinding machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the radar device (11) is a Doppler radar, wherein a Doppler shift forms the information about the operating state of the abrasive carrier (7) with the abrasive (8).

Grinding machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the radar device (11) is a frequency-modulated continuous wave radar, wherein a change in distance measured between the two different locations on the abrasive carrier (7) with the abrasive (8) informs the operating state of the Abrasive carrier (7) with the abrasive (8) forms.

Grinding machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the radar device (11) is designed such that the radar device (11) in the operation of the grinding machine (1) electromagnetic radiation having a center frequency in a frequency range of 80 GHz to 300 GHz, preferably in a range of 100 GHz to 200 GHz or in a range of 200 GHz to 300 GHz, and more preferably in a range of 110 GHz to 170 GHz or in a range of 220 GHz to 260 GHz radiates and receives.

Grinding machine (1) after Claim 4 or 5 , characterized in that the radar device (11) is designed such that the radar device (11) in the operation of the grinding machine (1) electromagnetic continuous wave radiation with a tuning bandwidth in a range of 20 to 40 GHz, preferably with a tuning bandwidth of 20 GHz 30 GHz.

Grinding machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the radar device (11) has an evaluation device which is designed such that it receives at least information from the abrasive carrier (7) with the abrasive in the operation of the grinding machine (1) (8) reflected or scattered electromagnetic radiation selected from a group comprising a depolarization, a Doppler shift, a change in distance, or a combination thereof, evaluates and sets this information as a measure of wear of the abrasive carrier (7) with the abrasive (8) ,

Grinding machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the radar device (11) comprises a monolithically integrated microwave transceiver circuit (MMIC), a microwave module on which the microwave transceiver circuit is mounted, and a control module having a microprocessor, an analog-to-digital converter arranged and arranged to operate in the radar device (11) digitizing an intermediate frequency signal from a receiver mixer, and a USB interface, wherein the USB interface is connected to the analog-to-digital converter, the USB interface being designed to be used in the operation of the radar device ( 11) provides the intermediate frequency signal as a digital signal to a data processing device, and wherein the USB interface is adapted to provide a power supply to the radar device (11) in the operation of the radar device (11).

Grinding machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the radar device (11) is designed bistatically.

Grinding machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the radar device (11) has a system dynamic of 60 dB or more, preferably 80 dB or more.

Grinding machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the grinding machine (1) is a belt grinding machine, preferably a wide-belt sanding machine for processing wood.

Grinding machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the grinding machine (1) comprises a radar device (11) for detecting a roughness of the workpiece (2), wherein the radar device (11) is designed such that in the operation of the grinding machine (1) electromagnetic radiation emitted by the radar device (11) is directed at least to a portion of the workpiece (2) so that electromagnetic radiation reflected or scattered by the workpiece (2) contains information about a roughness of the workpiece (2).

Grinding machine (1) according to the preceding claim, characterized in that the radar device (11) for detecting the roughness is designed such that in the operation of the grinding machine (1) radiated electromagnetic radiation from the radar device (11) on a portion of the workpiece ( 2) is directed against engagement with the abrasive means (8) of the abrasive carrier (7) and / or is directed to a portion of the workpiece (2) after engagement with the abrasive means (8) of the abrasive carrier (7).

Grinding machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the grinding machine (1) has a radar device (11) for detecting a position of the workpiece (2), wherein the radar device (11) is designed such that in the operation of the grinding machine (1) electromagnetic radiation emitted by the radar device (11) is directed at least to an edge of the workpiece (2) so that electromagnetic radiation reflected or scattered by the workpiece (2) contains information about a position of the workpiece (2).

Method for grinding a workpiece (2) comprising the steps of providing an abrasive (8) on an abrasive carrier (7) in an abrasive holder of a grinding machine (1), providing a workpiece (2) in a workpiece holder of the grinding machine (1) and performing a relative movement between the abrasive carrier (7) and the workpiece (2) by means of a motor driven drive means of the grinding machine (1), so that the abrasive (8) acts abrasive on the workpiece (2), characterized in that the method further comprises the steps Generating electromagnetic radiation in a radar device (11), radiating the electromagnetic radiation in the direction of a section of the abrasive carrier (7), detecting the electromagnetic radiation reflected or scattered by the abrasive carrier (7), and evaluating the electromagnetic reflected or scattered by the abrasive carrier (7) str To obtain information about the operating state of the abrasive carrier (7).