DE102018118369A1

DE102018118369A1 - Vorrichtung zur Vorhersage eines Blattabrisses eines Bandsägeblattes einer Bandsäge

Info

Publication number: DE102018118369A1
Application number: DE102018118369.0A
Authority: DE
Inventors: Philipp Unterweger; Stephan Eckhardt
Original assignee: Gebrueder Linck GmbH and Co KG Gatterlinck Maschinen Fabrik
Current assignee: Gebrueder Linck GmbH and Co KG Gatterlinck Maschinen Fabrik
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2020-01-30

Abstract

Vorrichtung (10) zur Vorhersage eines Blattabrisses eines Bandsägeblattes (18) einer Bandsäge (100), bei der das Bandsägeblatt (18) über eine erste und eine zweite Bandsägerolle (12, 14), die um zwei voneinander beabstandete Rotationsachsen (16, 16') rotieren, derart geführt ist, dass das Bandsägeblatt (18) eine um die erste und zweite Bandsägerolle (12, 14) umlaufende Bewegung ausführt, wobei die Vorrichtung (10) aufweist: einen ersten Sensor (30), der dazu eingerichtet ist, eine im Wesentlichen parallel zu einer der Rotationsachsen (16, 16') der Bandsägerollen (12, 14) erfolgende, alternierende Bewegung (32) des Bandsägeblattes (18) zu erfassen und dabei ein erstes Sensorsignal (34) zu erzeugen; und eine Auswerteeinheit (36), welche dazu eingerichtet ist, das erste Sensorsignal (34) auszuwerten und ein auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes (18) hinweisendes Warnsignal (38) zu erzeugen, wenn das erste Sensorsignal (34) einen vorbestimmten Grenzwert (S1, S2) überschreitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vorhersage eines Blattabrisses eines Bandsägeblattes einer Bandsäge. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Bandsäge mit einer solchen Vorhersage-Vorrichtung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verwendung der Bandsäge.
Bandsägen weisen üblicherweise zwei zueinander beabstandet angeordnete Bandsägerollen auf, die um zumeist parallele Rotationsachse rotieren. In anderen Anwendungsfällen ist eine der Rotationsachsen gegenüber der anderen neigbar, um die Position des Bandsägeblattes in Bezug auf eine Vorderkante der Bandsägerolle(n) einzustellen. Das Sägeblatt einer Bandsäge, das typischerweise als Bandsägeblatt oder Endlossägeblatt bezeichnet wird, wird von den beiden Bandsägerollen geführt und umläuft diese. Zumindest eine der beiden Bandsägerollen wird motorisch angetrieben und bewegt auf diese Weise das Bandsägeblatt mit einer einstellbaren Geschwindigkeit in einer Umlaufrichtung.
Um eine geführte Bewegung des Bandsägeblattes auf einer vorbestimmten Bahn auch dann zu gewährleisten, wenn ein Sägegut, beispielsweise Holz, mit einer bestimmten Kraft in einer typischerweise parallel zu zumindest einer der beiden Rotationsachsen der Bandsägerollen verlaufenden Vorschubrichtung gegen eine mit Sägezähnen versehene Schmalseite des Bandsägeblatts geführt wird, wird das Bandsägeblatt mit hohen Kräften mechanisch gespannt. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass der Achsabstand zwischen den Bandsägerollen nach dem Auflegen des Bandsägeblattes vergrößert wird.
Durch den Umlauf des Bandsägeblattes über die Bandsägerollen und die hohe wirkende Zugspannung sowie durch die während des Bearbeitungsprozesses auftretenden Schneidkräfte, ist das Bandsägeblatt einer ständigen mechanischen und thermischen Beanspruchung ausgesetzt, durch die es zur Mikro- und schließlich zur Makrorissbildung kommen kann. Eine entsprechende Ausbreitung und/oder Vermehrung der Risse kann zu einem Abreißen des Bandsägeblattes führen, wodurch die Bandsäge sowie angrenzende Maschinenteile beschädigt oder gar zerstört werden können.
Ein Blattabriss führt zu einem Stillstand der Bandsäge und somit zu einem Produktionsausfall und gefährdet ggf. eine Bedienperson.
Es wäre daher wünschenswert, derartige Risse erkennen zu können, um einen Band- bzw. Blattabriss vorhersagen zu können. Schließlich sollte auch vermieden werden, dass ein unbeschädigtes Bandsägeblatt, das eigentlich noch eine Zeit lang verwendbar wäre in „vorauseilendem Gehorsam“, beispielsweise aufgrund von regelmäßigen Austauschintervallen, zu früh ausgetauscht wird.
Eine auf den ersten Blick als naheliegend erscheinende Lösung zur Erkennung bzw. Vorhersage eines Blattabrisses wäre beispielsweise eine rein visuelle Erfassung des Bandsägeblattes, beispielsweise durch eine Kamera. Damit ließen sich strukturelle Veränderungen der Oberflächenstruktur des Bandsägeblattes beobachten.
Eine solche vermeintlich naheliegende Lösung lässt sich in der Praxis jedoch nur schwierig umsetzen oder wäre zumindest mit einem hohen Kostenaufwand verbunden. Da das Bandsägeblatt mit einer sehr hohen Umlaufgeschwindigkeit um die beiden Bandsägerollen rotiert, müsste eine solche visuelle Erkennung mit einer sehr hohen Frequenz (erfasste Bilder pro Sekunde) erfolgen. Die Ausgestaltung solcher Bildaufnahmeeinheiten wäre auch deswegen relativ teuer und aufwendig, da für eine fehlerfreie Auswertung aufwendige Bildauswerteeinheiten eingesetzt werden müssten. Zudem beeinträchtigt die üblicherweise sehr starke Spanbildung bei Bandsägen, insbesondere bei der Holzverarbeitung, die Sicht für die Kamera, welche zur visuellen Erkennung eingesetzt werden müsste.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine vergleichsweise einfache und kostengünstige Vorrichtung bereitzustellen, durch die ein Blattabriss eines Bandsägeblattes einer Bandsäge vorhersagbar ist, bevor es zu einem vollständigen Abriss des Bandsägeblattes und den damit einhergehenden Gefahren und Beschädigungen kommt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen ersten Sensor und eine Auswerteeinheit auf. Der erste Sensor ist dazu eingerichtet, eine im Wesentlichen parallel zu einer der Rotationsachsen der Bandsägerollen erfolgende, alternierende Bewegung des Bandsägeblattes zu erfassen und dabei ein erstes Sensorsignal zu erzeugen. Die Auswerteeinheit ist dazu eingerichtet, das erste Sensorsignal auszuwerten und ein auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes hinweisendes Warnsignal zu erzeugen, wenn das erste Sensorsignal einen vorbestimmten einstellbaren Grenzwert überschreitet. Des Weiteren wird die oben genannte Aufgabe gemäß Anspruch 11 durch eine Bandsäge gelöst, bei der das Bandsägeblatt über eine erste und eine zweite Bandsägerolle, die um zwei voneinander beabstandete Rotationsachsen rotieren, derart geführt ist, dass das Bandsägeblatt eine um die erste und zweite Bandsägerolle umlaufende Bewegung ausführt, wobei die Bandsäge eine erfindungsgemäße Vorrichtung der oben genannten Art aufweist.
Ferner die oben genannte Aufgabe gemäß Anspruch 15 durch ein Verfahren zur Verwendung der Bandsäge mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst.
Ein Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass ein sich anbahnender Blattabriss frühzeitig erkannt werden kann, so dass ein Auswechseln des Bandsägeblattes rechtzeitig vor dem Eintreten eines solchen Blattabrisses erfolgen kann.
Die Erfinder haben nämlich erkannt, dass sich bei einem sich anbahnenden Blattabriss eine spezielle Art der Bewegung des Bandsägeblattes beobachten lässt. Es hat sich gezeigt, dass das Bandsägeblatt in einem solchen Fall beginnt sich im Wesentlichen parallel zu einer der Rotationsachsen der Bandsägerollen in alternierender Weise hin und her zu bewegen. Es kommt also zu einer Art Pendelbewegung bzw. einer alternierenden Bewegung des Bandsägeblattes. Die Pendelbewegung erfolgt lediglich „im Wesentlichen parallel“ und nicht immer exakt parallel zu den Rotationsachsen. Beispielsweise kann es durch eine minimale Schrägstellung von einer der beiden Bandsägerollen oder durch sonstige Störgrößen (wie z. B. eine Unwucht) zu einer Abweichung von einer exakt parallelen Bewegung kommen. Die alternierende Bewegung bzw. die Pendelbewegung verläuft mit anderen Worten orthogonal zu der Umlaufrichtung und parallel zu einer Ebene des Bandsägeblattes, die von einer Bandsägeblattbreitenrichtung und der Umlaufrichtung des Bandsägeblattes aufgespannt wird. Die durch den sich anbahnenden Blattabriss bedingte alternierende Bewegung ist zunächst sehr klein, wird jedoch mit zunehmender Risslänge eines Risses (Teilrisses) im Bandsägeblatt größer (beispielsweise bis zu mehreren Millimetern Auslenkung in jede Richtung). Die erfindungsgemäße Auswerteeinheit kann diesen Verlauf des von dem ersten Sensor erzeugten Sensorsignals auswerten und bei einem bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes ein hinweisendes Warnsignal ausgeben.
Das auf einen bevorstehenden Blattabriss hinweisende Warnsignal kann beispielsweise erzeugt werden, wenn das erste Sensorsignal einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, wobei der vorbestimmte Grenzwert eine Frequenz, eine Amplitude und/oder eine Amplituden-Änderung des ersten Sensorsignals sein kann.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in ihren relativ einfach und kostengünstig zu realisierenden Komponenten (Sensor und Auswerteeinheit). Sensoren, die zur Positionsbestimmung des Bandsägeblattes eingesetzt werden, sind durchaus üblich und werden häufig eingesetzt, um bspw. in der Automatisierungstechnik den Abstand oder das Vorhandensein von Objekten zu erfassen.
Es ist daher möglich, die aus den zuvor genannten Systemen bereits bekannten Sensoren auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung einzusetzen, nunmehr jedoch zu einem anderen Zweck, nämlich zur Messung der Position des Bandsägeblattes auf den Bandsägerollen und mittels der erfindungsgemäßen Auswerteeinheit zur Vorhersage eines bevorstehenden Blattabrisses. Die dafür auszuwertenden Teile des Sensorsignals sind ganz andere als die Teile des Sensorsignals, die genutzt werden, um beispielsweise ein Nachpositionieren des Bandsägeblattes zu veranlassen. Beispielsweise ist es möglich, die Neigung der Bandsägerollen auf Basis des Messwertes anzupassen, um das Bandsägeblatt in einer vorbestimmten optimalen Position zu verwenden.
Im Gegensatz zu einer Auswertung der Sensorsignale, welche für eine Positionskorrektur des Bandsägeblattes eingesetzt wird, werden erfindungsgemäß wesentlich feinere/kleinere Bereiche des Sensorsignals ausgewertet, die zu vergleichsweise kleinen alternierenden Bewegungen des Bandsägeblattes mit sehr kleiner Amplitude gehören. Der erfindungsgemäß vorbestimmte Grenzwert, ab dem ein auf einen bevorstehenden Blattabriss hinweisendes Warnsignal erzeugt wird, ist auf einen Signalbereich mit sehr kleinen Amplituden, Amplituden-Änderungen und/oder hohen Frequenzen gerichtet, wohingegen zum Nachpositionieren des Bandsägeblattes sehr viel größere Ausweichbewegungen des Bandsägeblattes in Betracht gezogen werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, das auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes hinweisende Warnsignal zu erzeugen, wenn eine Frequenz, eine Amplitude und/oder eine Amplituden-Änderung des ersten Sensorsignals einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
Die Auswerteeinheit erfasst die Frequenz, die Amplitude und/oder die Amplituden-Änderung des ersten Sensorsignals vorzugsweise während des gesamten Betriebes der Bandsäge und kann somit die Überschreitung des vorbestimmten Grenzwertes eindeutig von einem durch den ersten Sensor erfassten Rauschen, bspw. durch Störgrößen durch den Bearbeitungsprozess, unterscheiden.
Die Amplituden-Änderung des ersten Sensorsignals bezeichnet die Steigung bzw. den Anstieg oder Abfall des Sensorsignals während eines Zeitintervalls.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, das auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes hinweisende Warnsignal zu erzeugen, wenn sich anhand der Frequenz des ersten Sensorsignals ableiten lässt, dass für eine Frequenz f₁ der alternierenden Bewegung des Bandsägeblattes gilt: 0,5 f₂ ≤ f₁ ≤ 5 f₂, wobei f₂ eine Blattumlauffrequenz des Bandsägeblattes in Umläufen pro Sekunde ist.
Unter der „Blattumlauffrequenz“ des Bandsägeblattes wird vorliegend die Frequenz verstanden, welche der Anzahl der Blattumdrehungen um die beiden Bandsägerollen pro Sekunde entspricht. Eine Blattumdrehung wird hierbei als ein vollständiger Umlauf des Bandsägeblattes um die beiden Bandsägerollen definiert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, das auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes hinweisende Warnsignal zu erzeugen, wenn sich anhand der Frequenz des ersten Sensorsignals ableiten lässt, dass für eine Frequenz f₁ der alternierenden Bewegung des Bandsägeblattes gilt: 2Hz ≤ f₁ ≤ 20Hz.
Ein Auftreten der alternierenden Bewegung des Bandsägeblattes in dem Frequenzbereich zwischen 2Hz bis 20Hz gilt als Indikator, dass ein sich anbahnender Blattabriss vorliegt. Frequenzen unterhalb von 2Hz und oberhalb von 20Hz werden hierbei gefiltert, da diesen Frequenzen typischerweise andere Ursachen zugrunde liegen. Somit ist ein sich anbahnender Blattabriss eindeutig abgrenzbar.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, das auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes hinweisende Warnsignal zu erzeugen, wenn sich anhand der Amplitude des ersten Sensorsignals ableiten lässt, dass eine Amplitude der alternierenden Bewegung des Bandsägeblattes größer als 1 mm, vorzugsweise größer als 5 mm, jedoch kleiner als 15 mm ist.
Es hat sich gezeigt, dass ab einer Einrisstiefe des Bandsägeblattes von ca. 1/3 der Blattbreite Amplituden der alternierenden Bewegung des Bandsägeblattes von bis zu 10 mm auftreten. Bei beginnendem Blattriss (d.h. einem teilweisen Einreißen des Bandsägeblattes) werden zunächst kleine Amplituden von nur wenigen mm verzeichnet, die sich bei einem sich ausdehnenden Blattriss rapide vergrößern. Ein vollständiger Blattabriss erfolgt bei ca. 2/3 Einrisstiefe in Bezug auf die Blattbreite des Bandsägeblattes. Daher sollte das Warnsignal bereits ausgegeben werden, bevor sich eine Amplitude der alternierenden Bewegung des Bandsägeblattes im Bereich von 15 mm ergibt. Je tiefer der Blatteinriss ist, desto größer ist die Amplitude der Pendelbewegung des Bandsägeblattes relativ zu den Bandsägerollen. Allerdings können auch andere ungewünschte Ursachen, wie z.B. ein falsch behandeltes Bandsägeblatt oder eine Unwucht in einer der Bandsägerollen, zu Pendelbewegungen führen.
Es ist vorteilhaft, wenn die Auswerteeinheit ein Warnsignal erzeugt, dass beispielsweise in kaskadierter Form, je nach Einrisstiefe eines Blattrisses, ausgegeben wird. Somit ist es beispielsweise bevorzugt, wenn die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, ein erstes Warnsignal bei Überschreitung eines ersten vorbestimmten Grenzwertes zu erzeugen, um einer Bedienperson anzuzeigen, dass das Bandsägeblatt bereits erste Beschädigungen aufweist. Entsprechend ist die Auswerteeinheit vorzugsweise dazu eingerichtet, ein zweites Warnsignal bei Überschreitung eines zweiten vorbestimmten Grenzwertes zu erzeugen, der größer als der erste Grenzwert ist. Somit ließe sich für eine Bedienperson erkennen kann, dass ein baldiges Auswechseln des Bandsägeblattes erfolgen muss.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, das auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes hinweisende Warnsignal zu erzeugen, wenn sich anhand der Amplitude des ersten Sensorsignals ableiten lässt, dass sich eine Amplitude der alternierenden Bewegung des Bandsägeblattes über einen vorbestimmten Mindestzeitraum um einen vorbestimmten Mindestwert verändert.
Es hat sich beispielweise gezeigt, dass die oben beschriebene Pendelbewegung des Bandsägeblattes im Vorfeld zu einem Blattabriss über die Zeit stark ansteigt. Ein Blattriss lässt sich daher sehr gut auf Basis der Amplituden-Änderung des ersten Sensorsignals vorhersagen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, das auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes hinweisende Sensorsignal zu erzeugen, wenn sich anhand des ersten Sensorsignals ableiten lässt, dass die alternierende Bewegung des Bandsägeblattes periodisch wiederkehrende Anteile aufweist.
Es hat sich gezeigt, dass häufig auch nur ein Teil des ersten Sensorsignals bzw. einzelne Informationen des ersten Sensorsignals periodisch wiederkehrende Anteile aufweist, die auf einen bevorstehenden Blattabriss hinweisen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausgabeeinheit ferner dazu eingerichtet, das Warnsignal in visueller, taktiler und/oder akustischer Form auszugeben.
Eine solche Ausgabe kann beispielsweise in visueller Form über ein Display oder in akustischer Form über einen Lautsprecher erfolgen. Ebenfalls könnte einer Bedienperson beispielsweise durch einen herausspringenden Knopf oder eine Vibration das Warnsignal in taktiler Form angezeigt werden. Vorzugsweise kann die Ausgabe des Warnsignals in redundanter Form, also auf visuelle, taktile und akustische Weise erfolgen, so dass bspw. bei einem Ausfall eines Displays oder eines Lautsprechers eine Bedienperson weiterhin das Warnsignal wahrnehmen kann. Anhand des Warnsignals kann die Bedienperson dann entscheiden, ob die Bandsäge ausgeschaltet werden muss oder ob bei eine Fortsetzung des Betriebes der Bandsäge möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung ferner eine Steuereinheit der Bandsäge auf, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, das Warnsignal an die Steuereinheit zu übermitteln, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Bandsäge bei Erhalt des Warnsignals abzuschalten.
Diese Ausgestaltung kann auch mit der zuvor genannten Ausgestaltung kaskadiert werden. So kann die Auswerteeinheit beispielsweise dazu eingerichtet sein, ein erstes Warnsignal in visueller, taktiler und/oder akustischer Form auszugeben, wenn das erste Sensorsignal einen ersten Grenzwert überschreitet, und ein zweites Warnsignal an die Steuereinheit zu übermitteln, wenn das erste Sensorsignal einen zweiten, größeren Grenzwert überschreitet, wobei die Steuereinheit die Bandsäge bei Erhalt des zweiten Warnsignals abschaltet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der erste Sensor einen induktiven, kapazitiven, taktilen und/oder optischen Sensor auf.
Der erste Sensor ist also vorzugsweise als berührungsloser Sensor ausgestaltet, um ein Abnutzen, beispielsweise eines Taststiftes, zu vermeiden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Sensor in einem Blattvorlauf oder einem Blattrücklauf angeordnet, in dem das Bandsägeblatt zwischen den beiden Bandsägerollen gespannt ist.
Ein Vorteil dieser Anordnung des ersten Sensors ist, dass Störgrößen, die bspw. durch die Rotationsbewegung der Bandsägerollen entstehen können, nicht durch den ersten Sensor erfasst werden und somit vermieden werden können. Hierbei kann der erste Sensor beispielsweise reversibel lösbar auf einer Halterung montiert sein, wobei der erste Sensor in Rotationsrichtung vor oder nach den Bandsägerollen, also im Vorlauf des Bandsägeblattes oder im Rücklauf des Bandsägeblattes angeordnet sein kann. In anderen Ausführungsbeispielen und je nach Art und Ausgestaltung des Sensors (bspw. bei Verwendung eines optischen Sensors) kann dieser auch im Bereich der Bandsägerollen angeordnet sein
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung einen zweiten Sensor auf, der dazu eingerichtet ist, die im Wesentlichen parallel zu einer der Rotationsachsen der Bandsägerollen erfolgende, alternierende Bewegung des Bandsägeblattes zu erfassen und dabei ein zweites Sensorsignal zu erzeugen, wobei der erste und der zweite Sensor in gleichen oder in unterschiedlichen Bereichen des Bandsägeblattes angeordnet sind, und wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, das auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes hinweisende Warnsignal zu erzeugen, wenn das erste und das zweite Sensorsignal jeweils einen vorbestimmten Grenzwert überschreiten.
Auf diese Weise können Ungenauigkeiten bspw. durch Verschmutzungen rechnerisch kompensiert werden. Zudem kann das zweite Sensorsignal durch die Auswerteeinheit vorteilhaft dazu eingesetzt werden, das durch den ersten Sensor erzeugte erste Sensorsignal zu überprüfen. Es stehen also zwei Sensorsignale zur Verfügung, die auf einen Blattabriss hinweisen können. Falls bspw. der erste Sensor Anzeichen eines Blattrisses erfasst, diese jedoch nicht von dem zweiten Sensor erfasst werden, kann dies ein Indiz für das vorliegen einer Störung sein. Auf diese Weise kann die akkurate Funktion der Vorhersage eines Blattabrisses sichergestellt werden. Der erste Sensor kann sich in seiner Art von dem zweiten Sensor unterscheiden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Bandsägeblatt eine gezahnte und eine ungezahnte Seite auf, wobei der erste Sensor im Bereich der gezahnten Seite des Bandsägeblattes angeordnet ist, und wobei der zweite Sensor im Bereich der ungezahnten Seite des Bandsägeblattes angeordnet ist.
Aufgrund der durch das Schnittgut auftretenden Kräfte auf das Sägeblatt ist es wahrscheinlich, dass ein sich anbahnender Blattabriss auf der gezahnten Seite des Bandsägeblattes erfolgt, wodurch ein Messen bzw. Erfassen der alternierenden Bewegung auf der gezahnten Seite des ersten und/oder zweiten Sensors vorteilhaft erscheint. In anderen Ausführungsbeispielen kann die erfindungsgemäße Blattrisserkennung auch bei beidseitig gezahnten Bandsägen eingesetzt werden, wobei je ein Sensor pro gezahnter Seite des Bandsägeblattes vorgesehen sein kann, dies jedoch für die erfindungsgemäße Blattrisserkennung nicht zwingend erforderlich ist.
Der zweite Sensor kann, wie bereits erwähnt, als redundanter Kontrollmechanismus verwendet werden, durch welchen das erste Sensorsignal überprüft werden kann und somit Falschaussagen über einen sich anbahnenden Blattabriss vermieden werden können. Zudem kann durch das Aufnehmen eines zweiten Sensorsignals durch den zweiten Sensor eine Kompensation von Ungenauigkeiten beispielsweise durch Verschmutzungen auf rechnerische Weise erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist sowohl der erste Sensor als auch der zweite Sensor auf der gezahnten Seite des Bandsägeblattes oder auf der ungezahnten Seite des Bandsägeblattes angeordnet, wobei der erste Sensor dazu eingerichtet ist, die im Wesentlichen parallel zu den Rotationsachsen der Bandsägerollen erfolgende, alternierende Bewegung des Bandsägeblattes ausgehend von einem Maschinenständer (von Innen) zu erfassen und dabei ein erstes Sensorsignal zu erzeugen, und wobei der zweite Sensor dazu eingerichtet ist, die im Wesentlichen parallel zu den Rotationsachsen der Bandsägerollen erfolgende, alternierende Bewegung des Bandsägeblattes ausgehend von einem Maschinengehäuse (von Außen) zu erfassen und dabei ein zweites Sensorsignal zu erzeugen.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass durch die Sensoranordnung und die erfindungsgemäße Auswertung der erzeugten Sensorsignale (Messsignal) eine Summe der beiden Sensorsignale für die Auswertung verwendet werden kann, wobei in der Summe aus dem ersten und dem zweiten Sensorsignal die alternierende Bewegung des Bandsägeblattes in überlagerter Form durch die Auswerteeinheit ermittelbar ist, wodurch bspw. (Signal-) Störungen und sonstige Unbestimmtheiten ausgleichbar bzw. ausblendbar sind.
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.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie einer Bandsäge;
2 eine Detaildarstellung eines Bandsägeblattes;
3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung des ersten Sensors; und
4 ein beispielhaftes Diagramm, welches einen sich anbahnenden Blattabriss zeigt.

In 1 ist eine Bandsäge 100 dargestellt, welche ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zur Vorhersage eines Blattabrisses aufweist. Die Bandsäge 100 weist ferner eine erste und eine zweite Bandsägerolle 12, 14 auf, die um zwei in vertikaler Richtung zueinander beabstandete Rotationsachsen 16, 16' rotieren, wobei die Rotationsachsen 16, 16' in der hier gezeigten Ansicht in dem jeweiligen Kreuzmittelpunkt orthogonal in die Blattebene hinein verlaufen. In anderen Ausführungsbeispielen kann eine der Rotationsachsen 16, 16' gegenüber der anderen Rotationsachse 16, 16' neigbar ausgestaltet sein, wodurch die beiden Rotationsachsen 16, 16' in diesen Ausführungsbeispielen nicht vollständig parallel zueinander verlaufen.
Die erste und zweite Bandsägerolle 12, 14 kann beispielsweise eine Walze oder ein Trum sein. Vorzugsweise wird zumindest eine der Bandsägerollen 12, 14 motorisch angetrieben. In anderen hier nicht gezeigten Ausführungsbeispielen können auch beide Bandsägerollen 12, 14 motorisch angetrieben werden. Ebenso ist es nicht zwangsläufig notwendig, die beiden Bandsägerollen 12, 14 vertikal zueinander auszurichten.
Ein motorischer Antrieb der Bandsägerollen 12, 14 kann beispielsweise durch einen Verbrennungsmotor, einen pneumatisch oder hydraulisch arbeitenden Motor oder einen Elektromotor realisiert sein. In weiteren Ausführungsbeispielen kann ein Antrieb zusätzlich noch eine Getriebeeinheit aufweisen, durch welche die Drehzahl zwischen einer Motorausgangswelle und der jeweils anzutreibenden Bandsägerolle 12, 14 variierbar ist.
Ein Bandsägeblatt 18 ist derart über die beiden Bandsägerollen 12, 14 geführt, dass es bei einer Rotationsbewegung der ersten und zweiten Bandsägerolle 12, 14 um die Rotationsachsen 16, 16' in eine die erste und zweite Bandsägerolle 12, 14 umlaufende Bewegung versetzt wird, die im hier gezeigten Ausführungsbeispiel gegen den Uhrzeigersinn verläuft.
Das Bandsägeblatt 18 weist eine gezahnte Seite 20 und eine ungezahnte Seite 22 auf (siehe 2). Dabei wird die gezahnte Seite 20 häufig als Zahnseite bezeichnet, wohingegen die ungezahnte Seite 22 auch als Blattrücken bezeichnet wird. Die gezahnte Seite 20 ist mit einer Vielzahl von Sägezähnen bestückt, welche dazu eingerichtet sind, ein Sägegut 24 zu zersägen. Das Sägegut 24 wird entlang einer Vorschubrichtung (hier nicht gezeigt) auf die gezahnte Seite 20 des Bandsägeblatts 18 geführt und durch die Vielzahl von Sägezähnen zersägt. Das Sägegut 24 kann beispielsweise ein ganzer Baumstamm, ein Brett oder ein sonstiges zu zersägendes Objekt sein. Die Vorschubrichtung verläuft in der hier gezeigten Darstellung parallel zu den Rotationsachsen 16, 16'.
Bei dem Zersägen des Sägegutes 24 wird die gezahnte Seite 20 des Bandsägeblattes 18 in das Sägegut 24 hinein bewegt, wobei die Seite, auf der das Sägegut 24 in das umlaufende Bandsägeblatt 18 bewegt wird, oftmals als Blattvorlauf bezeichnet wird. Die Seite, auf der sich das Bandsägeblatt 18 ausgehend von der zweiten Bandsägerolle 14 in Richtung der ersten Bandsägerolle 12 bewegt, wird oftmals als Blattrücklauf bezeichnet.
Um eine sichere und stabile Führung des Bandsägeblattes 18 auf den Bandsägerollen 12, 14 zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, das Bandsägeblatt 18 zwischen der ersten Bandsägerolle 12 und der zweiten Bandsägerolle 14 mechanisch zu spannen. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die erste und/oder zweite Bandsägerolle 12, 14 entlang eines Spannweges 26 in vertikaler Richtung voneinander weg bewegt werden.
Während des Bearbeitungsprozesses ist das Bandsägeblatt 18 einer ständigen, sehr hohen mechanischen und thermischen Beanspruchung, beispielsweise hervorgerufen durch die auftretenden Schneidkräfte beim Zersägen des Sägeguts 24 sowie durch die mechanischen Spannkräfte durch das Spannen des Bandsägeblatts 18 zwischen der ersten und der zweiten Bandsägerolle 12, 14, ausgesetzt. Durch diese Beanspruchungen können Blattrisse 28 (siehe 2) in dem Bandsägeblatt 18 in mikroskopischer und makroskopischer Form entstehen.
Zur frühzeitigen Vorhersage eines Blattabrisses des Bandsägeblattes 18 der Bandsäge 100 weist die Vorrichtung 10 einen ersten Sensor 30 auf, der dazu eingerichtet ist, eine im Wesentlichen parallel zu einer der Rotationsachsen 16, 16' der Bandsägerollen 12, 14 erfolgende, alternierende Bewegung 32 des Bandsägeblattes 18 zu erfassen. Der erste Sensor 30 erzeugt hierbei ein erstes Sensorsignal 34, welches an eine Auswerteeinheit 36 übertragen wird. Die Übertragung des ersten Sensorsignals 34 an die Auswerteeinheit 36 kann hierbei durch ein oder mehrere Kabel oder kabellos erfolgen.
Der erste Sensor 34 kann beispielsweise ein induktiver, kapazitiver, taktiler und/oder optischer Sensor sein, wobei der in 3 gezeigte erste Sensor 34 ein induktiver Sensor ist. Der erste Sensor 34 ist in 1 in einem Bereich angeordnet, in dem das Bandsägeblatt 18 zwischen der ersten und der zweiten Bandsägerolle 12, 14 gespannt ist. Zudem ist der erste Sensor 34 vorteilhafterweise in einem Bereich auf der gezahnten Seite 20 des Bandsägeblattes 18 angeordnet.
Die Auswerteeinheit 36 ist dazu eingerichtet, einen auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes 18 hinweisendes Warnsignal 38 zu erzeugen, wenn das erste Sensorsignal 34 einen vorbestimmten Grenzwert bspw. S1 (siehe 4) überschreitet.
In der in 2 gezeigten Detaildarstellung des Bandsägeblattes 18 ist zusätzlich zu dem ersten Sensor 30 ein vorteilhaft vorhandener zweiter Sensor 40 vorgesehen, der ebenfalls dazu eingerichtet ist, die im Wesentlichen parallel zu einer der Rotationsachsen 16, 16' der Bandsägerollen 12, 14 erfolgende, alternierende Bewegung 32 des Bandsägeblattes 18 zu erfassen und dabei ein zweites Sensorsignal (hier nicht gezeigt) zu erzeugen. In der in 2 gezeigten Darstellung sind der erste Sensor 30 und der zweite Sensor 40 im Bereich der gezahnten Seite 20 des Bandsägeblattes 18 angeordnet. In einem anderen hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist es ebenfalls möglich, dass der erste Sensor 30 und/oder der zweite Sensor 40 auf der ungezahnten Seite 22 angeordnet ist.
Durch den vorteilhaft vorhandenen zweiten Sensor 40 ist es möglich, Ungenauigkeiten, die beispielsweise durch Verschmutzungen auf der Auflagefläche zwischen dem Bandsägeblatt 18 und den Bandsägerollen hervorgerufen werden 12, 14, rechnerisch zu kompensieren.
In der in 3 gezeigten Darstellung weist die Vorrichtung 10 zusätzlich zu der Auswerteeinheit 36 eine Steuereinheit 42 auf, wobei die Auswerteeinheit 36 dazu eingerichtet ist, das Warnsignal 38 an die Steuereinheit 42 über ein oder mehrere Kabel oder kabellos zu übermitteln. Die Steuereinheit 42 ist dazu eingerichtet, bei Erhalt des Warnsignals 38 die Bandsäge 100 abzuschalten.
Vorzugsweise ist es auch möglich, dass die Auswerteeinheit 36 verschiedene Warnsignale 38 erzeugt, die jeweils auf unterschiedliche Stadien eines beginnenden Blattrisses 28 des Bandsägeblattes 18 hinweisen. Es ist beispielsweise möglich, dass ein erstes Warnsignal durch die Auswerteeinheit 36 erzeugt wird, wenn erste Anzeichen eines beginnenden Blattrisses 28 detektiert werden und ein zweites Warnsignal erzeugt wird, wenn sich ein Blattriss 28 bereits in einem fortgeschrittenem Stadium befindet, in welchem aus sicherheitstechnischen Gründen ein Abschalten der Bandsäge 100 vorzugsweise durch die Steuereinheit 42 oder in manueller Form durch eine Bedienperson erforderlich scheint. Durch ein solches, vorzugsweise kaskadiertes Warnsignal 38 ist es möglich, bspw. ein Bedienperson über ein jeweiliges Stadium eines sich anbahnenden Blattabrisses zu informieren, bis ein Blattriss 28 eine Größenordnung (bspw. 1/3 der Blattbreite des Bandsägeblattes 18) erreicht hat und ein sofortiges Abschalten der Bandsäge 100 eingeleitet werden muss.
4 zeigt eine beispielhafte Darstellung von verschiedenen Signalverläufen, die während des Betriebs der Bandsäge 100 durch die Auswerteeinheit 36 erfasst werden. Ein solcher graphischer Verlauf kann beispielsweise auf einer (hier nicht gezeigten) graphischen Ausgabeeinheit einer Bedienperson dargestellt werden, wobei die Ausgabeeinheit direkt an der Bandsäge 100 oder in einer unmittelbaren Nähe zu der Bandsäge 100 oder vorzugsweise in der Nähe der Bedienperson angeordnet sein kann. Die Bedienperson kann aus dem Signalverlauf vorzugsweise ermitteln, ob das Bandsägeblatt 18 einen Blattriss 28 aufweist. In dem in 4 gezeigten Diagramm ist auf der x-Achse der zeitliche Verlauf t dargestellt. Auf der y-Achse ist die Amplitude des ersten Sensorsignals 34 sowie weiterer Signale als normierte Größe dargestellt. Es sei erwähnt, dass die Quantifizierung der Amplitude hier keine übergeordnete Rolle spielt.
Wenn die Auswerteeinheit 36 beispielsweise bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzwertes, bspw. des ersten Schwellwertes S1, in einem vorbestimmten Zeitraum eine relative Änderung der Amplitude in Richtung eines zweiten Schwellwertes S2 wahrnimmt, erzeugt die Auswerteeinheit 36 ein erstes Warnsignal (bspw. in Form einer gelb aufleuchtenden Warnleuchte).
Ermittelt die Auswerteeinheit 36, dass der zweite Schwellwert S2 überschritten wird und erfolgt nach diesem Überschreiten ein weiterer Anstieg der Amplitude, erzeugt die Auswerteeinheit 36 vorzugsweise ein zweites Warnsignal, welches beispielsweise in Form einer rot aufleuchtenden Warnleuchte einer Bedienperson signalisiert werden kann. Im Anschluss kann beispielsweise ein Abschalten der Bandsäge 100 eingeleitet werden. Ein solches Abschalten kann entweder manuell oder bspw. automatisch durch Übermittlung des zweiten Warnsignals an die vorteilhaft vorhandene Steuereinheit 42 realisiert werden. Es sei erwähnt, dass ein Erzeugen zweier verschiedener Warnsignale 38 anhand zweier verschiedener Grenzwerte S1, S2 lediglich vorteilhaft ist, jedoch ebenso lediglich ein Warnsignal 38 bei Überschreitung eines einzelnen vorbestimmten Grenzwertes erfolgen kann.
Die in 4 gezeigten Pausen (Unterbrechungen zwischen den Signalverläufen) zeigen an, dass die Bandsäge 100 an diesem Punkt abgeschaltet bzw. wieder eingeschaltet wurde. Sofort nach dem Wiedereinschalten erscheint auch das Signal wieder. Während der Signalpause T1 erfolgte ein hier beispielhaft dargestelltes Austauschen des Bandsägeblattes 18.

Claims

Vorrichtung zur Vorhersage eines Blattabrisses eines Bandsägeblattes (18) einer Bandsäge (100), bei der das Bandsägeblatt (18) über eine erste und eine zweite Bandsägerolle (12, 14), die um zwei voneinander beabstandete Rotationsachsen (16, 16') rotieren, derart geführt ist, dass das Bandsägeblatt (18) eine um die erste und zweite Bandsägerolle (12, 14) umlaufende Bewegung ausführt, wobei die Vorrichtung (10) aufweist: - einen ersten Sensor (30), der dazu eingerichtet ist, eine im Wesentlichen parallel zu einer der beiden Rotationsachsen (16, 16') der Bandsägerollen (12, 14) erfolgende, alternierende Bewegung (32) des Bandsägeblattes (18) zu erfassen und dabei ein erstes Sensorsignal (34) zu erzeugen; und - eine Auswerteeinheit (36), welche dazu eingerichtet ist, das erste Sensorsignal (34) auszuwerten und ein auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes (18) hinweisendes Warnsignal (38) zu erzeugen, wenn das erste Sensorsignal (34) einen vorbestimmten Grenzwert (S1, S2) überschreitet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Auswerteeinheit (36) dazu eingerichtet ist, das auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes (18) hinweisende Warnsignal (38) zu erzeugen, wenn eine Frequenz, eine Amplitude und/oder eine Amplituden-Änderung des ersten Sensorsignals (34) einen vorbestimmten Grenzwert (S1, S2) überschreitet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Auswerteeinheit (36) dazu eingerichtet ist, das auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes (18) hinweisende Warnsignal (38) zu erzeugen, wenn sich anhand der Frequenz des ersten Sensorsignals (34) ableiten lässt, dass für eine Frequenz f₁ der alternierenden Bewegung (32) des Bandsägeblattes (18) gilt: 0.5 f₂ ≤ f₁ ≤ 5 f₂, wobei f₂ eine Blattumlauffrequenz des Bandsägeblattes (18) in Umläufen pro Sekunde ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Auswerteeinheit (36) dazu eingerichtet ist, das auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes (18) hinweisende Warnsignal (38) zu erzeugen, wenn sich anhand der Frequenz des ersten Sensorsignals (34) ableiten lässt, dass für eine Frequenz f₁ der alternierenden Bewegung (32) des Bandsägeblattes (18) gilt: 2 Hz ≤ f₁ ≤ 20Hz.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2-4, wobei die Auswerteeinheit (36) dazu eingerichtet ist, das auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes (18) hinweisende Warnsignal (38) zu erzeugen, wenn sich anhand der Amplitude des ersten Sensorsignals (34) ableiten lässt, dass eine Amplitude der alternierenden Bewegung (32) des Bandsägeblattes (18) größer als 1 mm, vorzugsweise größer als 5 mm, jedoch kleiner als 15 mm ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2-5, wobei die Auswerteeinheit (36) dazu eingerichtet ist, das auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes (18) hinweisende Warnsignal (38) zu erzeugen, wenn sich anhand der Amplitude des ersten Sensorsignals (34) ableiten lässt, dass sich eine Amplitude der alternierenden Bewegung (32) des Bandsägeblattes (18) über einen vorbestimmten Mindestzeitraum um einen vorbestimmten Mindestwert verändert.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei die Auswerteeinheit (36) dazu eingerichtet ist, das auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes (18) hinweisende Warnsignal (38) zu erzeugen, wenn sich anhand des ersten Sensorsignals (34) ableiten lässt, dass die alternierende Bewegung (32) des Bandsägeblattes (18) periodisch wiederkehrende Anteile aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1-7, die ferner eine Ausgabeeinheit (36), die dazu eingerichtet ist, das Warnsignal (38) in visueller, taktiler und/oder akustischer Form auszugeben.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1-8, die ferner eine Steuereinheit (42) der Bandsäge (100) aufweist, wobei die Auswerteeinheit (36) dazu eingerichtet ist, das Warnsignal (38) an die Steuereinheit (42) zu übermitteln, wobei die Steuereinheit (42) dazu eingerichtet ist, die Bandsäge (100) bei Erhalt des Warnsignals (38) abzuschalten.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1-9, wobei der erste Sensor (30) einen induktiven, kapazitiven, taktilen und/oder optischen Sensor aufweist.
Bandsäge mit dem Bandsägeblatt (18), der ersten und zweiten Bandsägerolle (12, 14) und der Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1-10.
Bandsäge gemäß Anspruch 11, wobei der erste Sensor (30) in einem Blattvorlauf oder einem Blattrücklauf angeordnet ist, in dem das Bandsägeblatt (18) zwischen den beiden Bandsägerollen (12, 14) gespannt ist.
Bandsäge gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die Vorrichtung (10) einen zweiten Sensor (40) aufweist, der dazu eingerichtet ist, die im Wesentlichen parallel zu einer der Rotationsachsen (16, 16') der Bandsägerollen (12, 14) erfolgende, alternierende Bewegung (32) des Bandsägeblattes (18) zu erfassen und dabei ein zweites Sensorsignal zu erzeugen, wobei der erste und der zweite Sensor (30, 40) in gleichen oder in unterschiedlichen Bereichen des Bandsägeblattes (18) angeordnet sind, und wobei die Auswerteeinheit (36) dazu eingerichtet ist, das auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes (18) hinweisende Warnsignal (38) zu erzeugen, wenn das erste Sensorsignal (34) und das zweite Sensorsignal jeweils einen vorbestimmten Grenzwert (S1, S2) überschreiten.
Bandsäge gemäß Anspruch 13, wobei das Bandsägeblatt (18) eine gezahnte und eine ungezahnte Seite (20, 22) aufweist, wobei der erste Sensor (30) im Bereich der gezahnten Seite (20) des Bandsägeblattes (18) angeordnet ist, und wobei der zweite Sensor (40) im Bereich der ungezahnten Seite (22) des Bandsägeblattes (18) angeordnet ist.
Verfahren zur Verwendung der Bandsäge gemäß einem der Ansprüche 11-14, mit den Schritten: - Bereitstellen der Bandsäge gemäß einem der Ansprüche 11-14; - Austauschen des Bandsägeblattes (18), wenn das auf einen bevorstehenden Blattabriss des Bandsägeblattes (18) hinweisende Warnsignal (38) erzeugt wird.