DE10206615B4

DE10206615B4 - Verfahren zur Erkennung von Zahnausbruch an Kreissägeblättern und zur Notabschaltung der Kreissäge und Kreissäge, die nach diesen Verfahren überwacht wird

Info

Publication number: DE10206615B4
Application number: DE2002106615
Authority: DE
Inventors: Nico Stock; Christoph Sesterhenn; André Gabriel; Gerhard Knauer
Original assignee: Lucas Automotive GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2022-02-16
Also published as: DE10206615A1

Abstract

Verfahren zur Erkennung von Zahnausbruch an drehenden Kreissägeblättern mit den Schritten:
a) Abtasten der Sägezähne (16) und der Zahnlücken (17) mittels eines Sensors (12), vorzugsweise eines optischen Sensors, der einen Lichtsender (19) und einen Lichtempfänger (20) umfasst,
b) Messen der Ladespannung U(C1) eines ersten Kondensators (C1) in Abhängigkeit des Sensorsignals: Zahnlücke vorhanden,
c) Messen der Ladespannung U(C2) eines zweiten Kondensators (C2) in Abhängigkeit des Sensorsignales: Sägezahn vorhanden,
d) Vergleichen der Ladespannungen U(C1), U(C2) mit einer voreingestellten Spannung U(R6),
e) Abgabe eines Warnsignales, wenn die Ladespannung U(C1) des ersten Kondensators (C1) oder die Ladespannung U(C2) des zweiten Kondensators (C2) größer als die voreingestellte Spannung U(R6) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Zahnausbruch an Kreissägeblättern, insbesondere von Vertikalkreissägen für Metallzuschnitte, und zur Notabschaltung der Kreissäge sowie eine Kreissäge, die nach einem der Verfahren überwacht wird.
Vertikalkreissägen für Metallzuschnitte werden üblicherweise in Schlossereien und insbesondere in Werksinstandsetzungen eingesetzt. Dabei werden meist mehrere Vertikalsägen verwendet, deren Sägeblätter auf die zuzuschneidenden Werkstoffe abgestimmt sind. Insbesondere wird dabei unterschieden nach Stahlzuschnitten und nach Zuschnitten von Aluminiumwerkstoffen.
Vertikalsägen werden von Hand bedient, der Vorschub wird mittels eines Drehkreuzes getätigt.
Um das Sägeblatt herum ist, soweit dies das zu sägende Werkstück zuläßt, eine Schutzvorrichtung angebracht. Gleichwohl kommt es immmer wieder vor, daß ein Sägeblatt auseinanderbricht und, die geborstenen Teile nicht vollständig von der Schutzvorrichtung aufgefangen werden. Die Maschine läuft dessen ungeachtet weiter.
Sie muß durch Betätigen des Aus-Schalters oder durch Drücken des Not-Aus-Knopfes stillgesetzt werden.
Eine Verletzung durch das geborstene Sägeblatt kann nicht ausgeschlossen werden. Selbst das Abschalten der Maschine ist nicht ganz ungefährlich, da hierbei in den Gefahrenbereich eingegriffen wird.
Im Stand der Technik sind Verfahren bekannt, die der Überwachung von Sägeblättern dienen:
Die deutsche Offenleungsschrift DE 41 27 191 A1 beschreibt ein Verfahren zur Verschleißerkennung eines Sägeblattes, insbesondere einer mitfahrenden Säge zum Abtrennen von Rohrsträngen hinter Rohrschweißanlagen. Hierbei wird die Stromaufnahme des Sägeblatt-Antriebsmotors mit einem Referenz-Sollwert verglichen. Diesem Meßverfahren liegt die Erkenntnis zu Grunde, daß mit zunehmendem Verschleiß des Sägeblattes, mit zunehmender Standzeit, auch die Stromaufnahme zunimmt. Übersteigt die Stromaufnahme den Referenz-Sollwert, wird ein Signal zum Auswechseln des Sägeblattes gegeben.
Ein weiteres Verfahren dieser Art ist durch die deutsche Offenlegungsschrift DE 198 30 035 A1 bekannt.
Durch die deutsche Patentschrift DE 32 45 505 C2 ist ein Verfahren zur Schadenfrüherkennung beschrieben, das den Körperschall in einem hochfrequenten und in einem tieffrequenten Bereich mißt. Aus diesen Werten wird ein Signal für das Vorliegen eines Schadens ermittelt.
Durch die deutsche Patentschrift DD 250 885 A1 ist eine Vorrichtung zur Schneidenverschleißmessung geometrisch bestimmter Schneiden spanender Werkzeuge bekannt, bei der die zu prüfende Schneide im Strahlengang zwischen einer Lichtquelle und einer Vergrößerungsoptik angebracht ist. Das vergrößerte Abbild wirkt auf einen optischen Sensor, bestehend aus Fotodioden oder Fototransistoren, wobei das erzeugte elektrische Signal ein Maß für die Abnutzung ergibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erkennung von Zahnausbruch an Kreissägeblättern und zur Notabschaltung einer Kreissäge anzugeben und eine Kreissäge zu schaffen, die nach diesen Verfahren überwacht wird.
Gelöst wird die Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 oder 2.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1: eine Vertikalkreissäge,
2: ein geborstenes Sägeblatt,
3: eine schematische Darstellung des Sägeblattes, des Sensors, des Sägegutes, der Bürste und des Ölers,
4: eine schematische Draufsicht gemäß 3,
5: den ersten Teil des Schaltplanes mit dem Sensor, den Kondensatoren, Widerständen, Operationsvertsärkern und den Schutzdioden,
6: den zweiten Teil des Schaltplanes mit dem Speicherbaustein und dem Leistungstranssistor,
7: den dritten Teil des Schaltplanes mit dem Antriebsmotor und dessen Schütz.
Die 1 zeigt eine Vertikalkreissäge 1, wie sie üblicherweise in Schlossereien und insbesondere in Werksinstandsetzungen eingesetzt wird.
Das Sägegut 2 wird auf einem Arbeitstisch 3 zwischen Klemmbacken 4, 5 durch Drehen des Drehkreuzes 6 eingespannt. Ein Elektromotor 7 treibt über ein Winkelgetriebe das Sägeblatt 8 an. Das Sägeblatt 8 wird, soweit dies das zu schneidende Sägegut 2 zuläßt, von einer Schutzvorrichtung 10 umgeben. Mittels eines weiteren Drehkreuzes 11 werden der Elektromotor 7, das Winkelgetriebe und das Sägeblatt 8 vertikal in Führungen des Maschinenständers verschoben.
2 zeigt ein geborstenes Sägeblatt 8 in verkleinertem Maßstab. Der Originaldurchmesser betrug 340 Millimeter. Die Bruchkonturen 11 wurden leicht nachgeschwärzt. Obwohl faßt die Hälfte des Sägeblattes 8 weggebrochen war, drehte der Rest des Sägeblattes 8 weiterhin, bis die Maschine ausgeschaltet wurde.
3 zeigt schematisch das Sägeblatt 8, das Sägegut 2, den Sensor 12, die Bürste 13 und den Öler 14.
4 zeigt eine Draufsicht auf die schematische Darstellung gemäß der 3, wobei das Sägegut 2 und der Öler 14 weggelassen wurden. Weiterhin wurde die Darstellung vergrößert. Der Pfeil 15 kennzeichnet die Drehrichtung des Sägeblattes 8. Eine rotierende Bürste 13 säubert die Sägezähne 16 bez. die Zahnlücken 18 von Spänen des Sägegutes 2. Der Sensor 12 wird vorzugsweise als ein optischer Sensor ausgebildet. Er besteht aus einem Lichtsender 19 und einem Lichtempfänger 20. Der Lichtstrahl 18 trifft während des Vorbeiziehens der Zahnlücke 17 den Lichtempfänger 20. Ein Öler 14 führt dem Sägeblatt 8 Schneidöl zu. In Drehrichtung gesehen werden als erstes die Sägezähne 16 gereinigt, dann wird gemessen, danach wird geölt. Dadurch wird sichergestellt, daß der Lichtstrahl 18 weder durch Späne noch durch Öltropfen, sondern ausschließlich durch die Sägezähne 16 unterbrochen wird.
5 zeigt den ersten Teil des Schaltplanes mit dem Sensor S, den Kondensatoren C1, C2, den Widerständen R1, R2 den Operationsverstärkern IC1.3, IC1.4 und den Schutzdioden V5, V6, sowie weiteren Schlatelementen.
Zieht eine Zahnlücke 17 an dem Sensor 12 vorbei, so trifft der Lichtstrahl 18 des Lichtsenders 19 den Lichtempfänger 20. Ein Signal wird erzeugt. Das Signal schaltet eine Spannung an den Widerstand R1 und den Kondensator C1. Es fließt ein Strom. Der Kondensator C1 wird geladen. Seine Ladespannung U(C1) steigt. Diese Ladespannung U(C1) wird einem Operationsverstärker IC1.3 zugeführt. Dieser vergleicht selbige Ladespannung U(C1) mit einer voreingestellten Spannung. Übersteigt die Ladespannung U(C1) die voreingestellte Spannung, schaltet der Operationsverstärker IC1.3 durch. Das Durchschalten wird in einem Speicher IC2.1 weiterverarbeitet. Es wird der Leistungstransistor T1, 6, angesteuert, dieser wiederum schaltet den Schütz K1, 7, der Motorsteuerung. Der Elektromotor 7 wird abgeschaltet.
Die voreingestellte Spannung ist derart gewählt, daß bereits das Fehlen eines einzigen Sägezahnes 16 zum sofortigen Abschalten des Elektromotors 7 führt.
Zieht ein Sägezahn 16 an dem Sensor 12 vorbei, so trifft der Lichtstrahl 18 des Lichtsenders 19 nicht den Lichtempfänger 20. Es wird kein Signal erzeugt. Die Ladespannung U(C1) des Kondensators C1 kann sich schlagartig über die Entladediode V2 abbauen.
Der Kondensator C1 ist nun für das Überwachen der nächsten Zahnlücke 17 wieder vorbereitet.
Um es zu erschweren, daß diese Sicherheitseinrichtung umgangen wird, wird auch das Nichtvorhandensein eines Signales ausgewertet.
Das Nichtvorhandensein eines Signales, ein Null-Signal, schaltet eine Spannung an den Widerstand R3 und den Kondensator C2. Es fließt ein Strom. Der Kondensator C2 wird geladen. Seine Ladespannung U(C2) steigt.
Diese Ladespannung U(C2) wird einem Operationsverstärker IC1.4 zugeführt. Dieser vergleicht selbige Ladespannung U(C2) mit einer voreingestellten Spannung. Übersteigt die Ladespannung U(C2) die voreingestellte Spannung, schaltet der Operationsverstärker IC1.4 durch. Das Durchschalten wird in einem Speicher IC2.1 weiterverarbeitet. Es wird der Leistungstransistor T1, 6, angesteuert, dieser wiederum schaltet den Schütz K1, 7, der Motorsteuerung. Der Elektromotor 7 wird abgeschaltet.
Zieht eine Zahnlücke 17 an dem Sensor 12 vorbei, so trifft der Lichtstrahl 18 des Lichtsenders 19 den Lichtempfänger 20. Es wird ein Signal erzeugt. Die Ladespannung U(C2) des Kondensators C2 kann sich schlagartig über die Entladediode V4 abbauen.
Der Kondensator C2 ist nun für das Überwachen des nächsten Sägezahnes 16 wieder vorbereitet.
Die Widerstände R1, R2 sind einstellbar. Durch diese wird der Ladestrom der Kondensatoren C1, C2 eingeregelt. Hierdurch kann eine Abstimmung auf die Anzahl der Sägezähne 16 vorgenommen werden. Desweiteren kann hierdurch auch eine unterschiedliche Umfangslänge von Sägezahn zu Zahnlücke in der Feinabstimmung des Ladestromes berücksichtigt werden.
Die Operationsverstärker IC1.1 und IC1.2 dienen auch der Signalaufbereitung. Dies insbesondere dann, wenn der Sensor S leicht kapazitiv ist und die Signalflanke weniger steil ausgebildet ist.
Die 6 zeigt den zweiten Teil des Schaltplanes mit dem Speicherbaustein IC2.1, dem Leistungstransistor T1 sowie weiteren Bausteinen.
Während des Anlaufens des Elektromotors werden die Kondensatoren C1, C2 derart lange geladen, daß ein Stillsetzen des Elektromotors erfolgen würde. Um dieses Stillsetzen während der Anlaufphase zu unterbinden, wird eine Verzögerungsschaltung vorgesehen. Der Thyristor T2 in Verbindung mit dem Kondensator C3 gibt den Speicher verzögert frei.
7 zeigt den dritten Teil des Schaltplanes mit dem Elektromotor 7, dem Schütz K1, dem Sensor 12 sowie weiteren Bauteilen. Über eine Sicherung F1, den Not-Aus-Schalter S1, den Sicherheitsschalter S2 und den Hauptschalter S3 wird der Elektromotor 7 angeschaltet. Die Drehzahl wird mittels eines Frequenzreglers eingeregelt. Der Sensor 12 gibt sein Signal an die auf einer Platine untergebrachten Schaltung weiter. Von hier wird der Schütz K1 gesteuert, der unmittelbar die Zuleitung vor dem Elektromotor 7 schaltet. Statt auf einer Platine kann die Schaltung auch in einem Mikroprozessor untergebracht werden.
Durch die Erfindung führt bereits ein einzelner Zahnausbruch des Kreissägeblattes zum sofortigen Stillsetzen der Kreissäge. Folgeschäden, insbesondere das Zerreisen und Auseinanderfliegen des Kreissägeblattes werden vermieden. Die Gefährdung des Bedienpersonals wird soweit wie möglich vermindert.

1: Vertikalkreissäge
2: Sägegut
3: Arbeitstisch
4: Klemmbacken
5: Klemmbacken
6: Drehkreuz
7: Elektromotor
8: Sägeblatt
9: Drehkreuz
10: Schutzvorrichtung
11: Bruchkontur
12: Sensor
13: Bürste
14: Öler
15: Pfeil
16: Sägezahn
17: Zahnlücke
18: Lichtstrahl
19: Lichtsender
20: Lichtempfänger
C1: Kondensator
C2: Kondensator
C3: Kondensator
F1: Sicherung
IC1.1: Operationsverstärker
IC1.2: Operationsverstärker
IC1.3: Operationsverstärker
IC1.4: Operationsverstärker
IC2.1: Speicher
K1: Schütz
S1: Not-Aus-Schalter
S2: Sicherheitsschalter
S3: Hauptschalter
T1: Leistungstransistor
T2: Thyristor
V2: Entladediode
V4: Entladediode
V5: Schutzdiode
V6: Schutzdiode

Claims

Verfahren zur Erkennung von Zahnausbruch an drehenden Kreissägeblättern mit den Schritten: a) Abtasten der Sägezähne (16) und der Zahnlücken (17) mittels eines Sensors (12), vorzugsweise eines optischen Sensors, der einen Lichtsender (19) und einen Lichtempfänger (20) umfasst, b) Messen der Ladespannung U(C1) eines ersten Kondensators (C1) in Abhängigkeit des Sensorsignals: Zahnlücke vorhanden, c) Messen der Ladespannung U(C2) eines zweiten Kondensators (C2) in Abhängigkeit des Sensorsignales: Sägezahn vorhanden, d) Vergleichen der Ladespannungen U(C1), U(C2) mit einer voreingestellten Spannung U(R6), e) Abgabe eines Warnsignales, wenn die Ladespannung U(C1) des ersten Kondensators (C1) oder die Ladespannung U(C2) des zweiten Kondensators (C2) größer als die voreingestellte Spannung U(R6) ist.
Verfahren zur Erkennung von Zahnausbruch an drehenden Kreissägeblättern und Notabschaltung der Kreissäge mit den Schritten: a) Abtasten der Sägezähne (16) und der Zahnlücken (17) mittels eines Sensors (12), vorzugsweise eines optischen Sensors, der einen Lichtsender (19) und einen Lichtempfänger (20) umfaßt, b) Messen der Ladespannung U(C1) eines ersten Kondensators (C1) in Abhängigkeit des Sensorsignals: Zahnlücke vorhanden, c) Messen der Ladespannung U(C2) eines zweiten Kondensators (C2) in Abhängigkeit des Sensorsignales: Sägezahn vorhanden, d) Vergleichen der Ladespannungen U(C1), U(C2) mit einer voreingestellten Spannung U(R6), e) Abschalten der Kreissäge, wenn die Ladespannung U(C1) des ersten Kondensators (C1) oder die Ladespannung U(C2) des zweiten Kondensators (C2) größer als die voreingestellte Spannung U(R6) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte a bis d in einem Mikroprozessor abgearbeitet werden.
Kreissäge, die mit einer Vorrichtung zur Erkennung von Zahnausbruch an drehenden Kreissägeblättern ausgestattet ist, arbeitend nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kreissäge, die mit einer Vorrichtung zur Erkennung von Zahnausbruch an drehenden Kreissägeblättern und Notabschaltung der Kreissäge ausgestattet ist, arbeitend nach einem der vorhergehenden Ansprüche.