DE4106053A1 - Verfahren zum ueberwachen des verschleisszustandes von schleifscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Verschleißzustandes von Schleifscheiben, bei dem die beim Schleifen auftretenden Geräusche durch einen Sensor erfaßt und als Indikator für den Verschleißzustand der Schleifscheibe genutzt werden.

Der Überwachung des Verschleißzustandes von Schleifscheiben kommt in der Praxis insofern besondere Bedeutung zu, als der Verschleißzustand einer Scheibe nicht nur im Zusammenhang mit der Werkstückgeometrie von Interesse ist, sondern weil verschlissene Scheiben darüber hinaus zum sogenannten "Brennen" führen. Unter "Brennen" versteht man dabei eine Überhitzung der Werkstückoberfläche, die Gefügeumwandlungen zur Folge hat, welche die Härte des Werkstückes beeinträchtigen. Auf "Brennen" zurückführbare Fehlstellen an Zahnrädern und Wälzlagern bewirken beispielsweise eine vorzeitige Pitting- und Grübchenbildung. Ursächlich für das "Brennen" ist der Umstand, daß das von der Schleifscheibe zerspannte Volumen bei konstantem Vorschub, aber zunehmendem Scheibenverschleiß abnimmt und es zu einer Erhöhung des Druckes zwischen Werkstück und Werkzeug kommt. Dies wiederum hat zur Folge, daß die an der Zerspannstelle verbrauchte Energie in zunehmendem Maße auf Kosten der Zerspanleistung in Reibleistung umgesetzt wird, wobei die Reibleistung in das Werkstück fließt. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß zwischen der an der Schnittstelle wirksamen Normalkraft und dem Verschleißzustand einer Schleifscheibe ein Zusammenhang besteht, und zwar dergestalt, daß mit zunehmendem Verschleiß die Normalkraft ansteigt. Ein Zusammenhang besteht aber auch zwischen der Normalkraft und dem pro Zeiteinheit zerspanten Werkstückvolumen. Um folglich verschleißbedingte Normalkräfte von vorschubbedingten Normalkräften zu unterscheiden, bedarf es einer zusätzlichen Größe. Als zusätzliche Größe kommt dabei die dem Zerspanungsvolumen pro Zeiteinheit proportionale Tangentialkraft in Betracht. Bei labormäßigen Untersuchungen hat sich nämlich gezeigt, daß das Verhältnis zwischen der Normalkraft und der Tangentialkraft beim Arbeiten mit frisch abgerichteter Schleifscheibe deutlich kleiner ist als beim Arbeiten mit verschlissener Scheibe. Es liegt mit anderen Worten eine ähnliche Situation vor, wie sie vom Drehen her bekannt ist. Während beim Drehen allerdings die Erfassung von Tangential- und Normalkräften vergleichsweise einfach ist, bereitet sie in der Schleiftechnik erhebliche Schwierigkeiten, die ihre Ursache nicht zuletzt in der gegenüber anderen Zerspanungsverfahren geringen Größe der Schnittkräfte haben. Die genannten Schwierigkeiten haben dazu geführt, daß man in der Praxis nach anderen Verfahren zur Überwachung des Verschleißzustandes von Schleifscheiben gesucht hat. Bei einem dieser Verfahren erfaßt man mit einem Sensor die beim Schleifen erzeugten Geräusche, und zwar dergestalt, daß zunächst, d. h. beim Arbeiten mit einer frisch abgerichteten Scheibe ein "Normalgeräuschpegel" ermittelt wird und anschließend kontinuierlich ein Vergleich zwischen dem tatsächlichen Geräuschpegel und diesem Normalgeräuschpegel erfolgt. In Abhängigkeit von den jeweils festgestellten Abweichungen des tatsächlichen Geräuschpegels vom Normalgeräuschpegel werden mittels Schwellenwertvergleiches Signale an die Maschinensteuerung geliefert, die insbesondere eine Unter­ brechung des Schleifvorganges bewirken können. Das Ope­ rieren mit Schwellenwerten setzt Änderungen des Geräuschpegels voraus, die einerseits signifikant sein müssen, andererseits aber auch nicht zu groß sein dürfen, um ein rechtzeitiges Außereingriffbringen von Werkstück und Werkzeug zu gewährleisten. Beiden vorstehenden Forderungen gerecht zu werden, bereitet dann Schwierigkeiten, wenn Werkstücke mit vergleichsweise starken Aufmaßschwankungen bearbeitet werden. Der Grund hierfür besteht darin, daß ein großes Aufmaß in ähnlicher Weise zu einer Anhebung des Geräuschpegels führt wie eine verschlissene Schleifscheibe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Betracht gezogenen Art zu schaffen, bei dem mit einfachen Mitteln die aus Aufmaßschwankungen des Werkstückes resultierenden Probleme eliminiert werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß neben der Geräuschpegelmessung eine Messung der Antriebsleistung der Schleifmaschine erfolgt und daß aus den durch die Geräuschpegelmessung und die Leistungsmessung gewonnenen Signalen durch Quotientenbildung ein Steuersignal gewonnen wird, das bei Überschreiten eines Grenzwertes den Schleifvorgang unterbricht.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß bei ihm durch den Verschleißzustand der Schleifscheibe und Aufmaßschwankungen des Werkstückes bedingte Prozeß­ störungen mit einfachen Mitteln voneinander unterscheidbar gemacht und auf diese Weise die Voraussetzungen für die Gewinnung eines das Standzeitende der Schleifscheibe eindeutig beschreibenden Signals geschaffen werden.

Das Blockschaubild einer Überwachungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der beigefügten einzigen Figur dargestellt. Zum Aufnehmen des Körperschalls einer Schleifmaschine dient ein Sensor 1, dessen Signal über einen Verstärker 2 zu einem Bandfilter 3 gelangt. Das vom Bandfilter 3 ausgehende, einem Frequenzband entnommene modifizierte Signal wird in einem Gleichrichter 4 gleichgerichtet und über ein RC-Glied 5 zu einer Einheit 6 geleitet, in die auch ein dem Strom des Antriebsmotors der Schleifmaschine proportionales Signal eingespeist wird. Zur Erfassung dieses Signals dient ein Aufnehmer 7, der mit einem Gerät 8 zur Signalaufbereitung in Verbindung steht. In der Einheit 6 erfolgt die Bildung eines Quotienten aus den beiden vorgenannten Signalen. Ein dem jeweils ermittelten Quotienten proportionales Signal wird einem Grenzwertüberwachungsgerät 9 zugeführt, das einen Bestandteil der Maschinensteuerung bildet.

Claims (2)

1. Verfahren zum Überwachen des Verschleißzustandes von Schleifscheiben, bei dem die beim Schleifen auftretenden Geräusche durch einen Sensor erfaßt und als Indikator für den Verschleißzustand der Schleifscheibe genutzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Geräuschpegelmessung eine Messung der Antriebsleistung der Schleifmaschine erfolgt und daß aus den durch die Geräuschpegelmessung und die Leistungsmessung gewonnenen Signalen durch Quotientenbildung ein Steuersignal gewonnen wird, das bei Überschreiten eines Grenzwertes den Schleifvorgang unterbricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Geräuschsignal einem Frequenzband entnommen wird.