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Überwachungsanstz für das mobile Seilschleifen

Der Schleifprozess erfordert aufgrund der sich ständig ändernden Eingriffsbedingungen eine kontinuierliche Adaption der Prozessparameter. Die Anpassung der Seilspannung und der Seilgeschwindigkeit muss händisch durch den Bediener erfolgen. Geschieht das nicht oder auch nur unzureichend, können die Perlen einseitig verschleißen oder das Werkzeug kann versagen. Letzteres ist ein Resultat aus dem Aufschieben der Schneidperlen und stellt ein signifikantes Sicherheitsrisiko dar. Wird dieses nicht frühzeitig erkannt, kommt es stets zu einem für Mensch und Maschine gefährlichen Werkzeugversagen (Seilriss). Dabei kam es bereits zu tödlichen Unfällen.

Eine manuelle Überwachung des Werkzeugaufbaus durch den Bediener während des Prozesses ist aufgrund der hohen Seilgeschwindigkeit nicht möglich. Ein geeignetes Mess- und Überwachungssystem existiert bislang nicht. Deshalb wird der Prozess regelmäßig (in 1- bis 2-Stunden-Intervallen) unterbrochen und das zugängliche Schneidseil durch den Bediener kontrolliert. Die Überprüfung hinsichtlich eines Aufschiebens der Schneidperlen erfolgt dabei mittels Sichtprüfung. Diese Art der Kontrolle reduziert aber die Produktivität und dennoch gibt es keine garantierte Prozesssicherheit.

Das Aufschieben der Seilperlen ist gut identifizierbar

Um dem zu begegnen, wurde in Kooperation zwischen dem Unternehmen Cedima Diamantwerkzeug- und Maschinenbaugesellschaft mbH und dem Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der oben schon beschriebene, neuartige Ansatz zur Überwachung des Werkzeugs entwickelt. Hierbei identifiziert ein Wirbelstromsensor, ob die metallischen Schneidperlen vorhanden sind. Der Funktionsnachweis wurde am bewegten Schneidseil durchgeführt und ist in Bild 6 prinzipiell dargestellt. Der Werkzeugaufbau wird üblicherweise anhand der geometrischen Größen Schleifsegmentlänge l_s und Teilung l_t beschrieben, wobei das Verhältnis der Schleifsegmentlänge zur Teilung als Segmentierung des Schleifwerkzeugs λ beschrieben wird. Die genannten geometrischen Größen können ebenfalls über deren zeitliche Dauer beschrieben werden, woraus sich die Schleifsegmentdauer t_s und die Teilungsdauer t_t ableiten.

Im nächsten Schritt wurde der Einfluss von Verschiebungen der Schneidperle und des Verbinders auf die Schleifsegmentdauer t_s und die Teilungsdauer t_t untersucht. Dazu wurde ein Analogieseil mit beweglichen Schneidperlen verwendet. Damit konstante Randbedingungen existieren, wurde der Wirbelstromsensor mithilfe einer Linearachse im Abstand von 1,5 Millimetern entlang des Analogieseils verfahren. Bild 7 stellt den Einfluss einer aufgeschobenen Schneidperle in Abhängigkeit von der unterschiedlichen Teilungen l_t auf die Teilungsdauer t_t und die Schleifsegmentdauer t_s dar.

Wie die Ergebnisse beweisen, korreliert die Teilungsdauer t_t mit der Teilung l_t (maximale Standardabweichung t_s und t_t = 0,01 s bei Konfidenzintervall ± 3 σ). Die Schleifsegmentdauer t_s hingegen bleibt bis zum vollständigen Aufschieben der Schneidperle konstant. Zurückzuführen ist dies darauf, dass im vollständig aufgeschobenen Zustand die Schneidperlen nicht mehr einzeln identifiziert werden können. Entsprechend wird eine Schneidperle mit der doppelten Schleifsegmentdauer t_s interpretiert.

Der Seilverbinder (Bild 8) wirkt sich nur auf die Teilungsdauer t_t aus. Jedoch erzeugt dieser im Gegensatz zu einer sich aufschiebenden Schneidperle nur einen signifikanten Peak (t_tver). Ein Einfluss auf die Schleifsegmentdauer t_s liegt nicht vor. Das heißt, der Seilverbinder kann eindeutig von einer sich aufschiebenden Schneidperle unterschieden werden.

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