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Die
Erfindung betrifft eine Bandsäge
mit einem Bandsägeblatt,
gegen das ein Sägegut
in einer Vorschubrichtung führbar
ist, mit einer Führung
für das
Bandsägeblatt,
wobei die Führung
mindestens einen Magneten aufweist, der eine die Position des Bandsägeblatts
im Raum beeinflussende Kraft auf das Bandsägeblatt ausübt.
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Die
Erfindung betrifft weiter ein Bandsägeaggregat mit einer ersten
Bandsäge
und einer zweiten Bandsäge,
die klappsymmetrisch nebeneinander angeordnet sind, wobei jede Bandsäge jeweils
ein Bandsägeblatt
aufweist, und ein Sägegut
gegen die Bandsägeblätter in
einer Vorschubrichtung führbar ist,
mit einer Führung
für die
Bandsägeblätter.
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Die
Erfindung betrifft schließlich
ein Verfahren zum Positionieren eines Bandsägeblatts im Raum, während ein
Sägegut
in einer Vorschubrichtung gegen das Bandsägeblatt geführt wird, bei dem eine Magnetkraft
auf das Bandsägeblatt
ausgeübt wird.
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art sind
aus der
DE 201 05
845 U1 bekannt. Ein Bandsägeaggregat der eingangs genannten
Art ist in der
US 3 318 347 beschrieben.
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Bandsägen bestehen
meist aus zwei übereinander,
gelegentlich auch nebeneinander angeordneten Rollen mit horizontaler
Drehachse, über
die ein Bandsägeblatt
geführt
ist. Eine der Rollen wird angetrieben und bewegt auf diese Weise
das Bandsägeblatt
in Längsrichtung.
Beispielsweise sind Bandsägeblätter 10
m lang und laufen mit einer Geschwindigkeit von ca. 30 bis 45 m/s.
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Damit
das Bandsägeblatt
stabil läuft,
auch wenn ein Sägegut,
beispielsweise Holz, mit einer bestimmten Kraft von vorne gegen
eine mit Zähnen
versehene Schmalseite des Bandsägeblatts
geführt wird,
wird das Bandsägeblatt
mit hohen Kräften
mechanisch gespannt. Dies geschieht dadurch, dass der Achsabstand
der Rollen nach dem Auflegen des Bandsägeblatts vergrößert wird.
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Es
ist ferner bekannt, das Bandsägeblatt, das
ansonsten entlang einer die Rollen verbindenden, gemeinsamen Tangente
laufen würde,
mittels zweier entlang des betreffenden Trums voneinander beabstandeter
mechanischer Führungselemente nach
außen
zu drücken,
so dass es abschnittsweise parallel zu und im Abstand von der Tangente
verläuft. Dies
hat zur Folge, dass die freie Weglänge des Bandsägeblatts
auf den Abstand zwischen den beiden Führungselementen verkürzt wird
und das Bandsägeblatt
dadurch einer seitlich wirkenden Kraft einen höheren Widerstand entgegen setzt.
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Bandsägeblätter sind
nicht nur durch eine derartige Vorspannung, sondern auch durch das
Sägen selbst
unterschiedlichen mechanischen Belastungen ausgesetzt.
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Diese
Belastungen bewirken, dass das Bandsägeblatt ausweicht. Je nachdem,
wie die beim Sägen
chaotisch und ungleichmäßig auf
das Bandsägeblatt
einwirkenden Kräfte
an diesem angreifen, ergeben sich unterschiedliche Ausweichbewegungen.
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Eine
erste derartige Ausweichbewegung ist entgegen der Vorschubrichtung
gerichtet. Diese Ausweichbewegung wird üblicherweise dadurch aufgefangen,
dass das Bandsägeblatt über Rollen
geführt wird,
die an ihrem Umfang ballig ausgebildet sind. Die Ausweichbewegung
ist dabei hinsichtlich der Maßhaltigkeit
des Sägevorganges
und der Qualität der
dabei hergestellten Oberfläche
weniger kritisch.
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Eine
zweite Ausweichbewegung ist seitlich gerichtet. Diese Ausweichbewegung
ist deutlich kritischer, weil sie sowohl die Maßhaltigkeit als auch die Oberflächenqualität beeinflusst.
Dieser Ausweichbewegung wird bei herkömmlichen Bandsägen, wie
bereits erwähnt,
im wesentlichen nur durch eine hohe Spannung des Bandsägeblatts
und durch eine Verkürzung
von dessen freier Länge
begegnet.
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Schließlich kann
es auch vorkommen, dass das Bandsägeblatt sich um seine Längsrichtung
verdreht.
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All
diese Ausweichbewegungen sind im Betrieb nachteilig. Sie bewirken
einerseits eine Dehnung des Bandsägeblatts und andererseits einen
erhöhten
Verschleiß.
Weiterhin wird auch die Qualität, d.h.
sowohl die Maßhaltigkeit
als auch die Güte
der erzeugten Oberfläche,
des Sägeschnitts
negativ beeinflusst, wenn das Bandsägeblatt beim Sägen seitlich
ausweicht oder sich verdreht.
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Um
diese Bewegungen bzw. Verformungen so gering wie möglich zu
halten, sind zahlreiche mechanische Führungen für das Bandsägeblatt vorgeschlagen worden.
Diese Führungen
sind im allgemeinen als Gleitführungen
oder als Führungsrollen
ausgebildet. Diese Führungen
haben jedoch ihrerseits den Nachteil, dass sie infolge Friktion
ebenfalls einen Verschleiß bewirken.
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Aus
diesem Grunde ist auch schon eine magnetische Führung eines Bandsägeblatts
vorgeschlagen worden.
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In
der eingangs genannten Druckschrift
DE 201 05 845 U1 ist eine solche magnetische
Bandsägepositioniervorrichtung
beschrieben. Diese bekannt Vorrichtung besteht im wesentlichen aus
einer U-förmigen
Führung,
deren Schenkel sich beidseits des zu positionierenden Bandsägeblatts
erstrecken. Die Führung
ist insgesamt über
Federn in Vorschubrichtung des Sägeguts
gegen ein maschinenfestes Lager abgestützt.
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In
die beiden Schenkel der Führung
sind jeweils zwei parallele Reihen von einander gegenüber stehenden
Magneten, offensichtlich von Permanentmagneten, eingelassen, wobei
sich die Reihen parallel zur Längsrichtung
des Bandsägeblatts
erstrecken. Die eine Reihe ist neben dem Zahngrund der Zähne des
Bandsägeblatts
und die andere Reihe ist neben den hinteren Kanten einer in Längsrichtung
durchgehenden Sägeblattlochung
positioniert. Über
die Polarisierung der Magnete und deren Wechselwirkung mit dem Bandsägeblatt
ist in der Druckschrift nichts angegeben.
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Die
Schenkel der Führung
sind so lang dimensioniert und die Führung ist relativ zum Bandsägeblatt
so positioniert, dass die Rückseite
des Bandsägeblatts
einen Abstand von dem die Schenkel verbindenden Flansch einhält. Dadurch
kann das Bandsägeblatt
bei großen
Vorschubkräften
trotz der Wirkung der Magnete etwas in Vorschubrichtung verschoben
werden, wobei schließlich
auch die federnde Abstützung
der Führung
begrenzend wirkt.
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Die
Führung
bewirkt ausschließlich
eine Abstützung
des Bandsägeblatts
entgegen der Vorschubrichtung und wirkt daher nur der wenig kritischen
Ausweichbewegung des Bandsägeblatts
in Vorschubrichtung entgegen. Seitliche Ausweichbewegungen und ein
Verdrehen das Bandsägeblatts werden
durch die bekannte Führung
nicht verhindert, die daher zur Verbesserung der Qualität der Sägeschnitte
hinsichtlich Maßhaltigkeit
und Oberflächengüte nichts
beiträgt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bandsäge sowie
ein Verfahren zum Positionieren eines Bandsägeblatts der eingangs genannten
Art dahingehend weiterzubilden, dass die vorstehend genannten Nachteile
vermieden werden. Insbesondere soll es die Erfindung ermöglichen, Bandsägeblätter berührungslos
und in ihrer Position präzise
zu führen,
wobei insbesondere ein seitliches Ausweichen und ein Verdrehen des
Bandsägeblatts vermieden
bzw. auf ein nicht mehr störendes
Maß vermindert
werden.
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Bei
einer Bandsäge
der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
der mindestens eine Magnet in seiner Kraftwirkung einstellbar ist
und dass die Kraft quer zur Vorschubrichtung gerichtet ist.
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Bei
einem Bandsägeaggregat
der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Führung
mindestens einen Magneten aufweist, der eine die Position der Bandsägeblätter im
Raum beeinflussende Kraft auf die Bandsägeblätter ausübt, dass der mindestens eine Magnet
in seiner Kraftwirkung einstellbar ist, und dass die Kraft quer
zur Vorschubrichtung gerichtet ist.
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Bei
einem Verfahren der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Magnetkraft und dadurch eine Position des Bandsägeblatt
quer zur Vorschubrichtung eingestellt wird.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen
gelöst.
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Die
Art und Weise der erfindungsgemäßen Positionierung
gestattet es nämlich
erstmals, ein Bandsägeblatt
berührungslos
seitlich zu führen.
Damit wird nicht nur der Verschleiß des Bandsägeblatts minimiert, sondern
auch die Qualität
der ausgeführten
Sägeschnitte
optimiert. Ferner werden Bandgeschwindigkeiten bis über 100
m/s erreicht.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bandsäge ist der
mindestens eine Magnet ein Elektromagnet.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass Bauelemente verwendet werden, die als kommerzielle Produkte
in der benötigten
Dimension und Präzision kostengünstig zur
Verfügung
stehen.
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Weiterhin
ist eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Bandsäge bevorzugt,
bei der die Führung
Sensoren zum Erfassen der Position des Bandsägeblatts in einer Richtung
quer zur Vorschubrichtung aufweist, wobei die Sensoren über einen Regler
mit dem mindestens einen Magneten in Wirkverbindung stehen und vorzugsweise
dem Regler ein Sollwert für
die Position zuführbar
ist. Entsprechend wird verfahrensmäßig die Position des Bandsägeblatts
erfasst und durch das Einstellen eines Betrages der Magnetkraft
auf einen Sollwert geregelt.
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Diese
Maßnahmen
haben den Vorteil, dass ein geschlossener Regelkreis vorhanden ist,
er eine präzise
Positionierung des Bandsägeblatts
erlaubt und damit alle auftretenden Störgrößen, darunter auch thermische
und sonstige Einflussgrößen, eliminiert.
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Bei
einer besonders bevorzugten Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels
sind den Sensoren Mittel zum Erfassen einer Eigenfrequenz des außer Eingriff
und/oder im Eingriff mit dem Sägegut
befindlichen, umlaufenden Bandsägeblatts
zugeordnet, und die Mittel führen
dem mindestens einen Magneten Steuersignale zum Kompensieren von
periodischen und quer zur Vorschubrichtung gerichteten Bewegungen
des Bandsägeblatts
im Takt der Eigenfrequenz zu. Verfahrensmäßig wird eine Eigenfrequenz des
außer
Eingriff und/oder im Eingriff mit dem Sägegut befindlichen, umlaufenden
Bandsägeblatts
erfasst, und die Magnetkraft wird zum Kompensieren von periodischen
und quer zur Vorschubrichtung gerichteten Bewegungen des Bandsägeblatts
im Takt der Eigenfrequenz eingestellt.
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Diese
Maßnahmen
haben den Vorteil, dass eine wirkungsvolle Kompensation einer wesentlichen Störgröße möglich wird,
nämlich
der Eigenresonanz der Bandsäge.
Wie alle bewegten Systeme weist auch die Bandsäge eine oder mehrere derartige
Eigenresonanzen mit einer Grundwelle und Oberwellen auf. Diese Eigenresonanz
führt zu
einem Schwingen des Bandsägeblatts
in seitlicher Richtung, auch als Torsion, mit hohen Frequenzen.
Im Rahmen der vorliegenden Variante werden diese Frequenzen der Grund-
und Oberwellen vorab bestimmt. Die Schwingung des Bandsägeblatts
infolge Eigenresonanz wird dann durch Interferenz ausgelöscht, indem
auf das Bandsägeblatt
eine oszillierende Kraft gleicher Frequenz und entgegengesetzter
Richtung ausgeübt wird.
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Analog
kann bei einem weiteren Phänomen von
Bandsägen
verfahren werden, nämlich
der Störung
infolge des umlaufenden Stoßes
des Bandsägeblatts.
Dieser Stoß,
der die beiden Enden des Bandsägeblatts
miteinander verbindet, und der durch Löten oder Schweißen hergestellt
ist, stellt eine Diskontinuität
in Gestalt einer Unebenheit dar, die beim Umlaufen jedes Mal eine
Ausweichbewegung erzeugt, wenn sie über die Führung läuft. Bei dem oben genannten
Beispiel eines Bandsägeblatts
von 10 m Länge
und einer Geschwindigkeit von 40 m/s hat dieses Ereignis also eine
Frequenz von 4 Hz bzw. einen Takt von 250 ms. Beträgt die Bandgeschwindigkeit 100
m/s, dann liegt die Frequenz bei 10 Hz und der Takt bei 100 ms.
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Im
Rahmen einer weiteren Variante ist demzufolge erfindungsgemäß vorgesehen,
dass den Sensoren Mittel zum Erfassen einer von einem an einer Führung des
Bandsägeblatts
vorbeilaufenden Stoß des
Bandsägeblatts
verursachten periodischen Ausweichbewegung des umlaufenden Bandsägeblatts
quer zur Vorschubrichtung zugeordnet sind, und dass die Mittel dem
mindestens einen Magneten Steuersignale zum Kompensieren dieser
Bewegungen des Bandsägeblatts
im Takt des Vorbeilaufens des Stoßes an der Führung zuführen. Verfahrensmäßig ist
vorgesehen, dass eine von einem an der Führung vorbeilaufenden Stoß des Bandsägeblatts
verursachte periodische Ausweichbewegung des umlaufenden Bandsägeblatts
quer zur Vorschubrichtung erfasst wird, und dass die Magnetkraft
zum Kompensieren dieser Bewegungen des Bandsägeblatts im Takt des Vorbeilaufens
des Stoßes
an der Führung eingestellt
wird.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass auch diese periodisch auftretenden Ausweichbewegungen effektiv
kompensiert werden.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wir eine gute Wirkung dadurch
erzielt, dass in an sich bekannter Weise die Führung, in Sägerichtung des Bandsägeblatts
gesehen, ein Führungsmodul
vor und ein Führungsmodul
hinter dem Sägegut
aufweist, bzw. es wird verfahrensmäßig die Magnetkraft, in Sägerichtung
des Bandsägeblatts
gesehen, vor und hinter einem Sägegut
auf das Bandsägeblatt ausgeübt.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass das Bandsägeblatt
im Sägebereich
stabilisiert wird.
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Besonders
bevorzugt ist erfindungsgemäß, wenn
die Führung,
in Vorschubrichtung des Sägeguts
gesehen, einen vorderen Magneten und einen hinteren Magneten aufweist,
wobei die Magneten einem vorderen Bereich bzw. einem hinteren Bereich des
Bandsägeblatts
gegenüber
stehen. Wiederum verfahrensmäßig ausgedrückt wird
die Magnetkraft, in Vorschubrichtung eines Sägeguts gesehen, auf einen vorderen
Bereich und auf einen hinteren Bereich des Bandsägeblatts ausgeübt.
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Insbesondere
sind dabei die Magnete mit unterschiedlichen Magnetkräften betreibbar,
derart, dass das Bandsägeblatt
um seine Mittelachse verdreht wird.
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Diese
Maßnahmen
haben den Vorteil, dass eine Schräglage bzw. ein Verdrehen durch
unterschiedliche Einwirkung auf dessen vorderen und dessen hinteren
Bereich kompensiert werden kann. Es wird dabei ein Drehmoment auf
das Bandsägeblatt
ausgeübt,
das diese Verdrehung kompensiert. Andererseits eröffnet sich
dadurch die Möglichkeit, das
Bandsägeblatt
gezielt zu verdrehen und damit relativ zur Vorschubrichtung des
Sägeguts
schräg
zu stellen, um auf diese Weise gerade, jedoch schräge oder
bogenförmige
Sägeschnitte
zu führen.
Dies ist besonders vorteilhaft bei Sägegut, das eine konische oder
eine gebogene Form hat, wie dies bei natürlich gewachsenen Baumstämmen der
Fall ist.
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
der Erfindung sind die Magnete, quer zur Vorschubrichtung gesehen,
auf beiden Seiten des Bandsägeblatts
angeordnet, bzw. verfahrensmäßig wird
die Magnetkraft, quer zur Vorschubrichtung gesehen, auf beide Seiten
des Bandsägeblatts
ausgeübt.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass das Bandsägeblatt
frei entlang einer für
die Rollen gemeinsamen Tangente zwischen den Rollen verlaufen kann.
Dadurch muss in der Ruhestellung des Bandsägeblatts keine Grundkraft von
den Magneten der Magnetführung
auf das symmetrisch zwischen ihnen verlaufende Bandsägeblatt
ausgeübt
werden. Auch die Geschwindigkeit der Lageregelung in beiden seitlichen
Richtungen ist sehr hoch, weil diese nur von der Anstiegsgeschwindigkeit
der Magnetkraft, also einer elektronisch regelbaren Größe abhängt. Durch die
beidseits angeordneten Magnete kann das Bandsägeblatt ferner gezielt um seine
Längsachse
verdreht werden.
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Alternativ
dazu können
die Magnete, quer zur Vorschubrichtung gesehen, aber auch nur auf
einer Seite des Bandsägeblatts
angeordnet sein. Verfahrensmäßig wird
dabei die Magnetkraft, quer zur Vorschubrichtung gesehen, auf eine
Seite des Bandsägeblatts
ausgeübt.
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Wenn
dabei das Bandsägeblatt über zwei Rollen
geführt
ist, sind mehrere Alternativen möglich.
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In
einer ersten Alternative stehen die Führungen für das Bandsägeblatt über eine die Rollen verbindende,
gemeinsame Tangente nach außen
vor.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass bekannt und bewährte Konzepte zum Vorspannen
eines Bandsägeblatts
durch seitliches Auslenken verwendet werden können.
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In
einer zweiten Alternative stehen die Führungen für das Bandsägeblatt über die die Rollen verbindende,
gemeinsame Tangente nach innen vor.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass Bandsägeaggregate
der bereits erwähnten
Art realisiert werden können,
bei denen zwei einzelne Bandsägen
dicht nebeneinander angeordnet sind.
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Dabei
ist bevorzugt, wenn auf der gegenüber liegenden Seite des Bandsägeblatts
Führungsblöcke vorgesehen
sind.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass das Bandsägeblatt
bei einem gewollten Abschalten oder einem ungewollten Ausfall der
Magneten in eine definierte Ruheposition gelangt, in der es gespannt
auslaufen kann und nach dem Stillstand auch gehalten wird. Die gewünschte Auslenkung
des Bandsägeblatts
nach innen oder nach außen
wird dabei dadurch bewirkt, dass der innen oder außen angeordnete
Magnet in einer Normlage des Bandsägeblatts eine bestimmte Grundkraft
auf das Bandsägeblatt ausübt, die
je nach auftretender Ausweichbewegung moduliert, also vermindert
oder erhöht
wird.
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In
einer dritten Variante sind die Führungen entlang der die Rollen
verbindenden, gemeinsamen Tangente angeordnet und bilden zugleich
mechanische Führungen.
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Weitere
Ausführungsbeispiele
ergeben sich aus der Zeichnung und der beigefügten Beschreibung.
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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.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1:
eine äußerst schematisierte
Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Bandsäge, bei
der das erfindungsgemäße Verfahren
zum Positionieren eines Bandsägeblatts ausführbar ist;
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2:
in vergrößertem Maßstab eine
Führung
der Bandsäge
gemäß 1 in
einer Ansicht entlang der Linie II-II;
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3:
ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuereinheit, wie sie
in der Führung
gemäß 2 verwendet
werden kann;
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4:
eine Ansicht, ähnlich 1,
jedoch für
ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Bandsäge, zur
Erläuterung
einer Betriebsart, in der die Wechselschwellbelastung des Bandsägeblatts
gering und die Schnelligkeit der Positionsregelung hoch ist;
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5:
eine Ansicht, ähnlich 1,
jedoch für
ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Bandsäge, bei
der vorzugsweise zwei Bandsägen
nebeneinander eingesetzt werden; und
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6:
eine Ansicht, ähnlich 1,
jedoch für
ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Bandsäge, bei
der ebenfalls das Ausmaß von
Wechselschwellbelastungen auf das Bandsägeblatt minimiert wird.
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In 1 bezeichnet 10 als
ganzes eine Bandsäge,
wie sie typischerweise in Sägewerken zum
Zerteilen von Baumstämmen,
zum Zerteilen und zum Besäumen
von Brettern und dgl. eingesetzt wird. Die Bandsäge 10 kann in einer
Sägewerksanlage fest
verbaut oder als mobiles Gerät
ausgebildet sein.
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Die
Bandsäge 10 weist
eine obere Rolle 12 und eine untere Rolle 14 auf,
die um eine horizontale obere Achse 16 bzw. untere Achse 18 rotieren. Über die
Rollen 12, 14 ist ein Bandsägeblatt 20 gespannt. Das
Bandsägeblatt 20 ist
auf seiner in 1 vorderen Seite mit Zähnen 21 versehen
(vgl. 2).
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Die
freien Enden des Bandsägeblatts 20 sind an
einem Stoß 22 miteinander
verbunden, der durch Schweißen
oder Löten
hergestellt sein kann. Der Stoß 22 bildet
gegenüber
dem Bandsägeblatt 20 eine Diskontinuität in Gestalt
einer Unebenheit.
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Mit
Pfeilen 23 und 24 ist die Drehrichtung der Rollen 12, 14 angedeutet.
Die Anordnung der Rollen 12, 14 ist zu einer die
Achsen 16, 18 schneidenden Vertikalachse 26 und
zu einer mittig zwischen den Achsen 16, 18 verlaufenden
Horizontalachse 28 symmetrisch.
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Der
in 1 rechte Trum des Bandsägeblatts 20 ist mit 32 und
der linke Trum mit 34 bezeichnet. Aus den Drehrichtungen 23, 24 der
Rollen 12, 14 ergibt sich eine Laufrichtung des
Bandsägeblatts 20 in
seinem linken Trum 34 nach unten, wie mit einem Pfeil 37 angedeutet.
Während
der rechte Trum 32 tangential auf der rechten Seite der
Rollen 12, 14 verläuft, hält der linke Trum 34 einen
Abstand D zu einer Tangente 36 auf der linken Seite der
Rollen 12, 14 ein. Dies wird durch eine obere
Führung 40 sowie eine
untere Führung 42 erreicht.
Die Führungen 40 und 42 sind
derart positioniert, dass sich zwischen ihnen ein Sägetisch
befindet (nicht dargestellt), auf dem beispielsweise ein Holzbrett
durch die Bandsäge 10 geschoben
wird, und zwar in der Darstellung von 1 senkrecht
zur Zeichenebene von vorne nach hinten.
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Bis
hierhin entspricht die Bandsäge 10 im wesentlichen
dem Stand der Technik.
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2 zeigt
in einer Ansicht von oben Einzelheiten der oberen Führung 40.
Die Führung 40 weist auf
der in 2 rechten Seite des Bandsägeblatts 20 einen
maschinenfesten Führungsblock 44 und
auf der linken Seite eine maschinenfeste Magnetführung 46 auf. Die
Anordnung rechts/links von Führungsblock 44 und
Magnetführung 46 kann
dabei selbstverständlich
auch umgekehrt sein. Der Begriff „maschinenfest" ist dabei so zu
verstehen, dass die Elemente 44 und 46 im Betrieb
der Bandsäge 10 fest
mit dem Maschinenbett verbunden sind, im übrigen jedoch verstellbar sein
können,
beispielsweise zu Justierzwecken. Der maschinenfeste Führungsblock 44 kann
mit einer reibungsmindernden Beschichtung 50 versehen sein.
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Die
Magnetführung 46 weist
ein Gehäuse 54 auf.
In dem Gehäuse 54 befinden
sich ein vorderer Elektromagnet 56a sowie ein hinterer
Elektromagnet 56b, die einem vorderen Bereich 58a bzw.
einem hinteren Bereich 58b des Sägeblatts 20 gegenüberstehen.
Die Begriffe „vorderer" und „hinterer" beziehen sich dabei
auf eine Vorschubrichtung 60 eines bei 61 angedeuteten
Sägegutes,
beispielsweise des bereits erwähnten
Holzbretts.
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Die
Elektromagnete 56a und 56b sind vorzugsweise baugleich.
Die in 2 angedeutete Bauart mit U-förmigem Joch ist selbstverständlich nur
als Beispiel zu verstehen. Prinzipiell können hier alle Bauelemente
verwendet werden, die es gestatten, auf das Bandsägeblatt 20 berührungslos
eine einstellbare Kraft auszuüben.
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Da
in jeder Magnetführung
zwei Elektromagnete 56a und 56b verwendet werden,
hat die Gesamtanordnung mit zwei übereinander angeordneten Magnetführungen
(1) also insgesamt vier derartige Elektromagnete.
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Dem
vorderen Elektromagneten 56a ist ein vorderer Sensor 62a und
dem hinteren Elektromagnet 56b ist ein hinterer Sensor 62b zugeordnet.
Die Sensoren 62a, 62b können einen Abstand auf magnetische,
kapazitive, optische, akustische oder sonstige Art erfassen. Sie
messen in der Magnetführung 46 einen
Abstand d zwischen der in 2 rechten Oberfläche 64 der
Magnetführung 46 und
der in 2 linken Oberfläche 66 des Bandsägeblatts 20 in dessen
vorderen Bereich 58a bzw. hinteren Bereich 58b.
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Wenn
die Elektromagnete 56a und 56b mit der gleichen
Stromstärke
erregt werden, d.h. die gleiche Magnetkraft auf die Bereiche 58a und 58b ausüben, dann
wird das Bandsägeblatt 20 in
der Darstellung von 2 unter Beibehaltung seiner
Ausrichtung nach links oder nach rechts verstellt, wie mit einem
Doppelpfeil 70 angedeutet. Wenn die Magnetkräfte der
Elektromagneten 56a und 56b hingegen unterschiedlich sind,
dann wird das Bandsägeblatt 20 um
seine Mittelachse verdreht, wie mit einem Paar von Pfeilen 72 angedeutet.
Auf diese Weise ist es möglich,
das Bandsägeblatt
schräg
zur Vorschubrichtung 60 des Sägeguts 61 anzustellen.
Mann kann dann schräge
oder bogenförmige
Sägeschnitte
im Sägegut
führen,
beispielsweise dann, wenn das Sägegut
in Vorschubrichtung 60 konisch bzw. gekrümmt ist,
wie dies bei natürlich
gewachsenen Baumstämmen
bzw. Teilen davon der Fall ist.
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Man
kann daher durch selektive Ansteuerung der Elektromagnete 56a und 56b sowohl
eine seitliche Ausweichbewegung als auch ein Verdrehen des Bandsägeblatts 20 kompensieren,
was beispielsweise zweckmäßig ist,
wenn das Sägegut 60 mit
hoher Kraft in Vorschubrichtung 60 gegen die Zähne 21 des
Bandsägeblatts 20 geführt wird
und das Bandsägeblatt
dann wegknickt, oder wenn das Bandsägeblatt 20 in inhomogene
Bereiche des Sägegutes
gerät,
beispielsweise in Äste
in einem Holzbrett.
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Die
Magnetkraft wird vorzugsweise wie folgt ausgeübt:
Wenn das Bandsägeblatt
im Ruhezustand ist, d.h. bei nicht vorhandener Magnetkraft, liegt
es, beispielsweise durch herkömmliches
mechanisches Einstellen einer gewissen seitlich gerichteten Vorspannkraft
von etwa 100 bis 1.000 N, beispielsweise 600 N, auf den maschinenfesten
Führungsblöcken 44 auf.
Unmittelbar vor oder beim Anfahren der Bandsäge 10 wird das Bandsägeblatt 20 dann
durch eine im Vergleich zur mechanischen Vorspannkraft von beispielsweise
600 N höhere
Magnetkraft von beispielsweise 700 N von den Führungsblöcken 44 abgehoben,
bis es eine Sollstellung zwischen den Führungsblöcken 44 und den Magnetführungen 46 einnimmt,
so wie dies in den 1 und 2 dargestellt
ist (Abstand ds). In dieser Sollstellung
wird das Bandsägeblatt 20 berührungslos
geführt.
Die Positionsregelung wird dann um diese Soll-Magnetkraft von 700
N herum durch Modulation, d.h. durch Verminderung oder durch Erhöhung der
Magnetkraft durchgeführt.
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Alternativ
ist es selbstverständlich
auch möglich,
auf die Führungsblöcke 44 zu
verzichten und auf beiden Seiten des Bandsägeblatts 20 Magnetführungen 46 anzuordnen
(nicht dargestellt). Dann würde
die Regelung der seitlichen Lage des Bandsä geblatts 20 durch
selektive Ansteuerung der Magnetführungen 46 auf beiden
Seiten des Bandsägeblatts 20 bewirkt.
Das Bandsägeblatt
würde sich
in diesem Falle entlang einer gemeinsamen Tangente beider Rollen 12 und 14 erstrecken,
so wie in der rechten Hälfte
von 1. Bei dieser Variante würden dann rechts/links, oben/unten
und vorne/hinten zusammen acht Magnete verwendet.
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3 zeigt
ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuereinheit 74,
die zum Ansteuern der Elektromagnete 56a und 56b verwendet
werden kann und die noch weitere Funktionen ermöglicht.
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Die
Steuereinheit 74 enthält
einen Regler 80. Dem Regler 80 werden eingangsseitig
Signale der Sensoren 62a und 62b zugeführt sowie
ein Sollwert ds, der den gewünschten
Abstand zwischen den Oberflächen 64 und 66 angibt.
Der Regler 80 bildet in an sich bekannter Weise aus den
von den Sensoren 62a und 62b gelieferten Istwerten
des Abstandes d und dem vorgegebenen Sollwert ds Stellgrößen zum Ansteuern
der Elektromagnete 56a und 56b.
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Dem
Regler 80 ist ferner ein Frequenz-Analysator 82 zugeordnet.
Der Frequenz-Analysator 82 ermittelt,
beispielsweise aus den Signalen der Sensoren 62a und 62b,
laufend die Eigenfrequenz oder ggf. mehrere Eigenfrequenzen f0der Bandsäge 10, die jedoch
auch als vorab ermittelter Festwert bzw. Festwerte vorgebbar ist
bzw. sind. Unterschiedliche Eigenfrequenzen f0 ergeben
sich üblicherweise
z.B. dann, wenn sich das Bandsägeblatt 20 außer Eingriff mit
dem Sägegut 61 bzw.
in Eingriff damit befindet, wenn sich die Spannung des Bandsägeblatts 20 ändert usw..
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Die
Eigenfrequenz f0 der Bandsäge 10 macht sich
als periodische Schwingung des Bandsägeblatts 20 bemerkbar,
die meist eine Überlagerung
von seitlichen Bewegungen und von Torsionsbewegungen darstellt.
Diese Eigenschwingungen hängen
im wesentlichen von der freien Weglänge des Bandsägeblatts 20 zwischen
den Rollen 12, 14, der Spannkraft, dem Elastizitätsmodul
des Bandsägeblatts 20 sowie dem
System Säge/Sägegut bei
den jeweiligen Betriebsparametern ab.
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Der
Regler 80 erzeugt nun aufgrund einer vom Frequenz-Analysators 82 zugeführten Führungsgröße ein periodisches
Stellsignal gleicher Frequenz jedoch entgegengesetzter Polarität für die Elektromagnete 56a und 56b,
so dass die Eigenschwingungen des Bandsägeblatts 20 durch
Interferenz ausgelöscht
werden. Es hat sich gezeigt, dass diese vorgegebene Regelung mit
der vorab bekannten Frequenz f0 effektiver
ist als eine Ausregelung anhand von jeweils gemessenen Momentanwerten.
Es versteht sich dabei, dass bei dieser Vorgehensweise nicht nur
die Grundwelle der Eigenschwingung oder mehrerer Eigenschwingungen
des Bandsägeblatts erfasst
werden kann, sondern auch die Oberwellen.
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In ähnlicher
Weise wirkt ein ebenfalls dem Regler 80 zugeordneter Taktgeber 84.
Der Taktgeber 84 prägt
dem Regler 80 eine Führungsgröße auf,
die das periodische Vorbeilaufen des Stoßes 22, der eine unebene
Diskontinuität
darstellt, an der Magnetführung 40 kompensiert.
Wenn beispielsweise das Bandsägeblatt 20 eine
Länge von
10 m hat und mit einer Lineargeschwindigkeit von 40 m/s bewegt wird, dann
läuft der
Stoß mit
einer Frequenz von 4 Hz bzw. einem Takt von 250 ms an der Magnetführung 46 vorbei.
Dieses Vorbeilaufen führt
zu einer Ausweichbewegung, die durch eine entsprechend getaktete
Ansteuerung der Elektromagnete 56a und 56b mit
einem Signal ausreichender Amplitude und entgegengesetzter Polarität kompensiert
wird.
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Auch
hier kann es zu Änderungen
der Frequenz bzw. des Taktes kommen, wenn beispielsweise eine hohe
Last auf das Bandsägeblatt 20 und
damit den Antriebsmotor einwirkt. Bei Bandsägen werden üblicherweise Drehstrom-Asynchronmotoren
als Antriebe verwendet. Diese Motoren haben jedoch einen lastabhängigen Schlupf,
so dass die Drehzahl und damit die Geschwindigkeit des Bandsägeblatts 20 um
beispielsweise 1 bis 3% schwanken kann. Vorzugsweise wird daher
der Takt des vorbeilaufenden Stoßes 22 kontinuierlich
erfasst, so dass auch hier eine dynamische Kompensation möglich ist.
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In
den 4 bis 6 sind drei weitere Ausführungsbeispiele
von Bandsägen
dargestellt, deren Grundstruktur der Bandsäge 20 aus 1 entspricht.
Gleiche Elemente sind in den 4 bis 6 daher
mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 4 ist eine Bandsäge 110 mit vier magnetischen,
maschinenfesten Führungen 14611 , 14612 , 14621 und 14622 dargestellt,
die zu zwei Paaren übereinander
im Bereich des linken Trums 34 angeordnet sind. Die beiden Führungen
eines Paars sind auf gegenüberliegenden Seiten
des linken Trums 34 angeordnet. Die Anordnung ist im dargestellten
Beispiel dabei so getroffen, dass der linke Trum 34 mit
der Tangente 36 der beiden Rollen 12, 14 zusammenfällt. Die
Führungen 14611 , 14612 , 14621 und 14622 entsprechen
in ihrer Bauart vorzugsweise der Darstellung in 2.
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Die
Anordnung der Führungen 14611 , 14612 , 14621 und 14622 beidseits
des entlang einer Tangente an die Rollen 12, 14 verlaufenden
Bandsägeblatts 20 hat
zur Folge, dass im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der 1 im
Ruhezustand, d.h. bei nicht-ausgelenktem Bandsägeblatt 20 keine Grundkraft
durch die Magnete in den Führungen 14611 , 14612 , 14621 und 14622 auf
das symmetrisch zwischen ihnen verlaufende Bandsägeblatt 20 ausgeübt werden
muss.
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Ferner
kann die seitliche Auslenkung des Bandsägeblatts 20 schneller
bewirkt werden als dies beim Ausführungsbeispiel der 1 für die Auslenkung
nach rechts der Fall ist. Bei beidseitiger Anordnung der Führungen 14611 , 14612 , 14621 und 14622 hängt nämlich die
Auslenkungsgeschwindigkeit in erster Linie von der elektronischen
Steuerung der Magnete, d.h. der Anstiegsgeschwindigkeit der Magnetkraft
ab, die sehr hoch eingestellt werden kann. Beim Ausführungsbeispiel
der 1 hingegen vollzieht sich die Auslenkung nach
rechts, d.h. vom Magneten der Magnetführung 46 weg nur unter
dem Einfluss der mechanischen Federkonstanten des Systems, insbesondere
des Bandsägeblatts 20.
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Durch
diese Anordnung kann ferner besonders effektiv die bereits erwähnte Maßnahme bewirkt werden,
nämlich
das Bandsägeblatt
im Bereich zwischen den Führungen 14611 , 14612 , 14621 und 14622 durch
entsprechende Polarisierung der Elektromagnete 56a, 56b um
eine Hochachse zu verdrehen, wie anhand der 2 mit dem
Pfeil 72 angedeutet. Das Ausmaß der Verdrehung wird im Rahmen
der Elastizität
des Bandsägeblatts 20 dadurch
vergrößert, dass
gemäß 4 derartige
Elektromagnete auf gegenüberliegenden
Seiten des Bandsägeblatts 20 angeordnet
sind. Sollte im Hinblick einerseits auf die Breite eines praktisch
realisierbaren Luftspalts zwischen dem Bandsägeblatt 20 und den
Führungen 14611 , 14612 , 14621 und 14622 und
andererseits auf die Breite des Bandsägeblatts in Vorschubrichtung 60 kein
ausreichender Verdrehwinkel erzielbar sein, dann kann man erfindungsgemäß die Führungen 14611 , 14612 , 14621 und 14622 auch
um eine Hochachse drehbar ausbilden, wie weiter unten zu 6 noch erläutert werden
wird.
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Wenn
mit der Bandsäge 10 ein
Sägegut 61 gesägt werden
soll, dass in Vorschubrichtung 60 nicht gerade ist, dann
kann man durch entsprechendes Ansteuern der Elektromagnete erreichen,
dass das Bandsägeblatt 20 einen
Schnitt führt,
der nicht parallel zur Vorschubrichtung 60 verläuft und
beispielsweise zur Vorschubrichtung schräg oder gebogen verlaufen kann.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der
5 ist ein Bandsägeaggregat vorgesehen, das
neben einer ersten Bandsäge
2101 der in
1 beschriebenen Art
noch eine zweite Bandsäge
2102 aufweist, die mit der ersten Bandsäge
2101 im wesentlichen baugleich, aber zu
dieser klappsymmetrisch angeordnet ist. Die zweite Bandsäge
2102 weist ebenfalls Rollen
212 und
214 mit
auf einer Vertikalachse
226 liegenden Achsen
216,
218 auf, über die
ein Bandsägeblatt
220 läuft. Dessen
rechter Trum
232 läuft
in der Nähe des
linken Trums
34 der ersten Bandsäge
2101 .
Derartige paarweise Anordnungen von Bandsägen
2101 ,
2102 dienen dazu, ein durchlaufendes Sägegut in
einem Durchlauf mit zwei parallelen Sägeschnitten zu versehen. Dabei
kann senkrecht zur Zeichenebene der
5 betrachtet
noch ein weiteres Paar derartiger Bandsägen vorgesehen sein, um in
einem Durchlauf insgesamt vier derartige Sägeschnitte anzubringen. Solche
Tandem-Bandsägen
sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus der
US 3 318 347 und brauchen daher hier
nicht näher
erläutert
zu werden.
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Um
eine möglichst
kompakte Anordnung zu erzielen, sind die Rollen 12, 14 bzw. 212, 214 der
beiden Bandsägen 2101 bzw. 2102 in 5 dicht
nebeneinander angeordnet. Um dem Bandsägeblatt 20 bzw. 220 trotzdem
eine gewisse Spannung zu verleihen, werden beim Ausführungsbeispiel
der 5 die Trume 34 und 232 mittels
magnetischer, maschinenfester Führungen 24611 , 24612 , 24621 und 24622 jeweils
nach „innen" zu ihrer jeweiligen
Vertikalachse 26 bzw. 226 hin gezogen, d.h. in
der Darstellung der 5 der Trum 34 um den
Abstand D von der Tangente 36 nach rechts und der Trum 232 um
den Abstand D von einer entsprechenden Tangente 236 nach
links.
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Würde man
das Ausführungsbeispiel
der 1 durch Klappung um eine Hochachse in eine Tandem-Bandsäge nach
Art der 5 doppeln, dann wäre eine
enge seitliche Annäherung
der beiden Bandsägen 10 nicht
möglich,
weil die seitlich nach außen
vorstehenden Magnetführungen 46 im
Wege stünden.
Man könnte
ferner in dem Übergangsbereich
zwischen den beiden Bandsägen 10 nur
verhältnismäßig breite
Bretter sägen.
Mit der Anordnung gemäß 5 hingegen
kann man auch Sägeschnitte führen, die
im Vergleich zum Ausführungsbeispiel
der 1 etwas näher
beieinander, im Vergleich zu dem noch zu erläuternden Ausführungsbeispiel
der 6 etwas weiter auseinander liegen.
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Es
versteht sich, dass auch beim Ausführungsbeispiel der 5 mechanische
Führungsblöcke auf
der den Magnetführungen 24611 , 24612 , 24621 und 24622 abgewandten
Seiten der Bandsägeblätter 20 und 220 eingesetzt
werden können,
wie dies weiter oben zu 1 beschrieben wurde.
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6 zeigt
schließlich
eine Variante mit einer Bandsäge 310,
bei der nur zwei maschinenfeste Magnetführungen 3461 und 3462 vorgesehen sind. Diese Magnetführungen 3461 und 3462 sind
derart angeordnet, dass sie mit ihrer in 6 linken
Oberfläche
mit der Tangente 36 fluchten. Wenn die Führungen 3461 und 3462 aktiviert
werden, ziehen sie den linken Trum 34 gegen diese Oberflächen, so dass
der linke Trum 34 mit der Tangente 36 zusammenfällt.
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Um
auch mit der Bandsäge 310 schräge oder
gebogene Schnitte führen
zu können,
kann das Bandsägeblatt 20 in
der bereits mehrfach beschriebenen Weise verdreht werden (Pfeil 72).
Da die Führungen 3461 und 3462 jedoch
zugleich mechanisch führen,
müssen
diese dann mit verdreht werden, wie in 6 mit einer
Achse 348 und einem Pfeil 349 angedeutet.