DE2430529A1

DE2430529A1 - Drahtsaegemaschine

Info

Publication number: DE2430529A1
Application number: DE2430529A
Authority: DE
Inventors: Jacques Charles Louis Bunel; Jean-Yves Lesiourd
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-06-25
Filing date: 1974-06-25
Publication date: 1975-01-16
Also published as: GB1478383A; US3957028A; NL7408350A; JPS5049782A; FR2234753A5

Description

N.V.PHILIPS ¹GLOEIIJiMPENFABRIEKEIi · · wij/kjm/hart.

3-7-1974.

"DrahtSagemaschine" .

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drahtsägemaschine mit einem Träger für das zu sägende Werkstück, mit Mitteln zum Fortbewegen eines Drahtes und mit Mitteln zum Verschieben des Drahtes in Querrichtung.

Derartige Vorrichtungen sind u.a. aus der französischen Patentschrift Nr. 1.091.186 bekannt. In dieser Patentschrift wird eine Vorrichtung beschrieben, die zum Sägen von Steinblöcken verwendet wird und die mit einem endlosen Sägeblatt ausgebildet ist, das in der Längsrichtung fortbewegt wird, wobei das Sägeblatt durch eine Verschiebung des wirksamen Sägeblatteiis in einer Richtung quer zur- genannten Längsrichtung unter dem Einfluss von Gegengewichten gegen, einen Sijeinblock

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gedrückt wird.

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Eine derartige Vorrichtung, die ohne

Zweifel zum Sägen von grossen Steinblöcken durchaus verwendbar ist, eignet sich jedo'ch nicht zum Sägen von kleinen ¥erkstücken; die Empfindlichkeit einer derartigen Vorrichtung ist ungenügend, da die Andruckkraft und die Querverschiebung des Sägeblattes nicht auf genaue Weise geregelt werden kann.

Bei anderen bekannten Sägemaschinen, die

hauptsächlich im chemischen und im elektronischen Sektor verwendet werden, wird das ¥erkstück durch Verschiebung des Trägers gegen den Draht gedrückt. Dadurch, dass die Andruckkraft innerhalb enger Toleranzen geregelt werden inasSf ist eine äusserst genaue Steuerung" des Trägers erforderlich.

Die Erfindung bezweckt nun, eine Draht—

sägemaschine zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist« Dies wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, dass die Mittel zur Querverschiebung des Drahtes durch einen Satz starrer Arme in Form eines verformbaren Parallelogramms gebildet sind, wobei die genannten Arme Rollen zur Führung des Drahtes tragen, sowie durch Elemente zum Verformen des Parallelogramms. Dadurch ist es möglich, den wirksamen Teil des Drahtes einer genau regelbaren Kraft auszusetzen, wobei diese Andruckkraft beim Sägen konstant gehalten oder auf progressive Weise geändert werden kann. Für eine bestimmte Laufrichtung des Drahtes

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kann die Anordnung des Parallelogramms derart gewählt werden, dass sich der Draht, wenn dieser sich im Werkstück verklemmt, von selbst wieder löst, einzig und allein durch Zugkraft.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ,ist

äuss-erst empfindlich und zwar durch die Tatsache, dass die Querverschiebung des Drahtes ausschliesslich durch Drehbewegung erhalten wird. Die Querverschiebung des Drahtes einerseits und der Antrieb des Drahtes andererseits sind gut voneinander getrennt; die Querverschiebung des Drahtes wird durch die Elemente zur Verformung des Parallelogramms erhalten, während der Antrieb mit Hilfe von Mitteln zum Ab- und Aufwickeln des Drahtes erfolgt. Ausserdem beansprucht die Vorrichtung nur wenig Raum und weist eine einfache Konstruktion auf·.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der

erfindungsgemässen Drahtsägemaschine weist das Parallelogramm zwei parallele drehbar gelagerte Arme auf, die miteinander gekuppelt sind sowie ein Auswuchtsystem, das mit mindestens einem der drehbaren Arme zusammenarbeitet.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Drahtsägemaschine weist das Parallelogramm vier starre Arme auf, wobei die zwei drehbaren Arme mit ihren beiden Enden durch zwei horizontale Arme verbunden sind.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Drahtsägemaschine weist das

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Parallelogramm drei starre Arme auf, von denen die zwei drehbaren Arme mit einem Ende durch einen dritten horizontalen Arm verbunden sind.

• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind

in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung

einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Drahtsägemaschine,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der auf den Draht und das Werkstück ausgeübten Kräfte,

Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung

einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Drahtsägemaschine,

Fig. 4 eine Darstellung der Kräfte und Drehmomente, die auf das Parallelogramm ausgeübt werden,

Fig. 5 eine Darstellung der Wirkungsweise des Auswuchtsystems,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der

Laufstrecke des Drahtes im Falle eines Parallelogramms mit vier Armen.

Die in Fig. 1 dargestellte Drahtsägemaschine ist mit zwei Wickeleinheiten 1 und 2 eines an sich bekannten Typs versehen, die eine Scheibe mit Kupp-» lung und Bremse aufweisen und die mit einer Achse 30, 31 verbunden sind. Eine der beiden Einheiten dient zum Drahttransport, während die andere Einheit auf den Draht

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eine Bremswirkung ausübt, damit der Draht gespannt bleibt. Die Achsen 30, 31 werden von einem (in der Figur nicht dargestellten) Motor angetrieben welcher Motor auf der Drahtsägemaschine angeordnet ist; die Scheibe der Einheit 1 weist eine Rille 2k auf, während die Scheibe der Einheit 2 eine Rille 23 aufweist. Ein Winkelhaken 32 auf dem Gehäuse 25 der Drahtsägemaschine trägt Führungsrollen Ein zweiter Winkelhaken 33, der ebenfalls auf dem Schrank 25 befestigt ist, trägt eine Nutenrolle 8, während eine andere Nutenrolie 11 unmittelbar auf dem Gehäuse 25 befestigt ist. Ein durch drei starre Arme 20, 21 und 22 gebildetes Parallelogramm, wobei die zwei schrägen Arme 20 und 22 dieselbe Länge aufweisen und sich parallel zueinander erstrecken, während der Arm 21 horizontal ist, trägt frei drehbare Nutenrollen und zwar einerseits die Rolle 15 auf dem unteren Ende des Armes 20 und die Rolle 16 in der Mi^;te des genannten Armes 20 und andererseits die Rolle 17 auf dem unteren Ende des Armes 22 und die Rolle 18 in der Mitte des genannten Armes 22. Die Arme 20 und 21 sind durch eine Scharnierachse 35 miteinander verbunden, während die Arme 21 und 22 durch eine Scharnierachse 3h miteinander verbunden sind. Das auf diese Weise gebildete Parallelogramm ist auf einer Platte ^I befestigt, die einen Teil des Gehäuses 25 bildet und zwar über die Achsen der Rollen 16 und 18, wobei die Achse der Rolle 18 mit dem Arm 22 starr verbunden ist. . Auf der Achse der Rolle 18 ist eine Stange 10 befestigt,

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deren Ende ein Gegengewicht 3 trägt. Andererseits sind auf* einer Platte 36, die mit dem Gehäuse 25 verbunden ist, und sich auf die Platte 4i abstützt, einige Führungsrollen 9 angeordnet. Eine frei drehbare Nutenrolle 38 ist auf der Rückseite der Platte 41 mittels der Achse ko befestigt, während eine andere freie Rolle 7 auf einer Platte 39 befestigt ist, die ihrerseits auf dem Gehäuse 25 befestigt ist. Eine mit 37 bezeichnete Nutenrolle ist ebenfalls auf der Rückseite der vertikalen Platte 41 befestigt und zwar mittels einer Achse 19· Wenderollen I3 und 14 sind auf dem Gehäuse 25 befestigt und um eine vertikale Achse drehbar. Die Nutenrollen 7» 8» 11» 13 bis einschliesslich 18, 37 und 38 sind mit einer Anzahl Rillen versehen und zwar zur Führung des Drahtes. Die Mittel zur Regelung der Bewegungsgeschwindigkeit des Drahtes 29 sind durch einen Kopf 4 mit einer Slcalene int eilung k2, die gegenüber einer festen Markierungslinie h3 drehbar ist, dargestellt} die Mittel zur Regelung der Spannung im Draht sind auf schematische Weise durch einen Knopf 5 mit einer Teilskala hk angegeben, die gegenüber einem Zeichen 4 5 verschiebbar ist. Ein Schlitten 6, der als Träger für das zu sägende Werkstück dient, wird durch zwei Stangen 27 geführt und kann mittels einer Schnecke 28, die mit Hilfe eines Handrades 2.6 betätigt wird, verschoben werden. Weiter können in Fig. 1 nicht dargestellte Behälter geeigneter Form in die öffnung der Platte 41 der Rolle 7 όχιο. der Rolle 8 gegenübergestellt werden um

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den Draht 29 mit Sägemittel versehen zu können.

Diese Draht sägemaschine -funktioniert wie folgt:

Von der Rille 2k der Scheibe der Einheit 1

läuft der Draht 29 auf der Rückseite der Platte kl nacheinander über die Rollen 19» 7» 38 und er wird über zwei der Führungsrollen 9 zur Vorderseite der Platte kl gebracht; darauf läuft der Draht über die Rollen 18, 17, 15, 16, 11 , 8 und über eine der Führungsrollen .12 zur Wenderolle 13.

Es können sich zwei Fälle dartun und zwar:

— wenn das Sägen mittels eines einzigen Drahtsegmentes erfolgt wird der Draht über die ¥enderolle Ik unmittelbar in die Rille 23 der Scheibe der Einheit 2 aufgewickelt;

- wenn das Sägen mit Hilfe von mehreren parallelen Drahtsegmenten erfolgt und folglich von einem mehrfachen Sägevorgang die Rede ist, gelangt der Draht beim Verlassen der Wenderolle 14 wieder in eine der Rillen der Rolle 19» der obenstehend beschriebene Zyklus fängt dann wieder an, wobei der Draht jeweils durch eine der freien Rillen der losen Rollen und über mehrere Führungsrollen 12 und 9 läuft. Die Anzahl Führungs- und Nutenrollen und die Anordnung derselben wird durch die Lage der Mittel zum Ab- und Aufwickeln des Drahtes bestimmt.

Das zu sägende Werkstück wird auf dem

Schlitten 6 angeordnet und in die gewünschte Lage gebracht und zwar mittels der in Fig. 1 dargestellten Elemente

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und bleibt weiter ortsfest. Die Einheiten 1 und 2 werden angetrieben, während mit Hilfe des Gegengewichtes 3 durch den Draht 29 auf das Werkstück eine gewisse Kraft ausgeübt wird. Die Grosse dieser¹ Kraft ist von dem verwendeten Sägemittel (einem Schleifmittel oder einem Elektrolyt) abhängig. Nach dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Parallelogramm nur drei starre Arme auf, was nicht zu einer Änderung des nachstehend zu beschreibenden Kräftegleichgewichtes führt, unter der Bedingung jedoch, dass das Gewicht des fehlenden (vierten) Armes durch zwei kleine (in der Figur nicht dargestellte) Gegengewichte auf den Rollen 15 und 17 ersetzt wird oder dass auf eine andere Weise das Gleichgewicht des Parallelogramms erhalten wird. Das System mit drei Armen bietet mehr Freiheit was die Abmessungen der Werkstücke anbelangt und zwar dadurch, da ein vierter horizontaler unterer Arm das zu sägende Werkstück berühren könnte.

Fig. 2 zeigt die beim Sägen auftretenden Kräfte, wobei deutlichkeitshalber die Verformung des Drahtes 29 übertrieben dargestellt ist. Jedes Ende des wirksamen Drahtteils 29 übt auf das Werkstück 49 eine Kraft T aus, wobei die Resultierende dieser Kräfte T im Punkt 48 dem Wert R„ entspricht. Im Gleichgewichtszustand entspricht die vom Werkstück auf den Draht ausgeübte Reaktionskraft F der Resultierenden R~.

Fig. 3 zeigt eine zweite Möglichkeit für die Ausbildung des Parallelogramms zur Erhaltung der Quer-

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verschiebung des Drahtes. Dabei sind die der Fig. 1 entsprechenden Elemente mit denselben Bezugszeichen angegeben. Das Parallelogramm weist vier starre Arme auf und zwar 20, 21, 22 und 59 (in Fig. 1 war von den Armen 20, 21 und 22 bereits die Rede.).

Wegen der Tatsache, dass auf beiden Seiten des Punktes 53 der Sägedraht 29 in das Parallelogramm tritt und dieses wieder verlässt war es notwendig, eine gewisse Anzahl loser Nutenrollen dem System hinzuzufügen im Vergleich zum Beispiel nach Fig. 1 um auf diese Weise die Symmetrie des Systems beizubehalten. Auf der Vorderseite des Parallelogramms sind die lo'sen Nutenrollen 15» 16, 17, 18 und 52 an den Stellen 57, 53, 58, 5^ bzw. 56 angeordnet. Auf. der Rückseite der Ebene des Parallelogramms sind die losen Nutenrollen 50 und 5I an den Stellen 53 bzw. 55 angeordnet. Das zu sägende Werkstück 49 wird mit- ' tels der in Fig. 1 dargestellten Elemente auf dem Träger 6 festgeklemmt. An den Stellen 53 und 5^ wird das Parallelogramm mittels der Achsen der Rollen 16 bzw. 18 am Gehäuse der Sägemaschine befestigt. Die Elemente, die das Parallelogramm verformen müssen und die, wie in obenstehenden Beispiel durch ein einfaches Gegengewicht oder durch eine beliebige andere Vorrichtung gebildet werden können, sind in der Figur nicht dargestellt.

Die Wirkungsweise der Sägemaschine mit

Hilfe eines Parallelogramms, wie dies in Fig.-3 beschrieben ist, entspricht der'Wirkungsweise, wie diese in bezug

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auf Fig. 1 beschrieben wurde. Der Draht 29 läuft nacheinander über die Rollen 16 und 15, längs des Werkstücks k9; darauf läuft der Draht über die Rollen I7, 18 und 52, durchläuft die Ebene des Parallelogramms und läuft danach über die Rollen 51 und 50» bevor er sich zu den Elementen für den Antrieb des Drahtes begibt. Auf gleiche Weise wie in dem bereits beschriebenen Beispiel ermöglicht ein durch Wenderollen gebildetes System gleichzeitig mehrere Scheiben vorherbestimmter Dicke mittels einer gewissen Anzahl von Drahtsegmente zu sägen. Es sei bemerkt, dass während des Sägevorganges der Arm 59 immer parallel zur geraden Linie durch die Punkte 53 und 5^ bleibt, wobei ausschliesslich der Angriffspunkt der Kraft R~ (in Fig. 2 bestimmt) sich während des Sägevorganges verschiebt. Andererseits, wie die Verformung des Parallelogramms auch sein mag, ändert sich die Diahtspannung nicht und zwar durch die Symmetrie des durch die Rollen gebildeten Ganzen. Umgekehrt hat eine Änderung der Drahtspannung keine Änderung des Parallelogramms zur Folge. Bei Verwendung des Systems nach Fig. 3 tritt am Punkt 53 ein leichtes Torsionsmoment auf und zwar wegen der Tatsache, dass die Zugkraft des Drahtes 29 an einer Seite des Parallelogramms der Zugkraft des Drahtes an der anderen Seite des Parallelogramms entgegengesetzt ist.

Zur Vergrösserung der Empfindlichkeit des

Systems werden auf systematische Weise kleine Kugellager zur Lagerung der losen Rollen und an den Scharnierpunkten

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551 56 j 57» und 58 des Parallelogramms verwendet. Die Laufrichtung des Drahtes 29 muss derart sein, dass, wenn der Draht sich im Werkstück verklemmt, er sich automatisch davon löst und zwar durch die Zugkraft des Drahtes. Wenn in Fig. 3 der Draht beispielsweise sich in der im Werkstück 49 gesägten Nut verklemmt übt die Zugkraft des Drahtes T eine Kraft aus, die gegenüber der festen Achse 5k- zu einem Moment führt, das dem durch das Gegengewicht auf das Parallelogramm ausgeübten Moment entgegengesetzt ist. Umgekehrt erhält man denselben Effekt bei einer entgegengesetzten Laufrichtung des Drahtes und einer gegenüber Fig. 3 symmetrischen Anordnung des Parallelogramms .

Der Einfachheit halber sind in Fig. h das

Parallelogramm und der Sägedraht durch dieselben Linien angegeber. Die Figur zeigt die jeweiligen Kräfte und Drehmomente, denen das Parallelogramm ausgesetzt ist. Im Punkt 5k ist das Drehmoment Cm wirksam, das das Parallelogramm verformen will und das an den Punkten- 57 bzw, 58 zu den Kräften F1 und F2 führt, deren Resultierende F am Punkt 65 angreift_f wo der Draht das zu sägende Werkstück berührt; beim Sägen verschiebt sich der Punkt 65 längs der Linie, die die Punkte 57 und 58 verbindet. Mit R ist die halbe Länge der drehbaren Arme 20 und 22 bezeichnet, beispielsweise der Abstand zwischen den Punkten 5k und 56 oder den Punkten 5k und 58; ei ist der Winkel, den die drehbaren Arme 20 und 22 gegenüber der Vertikalen

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bilden; das Widerstandsmoment, das von dem zu sägenden Werkstück erzeugt wird, ist gegeben durch die Beziehung:

(F1 + F2) R sin <k = F.R. sin oC .

In der Gleichgewichtslage entspricht dieses

Moment dem Moment Cm, das das Parallelogramm zu verformen versucht.

Fig. 5 zeigt die Lage zum Erhalten einer

konstanten Andruckkraft F. Die Figur zeigt nur einen geringfügigen Teil des Parallelogramms. Im Punkt 5^ ist der in Fig. 1 dargestellte Hebel 10 befestigt, auf dessen Ende das Gegengewicht 3 befestigt ist, das eine Kraft P ergibt. Wenn beim Sägen eine konstante Kraft F am Punkt 65 erforderlich ist, muss der Winkel ^ zwischen dem Schenkel 10 und der Horizontalen dem genannten Winkel o^ entsprechen.

Denn am Punkt 5^ ist das wirksame Moment Cm gleich:

Cm = P.r. cos. If ,
wobei r die Länge des Hebels 10 ist.

In der Gleichgewichtslage, also wenn das Moment Cm dem Widerstandsmoment entspricht, gilt also die Gleichheit:

P.r. cos ¹Z = F.R. sin cL. .

Da P, r, R beim Sägen konstant sind, wird die Kraft F konstant gehalten, wenn :

cos. ^ = sin <s*L _t
oder

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was in Fig.· 5 angegeben ist.

Es dürfte einleuchten, dass falls die drehbaren Arme des Parallelogramms die entgegengesetzte schräge Lage gegenüber der Vertikalen einnehmen würden, der Hebel IO eine entsprechende Lage einnehmen würde.

Die Konstruktionsbedingung lP = — - cxC

lässt sich leicht verwirklichen und ermöglicht eine Schneidkraft, die konstant ist, was den üblichsten Sägevorgängen entspricht (Werkstücke mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt).

Falls ein Werkstück mit beispielsweise

dreieckigem Querschnitt gesägt werden muss reicht es aus, eine Kraft P auszuüben, die der Kontaktoberfläche zwischen dem Draht und dem Werkstück proportional ist und die durch ein bestimmtes physikalisches Parameter, beispielsweise die Verlängerung einer Feder, bedingt ist.

Wenn die Kontaktlänge zwischen dem Draht

und dem zu sägenden Werkstück sich stark ändert muss die Schneidkraft F ebenfalls änderbar sein.

Es ist beispielsweise möglich, eine Kraft

F zu erhalten, die durch den Gebrauch einer Rolle, deren Achse am Punkt 54 befestigt ist, sich allmählich ändert, wobei die Rolle einer konstanten Zugkraft ausgesetzt ist. Für das Moment C kann im allgemeinen durch den Gebrauch vieler bekannter Elemente (mechanische, elektronische, pneumatische, hydraulische Elemente usw) jede Änderung

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entsprechend einer gewünschten Funktion erhalten werden,

Fig. 6 zeigt auf schematische Weise einen

Sägevorgang auf chemischem Wege. Auf der vom Draht zurückgelegten Strecke werden dazu die Behälter 63 und 6h angebracht; im Behälter 63 nimmt der sich bewegende Draht eine Menge eines chemischen Bearbeitungsmittels auf, während im Behälter 6k der Draht "gespült" wird. Zum Übrigen funktioniert die Sägemaschine auf die bereits beschriebene Art und Weise.

Ausser den obenstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung gibt es im Rahmen der Erfindung andere Lösungen zum Antreiben des Drahtes über eine· einzige Bearbeitungsstrecke oder iibei· mehrere Bearbeitungsstrecken und zum Verformen des Parallelogramms.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE .

1. Drahtsägemaschine mit einem Träger für ein zu sägendes Werkstück, mit Mitteln zum Fortbewegen eines Drahtes und mit Mitteln zum Verschieben des Drahtes in der Querrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur QuerverSchiebung des Drahtes durch einen Satz starrer Arme in Form eines verformbaren Parallelogramms gebildet sind, v/obei die genannten Arme Rollen zur Führung des Drahtes tragen sowie durch Elemente zum Verformen des Parallelogramms.

2. Drahtsägemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Parallelogramm zwei parallele drehbar gelagerte Arme aufweist, die miteinander gekuppelt sind, sowie ein Auswuchtsystem, das mit mindestens einem der drehbaren Arme zusammenarbeitet.

3· Drahtsägemaschine nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, dass das Parallelogramm vier starre Arme aufweist, wobei die zwei drehbaren Arme mit ihren beiden Enden durch zwei horizontale Arme verbunden sind. h. Drahtsägemaschine nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet _r dass das Parallelogramm drei starre Arme aufweist, von denen die zwei drehbaren Arme mit einem Ende durch einen dritten horizontalen Arm verbunden sind. 5· Drahtsägemaschine nach einem der Ansprüche

1 bis h, dadurch gekennzeichnet, dass die von den starren Armen getragenen Rollen an den vier Ecken des Parallelogramms und in der Mitte der drehbaren Arme desselben

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angeordnet sind.

6. . Drahtsägemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen auf beiden Seiten der Ebene des Parallelogramms angeordnet sind.

7. Drahtsägemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente zum Verformen des Parallelogramms mit einer Achse zusammenarbeiten, die mit einem der drehbaren Arme des Parallelogramms verbunden ist.

8. Drahtsägeraaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Wickeleinheiten, die je eine Scheibe, eine Kupplung und eine Bremse aufweisen,

9. Drahtsägemaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente zum Verformen des Parallelogramms durch ein Gegengewicht gebildet werden, das auf einer Stange befestigt ist, die.sich parallel zur Ebene des Parallelogramms erstreckt und die auf der Achse befestigt ist, die mit einem der drehbaren Arme des Parallelogramms fest verbunden ist.

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