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Verfahren zum Steuern der Vorschubgeschwindigteit des Sägerahmens
einer Bandsägemaschine oder einer ähnlichen Maschine Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahrens zum Steuern der Vorschubgeschwindigkeit eines Sägerahmens. Insbesondere
betrifft die Erfindung ein Verfahren, mit dem der Schnittwiderstand an einem Sägeblatt
während des Schneidvorgangs elektrisch bestimmt wird, um die Vorschubgeschwindigkeit
eines Sägerahmens automatisch mit Hilfe der eraittelten Spannung, Stromstärke oder
einer anderen Größe zu steuern und dadurch den Schnit'twiderstand am Sägeblatt gleich
zu halten.
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Bei einer üblichen Bandsägemaschine oder einer ähnlichen Maschine
wird die Vorschubgeschwindigkeit des Sägerahmens dadurch bewirkt, daß das Gewicht
des Sägerahmens von einem Druckölzylinder aufgenommen und allmählich das im Zylinder
enthaltene Drucköl abgelassen wird. Durch den eingestellten Durchfluß durch ein
Steuerventil wird die Vorschubgeschwindigkeit des Sägerahmens im wesentlichen konstant
gehalten, und zwar unabhängig von der auf das Sägeblatt wirkenden Belastung. Wenn
nun ein Material abgeschnitten werden soll wie beispielsweise ein H-förmiges Teil
oder ein Doppel-T-Träger, gibt es einen Unterschied in der Schnittlänge zwischen
dem mittleren Teil, der eine große Breite besitzt, und den anderen Teilen des Werkstücks,
die nur geringe Breite aufweisen. Wenn dann eine konstante Vorschubgeschwindigkeit
bei einem solchen Material angewendet wird, wird das Sägeblatt bei dem Teil mit
großer Breite einer übermäßigen Belastung ausgesetzt, so daß es zum Brechen der
Sägezähne oder des Sägeblattes kommen kann.
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Um dies zu verhindern, ist es üblich, das Steuerventil derart einzustellen,
daß sich der Sägershmen mit einer solchen Geschwindigkeit senkt, daß an dem Teil
mit der größeren Breite kein Brechen des Sägeblattes erfolgt. Das hat allerdings
den Nachteil, daß sich der Rahmen mit einer geringeren Geschwindigkeit absenkt,
als es bei den Abschnitten, an denen der Schnittwiderstand geringer ist, erforderlich
wäre. Hierdurch wird der Wirkungsgrad aber verringert.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß gemäß
der Erfindung die Vorschubgeschwindigkeit des Sägerahmens automatisch in Abhängigkeit
von der minderung des
auf das Sägeblatt wirkenden Schnittwiderstands
derart geändert wird, daß ein optimales Schneiden erzielt wird.
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Die Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden
Beschreibung hervor, in der unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung mehrere Ausführungsformen
der Erfindung. erläutert werden.
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Fig. 1 zeigt ein Schema einer Ausführungsform der Erfindung, bei der
die Vorschubgeschwindigkeit eines Sägerahmens durch die Bestimmung der Änderung
einer Belastung, die auf den Rücken eines Bandsägeblatts wirkt, gesteuert wird.
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Fig. 2 ist ein Querschnitt durch ein piezoelektrisches Element, das
einen Teil der Ausfiibrungsform der Fig. 1 bildet.
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Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die
Änderung des Öldrucks, der dem Zylinder zugeführt wird, um den Sägerahmen in senkrechter
Richtung zu bewegen, bestimmt wird, um die Vorschubgeschwindigkeit des Sägerahmens
zu steuern.
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Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der die Erfindung auf
eine Ereissäge angewendet ist.
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In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Sägerahmen,
der mit einem Bandsägeblatt C versehen ist.
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Das Bezugszeichen 2 kennzeichnet einen Druckölzylinder, mit dem der
Sägershmen 1 angehoben und abgesenkt wird. Mit
3 wird ein Durchflußsteuerventil
bezeichnet, das beispielsweise mit einem Kolben arbeiten kann, und mit dem das Drucköl
aus dem Druckölzylinder 2 während des Schneidvorgangs ausgelassen wird. T ist ein
Behälter für das Arbeitsöl, das aus dem Druckölzylinder 2 über eine Auslaßleitung
P und das Steuerventil 3 austritt. Mit dem Steuerventil 3 ist ein Motor 7 mit veränderlicher
Drehzahl zum Steuern des Durchflusses verbunden. Der Sägerahmen 1 ist mit zwei Sägeführungen
la, la versehen, die das Sägeblatt C in seiner richtigen Stellung halten. Innerhalb
der Sägeführung la ist auf dem Rücken des Bandsägeblattes C ein Schuh 4a vorgesehen.
Weiter ist an der Sägeführung 1a ein piezoelektrisches Element 4 oder ein ähnliches
Element angebracht, das eine Änderung der Belastung als Spannungsänderung mißt.
Das piezoelektrische Element 4 sollte eine solche Oharakteristik aufweisen, daß
die festgestellte Spannung an der oberen Grenze der möglichen Belastung den Wert
Null besitzt und ihren Maximalwert bei unbelastetem Sägeblatt annimmt. Das piezoelektrische
Element 4 wird üblicherweise an jeder der Sägefüruungen 1a vorgesehen, kann jedoch
auch nur an einer der Führungen angebracht sein. Mit dem Piezoelektrischen Element
4 ist ein Verstärker 5 verbunden, der die abgegebene Spannung verstärkt.
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Mit dem Verstärker 5 ist eine Motorsteuereinrichtung 6 verbunden,
die den Motor 7 veränderlicher Drehzahl über die verstärkte Spannung steuert. Das
Bezugszeichen G bezeichnet in der Zeichnung das zu schneidende Werkstück. In dem
Falle, in dem das Material G durch einen Doppel-T-Träger oder ein Teil mit Il-förmigem
Querschnitt aus Stahl dargestellt ist, der mit der erläuterten Maschine abgeschnitten
werden soll, wird beim Schnitt durch die Teile des Werkstücks
G,
die nur eine geringe Breite besitzen, der Schnittwiderstand klein sein, weil die
Schnittlänge nur kurz ist. Daher ist auch die am Rücken des Sägeblattes vorhandene
Belastung nur klein und es wird eine entsprechend geringe Belastung auf das piezoelektrische
Element über den Schuh 4a aufgebracht, der in der Sägenführung sitzt. Das piezoelektrische
Element erzeugt nun entsprechend der geringen Belastung eine hohe Spannung, die
durch den Verstärker verstärkt wird, wobei diese verstärkte Spannung als ein die
Drehzahl vergrößerndes Signal an die Motorsteuereinrichtung 6 weitergegeben wird,
worauf der Motor veränderlicher Drehzahl seine Drehzahl erhöht, so daß das Steuerventil
3, ein Zumeßventil, ebenfalls seine Drehzahl erhöht, wodurch die Menge des Drucköls
vergrößert wird, die aus dem Druckölzylinder austritt. Mit anderen Worten, die Vorschubgeschwindigkeit
des Sägeblattes C nimmt zu und der Schnitt wird mit optimaler Belastung des Sägeblattes
a durchgeführt.
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Wenn der zentrale Teil des Werkstücks mit H-förmigem Querschnitt geschnitten
wird, wird der Schnittwiderstand wegen der größeren Schnittlänge größer, so daß
auf den Rücken des Sägeblattes eine große Belastung einwirkt. Diese Belastung wird
über den Schuh 4a auf das piezoelektrische Element 4 übertragen. Das Element 4 erzeugt
jetzt entsprechend der hohen Belastung eine geringe Spannung, die durch den Verstärker
verstärkt wird und als ein die Drehzahl verringerndes Signal an die Motorsteuereinrichtung
6 weitergegeben wird. Die Drehzahl des Motors 7 veränderlicher Drehzahl nimmt ab,
die Drehzahl des Steuerventils, das mit dem Motor verbunden ist, wird ebenfalls
geringer
und die Menge an Drucköl, das aus dem Druckölzylinder aus
tritt, nimmt ab. Dadurch wird die Vorschubgeschwindigkeit des Sägerahmens geringer,
so daß der Schnitt wieder mit der optimalen Belastung des- Sägeblattes C durchgeführt
wird.
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Auf diese Weise wird eine Änderung des auf das Sägeblatt einwirkenden
Widerstands als Belastungsänderung am Rücken des Sägeblattes gemessen und in der
Weise auf die Vorschubgeschwindigkeit rückgekoppelt, daß der auf das Sägeblatt wirkende
Widerstand gleich gehalten und ein optimaler Schnitt erzielt wird.
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Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der die
änderung des Schnittwiderstandes als Änderung des öldruckes des Druckölzylinders
gemessen wird, der den Sägerahmen bewegt, und nicht als Änderung der Belastung am
Bücken der Bandsäge. Bei der Ausführungsform der Fig.3 ist das piezoelektrische
Element, das eine Charakteristik aufweist, nach der die erzeugte Spannung ihren
Maximalwert bei der oberen Grenze des Öldrucks aufweist, während sie an der unteren
Grenze des Öldrucks Null ist, in einer solchen Weise angebracht, daß es der Änderung
des Drucks im Druckölzylinder 2 ausgesetzt ist, der das Absenken des Sägerahmens
steuert. ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind auch hier ein Verstärker
5 und eine Motorsteuereinrichtung 6 usw. mit dem piezoelektrischen Element verbunden.
Bei der Ausführungsform der Fig. 3 wird beim Abschneiden eines Werkstücks mit H-förmigem
Querschnitt der Widerstand am Sägeblatt klein, wenn der obere Abschnitt des Werkstücks
durchschnitten wird. Hierbei wirkt die Belastung durch den Sägerahmen 1, d.h. das
Gewicht des Rahmens, fast vollständig auf den Druckölzylinder 2, so daß
der
Öldruck innerhalb des Zylinders ansteigt und ein hoher Druck auf das piezoelektrische
Element 4 wirkt. Da das piezoelektrische Element 4 bei dieser Ausführungsform bei
einem hohen Druck eine hohe Spannung erzeugt, wird auch eine hohe Spannung durch
den Verstärker 5 verstärkt und als ein die Drehzahl vergrößerndes Signal an die
Motorsteuereinrichtung 6 gegeben, so daß der Motor 7 veränderlicher Drehzahl seine
Drehzahl vergrößert, die Drehzahl des Steuerventils 3 steigt und somit die Menge
des Drucköls, die aus dem Druckölzylinder austritt, zunimmt. Dadurch wird die Vorschubgeschwindigkeit
des Sägerahmens 1 größer und der Schnitt wird mit der optimalen Belastung am Sägeblatt
C ausgeführt.
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Wenn die Schnittlänge größer ist, wie es bei dem zentralen Teil des
H-formigen Profils der Fall ist, wird der Widerstand am Sägeblatt größer, wobei
die Belastung des Sägerahmens im wesentlichen auf das Sägeblatt wirkt und die Belastung,
die auf den Druckölzylinder einwirkt, geringer wird, so daß nur ein kleinerer Druck
an das piezoelektrische Element 4 übertragen wird. Da das piezoelektrische Element
4 bei dieser Ausführungsform nur eine geringe Spannung als Folge des geringen Drucks
erzeugt, wird auch nur eine geringe Spannung durch den Verstärker verstärkt und
als die Drehzahl verringerndes Signal an die Motorsteuereinrichtung weitergegeben.
Die Drehzahl des Motors 7 verringert sich, die Drehzahl des Steuerventils 3, das
mit dem Motor verbunden ist, nimmt gleichfalls ab und die Menge an Drucköl, die
aus dem Druckölzylinder 2 austritt, wird verringert, so daß die Vorschubgeschwindigkeit
des Sägerahmens 1 verkleinert wird und der Schnitt wieder mit
optimaler
Belastung des Sägeblattes C erfolgt. Hier wird also die Anderung des auf das Sägeblatt
wirkenden Widerstandes als Änderung des Druckes im Druckölzylinder gemessen und
rückgekoppelt auf die Vorschubgeschwindigkeit, so daß der auf das Sägeblatt wirkende
Widerstand gleich gehalten wird und der Schnitt optimal durchgeführt wird.
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Das Verfahren zum Steuern der Vorschubgeschwindigkeit eines Sägerahmens
gemäß der vorliegenden erfindung läßt sich ebenfalls bei einer Kreissäge anwenden,
wie es in Fig. 4 veranschaulicht ist. Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1,
3 und 4 kann die gleiche Wirkung erzielt werden, wenn das Durchflußsteuerventil
3, der Motor 7 veränderlicher Drehzahl und die Motorsteuereinrichtung 6 durch ein
auf Drosselwirkung beruhendes Durchtlußsteuerventil, durch eine elektromagnetische
Ventilbetätigung, z.B.
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einen Elektromagnet und eine die Betätigung steuernde Einrichtung
ersetzt werden. Weiterhin kann bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1, 3 und
4 das vom piezoelektrischen Element gelieferte Signal auch statt durch die Spannung
durch die Stromstärke oder eine andere Meßgröße dargestellt sein.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Durchflußsteuerventil gesteuert,
das den Sägerahmen proportional zur Größe des auf das Sägeblatt wirkenden Widerstandes
absenkt.
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Daher ist es möglich, Material beliebiger Gestalt mit der optimalen
Schnittgeschwindigkeit zu schneiden, ohne daß unvernünftige Spannungen im Sägeblatt
auftreten. Durch die vorliegende Erfindung werden somit sowohl ein Brechen des Sägeblattes
verhindert als auch der Wirkungsgrad des Schneidvorgangs verbessert.