DE2747772C2 - Brennschneidemaschine - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Brennschneidemaschine für Formschnitte der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der DE-OS 20 29 777 ist eine Brennschneidemaschine für Formschnitte bekannt, bei der ein Schneidkopf verschiebbar auf einem als Querträger dienenden Balken gelagert ist. An dem Ende des Balkens befinden sich zwei fahrOare Schlitten, nämlich die als »Klammern« bezeichneten Seitenwangen, deren Rollen auf den Oberseiten der U-Profile des Tisches rollen. Eine Verschiebung der Querträger ist offensichtlich nur von Hand möglich. Ein durch Seilscheiben und Seilrollen gebildeter Antrieb dient zur Verschiebung des Tastkopfes bzw. des Schneidkopfes auf dem Querträger, nicht für die Verschiebung des Querträgers in bezug auf den Tisch.

Weiterhin geht aus der DE-OS 21 06 102 eine Brennschneidemaschine hervor, bei der ein einziger elektrischer Antriebsmotor und ein aufwendiges Getriebe sowie Zahnstangen erforderlich sind, um den als Querträger dienenden Schlitten mit dem Schneidkopf zu verschieben. Dabei sind zur Aufrechterhaltung der präzisen Ausrichtung zwischen den beiden Schlitten sehr kostspielige und exakte Zahnstangen und Getriebe erforderlich, was bei der Konstruktion, Fertigung und Verwendung einer solchen Antriebseinrichtung zu Schwierigkeiten führt.

Schließlich geht aus der DE-AS 25 36 429 noch eine Brennschneidemaschine für Formschnitte der angegebenen Gattung hervor, die eine verschiebbar auf einem Querträger gelagerte Brennerhaltung, zwei an den Enden des Querträgers vorgesehene, fahrbare Schlitten und Antriebseinrichtungen für die Schlitten aufweist. Diese Antriebseinrichtungen werden nicht näher erläutert, sondern nur allgemein darauf hingewiesen, daß in den beiden Seitenteilen »der Antrieb der Maschine vorgesehen ist«.

Wie man beispielsweise bei der DE-OS 21 06 102 erkennen kann, erfolgt der Antrieb des Querträgers mit Hilfe von aufwendigen Kupplungsmechanismen, Zahnrädern und Zahnstangen, die die Antriebsenergie von dem Elektromotor auf die anzutreibenden Teile übertragen. Bei solchen Antriebseinrichtungen müssen jedoch relativ große Massen bewegt werden, so daß der Motor, die Getriebe und auch die Befestigungen dieser Teile relativ starken Beanspruchungen unterworfen werden, wenn die Trägheitskräfte aufgenommen werden müssen, die am Beginn und Ende jeder Bewegung einer solchen Brennschneidemaschine auftreten. Außerdem müssen die Lagerungen für die verschiedenen Teile ausreichend massiv ausgebildet werden, was wiederum bedingt, daß die zu bewegenden Massen noch größer werden. Denn solche großen, zu bewegenden Massen lassen sich nur relativ ungenau starten, beschleunigen, mit konstanter Geschwindigkeit verschieben und wieder bis zum Stillstand abbremsen, so daß sich eine entsprechend wenig exakte Bewegung der Brennerhalterung und damit eine sehr wenig exakte Führung der Schneidflamme ergibt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Brennschneidemaschine der angegebenen Gattung zu schaffen, die auf konstruktiv einfache Weise die sehr exakte Bewegung der Schlitten und damit des Querträgers ermöglicht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß für jeden Schlitten, zweckmäßigerweise in jedem Schlitten, ein Servomotor vorgesehen ist, der direkt den zugehörigen Schlitten antreibt. Es sind also keine aufwendigen Übertragungen und Getriebe zwischen dem Antriebsmotor einerseits und den angetriebenen Elementen des Querträgers bzw. der Schlitten erforderlich, so daß die zu bewegende Masse relativ gering ist Diese führt wiederum dazu, daß die bei der Bewegung entstehenden Trägheitskräfte ebenfalls sehr gering sind, so daß der Träger sehr exakt über vorgegebene Strecken, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Kurve einer Schablone, verschoben werden kann. Auch der Querträger und die Schlitten selbst können preisgünstig hergestellt werden, da keine kostspieligen und konstruktiv aufwendigen Versteifungen und ähnliche Elemente benötigt werden. Und schließlich erfolgt auch die »Zwangskopplung« zwischen den Servomotoren für die beiden Schlitten auf äußerst einfache Weise, da die angegebene Parallelschaltung ohne weitere schaltungstechnische Maßnahmen zum exakten Gleichlauf der beiden Servomotoren und damit zu einer sehr gleichmäßigen Bewegung der beiden Schlitten führt. Eine ähnlich exakte Bewegung kann sonst nur mit sogenannten »phasenstarren Schleifen« erreicht werden, die jedoch einen hohen schaltungstechnischen Aufwand erfordern. Auch unter diesem Gesichtspunkt ergibt sich im Vergleich mit den bisher, üblichen Ausführungsformen bzw. möglichen Lösungen des erläuterten Problems eine wesentliche Verbesserung.

Die Verwendung eines elektrischen Servomotors ils Antrieb für jeden Schlitten ermöglicht eine Verschiebung der Schlitten mit Geschwindigkeiten von etwa 304 cm/Min, oder mehr, wobei auch relativ enge

Kurvenradien mit dieser Geschwindigkeit durchlaufen werden können, was bisher nicht möglich war. Dabei müssen auch in bezug auf die erzielte Genauigkeit keine Kompromisse gemacht werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht des Grundaufbaus einer Brennschneidemaschine für Formschnitte nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. IA ein Schaltbild der Versorgung für die beiden elektrischen Servomotoren,

F i g. 2 eine Seitenansicht eines Schlittens der Brennschneidemaschine, und

F i g. 3 eine Draufsicht auf den Schlitten nach F i g. 2.

Die komplizierteste Bewegung, die eine solche Brennschneidemaschine durchlaufen muß, ist ein rechter Winkel. Beispielsweise kann die Brennerhaltung mit einer Geschwindigkeit von etwa 304 cm/Min, in einer parallel zum Querbalken verlaufenden Richtung verschoben werden. In diesem Fall muß die Geschwindigkeit der Brennerhalterung in Querrichtung so rasch wie möglich auf Null gebracht werden, während in Längsrichtung die Maximalgeschwindigkeit von etwa 304 cm/Min, von Null aus beginnend, möglichst schnell erreicht werden muß.

Mit der in F i g. 1 schematisch dargestellten Brennschneidemaschine können solche Extrembewegungen durchlaufen werden. Eine solche Brennschneidemaschine 10 weist zwei Schlitten 12 und 14 auf, die in ^verbindung mit Fig.2 noch näher beschrieben werden sollen. An den Schlitten 12 bzw. 14 sind Räder 13 bzw. 15 vorgesehen, so daß die Schlitten 12 bzw. 14 längs Schienen 16 bzw. 17 verschoben werden können. Ein Querbalken 19 ist starr an den Schlitten 12 und 14 befestigt und verläuft quer zu den Schlitten 12 und 14. Der Querbalken 19 weist einen Brückenabschnitt 20 und einen vorkragenden Abschnitt 21 auf. Eine Brennerhalterung 23 enthält die üblichen Befestigungen für mehrere Sauerstoff/Gas-Schneidbrenner 25 oder Plasmabogenbrenner (nicht dargestellt) und ist so an dem Querbalken 20 angebracht, daß sie längs des Querbalkens 20 verschoben werden kann. Unter der Brennerhalterung und den Brennern befindet sich während eines Schneidvorgangs die zu schneidende Metallplatte 38. Ein Servomotor 30 treibt eine Fühlerhalterung 22 auf Signale von einem Steuergerät 27 und von einem Servoverstärker 35 hin an. Die Brenner

25 erhalten Sauerstoff, Brenngas und ein etwa erforderliches Kühlmittel über Schläuche 26. Die Schläuche

26 sind auf einer Seite mit dem Brenner 25 und auf der anderen Seite mit einem Gasverteiler 24 und der Steueranordnung 27 verbunden. Die F'ihieranordnung 30 ist an dem vorkragenden Abschnitt 21 des Querbalkens 19 befestigt und folgt einer Linie oder Kante eines darunter befindlichen (nicht dargestellten) Modells oder Musters. Die Fühlerhalterung 22 ist mechanisch mit der Brennerhalterung 23 mittels eines Bandes 39 gekoppelt, das sich über die Gesamtlänge des Querbalkens 19 erstreckt und über (nicht dargestellte) Räder angetrieben wird. Die Fühleranordnung 30 ist über eine Leitung 37 mit dem Servoverstärker 35 verbunden. Die Brennerhalterung 23 kann bei Bedarf Vorrichtungen enthalten, mit denen die Brenner 25 nach oben bzw. nach unten bewegt werden können.

Die Servomotoren 31 und 32 für die beiden Schlitten sind an den Schlitten 12 bzw. 14 befestigt und treiben die Räder 13 bzw. 15 längs der Schienen 16 bzw. 17 an, wodurch die Brennschneidemaschine in Längsrichtung verschoben wird. Die Servomotoren 31 und 32 sind über Widerstände R (siehe Fig. IA) parallel zueinander geschaltet und mit eirjer Spannungsquelle E verbunden. Diese Verbindung ist in F i g. 1 durch die Leitungen 33 und 34 angedeutet, die die Servomotoren 31 bzw. 32 mit dem Servoverstärker 35 verbinden. Der Servoverstärker 35 ist wiederum über eine Leitung 36

to an das Steuergerät 27 angeschlossen. Die Servomotoren 31 und 32 sind über Reduziergetriebe mi* den Rädern 13 bzw. 15 gekoppelt.

Beim Betrieb beginnt die Fühleranordnung 30, einer Linie oder Kante einer (nicht dargestellten) Schablone oder eines Musters zu folgen und elektrische Signale zu -erzeugen, die die Lage der Linie oder Kante darstellen. Diese Signale werden über die Leitung 37 dem Servoverstärker 35 zugeführt, der, wenn die Brenner 25 entzündet sind, an die Servomotoren 29, 31 und 32 elektrische Signale abgibt, wodurch er den Querbalken 19 in Längsrichtung und die Brennerhalteanordnung 23 in Querrichtung mit einer Geschwindigkeit antreibt, die der Geschwindigkeit des Fühlerkopfes 30 entspricht Dadurch wird bewirkt, daß die Brenner 25 aus der Platte 38 Muster herausschneiden, die dem Muster oder der Schablone entsprechen, die durch den Fühlerkopf 30 abgetastet wird. Dadurch, daß die Doppelseiten-Antriebsmotoren 31 und 32 elektrisch zueinander parallel geschaltet sind, wird der Querbalken 19 so geführt, daß er senkrecht zu den Schienen 16 und 17 steht Dadurch kann der Fühlerkopf 30 mit Ecken so fertig werden, daß bei gleichem Kurvenradius eine größere Geschwindigkeit möglich ist, als es bei Einzelseitenantriebssystemen möglich ist. So ermöglicht die Formschneidevorrichtung nach der Erfindung ein verbessertes Fühlen und Schneiden ohne den Aufwand, den ein teures Versteifen der Vorrichtung oder eine komplizierte elektronische Schaltung verursachen oder der etwa durch ein Zahnradgetriebe bewirkt wird. Es wird angenommen, daß die Doppelseitenantriebs-Servomotoren 31 und 32 die Erzielung eines gegebenen Eckenradius bei größerer Schneid- und Fühlergeschwindigkeit als bisher möglich deshalb ergeben, weil die Servomotoren 31 und 32 mit der gleichen Geschwindigkeit arbeiten und jede Neigung der unausgeglichenen Massen (beispielsweise des Querbalkens 19 und der Brennerhalteanordnung 23), sich zu verdrillen oder in einer Richtung in bezug auf die Schienen 16 und 17 infolge des Antriebs durch einen Servomotor schrägzustellen, durch den Antrieb des anderen Servomotors entgegengewirkt wird. Zusätzlich wird durch die Parallelverbindung der Servomotoren 31 und 32 beim Ansteigen der Belastung eines Motors der dadurch gezogene Strom ansteigen und folglich dieser Motor ein größeres Drehmoment erzeugen, womit er ausschließt, daß die Belastung den Balken 20 in bezug auf die Schienen 16 und 17 verdreht oder verschränkt. Schließlich kann die Wirkung der Formschnittvorrichtung 10 mit üblichen, an den Schienen 16 und 17 angreifenden Rädern bewirkt werden und die teueren Zahnantriebe sind nicht erforderlich.

In F i g. 2 ist eine bevorzugte Ausführung des Schlittens 12 als Beispiel dargestellt, sowie der Aufbau, der zum Antrieb des Schlittens und des Rades 13 längs der Schiene 16 benötigt wird. Das Rad 13 ist drehbar mittels Lagern 64 an der Seitenwand 40 des Schlittens befestigt. Eine Motor-Montageplatte 42 ist schwenkbar an einer Schwenkmontageplatte 45 mittels eines

Bolzens 44 und eines Nadellagers 44' befestigt, wobei die Schwenkbefestigung 45 an der Seitenwand 40 des Schlittens mittels Schrauben 46 angebracht ist. In der Platte 42 sind öffnungen 42' vorgesehen, so daß der Servomotor 31 (Fig. 1) daran angebracht werden kann. In der Seitenwand 40 ist eine Zugangsöffnung 47 vorgesehen. Um ein durch den Motor 31 (Fig. 1) angetriebenes Antriebsritzel 59 (F i g. 3) mit einem Zahnkranz 60 in Eingriff zu bringen, ist eine Feder 49 um einen Bolzen 48 gewickelt, der sich durch das an der Motormontageplatte 42 befestigte Teil 50 erstreckt und an einem Anschlagblock 51 anliegt, der wieder starr mit der Seitenwand 40 des Schlittens verbunden ist. Die Feder 49 kann eine Kraft von annähernd 180 bis 225 N ausüben und bewirkt ein Vorspannen der Sdiuenkplfliie 42 im (ieyennlir/eiyersinn und hii.il liii mn il.is Aniriehs/;ihm';id 59 mn dem /iihnkriin/ M) in I ιιιμπίΙ kommen. I.in Dnickluli/\linder 52 isi ;in einem Ende an einer an der Schlittenseitenwand 40 befestigten Klammer 55 befestigt, wahrend seine Kolbenstange 53 mittels eines Bolzens 54 an dem Teil 50 befestigt ist. Wie in F i g. 2 dargestellt, kann der Schlitten 12 mit einer Führungswalze 18 versehen sein, die an einer Seite der Schiene 16 angreift und vorzugsweise werden zwei solcher Führungswalzen an dem Schlitten 12 verwendet.

In Fig. 3 ist zu sehen, daß ein Luftzuführschlauch 56 über ein Durchflußsteuerventil 57 mit dem Druckluftzylinder 52 verbunden ist und daß in bekannter Weise Druckluft von einer (nicht gezeigten) Quelle j» wahlweise zur Betätigung bzw. zur Rückholung des Luftzylinders 52 zugeführt werden kann. Aus Übersichtsgründen ist der Servomotor 31 aus F i g. 1 in F i g. 3 nicht dargestellt, jedoch wird das Antriebsritzel 59 durch einen solchen Motor angetrieben. Das j5 Rad 13 ist vorzugsweise an einer Achse 63 angebracht und mit einem Abstandsstück 61 verbunden, das wiederum mit dem Zahnkranz 60 vorzugsweise durch Schrauben 62 verbunden ist. Wie bereits bemerkt, ist die Achse 63 in der Schlittenseitenwand 40 durch ein Lager 4ii 64 gelagert. Eine sich zwischen den Schlittenseitenwänden 40 erstreckende Klammer oder ein Stützelement 66 kann benutzt werden, um die Wand 65 zu halten, die vorzugsweise an ihren beiden Enden mit den Schlittenseiten wänden 40 verbunden ist, und die -n mit den Stützelementen 67 und 68 mit einer weiteren Stützwand 66 in Verbindung steht. Wie in F i g. 3 dargestellt, werden die Stützelemente 67 und 68 benutzt, um die Führungswalzen 18 in Eingriff mit der Schiene 16 (F i g. 2) zu halten.

Um den Schlitten 12 anzutreiben, wird die Zufuhr von Druckluft zum Dnickkrftzyünder 52 unterbrochen, wodurch der Arm 53 gelöst wird und die Feder 49 auf das Element 50 einwirkt, um die Motormontageplatte 42 so zu spannen oder zu schwenken, daß das Antriebsritzel 59 in den Zahnkranz 60 eingreift Zu dieser Zeit wird das Antriebsritzel 59 gedreht, um dadurch den Zahnkranz 60 und das Rad 13 unter Beeinflussung des Servomotors 31 anzutreiben. Falls es erforderlich ist, daß der Antrieb vom Rad 13 weggenommen wird, wird t>o Luft von einstellbarem Druck durch den Schlauch 56 und das Ventil 57 dem Druckluftzylinder 52 zugeführt und der Arm 53 in Verbindung mit der Kolbenstange so betrieben, daß das Teil oder Element 50 gegen die Vorspannung der Feder 49 verschoben wird und sich b5 das Antriebsritzel 19 vom Zahnkranz 60 löst. Dementsprechend ergibt der in F i g. 2 und 3 dargestellte Antriebsmechanismus für den Schlitten eine zuverlässige und wirksame Steuerung der auf das Rad 13 wirkenden Antriebskraft.

Dadurch, daß eine Formschneidevorrichtung mit dem beschriebenen doppelseitigen Antrieb ausgestattet wird, kann eine verbesserte Fühl- und Schneideigenschaft erreicht werden, ohne besondere Bauversteifungen und/oder ausgeklügelte elektronische Steuerungsschaltungen anzuwenden. Falls jedoch ein bestimmter Abschnitt der Vorrichtung 10, beispielsweise der vorkragende Abschnitt 21 des Balkens 19 merklich in Schwingungen kommt, kann eine einfache Verstärkungsstrebe in der Horizontalebene zwischen dem Kragabschnitt 21 und dem Schlitten 12 die Schwingungen maßgeblich verringern, faiis nicht sogar vollständig zum Verschwinden bringen.

Zwar wurden in Verbindung mit dem Schlittenantriebsmechanismus nach F i g. 2 und 3 eine Federkraft von annähernd 180 bis 225 N erwähnt, es ist jedoch leicht einzusehen, daß auch andere Federkräfte benutzt werden können, soweit das Antriebsritzel 59 in festen Eingriff mit dem Zahnkranz 60 kommt. Die Feder 49 wird zur Überwindung irgendwelcher Exzentrizitäten benutzt, die durch eine nicht exakte Bohrung durch die Motormontageplatte 42 oder durch eine nicht exakte Anbringung des Servomotors 31 an dieser Platte erzeugt wird und um toten Gang in der Kraftübertragung auszugleichen.

Weiter ist verständlich, daß die Abtastanordnung oder Fühleranordnung 30, die nach F i g. 1 am Krag- ;ibsehnill 21 des Kilkens IM belexlijM ist. mehl um wendigerweise vorhanden sein muß, da andere Einrichtungen, beispielsweise numerische Steuersysteme die Steuersignale an den Servoverstärker 35 und an die Servomotoren 29, 31 und 32 erzeugen können. Ein numerisches Steuersystem kann unabhängig vom Balken 19 angebracht werden und kann dazu benutzt werden, um den Servoverstärker 35 mit eingespeicherten oder sonstwie zugeführten Steuersignalen zu versorgen. Falls ein numerisches Steuersystem verwendet wird, erweist sich die Anbringung eines Kragabschnilts 21 des Balkens 19 als unnötig.

In der vorstehenden Beschreibung wird eine Formschneidvorrichtung mit einem Querbalken vorgestellt, der starr an zwei einen Abstand voneinander aufweisenden Schlitten befestigt ist, die mit Rädern längs zwei parallelen länglichen Schienen verschoben werden können. Ein Fühlersystem, ein oder mehrere Brenner und Halteanordnungen dafür sind in Längsrichtung des Querbalkens beweglich angebracht. Jeder Schlitten ist mit einem Servomotor versehen und die Motoren sind elektrisch parallel mit einer Spannungsquelle, beispielsweise einem Servoverstärkerausgang, verbunden. Nach dem Einschalten der Motore wird der Balken in Längsrichtung der Schienen mit Geschwindigkeiten bis zu 305 cm/Min, und mehr angetrieben, wobei das Eckenfolgevermögen dem entspricht das bei Geräten nach dem Stand der Technik mit niederen Geschwindigkeiten, beispielsweise mit 127 bis 152 cm/Min, gerade noch erreicht werden kann. Auf diese Weise werden höhere Schneidgeschwindigkeiten ohne Verschlechterung der Schneidgenauigkeit erreicht, ohne daß teure Bauversteifungen, zusätzliche elektronische Steuerschaltungen oder Präzisions-Zahnantriebsmechanismen benötigt werden.

Hierzu 3 Blatt Zcichnunsen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Brennschneidemaschine für Formschnitte mit einer verschiebbar auf einem Querträger gelagerten Brennerhalterung, mit zwei an den Enden des Querträgers vorgesehenen, fahrbaren Schlitten und mit Antriebseinrichtungen für die Schlitten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitten (12, 14) durch einen elektrischen Servomotor (31, 32) angetrieben ist, und daß die beiden elektrischen Servomotoren (31, 32) elektrisch parallel geschaltet sind.

2. Brennschneidemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Servomotoren (31, 32) über Widerstände (R) parallel zueinander geschaltet und mit einer Spannungsquelle (E) verbunden sind.

3. Brennschneidemaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Seitenwand jedes Schlittens (12, 14) eine Platte (42) schwenkbar angebracht ist, die einen Servomotor (31, 32) trägt.

4. Brennschneidemaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (42) eine öffnung zur Aufnahme eines mit dem Servomotor (31, 32) verbundenen Antriebsritzels (59) aufweist.