DE3020377C2

DE3020377C2 -

Info

Publication number: DE3020377C2
Application number: DE19803020377
Authority: DE
Inventors: Nobuo Yokohama Kanagawa Jp Sakurai; Kikuo Machida Tokio/Tokyo Jp Moriya
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1979-05-30
Filing date: 1980-05-29
Publication date: 1989-07-27
Also published as: US4481845A; ATA289180A; CA1147433A; DE3020377A1; FR2457735B1; FR2457735A1; US4357848A; AT377719B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorschubregelung für Sägemaschinen mit einer Vorschubeinrichtung für das Sägeaggregat, dessen Vorschubgeschwindigkeit von einer Vorschubgeschwindigkeitssteuereinrichtung geregelt wird, die ihrerseits von einer Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen des sich mit der querschnittabhängigen Länge des zu schneidenden Werkstückes ändernden Schneidwiderstandes gesteuert wird.

Es ist eine Vorschubregelung dieser Art für Kreissägemaschinen bekannt (DE-OS 20 45 930), bei der der Vorschub des Sägeaggregates in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme des Sägeblattantriebes so gesteuert wird, daß beim Erreichen des vorgegebenen maximalen Schneidwiderstandes ein Steuerventil umgeschaltet wird, welches den Abfluß von Druckmittel aus dem Stützzylinder für das Sägeaggregat sofort sehr stark drosselt. Hierdurch wird die Vorschubgeschwindigkeit des Kreissägeblattes fast zu Null und die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors für das Sägeblatt fällt sehr stark ab. Hierdurch schaltet das Steuerventil sofort wieder um, woraufhin der Steuerkolben des Aggregates wieder langsam betätigt wird, so daß das Druckmittel aus dem Stützzylinder nur langsam ausfließen kann und die Sägearbeit mit geringer Vorschubgeschwindigkeit fortgesetzt wird.

Die Erfindung hat den Einsatz einer Vorschubregelung der eingangs näher erläuterten Art bei einer Horizontalbandsägemaschine zum Gegenstand.

Bei diesen Horizontalbandsägemaschinen wird das Bandsägeblatt je nach Art des zu schneidenden Materials mit einer höheren oder niedrigeren Bandlaufgeschwindigkeit und einer größeren oder kleineren Vorschubkraft gegen das zu schneidende Werkstück einstellbar vorgeschoben. Im allgemeinen wird das Bandsägeblatt mit einer höheren Geschwindigkeit und einer kleineren Vorschubkraft vorgeschoben, wenn normale, leicht zu schneidende Werkstoffe geschnitten werden, die im allgemeinen weich und spröde sind. Dagegen wird das Bandsägeblatt mit einer geringeren Geschwindigkeit und größerer Vorschubkraft vorgeschoben, wenn schwer schneidbare Stoffe zu schneiden sind, die im allgemeinen hart und zäh sind.

Bei Horizontalbandsägemaschinen ist es wichtig und wünschenswert, das Bandsägeblatt so gegen das zu schneidende Werkstück vorzuschieben, daß der Schnitt immer mit einer bestimmten, festgelegten oder gleichbleibend besten Schneidgeschwindigkeit durchgeführt wird, die definiert ist als Schnittfläche (in Quadratmillimetern) pro Zeiteinheit. Da viele Werkstücke, wie runde Stangen und Formstähle, eine von ihrem Querschnitt abhängige Schnittlänge haben, die sich ändert, wenn sie quer durchgeschnitten werden, ist es notwendig, das Bandsägeblatt in Abhängigkeit von dieser querschnittsabhängigen Länge des zu schneidenden Werkstückes vorzuschieben, damit das Bandsägeblatt mit einer festgesetzten, festen Schneidgeschwindigkeit schneiden kann. Wenn das Bandsägeblatt nicht zu einer optimalen Schneidgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der querschnittsabhängigen Länge des zu schneidenden Werkstückes vorgeschoben wird, arbeitet es natürlich zu hart, nutzt sich frühzeitig ab oder arbeitet mit schlechtem Wirkungsgrad.

Um einen Schnitt mit bestimmter Schnittgeschwindigkeit nach der querschnittsabhängigen Länge des zu schneidenden Werkstückes auszuführen, wurde das Bandsägeblatt bisher so eingerichtet, daß es mit einer bestimmten Last- oder Vorschubkraft unter der sogenannten Laststeuerung oder Drucksteuerung vorgeschoben wurde. Um die bestimmte Last oder Vorschubkraft unter der Laststeuerung zu halten, wurde der Druck des Hydromotors für das Sägehaupt gesteuert, wenn das Sägehaupt abgesenkt wurde, um das Bandsägeblatt gegen das zu schneidende Werkstück vorzuschieben. Hierbei soll die Laststeuerung den festgesetzten Schneidwiderstand beibehalten und das Bandsägeblatt mit einer bestimmten Geschwindigkeit vorschieben. Hierbei wird unter der bekannten Laststeuerung die Vorschubgeschwindigkeit des Bandsägeblattes in Abhängigkeit von der querschnittsabhängigen Schneidlänge des zu schneidenden Werkstückes gesteuert, um den festgesetzten Schneidwiderstand zu halten, während die Laufgeschwindigkeit des Bandsägeblattes unverändert bleibt.

Die bekannte Laststeuerung beruht auf der Voraussetzung, daß der Schneidwiderstand je Vorschubeinheit des Bandsägeblattes immer konstant oder gleichförmig bleibt, der als Quotient aus Vorschubgeschwindigkeit zur Laufgeschwindigkeit des Bandsägeblattes definiert ist. Tatsächlich hat aber der Schneidwiderstand des Bandsägeblattes pro Vorschubeinheit die Tendenz zu wachsen, während die Vorschubhöhe abnimmt. Infolgedessen hat der Schneidwiderstand pro Vorschubeinheit die Tendenz, weiter anzuwachsen, wenn die Vorschubgeschwindigkeit oder Vorschubhöhe abnimmt, um den festgesetzten Schneidwiderstand aufrechtzuerhalten, beispielsweise um einem Anwachsen der querschnittsabhängigen Schneidlänge des zu schneidenden Werkstückes Rechnung zu tragen. Der Schneidwiderstand pro Vorschubeinheit wächst hierbei insbesondere dann bemerkenswert an, wenn schwer schneidbare Materialien, wie rostfreie Stähle, geschnitten werden, die mit einer niedrigen Schnittgeschwindigkeit geschnitten werden müssen, insbesondere bei einer kleinen Vorschubhöhe. Hierdurch können schwer schneidbare Materialien auf Horizontalbandsägemaschinen mit einer Laststeuerung mit einer gleichförmigen, optimalen Schnittgeschwindigkeit geschnitten werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorschubregelung für eine Horizontalbandsägemaschine so auszubilden, daß das Bandsägeblatt in Abhängigkeit von der querschnittsabhängigen Schneidlänge des zu schneidenden Werkstückes ohne Rücksicht auf die Beschaffenheit des zu schneidenden Materials immer mit einer gleichbleibenden, optimalen Vorschubgeschwindigkeit vorgeschoben werden kann und der Schneidwirkungsgrad erhöht und die Standzeit des Bandsägeblattes verlängert wird.

Dies wird mit der Erfindung bei einer Horizontalbandsägemaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch erreicht, daß der Sägebandumlaufantrieb in die Vorschubregelung einbezogen ist und derart gesteuert wird, daß das Verhältnis von Vorschubgeschwindigkeit zur Bandlaufgeschwindigkeit konstant bleibt.

Da nach der Erfindung nicht nur die Vorschubgeschwindigkeit des Sägebandes gegen das Werkstück in Abhängigkeit von der querschnittsabhängigen Länge des auszuführenden Schnittes geregelt wird, sondern auch die Sägeband-Laufgeschwindigkeit in die Regelung mit einbezogen wird, gelingt es, ein festes Verhältnis von Vorschubgeschwindigkeit zur Laufgeschwindigkeit des Sägebandes aufrechtzuerhalten und hierdurch eine optimale Schneidleistung bei jeder beliebigen Eingrifflänge des Sägebandes am Werkstück zu erzielen.

Nach der Erfindung kann hierbei so vorgegangen werden, daß eine Bandlaufgeschwindigkeitssteuereinrichtung vorgesehen ist, welche die von einem Bandgeschwindigkeitsaufnehmer gemessene, tatsächliche Geschwindigkeit des Sägebandes mit der vorgegebenen Bandlaufgeschwindigkeit vergleicht und hiernach den Sägebandumlaufantrieb steuert, wobei die vorgegebene optimale Bandlaufgeschwindigkeit von einem Bandlaufgeschwindigkeitscomputer nach der gewünschten Vorschubhöhe und der Vorschubgeschwindigkeit berechnet wird. Hierbei kann die Bandgeschwindigkeit von einem Tachometer aufgenommen werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. In den Zeichnungen und deren Beschreibung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Beispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Horizontalbandsägemaschine, bei der eine Vorschubsteuerung nach der Erfindung verwirklicht sein kann,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Vorschubes des Bandsägeblattes der in Fig. 1 dargestellten Horizontalbandsägemaschine,

Fig. 3a und 3b Diagramme, welche die Änderung des Vorschubes in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit und der Bandlaufgeschwindigkeit zeigen, und

Fig. 4 bis 8 Blockschaltbilder verschiedener Steuerungssysteme einer Horizontalbandsägemaschine, wie sie in Fig. 1 näher dargestellt ist.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Horizontalbandsägemaschine in ihrer Gesamtheit bezeichnet, die ein kastenförmiges Maschinenbett 3 und ein Sägehaupt 5 aufweist, das gegenüber dem Maschinenbett 3 heb- und senkbar ist, wie dies an sich bekannt ist. Das Sägehaupt 5 hat eine treibende Sägebandrolle 8 und eine getriebene Sägebandrolle 9, die mit Achsen 11 und 13 im Sägehaupt gelagert sind und um welche ein endloses Bandsägeblatt 15 umläuft, das einen Schnitt ausführt, wenn die treibende Sägebandrolle angetrieben wird.

Das Bandsägeblatt 15 wird in Sägebandführungen 17 und 19, die an Führungsarmen 21 und 23 befestigt sind, so gehalten oder geführt, daß sein Schneidrand nach unten weist. Die Führungsarme 21 und 23 sind an einem Träger 25 einstellbar befestigt, der im oberen Teil des Sägehauptes 5 montiert ist.

Auf dem Maschinenbett 3 ist ein Werkstücktisch 27 befestigt, auf dem ein zu schneidendes Werkstück M in Stellung gebracht werden kann. Auf dem Maschinenbett 3 ist ferner eine Spannvorrichtung 29 montiert, die eine feststehende Spannbacke 29 f und eine bewegliche Spannbacke 29 m aufweist, die das zu schneidende Werkstück zwischen sich einspannen.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist das Sägehaupt 5 mit einem Schwenkzapfen 31 am Maschinenbett 3 derart schwenkbar gelagert, daß es von einem Hydromotor 33 in Form eines hydraulischen Zylinders mit Kolben und Kolbenstange 35 gegenüber dem Maschinenbett 3 gehoben und gesenkt werden kann. Das Sägehaupt 5 kann jedoch auch so ausgebildet sein, daß es längs eines oder mehrerer Führungspfosten von einem Hydromotor oder einem anderen Antrieb gegenüber dem Maschinenbett 3 vertikal gehoben und gesenkt werden kann, wie dies im folgenden noch näher erläutert werden wird.

In jedem Fall wird das um die Antriebsrollen 7 und 9 im Sägehaupt 5 umlaufende Bandsägeblatt 15 gegen das zu schneidende Werkstück M vorgeschoben, das in der Spannvorrichtung 29 auf dem Werkstücktisch 27 eingespannt ist, wenn das Sägehaupt 5 aus seiner in Fig. 1 in strichpunktierten Linien angedeuteten, angehobenen Stellung abgesenkt wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 soll der Vorschub des Bandsägeblattes 15 im Hinblick auf den Schneidwiderstand, die Vorschubgeschwindigkeit, Laufgeschwindigkeit und Schnitthöhe des Bandsägeblattes und die Schnittgeschwindigkeit theoretisch und mathematisch untersucht werden.

In Fig. 2 ist das Bandsägeblatt 15, dessen Zahnabstand p ist, so dargestellt, daß es in Richtung der durch den Pfeil angegebenen x-Achse läuft und in Richtung der durch den Pfeil angegebenen y-Achse vorgeschoben wird und in das zu schneidende Material oder Werkstück M unter einem Schnittwinkel R mit einer Vorschubhöhe h einschneidet, wie dies in strichierten Linien dargestellt ist.

Hierbei kann zunächst folgende Gleichung aufgestellt werden:

Durch Umformen der Gleichung (1) erhält man die Vorschubhöhe h pro Zahn wie folgt:

Demgemäß ist:

Ferner kann der Schneidwiderstand r je Zahn ausgedrückt werden als

Schneidwiderstand (r) = A · Vorschubhöhe (h) (4)

wobei A eine Konstante ist, die durch Versuche bestimmt werden soll.

Folglich kann der Schneidwiderstand der ganzen Zahnreihe wie folgt ausgedrückt werden:

Schnittwiderstand der ganzen Zahnreihe (R) = Schnittwiderstand (r) je Zahn · Anzahl der Zähne (n) (5)

Durch Einsetzen der Gleichung (4) in die Gleichung (5) erhält man:

Schnittwiderstand (R) = Konstante (A) · Vorschubhöhe (h) · Anzahl der Zähne (n) (6)

Ferner kann die querschnittabhängige Schneidlänge (L) des zu schneidenden Werkstückes wie folgt ausgedrückt werden:

Querschnittabhängige Schnittlänge (L) = Zahnabstand (p) · Anzahl der Zähne (n) (7)

also

Durch Einsetzen der Gleichung (8) in die Gleichung (6) erhält man den Schneidwiderstand R wie folgt:

Ferner erhält man durch Einsetzen der Gleichung (3) in die Gleichung (9) den Schneidwiderstand R wie folgt:

oder

und

Schnittwiderstand (R) · Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) = A · Vorschubgeschwindigkeit (Vf)

· querschnittsabhängige Schnittlänge (L) (11)

Die Schnittgeschwindigkeit ( η ) der Horizontalbandsägemaschine ist wie folgt definiert:

Durch Verwendung der Gleichung (11) kann man wieder folgende Ausdrücke erhalten:

Schnittwiderstand (R) · Bandlaufgeschwindigkeit (Vt)

= A · Vorschubgeschwindigkeit (Vf) · querschnittabhängige Schnittlänge (L) (12a)

= A · Schnittgeschwindigkeit (η) (13)

Die Schneidleistung (H) kann wie folgt ausgedrückt werden:

Schnittwiderstand (R) · Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) = Schneidleistung (H) (14)

Durch Einsetzen der Gleichung (14) in Gleichung (13) kann folgende Gleichung erhalten werden:

Schneidleistung (H) = Schnittwiderstand (R) · Bandlaufgeschwindigkeit (Vt)

= A · Schnittgeschwindigkeit (η) (15)

Aus der vorstehenden Entwicklung erkennt man, daß die Schnittgeschwindigkeit ( η ) fest oder gleichbleibend gehalten werden kann, wenn die Schneidleistung (H) in der Gleichung (15) festgehalten wird. Nach der Erfindung wird die Schneidleistung H derart aufrechterhalten, daß die Schnittgeschwindigkeit η nach Gleichung (15) gleichbleibend und auch das Verhältnis der Bandlaufgeschwindigkeit Vt zur Vorschubgeschwindigkeit konstant gehalten wird, um die Vorschubhöhe h in Gleichung (3) festzuhalten. Wenn hierbei der Schneidwiderstand infolge einer Vergrößerung der querschnittabhängigen Schnittlänge L des zu schneidenden Werkstückes ansteigt, fällt die Vorschubgeschwindigkeit Vf und gleichzeitig die Bandlaufgeschwindigkeit Vt im festen Verhältnis zur Vorschubgeschwindigkeit Vf ab, so daß die Schneidleistung (H) = Schnittwiderstand (R) · Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) in der festgelegten Größe aufrechterhalten wird. Dies kann in zufriedenstellender Weise solange geschehen, wie der Zahnabstand (p) · Vorschubgeschwindigkeit (Vf)/Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) = Vorschubhöhe (h) der Gleichung (3) in der festgelegten Größe erhalten bleibt.

Die Schwierigkeit besteht jedoch darin, daß die Vorschubhöhe (h) nicht sicher auf gleicher Höhe gehalten werden kann und durch einige Irrtümer oder aus anderen Gründen ansteigen würde, wenn die Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) z. B. abfällt. Wenn daher der Schneidwiderstand (R) infolge Vergrößerung der querschnittabhängigen Schnittlänge (L) des zu schneidenden Werkstückes ansteigt und die Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) abfällt, um die Schneidleistung (H) auf gleicher Höhe zu halten, würde die Vorschubhöhe (h) ansteigen und zur Folge haben, daß der Schneidwiderstand weiter ansteigt. Wenn daher die Vorschubhöhe (h) ansteigt, wenn die Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) abfällt, um den Schneidwiderstand (R) zu verringern und die Schneidleistung (H) konstant zu halten, wird der Schneidwiderstand (R) im Gegensatz hierzu weiter ansteigen, so daß es notwendig wird, die Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) wieder zu verringern.

Wie aus den graphischen Darstellungen in Fig. 3a und 3b hervorgeht, ist zum Verringern der Vorschubhöhe (h) entsprechend der Reduktion der Bandlaufgeschwindigkeit eine Doppelsteuerfunktion (K) der Vorschubgeschwindigkeit (Vf) und der Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) nach der Erfindung aufgeschaltet. In den Diagrammen nach den Fig. 3a und 3b ist die Vorschubgeschwindigkeit (Vf) in der x-Achse und die Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) in der y-Achse aufgetragen, während die Steuerdoppelfunktion (K) in Fig. 3a als gerade Linie und in Fig. 3b als Kurve dargestellt ist. Dementsprechend kann die folgende Gleichung aufgestellt werden:

Wenn infolgedessen die Vorschubgeschwindigkeit (Vf) (Bandlaufgeschwindigkeit [Vt]) größer wird, wird ϑ kleiner und die Vorschubhöhe größer. Wenn die Vorschubgeschwindigkeit (Vf) (Bandlaufgeschwindigkeit [Vt]) geringer wird, wird ϑ größer und die Vorschubhöhe kleiner. Auf diese Weise kann die Veränderung der Vorschubhöhe (h) durch Steuern des Verhältnisses von Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) und Vorschubhöhe (h) auf ein Minimum verringert werden, obgleich die Vorschubhöhe (h) nicht vollständig konstant gehalten werden kann.

Die Gleichung der geradlinigen Doppelsteuerfunktion (K) nach Fig. 3a z. B. ergibt sich als

Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) = D · Vorschubgeschwindigkeit (Vf) + E (17)

wobei D und E Konstanten sind, die experimentell zu ermitteln sind.

Ferner kann die Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) ausgedrückt werden als

Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) = f (Vorschubgeschwindigkeit) (18)

wobei (f) eine Funktion ist, die die Relation der Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) zur Vorschubgeschwindigkeit (Vf) angibt. Durch Substitution der Gleichung (18) in Gleichung (13) können folgende Gleichungen erhalten werden:

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 soll nun eine erste Ausführungsform des Erfindungsgedankens an der gleichen Horizontalbandsägemaschine 1 beschrieben werden, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist und bei der das Sägehaupt 5 um einen Schwenkzapfen 31 von einem Hydromotor oder hydraulischen Zylinder 33 hoch- und niedergeschwenkt wird.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird die Antriebsrolle 7 von einem Motor 37 durch ein Wechselgetriebe 39 angetrieben. Zwischen dem Motor 37 und der Antriebsrolle 7 und dem Wechselgetriebe 39 ist ein Tachometergenerator 41 mit Übertragungsmitteln, wie beispielsweise Zahnrädern 43 und 45, angeschlossen. Der Tachometergenerator 41 ist an eine Bandlaufsteuervorrichtung 47 angeschlossen, die die Geschwindigkeit in der Vorrichtung (39) steuert und dieser Rückkopplungssignale gibt. Ferner ist zwischen dem Tachometergenerator 41 und der Antriebsrolle 7 ein Drehmomentaufnehmer (torque detector) 49 vorgesehen, der an einen Computer 51 für die Vorschubgeschwindigkeit angeschlossen ist und diesem Signale gibt. Der Vorschubgeschwindigkeitscomputer 51 ist so ausgebildet, daß er die Vorschubgeschwindigkeit (Vf) des Bandsägeblattes 15 nach den Signalen ermittelt, die ihm auf der Basis der weiter oben beschriebenen Gleichung (21) von dem Drehmomentaufnehmer 49 übermittelt werden. Der Vorschubgeschwindigkeitsrechner 51 ist außerdem an einen Comparator 53 angeschlossen, an den er die ermittelte Vorschubgeschwindigkeit (Vf) weitergibt.

Ein Winkelaufnehmer 55 (angle detector), beispielsweise ein Gerät zum Feststellen des Absenkwinkels oder der Winkelstellung des Sägehauptes 5 ist an den Schwenkzapfen 31 angeschlossen und außerdem mit einem Computer 57 zum Ermitteln der tatsächlichen Vorschubgeschwindigkeit verbunden. Der Winkelaufnehmer 55 ist so ausgebildet, daß er über die Winkelstellung des Sägehauptes 5 während des Schneidvorganges Signale an den Computer 57 zur Feststellung der tatsächlichen Vorschubgeschwindigkeit gibt. Der Rechner 57 für die tatsächliche Vorschubgeschwindigkeit ist so ausgebildet, daß in ihm Gestalt und Abmessungen der zu schneidenden Materialien sowie die Typen und Abmessungen der Horizontalbandsägemaschinen gespeichert werden können und daß er die tatsächliche Vorschubgeschwindigkeit (Vf′) des Bandsägeblattes 15 auf der Basis der gespeicherten Informationen nach den Signalen ermittelt, die ihm von dem Winkelaufnehmer 55 gegeben werden. Auch der Computer 57 zum Ermitteln der tatsächlichen Vorschubgeschwindigkeit ist an einen Comparator 53 und an einen Bandlaufgeschwindigkeitscomputer 59 angeschlossen und übermittelt diesen die von ihm ermittelte, tatsächliche Vorschubgeschwindigkeit (Vf′).

Der Comparator 53 ist so ausgebildet, daß er die ihm von dem Vorschubgeschwindigkeitscomputer 51 übermittelte Vorschubgeschwindigkeit (Vf) und die tatsächliche Vorschubgeschwindigkeit (Vf′) vergleicht und ein Servoventil 61 durch eine Servoventilsteuereinrichtung 63 entsprechend der Differenz zwischen den beiden Vorschubgeschwindigkeiten (Vf) und (Vf′) steuert. Das Servoventil 61 ist so ausgebildet, daß es den Hydromotor 33 zum Heben und Absenken des Sägehauptes 5 steuert, um die Vorschubgeschwindigkeit (Vf) des Bandsägeblattes 15 zu steuern.

Der Bandlaufgeschwindigkeitscomputer 59 ist an die Bandlaufsteuereinrichtung 47 angeschlossen und so ausgebildet, daß er die optimale Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) entsprechend einer vorgegebenen, gewünschten Vorschubhöhe (hx) und der tatsächlichen Vorschubgeschwindigkeit (Vf′) auf der Basis der vorbeschriebenen Gleichungen (16) und (18) ermittelt und die ermittelte Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) an die Bandlaufsteuervorrichtung (47) weitergibt.

Zum Steuern der Vorschubgeschwindigkeit (Vf) und der Laufgeschwindigkeit (Vt) des Bandsägeblattes 15 wird bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform zunächst das auf die Antriebsrolle 7 übertragene Drehmoment, d. h. die Drehantriebskraft als Schneidwiderstand (R) von dem Drehmomentaufnehmer 49 aufgenommen und an den Computer 51 zum Ermitteln der Vorschubgeschwindigkeit weitergegeben. Dann wird von dem Vorschubgeschwindigkeitsrechner 51 die Vorschubgeschwindigkeit (Vf) nach der Gleichung (21), nämlich:

entsprechend dem von dem Drehmomentaufnehmer 49 und der gespeicherten, gewünschten Schneidgeschwindigkeit ( η x) eingegebenen Schneidwiderstand (R) ermittelt und auf den Comparator 53 übertragen. Außerdem wird die Winkelstellung des Sägehauptes 5 von dem Winkelaufnehmer 55 auf den Computer 57 zum Ermitteln der tatsächlichen Vorschubgeschwindigkeit übertragen.

Auf diese Weise wird die tatsächliche Vorschubgeschwindigkeit (Vf′) von dem Computer 57 nach der von dem Winkelaufnehmer 55 eingegebenen Winkelstellung des Sägehauptes 5 und nach der Gestalt und den Abmessungen des zu schneidenden Werkstückes M und nach der Art und der Abmessung der Horizontalbandsägemaschine ermittelt. Dann wird die tatsächliche Vorschubgeschwindigkeit (Vf′) auf den Vergleicher 53 und den Bandlaufgeschwindigkeitscomputer 59 übertragen.

Hierauf vergleicht der Comparator 53 die beiden Vorschubgeschwindigkeiten (Vf) und (Vf′) und steuert den Hydraulikmotor 33 über die Servoventilsteuereinrichtung 63 und das Servoventil 61 so, daß er die beiden Vorschubgeschwindigkeiten (Vf) und (Vf′) einander gleich oder annähernd gleich macht, um die Vorschubgeschwindigkeit (Vf) des Bandsägeblattes 15 zu steuern. Auf der anderen Seite ermittelt der Bandlaufgeschwindigkeitscomputer 59 die Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) des Bandsägeblattes 15 auf der Basis der Gleichungen (16) und (18) und nach der tatsächlichen Vorschubgeschwindigkeit (Vf′), die von dem Computer 57 zum Ermitteln der tatsächlichen Vorschubgeschwindigkeit und der gewünschten Vorschubhöhe (hx) abgegeben wird. Die von dem Bandlaufgeschwindigkeitscomputer 59 ermittelte Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) wird an die Bandlaufgeschwindigkeitssteuereinrichtung 47 weitergegeben, damit diese die Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) durch die Geschwindigkeitsändereinrichtung 39 steuern kann.

Anhand der Fig. 5 wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem das Sägehaupt 5 von einem hydraulischen Zylinder 33 längs eines oder mehrerer, nicht näher dargestellter, vertikaler Führungspfosten in senkrechter Richtung gehoben und abgesenkt wird. Da diese zweite Ausführungsform dem in Fig. 4 dargestellten, ersten Ausführungsbeispiel im Prinzip natürlich ähnlich ist, sind beiden Ausführungsformen gemeinsame Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei der zweiten Ausführungsform wird das Antriebsrad oder die Antriebsrolle 7 zum Antrieb des Bandsägeblattes 15 über ein Untersetzungsgetriebe 67 von einem Servomotor 65 angetrieben. Der Servomotor 65 übernimmt die Funktionen des Motors 37 und des bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 verwendeten Wechselgetriebes 39, obgleich er das Untersetzungsgetriebe 67 benötigt. Aus diesem Grunde kann der Motor 37 und das Ausgleichsgetriebe 39 der ersten Ausführungsform natürlich anstelle des Servomotors 65 und des Reduktionsgetriebes 67 verwendet werden.

Der Servomotor 65 ist so ausgebildet, daß er von der Bandlaufgeschwindigkeitssteuerung 47 zum Steuern der Laufgeschwindigkeit (Vt) des Bandsägeblattes 15 in gleicher Weise gesteuert wird wie die Geschwindigkeitsänderungsvorrichtung 39 beim ersten Ausführungsbeispiel. Ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist auch ein Tachometergenerator 41 an die Welle des Servomotors 65 durch ein Getriebe, beispielsweise durch Zahnräder 43 und 45, angeschlossen und mit der Bandlaufsteuervorrichtung 47 verbunden. Der Bandgeschwindigkeitscomputer 59 ist ebenfalls der gleiche. Auf diese Weise wird die Laufgeschwindigkeit (Vt) des Bandsägeblattes 15 von der Bandlaufgeschwindigkeitssteuervorrichtung 47 und dem Bandlaufgeschwindigkeitscomputer 59 auf gleiche Weise gesteuert wie bei der ersten Ausführungform.

Zum Aufnehmen der Absenkgeschwindigkeit des Sägehauptes und namentlich der Vorschubgeschwindigkeit des Bandsägeblattes 15 ist ein Tachometergenerator 69 vorgesehen, der ein Zahnrad oder ein Ritzel 71 aufweist, das mit einer Zahnstange 43 kämmt, die am Sägehaupt 5 befestigt ist. Die Zahnstange 73 muß parallel zu dem Führungspfosten oder zu den Führungspfosten des Sägehauptes 5 angeordnet und, wie in Fig. 5 gezeigt, mit dem Kolben und der Kolbenstange 35 des Hydraulikmotors 33 verbunden sein. Der Tachometergenerator 69 ist an eine Vorschubgeschwindigkeitssteuerung 75 angeschlossen, die so ausgebildet ist, daß sie durch einen geeigneten Antrieb, beispielsweise durch einen Motor 77, ein Abflußregelventil 79 steuert, das in einer Abflußleitung 81 des Hydraulikmotors 33 angeordnet ist, um die Vorschubgeschwindigkeit des Bandsägeblattes 15 zu steuern. Hierdurch wird das Sägehaupt 5 abgesenkt, wenn, wie an sich bekannt, die Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikmotor 33 abgelassen wird, und der Durchflußregler 49 ist so ausgebildet, daß er den Abfluß von Hydraulikflüssigkeit und damit die Absenkgeschwindigkeit des Sägehauptes 5 und hierdurch die Vorschubgeschwindigkeit des Bandsägeblattes 15 steuert.

An den Hydraulikmotor 33 des Sägehauptes 5 ist ein Druckaufnehmer 83 angeschlossen, der den im Hydromotor 33 wirksamen Druck ermittelt und der an einen Schneidwiderstandcomputer 85 angeschlossen ist, auf den er die Druckwerte des Hydraulikmotors 33 überträgt. Der Schneidwiderstandscomputer 85 ist so ausgebildet, daß er den Schneidwiderstand (R) auf der Basis einer Gleichung R = W - A · P ermittelt oder berechnet, wobei "W" das Gewicht des Sägehauptes 5, "P" der Druck in dem Hydromotor 33, "A" die Arbeitsfläche des Kolbens und der Kolbenstange 35 des Hydromotors 33 und "R" der vertikale Schneidwiderstand ist.

Der Schneidwiderstandscomputer 85 ist außerdem an einen Schneidgeschwindigkeitscomputer 51 angeschlossen, an den er die Druckwerte des Hydraulikmotors 33 übermittelt. Der Vorschubgeschwindigkeitscomputer 51 ermittelt die Vorschubgeschwindigkeit (Vf) in Abhängigkeit vom Schneidwiderstand (R), der vom Schneidwiderstandscomputer 85 und von der gewünschten Schneidgeschwindigkeit ( η x) auf der Basis der Gleichung (21)

gegeben wird, und liefert die ermittelte Vorschubgeschwindigkeit (Vf) an den Bandlaufgeschwindigkeitscomputer 59 und die Vorschubgeschwindigkeitssteuereinheit 75.

Um bei der zweiten Ausführungsform die Vorschubgeschwindigkeit (Vf) und die Antriebsgeschwindigkeit (Vt) des Bandsägeblattes 15 zu steuern, wird zunächst der Schneidwiderstand (R) durch den Schneidwiderstandscomputer 85 nach dem vom Druckaufnehmer 83 angegebenen Hydraulikdruck auf der Basis der Gleichung R = W - A · P ermittelt. Danach wird die Vorschubgeschwindigkeit (Vf) von dem Vorschubgeschwindigkeitscomputer 85 angegebenen Schneidwiderstand (R) und nach der gewünschten Schneidgeschwindigkeit ( η x) auf der Basis der Gleichung (21)

ermittelt. Die Vorschubgeschwindigkeit (Vf), die von dem Vorschubgeschwindigkeitscomputer 51 ermittelt wurde, wird auf die Vorschubgeschwindigkeitssteuereinrichtung 75 und den Bandlaufgeschwindigkeitscomputer 59 übertragen. Auf diese Weise steuert die Vorschubgeschwindigkeitssteuereinrichtung 75 den Abfluß von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikmotor 33 mit Hilfe des Motors 77 und des regelbaren Abflußventiles 79 derart, daß das Absenken des Sägehauptes 5 und damit die Vorschubgeschwindigkeit (Vf) des Bandsägeblattes 15 gesteuert wird.

Auf der anderen Seite ermittelt der Bandlaufgeschwindigkeitsrechner 59 die Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) nach der von dem Vorschubgeschwindigkeitscomputer 51 gegebenen Vorschubgeschwindigkeit (Vf) und der gewünschten Vorschubhöhe (hx) auf der Basis der Gleichungen (16)

und (21) (Vt = f [Vorschubgeschwindigkeit]), um diesen Wert an die Bandlaufgeschwindigkeitssteuereinrichtung 47 weiterzugeben. Auf diese Weise steuert die Bandlaufgeschwindigkeitssteuervorrichtung 47 den Servomotor 65 nach der vom Bandlaufcomputer 59 gegebenen Bandlaufgeschwindigkeit (Vt), um die Antriebsgeschwindigkeit (Vt) des Bandsägeblattes 15 zu steuern.

Außerdem werden die Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) und die Vorschubgeschwindigkeit (Vf) zur Rückkopplungskontrolle an die Bandlaufsteuervorrichtung 47 bzw. an die Vorschubsteuervorrichtung 75 mit Hilfe der Tachometergeneratoren 41 bzw. 69 zurückgeleitet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 soll nun ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben werden, bei dem der Schneidkopf so ausgebildet ist, daß er durch andere Mittel als den bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten Hydromotor 23 in Vertikalrichtung gehoben wird. Da diese dritte Ausführungsform der in Fig. 5 dargestellten zweiten Ausführungsform in Konstruktion und Wirkungsweise ähnlich ist, haben mit der zweiten Ausführungsform gemeinsame Teile die gleichen Bezugszeichen erhalten und werden nicht im einzelnen beschrieben.

Bei dieser dritten Ausführungsform ist das Sägeblatt 5 so ausgebildet, daß es von einem Servomotor 87 über ein Reduktionsgetriebe 89 od. dgl. und mittels eines Ritzels 91 und einer Zahnstange 93 in Vertikalrichtung gehoben und gesenkt werden kann. Die Zahnstange 93 ist am Sägehaupt 5 derart befestigt, daß sie sich in Vertikalrichtung mit diesem bewegt, und das Ritzel 91 greift so in die Zahnstange 93 ein, daß es diese und mit ihr das Sägehaupt 5 hebt und senkt, wenn es vom Servomotor 87 angetrieben wird.

Zwischen dem Servomotor 87 und der Reduktionseinheit 89 ist ein Zahnrad 88 angeordnet, das über ein weiteres Zahnrad 71 einen Tachometergenerator 69 antreibt. Der Tachometergenerator 69 nimmt die Absenkgeschwindigkeit des Sägehauptes 5 und damit die Vorschubkraft des Bandsägeblattes 15 auf und ist an eine Vorschubgeschwindigkeitssteuereinrichtung 75 angeschlossen, an die er die Vorschubgeschwindigkeit weitergibt. Die Vorschubgeschwindigkeitssteuervorrichtung 75 ist an den Servomotor 87 angeschlossen, um diesen und damit die Absenkgeschwindigkeit des Sägehauptes 5 und hierdurch die Vorschubgeschwindigkeit des Bandsägeblattes 15 über Ritzel 91 und Zahnstange 93 zu steuern.

Zur Aufnahme bzw. Feststellung des vertikalen Schneidwiderstandes (R) sind zwischen den Führungseinrichtungen 17 und 19 Druckelemente derart angeordnet, daß sie den auf den Rücken des Bandsägeblattes 15 während des Schneidvorganges übertragenen Schneidwiderstand oder die Schneidreaktionskraft aufnehmen. Der Lastaufnehmer 95 überträgt den Schneidwiderstand (R) auf einen Vorschubgeschwindigkeitsrechner 51, der die Vorschubgeschwindigkeit (Vf) nach dem vom Lastaufnehmer 95 gegebenen Schneidwiderstand (R) und der gewünschten Schneidgeschwindigkeit ( η x) auf der Basis der Gleichung (21)

ermittelt. Zum Übertragen der ermittelten Vorschubgeschwindigkeit (Vf) ist der Vorschubgeschwindigkeitscomputer 51 an die Vorschubgeschwindigkeitssteuereinrichtung 75 und an einen Bandlaufgeschwindigkeitsrechner 59 angeschlossen, der ebenso ausgebildet ist wie bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel.

Aus der vorhergehenden Beschreibung erkennt man, daß die Vorschubgeschwindigkeit (Vf) des Bandsägeblattes 15 von der Vorschubgeschwindigkeitssteuereinrichtung 75 nach der von dem Vorschubgeschwindigkeitsrechner 51 gegebenen Vorschubgeschwindigkeit (Vf) mit dem Servomotor 87 zum Heben und Senken des Sägehauptes 5 gesteuert wird. Man erkennt auch, daß die Laufgeschwindigkeit (Vt) des Bandsägeblattes 15 in der gleichen Weise wie bei der zweiten Ausführungsform nach der Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) gesteuert wird, die von dem Bandlaufgeschwindigkeitsrechner 59 ermittelt wird.

Bei der in Fig. 7 dargestellten vierten Ausführungsform wird das Bandsägeblatt 15 von einem Motor 97 mit Abtriebswelle 99 angetrieben, der so ausgebildet ist, daß er von einer Leistungssteuereinheit 101 so gesteuert wird, daß die Schneidgeschwindigkeit ( η ) auf der Basis des oben näher beschriebenen Erfindungsgedankens fest oder gleichbleibend gehalten wird.

Wie aus Fig. 7 hervorgeht, ist der Motor 97 an die Welle 11 der Antriebsrolle 7 zum Antrieb des Bandsägeblattes 15 mit einer Kupplung 103 und einer Verbindungswelle 105 angeschlossen.

An die Kupplung 103 ist mit einer Verbindungswelle 111 ein Ausgleichsgetriebe 107 mit Abtriebswelle 109 angeschlossen. Außerdem ist an das Ausgleichsgetriebe 107 ein mit gleichbleibender Geschwindigkeit arbeitender Motor mit seiner Abtriebswelle 115 angeschlossen. Die Abtriebswelle 109 des Differentialgetriebes 107 ist mit einer Geschwindigkeitswechseleinrichtung, z. B. einem Wechselgetriebe 117, verbunden, das eine Abtriebswelle 119 hat, die an ein Dosierventil 121 angeschlossen ist, das in der Ablaufleitung 81 des Hydromotors 33 zum Heben und Senken des Sägehauptes 5 angeordnet ist. Das Ablaufventil 121 ist so ausgebildet, daß es die Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydromotor 33 nach seinen Umdrehungen pro Zeiteinheit und nach der Hublänge seines Kolbens absaugt, wie dies an sich bekannt ist.

Wenn der Motor 97 zum Antrieb des Bandsägeblattes 15 von der Leistungssteuerung 101 nach der gewünschten Schneidgeschwindigkeit ( η ) gesteuert wird, können die Umdrehungen der Abtriebswelle 109 des Ausgleichsgetriebes 107 pro Zeiteinheit ausgedrückt werden als N ₁-N ₂, wobei "N ₁" die Umdrehungen der Abtriebswelle 99 des Motors 97 pro Zeiteinheit und "N ₂" die Umdrehungen des mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlaufenden Motors 113 pro Zeiteinheit sind. Wenn das Wechselradgetriebe 117 auf ein der Vorschubhöhe (hx) entsprechendes Wechselradverhältnis (G) eingestellt wird, ändern sich die Umdrehungen "N ₁-N ₂" (pro Zeiteinheit) der Antriebswelle 109 in die Umdrehungen (N ₁-N ₂) · G. Hierdurch wird zum Steuern der Vorschubgeschwindigkeit (Vt) des Bandsägeblattes 15 die aus dem Hydraulikmotor 33 zum Absenken des Sägehauptes 5 abgelassene Hydraulikflüssigkeit von dem Dosierventil 121 gesteuert, das mit den von der Geschwindigkeitsändereinrichtung 117 eingestellten Umdrehungen (N ₁-N ₂) · G gedreht wird.

Man erkennt, daß die Vorschubgeschwindigkeit (Vt) des Bandsägeblattes 15 auf der Basis der Gleichung (17) (Vt = D · Vf + E) gesteuert wird, die auch ausgedrückt werden kann als

Hierbei ist es zum Einstellen der Vorschubhöhe (h) möglich, anstelle einer Änderung des Wechselradverhältnisses (G) der Geschwindigkeitsändereinrichtung 117 die Förderleistung des Dosierventiles 121 zu ändern.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 soll nun eine fünfte Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden, die der in Fig. 7 dargestellten vierten Ausführungsform ähnlich ist. Mit dieser vierten Ausführungsform gemeinsame Teile erhalten die gleichen Bezugszeichen wie dort und werden nicht mehr im einzelnen beschrieben.

Bei dieser fünften Ausführungsform hat der Motor 97 eine Abtriebswelle 99 und eine Leistungssteuereinrichtung 101 und ist an die Welle 11 der angetriebenen Bandscheibe 7 mit einer Kupplung 103 und einer Verbindung 105, beispielsweise einer Welle, in gleicher Weise angeschlossen wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel. Ferner ist ein Differentialgetriebe 107 über eine Verbindungswelle 111 an die Kupplung 103 angeschlossen und mit einer Abtriebswelle 109 versehen und mit einem mit gleichlaufender Geschwindigkeit umlaufenden Motor 113 verbunden, wie dies auch bei dem vierten Ausführungsbeispiel der Fall ist.

Das Differentialgetriebe 107 ist bei der fünften Ausführungsform jedoch unmittelbar mit dem Dosierventil 121 verbunden, das in der Ablaufleitung 81 des Hydromotors 33 angeordnet ist und ebenso arbeitet wie bei der vierten Ausführungsform. Darüber hinaus ist jedoch noch ein weiteres Dosierventil 123 vorgesehen, das mit einer Welle 125 an eine weitere Kupplung 127 angeschlossen ist, die zwischen der Kupplung 103 und dem Differentialgetriebe 107 in die Verbindungswelle 111 eingeschaltet ist.

Das Dosierventil 123 ist über eine Leitung 129 mit verstellbarem Drosselventil mit Druckausgleich zum Einstellen der Schneidgeschwindigkeit an eine Hydraulikflüssigkeitsquelle 131 angeschlossen. Zwischen dem Drosselventil 133 und dem Dosierventil 123 ist ein Hydromotor 135 mit Kolben und Kolbenstange 137 angeordnet, wobei eine Feder 139 den Kolben gegen den Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Leitung 129 preßt. Der Kolben mit Kolbenstange 137 des Hydromotor 135 ist an die Leistungssteuereinrichtung 101 zum Steuern des Motors 97 derart angeschlossen, daß die an den Motor angelegte Spannung nach dem Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Leitung 129 geregelt wird. Ferner ist das Dosierventil 123 so ausgebildet, daß es von einem Hydromotor 141 gesteuert wird, der in der Ablaufleitung 81 des Hydromotors 33 angeordnet ist und dessen Kolben und Kolbenstange 143 von einer Feder 145 gegen den Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Ablaufleitung 81 vorgespannt und mit dem Schieber des Dosierventiles 123 verbunden ist. Hierdurch wird erreicht, daß das Dosierventil 123 die Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikflüssigkeitsquelle 131 zum Hydraulikflüssigkeitstank im umgekehrten Verhältnis zum hydraulischen Druck in der Ablaufleitung 81 durchlaufen läßt und auf diese Weise mit Kolben und Kolbenstange 137 des Hydromotors 135 die zugeführte Spannung der Leistungssteuereinheit 101 nach dem hydraulischen Druck in der Ablaufleitung 81 steuert.

Claims

1. Vorschubregelung für Sägemaschinen mit einer Vorschubeinrichtung für das Sägeaggregat, dessen Vorschubgeschwindigkeit von einer Vorschubgeschwindigkeits- Steuereinrichtung geregelt wird, die ihrerseits von einer Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen des sich mit der querschnittsabhängigen Länge des zu schneidenden Werkstückes ändernden Schneidwiderstandes gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägemaschine eine Horizontalbandsägemaschine (1) ist, deren Sägebandumlaufantrieb (37 bzw. 65 bzw. 97) in die Vorschubregelung einbezogen ist und derart gesteuert wird, daß das Verhältnis von Vorschubgeschwindigkeit (Vf) zur Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) konstant bleibt.

2. Vorschubregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bandlaufgeschwindigkeitssteuereinrichtung (47 bzw. 101) vorgesehen ist, welche die von einem Bandgeschwindigkeitsaufnehmer (41) gemessene, tatsächliche Geschwindigkeit (Vt′) des Sägebandes (15) mit der vorgegebenen Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) vergleicht und hiernach den Sägebandumlaufantrieb (37 bzw. 65 bzw. 97) steuert, wobei die vorgegebene, optimale Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) von einem Bandlaufgeschwindigkeitscomputer (59) nach der gewünschten Vorschubhöhe (hx) und der Vorschubgeschwindigkeit (Vf) berechnet wird.

3. Vorschubregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandgeschwindigkeitsaufnehmer ein Tachometergenerator (41) ist, der die Drehgeschwindigkeit der Antriebsrolle (7) des Sägebandes (15) aufnimmt.

4. Vorschubregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Sägebandumlaufantrieb (97) eine Leistungssteuervorrichtung (101) und eine Steuervorrichtung zum Konstanthalten des Verhältnisses von Vorschubgeschwindigkeit (Vf) zur Bandlaufgeschwindigkeit (Vt) angeschlossen ist und daß die Vorschubgeschwindigkeitssteuereinrichtung (121) zum Steuern der Vorschubgeschwindigkeit (Vf) an diese Steuervorrichtungen angeschlossen ist.