DE3021656C2 - Einrichtung zum Steuern der Vorschubgeschwindigkeit des Sägeblatts einer Horizontalbandsägemaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern der Vorschubgeschwindigkeit des Sägeblatts einer Horizontalbandsägemaschine in Abhängigkeit von den geometrischen Größen eines zu sägenden Werkstücks.

Horizontalbandsägemaschinen haben ein Sägehaupt, in dem ein flexibles endloses Bandsägeblatt beim Sägevorgang um ein angetriebenes Rollenpaar umläuft. Das Sägehaupt ist so ausgebildet, daß es entweder um eine Schwenkachse vertikal verschwenkbar oder mittels mindestens einer Säulenführung mit Hilfe eines Antriebes, z. B. eines Hydromotors, gegenüber einem Maschinenbett angehoben und gesenkt werden kann, auf dem ein zu schneidendes Werkstück in Stellung gebracht ist. Beim Schneidvorgang wird das Sägehaupt von seiner angehobenen Position gegen das Maschinenbett bzw. den Sägetisch abgesenkt, wodurch das am Sägehaupt umlaufende Sägeband gegen das auf dem Tisch befindliche Sägegut vorgeschoben wird. Bei den meisten Horizontalbandsägemaschinen ist das Sägehaupt so ausgebildet, daß es von einem aus einem Schubkolbengetriebe bestehenden Hydromotor durch Druckbeaufschlagung des Zylinders angehoben wird und sich unter seinem Eigengewicht absenkt, wenn die Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikzylinder über einen Ablauf abgelassen wird. Wenn das Sägehaupt vollständig angehoben ist, befindet sich das Bandsägeblatt in einem ausreichend großen Abstand vom Maschinenbett, so daß das zu schneidende Werkstück leicht in die Maschine eingelegt werden kann, ohne am Sägeblatt anzustoßen und dieses zu beschädigen.

Bei solchen Horizontalbandsägemaschinen ist es anzustreben, das Bandsägeblatt so gegen das Schneidgut vorzuschieben, daß der Schnitt stets mit einer vorbestimmten oder konstanten, optimalen Schnittleistung, definiert als Schnittfläche (in mm²) je Zeiteinheit, durchgeführt wird. Da viele Werkstücke, wie Rundstangen und Profil- bzw. Formstähle u. dgl., über ihren Querschnitt eine veränderliche Schnittlänge haben, ist es erforderlich, das Sägeblatt mit veränderlicher Vorschubgeschwindigkeit durch das Werkstück zu führen, um eine gleichbleibende optimale Schnittleistung zu erzielen. Andernfalls wird das Bandsägeblatt entweder zu stark beansprucht und verschleißt rasch oder aber arbeitet mit schlechtem Wirkungsgrad.

Um einen Schnitt mit einer auf die Querschnittsabmessung des Schneidgutes abgestimmten Schnittgeschwindigkeit durchzuführen, wurde bisher zur Erzielung einer bestimmten Last- oder Vorschubkraft mit einer sogenannten Last- oder Drucksteuerung gearbeitet. Hierbei wird der Druck des Hydromotors für das Sägehaupt beim Absenken desselben und beim Durchgang durch das Werkstück konstant gehalten, um einen vorgegebenen Schneidwiderstand aufrechtzuerhalten. Wenn die Schnittleistung proportional zum Schneidwiderstand ist, kann mit dieser bekannten Steuerung bei gleichbleibender Laufgeschwindigkeit des Sägebandes eine über den gesamten Querschnitt des zu sägenden Werkstücks konstante Schnittleistung erzielt werden.

Diese bekannte Laststeuerung hat jedoch den Nachteil, daß der Schneidwiderstand des Bandsägeblatts je Vorschubeinheit mit abnehmenden Vorschub ansteigt, insbesondere wenn schwer schneidbare Werkstoffe wie rostfreie Stähle bearbeitet werden, die mit einer niedrigen Schnittgeschwindigkeit und kleinem Vorschub geschnitten werden müssen. Dadurch ist es bei schwer zu zerspanenden Werkstoffen mit dieser Steuerung nicht möglich, eine gleichförmige Schnittleistung über den gesamten Werkstückquerschnitt zu erzielen.

Aus der Dissertation "Das Trennen von Metallen durch Bandsägen unter besonderer Berücksichtigung des Verlaufens des Schnittes" von Dieter Ring am Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften an der Technischen Universität München ist es bekannt, den Vorschub des Sägeblattes einer Bandsägemaschine in Abhängigkeit vom Vorschubweg entweder mit konstanter Vorschubkraft oder mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit durchzuführen. Wenn bei wachsendem Werkstückquerschnitt mit konstanter Vorschubkraft gearbeitet wird, ergibt sich eine stetige Schnittzeitzunahme und eine Verringerung von Zahnvorschub und Vorschubgeschwindigkeit, wobei die gesägte Fläche pro Zeiteinheit, also die Schneidleistung, bei zunehmendem Querschnitt geringer wird. Wenn mit gleichbleibender Vorschubgeschwindigkeit gearbeitet wird, nimmt bei wachsendem Werkstückquerschnitt die Gesamtvorschubkraft und die Vorschubkraft pro Einzelzahn zu, so daß das Sägeblatt schnell verschleißt und die Gefahr von Überlastung und Zerstörung der Säge besteht.

Aus der DE-OS 20 45 930 ist eine Vorrichtung zur Vorschubregelung einer Kaltkreissäge bekannt, die als Steuergröße die vom Sägeblattantriebsmotor aufgenommene und an einem Amperemeter gemessene Leistung dazu verwendet, die Vorschubgeschwindigkeit des Sägeaggregates zu steuern. Wenn die Leistungsaufnahme des Sägeblattantriebsmotors einen am Amperemeter eingestellten Maximalwert überschreitet, wird der Vorschub des Sägeblatts so lange unterbrochen, bis die Leistungsaufnahme des Sägeblattantriebsmotors wieder abfällt. Der Vorschub wird dann wieder eingeschaltet, indem ein Steuerventil umschaltet und Druckmittel über eine Drossel aus der Kammer des hydraulischen Vorschubantriebs ausfließen kann.

Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß das Druckmittel über die Drossel nur langsam ausfließen kann, so daß die Vorschubgeschwindigkeit des Sägeblatts nur langsam wieder größer wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Steuerung des Vorschubes des Bandsägeblattes einer Horizontalbandsägemaschine zu schaffen, mit der sich der Vorschub des Bandsägeblattes unabhängig von der Art des Werkstoffs des Schneidgutes und des Verschleißzustandes des Bandsägeblattes stets mit einer konstanten, optimalen Schneidleistung, bezogen auf den Querschnitt des zu schneidenden Schneidguts durchführen läßt.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch eine Vorrichtung zum Abtasten der Winkel- bzw. Höhenlage des Sägebandes und durch einen Prozeßrechner gelöst, der unter Berücksichtigung von gespeicherten Materialwerten und geometrischen Größen des Werkstückes den jeweiligen Sollwert der Vorschubgeschwindigkeit errechnet und diesen einer Steuereinrichtung zur Steuerung eines Vorschubantriebes durch Ist-Sollwert-Angleichung zuführt.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Sägebandes in Abhängigkeit von den momentanen, geometrischen Abmessungen des Werkstücks und von dessen Materialwerten unabhängig vom Schneidwiderstand gesteuert wird, wodurch sich über den ganzen zu schneidenden Querschnitt des Werkstücks eine gleichbleibende Schnittleistung erreichen läßt. Hierzu ermittelt der Prozeßrechner die jeder Winkel- bzw. Höhenlage zugeordnete, querschnittsabhängige Schnittlänge und errechnet hieraus die im momentanen Querschnitt erwünschte Vorschubgeschwindigkeit des Sägeblatts im Werkstück, an die die tatsächliche Vorschubgeschwindigkeit angeglichen wird. Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird der Schneidwirkungsgrad der Säge gegenüber den bekannten Vorrichtungen verbessert und die Standzeit des Sägeblattes verlängert.

Die Steuereinrichtung weist zweckmäßig einen Komparator und eine Motorsteuereinheit auf, wobei der Komparator die Istwerte der momentanen Vorschubgeschwindigkeit mit den errechneten Sollwerten vergleicht und hiernach den Vorschubantrieb so einregelt, daß die Differenz von Istwert und Sollwert der Vorschubgeschwindigkeit zu Null wird. Diese Ausgestaltung ist in ihrem Aufbau besonders einfach, robust und preiswert und ermöglicht eine schnelle und exakte Anpassung der tatsächlichen Vorschubgeschwindigkeit an die erwünschte Vorschubgeschwindigkeit.

Wenn die Istwerte er momentanen Vorschubgeschwindigkeit vom Vorschubantrieb abgenommen werden, sind Meßfehler beim Ermitteln der momentanen Vorschubgeschwindigkeit weitgehend ausgeschlossen.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn ein Werkstücktisch vorgesehen ist, an dem eine die Abmessungen des Schneidgutes messende Meßvorrichtung angeordnet ist. Die Werkstückabmessungen können dann beim Einliegen und Festspannen des Werkstücks auf dem Werkstücktisch ermittelt und in den Prozeßrechner eingegeben werden. Wenn die Meßvorrichtung mit dem Speicher des Prozeßrechners verbunden ist, ist es möglich, die Werkstückabmessungen automatisch in den Rechner einzugeben. Fehler durch manuelle Eingabe sind damit ausgeschlossen.

Die Vorrichtung zum Abtasten der Winkel- bzw. Höhenlage des Sägebandes kann aus einem mit der Schwenkwelle des Sägeblattes oder der Motorwelle des Vorschubantriebes drehschlüssig verbundenen Winkelgeber oder einem Tachometer-Generator oder einer Höhentastvorrichtung bestehen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Winkelgeber über ein Winkelpositionsregister mit dem Prozeßrechner verbunden ist. Ein derartiges Winkelpositionsregister hat keine Speicherlatenzzeit und eine vernachlässigbar kleine Zugriffszeit, so daß die tatsächliche Vorschubgeschwindigkeit ohne nennenswerte Verzögerung an die Soll-Vorschubgeschwindigkeit angepaßt werden kann.

Der Komparator kann einerseits an den Ausgang des Prozeßrechners und andererseits an die Vorrichtung zum Abtasten der Winkel- bzw. Höhenlage des Sägebandes angeschlossen sein.

Es ist vorteilhaft, wenn bei einem hydraulischen Vorschubantrieb als Motorsteuereinheit eine Ventilsteuervorrichtung vorgesehen ist. Mit einer derartigen Ventilsteuervorrichtung kann der hydraulische Vorschubantrieb über ein Servoventil sehr genau und mit nur geringer Ansprechzeit gesteuert werden.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn ein Folgesteuerkreis od. dgl. vorgesehen ist, welcher den Vorschub so steuert, daß das Sägeblatt mit größtmöglicher Zustellgeschwindigkeit bis in Kontakt mit dem Schneidgut gebracht und dann mit konstanter optimaler Schnittleistung durch das Schneidgut hindurchgeführt wird. Damit ist es möglich, das Bandsägeblatt, das beim Einführen des Schneidgutes einen ausreichend großen Abstand vom Maschinenbett haben muß, zu Beginn des Sägevorgangs möglichst rasch, also ohne größere Verlustzeit, in Kontakt mit dem Schneidgut gelangt und dann mit konstanter optimaler Schnittgeschwindigkeit durch das Schneidgut hindurchgeführt wird.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt

Fig. 1 eine Horizontalbandsägemaschine in Seitenansicht, bei der die Erfindung verwirklicht werden kann;

Fig. 2 ein Diagramm, welches den Vorschub des Bandsägeblattes bei einer Horizontalbandsägemaschine nach Fig. 1 verdeutlicht;

Fig. 3 bis 6 verschiedene Steuereinrichtungen gemäß der Erfindung zur Verwendung bei einer Bandsägemaschine nach Fig. 1.

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 7 und eine getriebene Sägebandrolle 9, die mit ihren 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 ist mit seiner Schneidkante nach unten gerichtet verschiebbar gehalten oder geführt durch ein Paar Führungsvorrichtungen 17 und 19, die an Führungsarmen 21 und 23 befestigt sind, welche an einem Träger 25 einstellbar angeordnet sind. Der Träger 25 ist im oberen Bereich des Sägehauptes 5 fest angeordnet.

Auf dem Maschinenbett 3 ist ein Werkstücktisch 27 gelagert, auf dem ein zu schneidendes Werkstück M in Stellung gebracht werden kann. Ferner ist auf dem Maschinenbett 3 eine Aufspannvorrichtung 29 mit einer feststehenden Spannbacke 29f und einer beweglichen Spannbacke 29m angeordnet, um das Schneidgut M zwischen den Backen festzulegen. Das Sägehaupt 5 ist gemäß Fig. 1 mittels eines Schwenkbolzens oder einer Schwenkachse 31 od. dgl. schwenkbar so mit dem Maschinenbett 3 verbunden, daß es sich mittels eines aus einem Schubkolbengetriebe bestehenden hydraulischen Motors 33 mit Kolbenstange 35 gegenüber dem Maschinenbett 3 anheben und auf dieses absenken läßt. Wie weiter unten noch näher erläutert wird, könnte das Sägehaupt aber auch so angeordnet werden, daß es sich mit Hilfe eines Hydraulikmotors oder anderer Verstellvorrichtungen auf einer vertikal verlaufenden Geraden bewegen läßt, wobei es von einer oder mehreren vertikalen Führungssäulen geführt werden kann.

In jedem Fall wird das um die Rollen 7 und 9 umlaufende Bandsägeblatt 15 gegen das von der Aufspannvorrichtung 29 auf dem Werkstücktisch 27 gehaltene Schneidgut M vorgeschoben und durch das Schneidgut hindurchgeführt, wobei das Sägehaupt von seiner in Fig. 1 strichpunktiert angedeuteten oberen Position gegen den Tisch abgesenkt wird. Das stabförmige Schneidgut M, welches in Fig. 1 als Rundstange dargestellt ist, wird in Horizontalrichtung auf den Werkstücktisch 27 in die Schneidposition geschoben, üblicherweise von der Rückseite der Horizontalbandsägemaschine 1 her, nachdem das Bandsägeblatt 15 nach Beendigung eines Schneidvorganges mit dem Sägehaupt 5 wieder in seine obere Hubendstellung gehoben worden ist. Um zu verhindern, daß beim Einführen des Schneidgutes M in die Schneidposition das Bandsägeblatt 15 beschädigt wird, läßt sich das Sägehaupt 5 so weit anheben, daß das Bandsägeblatt 15 um ein bestimmtes Maß höher liegt als die Oberseite des Schneidgutes.

Im Zusammenhang mit Fig. 2 wird der Vorschub des Bandsägeblattes 15 unter der Voraussetzung theoretisch untersucht, daß das Bandsägeblatt 15 vertikal durch das Schneidgut M hindurchgeführt wird, wobei seine Schneid- bzw. Sägekante von dem durch Vertikalführungen geführten Sägehaupt 5 seine Horizontallage beibehält. Aus der graphischen Darstellung der Fig. 2 ergibt sich, daß das Bandsägeblatt 15 beim Schneidvorgang entlang der Y-Achse bewegt wird, wobei seine jeweilige Position mit y bezeichnet ist. Ferner zeigt Fig. 2, daß sich die Querschnittslänge L des Schneidgutes M entlang der horizontalen X-Achse ändert, wenn das Bandsägeblatt 15 sich von oben nach unten durch das Schneidgut M hindurchbewegt. Die querschnittsabhängige Schnittlänge L in jedem Zeitpunkt t nach Beginn des Schneidzyklus läßt sich als Funktion der Position des Bandsägeblattes 15 mit der Beziehung L = L(y) ausdrücken, wenn die Querschnittsform und die Abmessungen des Schneidgutes M vorgegeben oder bestimmt sind.

Die Schnittgeschwindigkeit η von Horizontalbandsägemaschinen läßt sich wie folgt ausdrücken:

Mit dem Vorschub bzw. dem Betrag seiner Änderung und der Zeit ausgedrückt als dy und dt ergibt sich daher für die Schnittgeschwindigkeit (η):

Schnittgeschwindigkeit (η) = L(y) · dy/dt (2)

L(y) · dy = η · dt (3)

Durch Integrieren beider Glieder der Gleichung (3) läßt sich die folgende Beziehung erhalten:

∫L(y)dy = ηt+C (4)

worin C eine Integrationskonstante ist. Bei t = 0, y = 0 und der Schnittfläche ∫L(y)dt = 0

R = ∫L(y)dy = η · R+C   C = 0 (5)

Die Gleichung (4) läßt sich wie folgt umwandeln:

t = 1/η∫L(y)dy (6)

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß die Schnittgeschwindigkeit η dadurch auf einem Festwert bzw. auf einem konstanten Wert gehalten werden kann, daß die Vorschubgeschwindigkeit (dy/dt) oder die Position y des Bandsägeblattes 15 gesteuert wird, so daß die Vorschubgeschwindigkeit oder die Position des Bandsägeblattes 15 die obige Gleichung (2) bzw. (6) erfüllt. Erfindungsgemäß wird demgemäß die Position oder die Vorschubgeschwindigkeit des Bandsägeblattes 15 überwacht und danach der Vorschub des Bandsägeblattes 15 im Sinne einer vorgegebenen bzw. konstanten Schnittgeschwindigkeit gesteuert.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung im Zusammenhang mit einer Horizontalbandsägemaschine dargestellt, deren Sägehaupt 5, wie in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, um eine Horizontalachse 31 schwenkbar ist. Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach Fig. 1 erfolgt die Vertikalverschwenkung des Sägehauptes 5 durch die angetriebene Schwenkachse 31, die hier von einem Antriebsmotor 37 über ein Untersetzungsgetriebe 39 und eine Verbindungswelle 41 angetrieben wird.

Eine Winkeltastvorrichtung bzw. ein Winkelgeber 43, z. B. ein Drehmelder oder ein Impulsgeber od. dgl., ist mit der Welle 41 über ein Zahnrad 45 drehschlüssig verbunden, welches im Zahneingriff steht mit einem Zahnrad 47, das zwischen dem Getriebe 39 und der Drehachse 31 auf der Welle 41 befestigt ist. Der Winkelgeber 43 ist so angeordnet, daß er die Winkelposition R des Bandsägeblattes 15, d. h. den Winkel R des Bandsägeblattes 15 gegenüber der Horizontalebene, abtastet, wobei er an ein Istwert-Winkelpositionsregister 49 angeschlossen ist, dem er die Winkelposition R des Bandsägeblattes 15 meldet. Das Istwert-Winkelpositionsregister 49 ist mit einem die jeweilige querschnittsabhängige Schnittlänge errechnenden Prozeßrechner 51 und einem Komparator 53 verbunden, der seinerseits mit einer den Motor 37 steuernden Motorsteuereinheit 55 verbunden ist.

Der den jeweiligen Schnittquerschnitt bzw. die querschnittsabhängige Schnittlänge errechnende Prozeßrechner 51 ist mit einem Sollwert-Winkelpositionsregister 57 verbunden, das seinerseits an den Komparator 53 angeschlossen ist und diesem die Soll-Winkelposition des Bandsägeblattes 15 bei einem kurzen Zeitintervall dt für die Soll-Schnittgeschwindigkeit η währende des Schneidzyklus übermittelt. Der Prozeß­ rechner 51 ist so ausgelegt, daß er zunächst die Schnitt- Querschnittslänge L des Schneidgutes M und dann die Soll- Winkelposition des Bandsägeblattes 15 bei der Soll-Schnittgeschwindigkeit η für die anfangs bestimmte Schnitt-Querschnittslänge L ermittelt. Demgemäß wird der die Querschnittslänge bzw. die querschnittsabhängige Schnittlänge errechnende Prozeßrechner 51 zu Beginn mit den Soll-Schnittgeschwindigkeiten für die verschiedenen Schneidgut-Werkstoffe gespeichert, um die Soll-Winkelposition des Bandsägeblattes 15 für die jeweilige gewünschte Schnittgeschwindigkeit η zu bestimmen. Außerdem ist der Prozeßrechner 51 so ausgelegt, daß er die querschnittsabhängige Schnittlänge L des Schneidgutes M entsprechend der von dem Istwert-Winkelpositionsregister 49 gegebenen Ist-Winkelposition R des Bandsägeblattes 15 und der Querschnittsform sowie den Abmessungen des Schneidgutes M bestimmt. Demgemäß werden der jeweilige Querschnitt, z. B. in Gestalt eines Rund- oder Quadratquerschnittes, und die Abmessungen, wie die Breite und Höhe oder der Durchmesser des Schneidgutes M in den Speicher des Prozeßrechners 51 eingespeist, bevor die Schneidzyklen durchgeführt werden. Es versteht sich, daß die querschnittsabhängige Schnittlänge L des Schneidgutes M aus der Form und den Abmessungen des Schneidgutes und der jeweiligen Winkelposition des Bandsägeblattes 15 mathematisch bestimmbar ist, da sie sich als Funktion L(R) der Ist-Winkelposition R des Bandsägeblattes 15 ergibt.

Die Schneidgut-Abmessungen lassen sich für jeden Schneidvorgang automatisch messen, was mit Hilfe einer die Werkstückbreite messenden Meßvorrichtung 59 und einer die Werkstückhöhe messenden Meßvorrichtung 61 geschehen kann, die beide z. B. aus Linear-Induktorvorrichtungen (inductosyns) bzw. Linear-Potentiometern und Magnetskalen od. dgl. bestehen, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Meßvorrichtung 59 ist so ausgebildet, daß sie die Dicke oder Breite des Werkstücks M über das Abstandsmaß der Innenflächen der Spannbacke 29f und 29m der Aufspannvorrichtung 29 mißt. Die Meßvorrichtung 61 ist mit einem Meßarm 63 versehen und so angeordnet, daß sie die Höhe des Schneidgutes M, d. h. den Abstand zwischen der Unterseite des Meßarmes 63 und der Oberfläche des Werkstücktisches 27 mißt. Es wäre aber auch möglich, die Abmessungen des Schneidgutes M von Hand dem Speicher des Prozeßrechners 51 einzugeben, bevor der Schneidzyklus eingeleitet wird.

Was den die Querschnitts-Schnittlänge erfassenden Prozeßrechner 51 betrifft, so ist ersichtlich, daß die Soll-Winkelposition R des Bandsägeblattes 15 im Zeitpunkt t nach der Formel (2) (η = L(y) · dy/dt) entsprechend der Querschnitts-Schnittlänge bestimmt werden kann, die ihrerseits eine Funktion L(R) der Ist-Winkelposition R des Bandsägeblattes 15 ist. Angenommen, daß das Bandsägeblatt 15 um ein Vorschubmaß dR in einer kurzen Zeitspanne dt, nämlich in der Zeit (t+dt) nach Beginn des Schneidvorgangs im Zeitpunkt t in das Schneidgut eingeführt wird und sich die Querschnitts-Schnittlänge L(R) des Schneidgutes M während der Zeitspanne dt nicht ändert, so läßt sich die Gleichung (2) (η = L(y) · dy/dt) wie folgt umschreiben:

η = L(R) · dR/dt

dt = 1/η · L(R) · dR

Hierbei ist dR das Vorschubmaß des Bandsägeblattes 15 in der Zeitspanne dt.

Erfindungsgemäß wird die Ist-Winkelposition R des Bandsägeblattes 15 in der vorgenannten Gleichung mit Hilfe des Winkelgebers 43 überwacht und dem Prozeßrechner 51 über das Istwert-Winkelpositionsregister 49 zugeführt. Ferner wird die Querschnitts-Schnittlänge L(R) des Schneidgutes M in Abhängigkeit von der Winkelposition R des Bandsägeblattes 15 und der Form und den Abmessungen des Schneidgutes durch den Prozeßrechner 51 bestimmt. Die Schnittgeschwindigkeit η in der vorgenannten Gleichung ist zuvor in den Prozeßrechner 51 eingespeichert worden. Infolgedessen kann der Prozeßrechner 51 aus der vorgenannten Gleichung des Vorschubmaß dR und dann die Winkelposition (R+dR) des Bandsägeblattes 15 bestimmen, in der sich dieses im Zeitpunkt (t+dt) nach Beginn des Schneidvorgangs zu dem Zeitpunkt t befindet. Der Prozeßrechner 51 ist dabei so ausgelegt, daß er die Winkelposition (R+dR) des Bandsägeblattes 15 in einem kurzen Zeitintervall dt über das Soll-Winkelpositionsregister 57 während eines Schneidzyklus dem Komparator 53 zuführt.

Der Komparator 53 vergleicht die ihm zugeführten Eingangsinformationen des Istwert-Winkelpositionsregisters 49 und des Sollwert-Winkelpositionsregisters 57 miteinander und überträgt entsprechend einer Differenz zwischen diesen Signalen Ausgangssignale zu der Motorsteuereinheit 55, die den Motor 57 nach Maßgabe des Ausgangssignals des Komparators 53 steuert, so daß die Differenz zwischen den von den beiden Winkelpositionsregistern 49 und 57 dem Komparator 53 zugeführten Werten der Signale durch Steuerung der Winkelposition des Bandsägeblatts 15 über den Prozeßrechner 51 auf Null gehalten wird.

Wenn die Differenz der Signalwerte der beiden Winkelpositionsregister 49 und 57 auf Null gehalten wird, so wird das Bandsägeblatt 15 entsprechend der obigen Gleichung (dt = 1/η · L(R) · dR) in das Schneidgut M vorgeschoben. Bei einem Vorschub, welcher dieser Gleichung entspricht, schneidet das Bandsägeblatt 15 eine Schnittfläche L(R) · dR in der Zeitspanne dt mit einer vorgegebenen bzw. konstanten Schnittgeschwindigkeit η.

Insgesamt ergibt sich daher, daß bei der Steuerung nach Fig. 3 die Schnittgeschwindigkeit η dadurch konstant gehalten wird, daß die Winkelposition des Bandsägeblattes 15 jeweils in einem kurzen Zeitintervall dt entsprechend der Soll- Schnittgeschwindigkeit gesteuert wird, die für die zu schneidenden Werkstoffe zuvor in dem Prozeßrechner 51 eingespeichert worden sind. Bei diesem Steuervorgang wird zunächst die Ist-Winkelposition R des Bandsägeblattes 15 durch den Winkelgeber 43 dem Istwert-Winkelpositionsregister 49 und von diesem dem Prozeßrechner 51 sowie dem Komparator 53 zugeführt. Der Prozeßrechner 51 bestimmt zunächst die Querschnitts-Schnittlänge des Schneidgutes M und dann die Soll- Winkelposition des Bandsägeblattes 15 nach der Zeitspanne dt entsprechend der zuvor eingespeicherten Soll-Schnittgeschwindigkeit, wobei das Ergebnis über das Sollwert-Winkelpositionsregister 57 dem Komparator 53 zugeführt wird. Der Komparator 53 vergleicht dann die ihm zugeführten Eingangswerte der Winkelpositionsregister 49 und 57 und liefert der Motorsteuereinheit 55 differenzabhängige Ausgangs- bzw. Steuersignale, die hierbei den Motor 37 so steuert, daß die Differenzwerte der Ausgangssignale der Winkelpositionsregister 49 und 57 auf Null und damit die Schnittgeschwindigkeit η auf einem konstanten Wert gehalten wird.

In Fig. 4 ist ein geändertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt, bei der in Übereinstimmung mit Fig. 3 das Sägehaupt 5 um eine horizontale Achse oder Welle 31 verschwenkbar ist. Diejenigen Teile der Steuerung, die den Teilen der in Fig. 3 gezeigten Steuerung entsprechen, tragen dieselben Bezugszeichen.

Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, daß bei der Ausführungsform nach Fig. 4 zwischen dem Motor 37 und dem Untersetzungsgetriebe 39 ein Drehzahlgeber 65 über Getrieberäder 67 und 69 eingeschaltet ist, welcher einerseits mit dem Prozeßrechner 51 und andererseits mit dem Komparator 53 verbunden ist. Der Drehzahlgeber 65 überwacht die Ist-Vorschubwinkelgeschwindigkeit, mit welcher die Drehachse 31 das Sägehaupt 5 absenkt und dabei das Bandsägeblatt 15 in das Schneidgut M einführt. Er übermittelt die Istwert-Vorschubwinkelgeschwindigkeit an den Prozeßrechner 51 und den Komparator 53. Das Istwert-Winkelpositionsregister 59 ist hier nur an den Prozeßrechner 51 angeschlossen, dem es die von dem Winkelgeber 43 ermittelte Winkelposition des Bandsägeblattes 15 mitteilt. Der Prozeßrechner 51 ist unmittelbar mit dem Komparator 53 verbunden.

Der Computer bzw. Prozeßrechner 51 ist so ausgelegt, daß er die querschnittsabhängige Schnittlänge L(R) des Schneidgutes bestimmt, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben ist. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist bei der Einrichtung nach Fig. 4 der Prozeßrechner 51 aber so ausgelegt, daß er die Soll-Winkelgeschwindigkeit (dR/dt) des Bandsägeblattes 15 bestimmt und die Soll-Vorschubgeschwindigkeit mit der vom Drehzahlgeber 65 übermittelten Ist-Vorschubgeschwindigkeit vergleicht. Die Soll-Winkelvorschubgeschwindigkeit (dR/dt) wird aus der zuvor bestimmten Querschnitts-Schnittlänge L(R) und den Soll- Schnittgeschwindigkeiten bestimmt, die zuvor entsprechend der Beziehung η = L(R) · dR/dt eingespeichert worden sind, wie dies weiter oben beschrieben ist. Der Prozeßrechner 51 ist gemäß Fig. 4 so ausgelegt, daß er durch Vergleich der Soll-Vorschubgeschwindigkeit und der Ist-Vorschubgeschwindigkeit die Winkelvorschubgeschwindigkeit ermittelt und diese dem Komparator 53 zuführt.

Der Komparator 53 vergleicht die ihm von dem Prozeßrechner 51 zugeführte Winkelvorschubgeschwindigkeit mit der ihm von dem Drehzahlgeber bzw. dem Tachometer-Generator 65 zugeführten Ist-Winkelvorschubgeschwindigkeit, wobei er im Falle seiner Differenz zwischen den Geschwindigkeitswerten ein Signal der Motorsteuereinheit 55 zuführt, die ihrerseits den Motor 37 so steuert, daß die Differenz zwischen den beiden genannten Winkelgeschwindigkeitswertem auf Null gehalten wird. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird das Bandsägeblatt 15 in der gleichen Weise, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben ist, mit konstanter Schnittgeschwindigkeit durch das Schneidgut M hindurchgeführt. Die Schnittgeschwindigkeit wird hier dadurch konstant gehalten, daß die Winkelvorschubgeschwindigkeit (dR/dt) des Bandsägeblattes 15 während des Schneidzyklus über den kurzen Zeitintervall dt gesteuert wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist das Sägehaupt 5 der Horizontalbandsägemaschine durch einen Hydraulikmotor 33 mit Kolbenstange 35 linear entlang einer Vertikalführung vertikal heb- und senkbar angeordnet. Diejenigen Teile, die mit den entsprechenden Teilen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele übereinstimmen, sind mit denselben Bezugszeichen belegt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist eine Höhentastvorrichtung 71, z. B. in Gestalt einerr Magnetskala, am Kolben und der Kolbenstange 35 des Hydraulikmotors 33 oder an irgendeinem anderen Teil des Sägehauptes 5 befestigt, so daß sie die Vertikalposition, d. h. die jeweilige Höhe des Bandsägeblattes 15 abtastet. Die Höhentastvorrichtung 71 ist über ein Istwert-Höhenregister 49′ an den Prozeßrechner 51 angeschlossen, der seinerseits mit dem Komparator 53 verbunden ist, um ihm die abgetastete Höhenposition des Bandsägeblattes 15 mitzuteilen. Die Höhentastvorrichtung 71 ist so ausgebildet, daß sie die Höhenposition des Bandsägeblattes 15 entlang der Y-Achse der Fig. 2 in kleinen Zeitintervallen dt abtastet und sie dem Prozeßrechner 51 meldet.

Der die querschnittsabhängige Schnittlänge errechnende Prozeßrechner 51 ist so ausgelegt, daß er zunächst diese Schnittlänge L(y) des Schneidgutes M und dann die Soll-Vorschubgeschwindigkeit des Bandsägeblattes 15 entsprechend der zunächst bestimmten Schnittlänge L(y) und der gespeicherten Schnittgeschwindigkeit entsprechend der Gleichung (2) (η = L(y) · dy/dt) bestimmt.

Die Querschnitts-Schnittlänge L(y) des Schneidgutes M wird in derselben Weise bestimmt wie bei den Einrichtungen nach den Fig. 3 und 4. Der Prozeßrechner 51 bestimmt das Vorschubmaß bzw. das Maß der Positionsänderung dy in der Vertikalposition y des Bandsägeblattes 15 (Fig. 2) entsprechend der von der Höhentastvorrichtung 71 übertragenen Information, worauf er die Ist-Vorschubgeschwindigkeit (dy/dt), basierend auf dem ermittelten Wert dy in gleicher Weise wie bei dem obigen Ausführungsbeispiel bestimmt. Der Prozeßrechner 51 vergleicht die Soll-Vorschubgeschwindigkeit mit der Ist-Vorschubgeschwindigkeit und übermittelt an den Komparator 53 differenzabhängige Vorschubgeschwindigkeitsbefehle.

Um die Vorschubgeschwindigkeit des Bandsägeblattes 15 zu ermitteln ist ein Tachometer-Generator 73 mittels eines Zahnrades 75 mit einer Zahnstange 77 getrieblich verbunden, die in Vertikalanordnung an den Kolben und der Kolbenstange 35 des Hydraulikmotors 33 oder an irgendeinem anderen Teil des Sägehauptes 5 befestigt ist. Der Tachometer-Generator 73 ist mit seinem Ausgang an den Komparator 53 angeschlossen und übermittelt daher die Ist-Vorschubgeschwindigkeit des Bandsägeblattes 15 an den Komparator 53.

Der Komparator 53 ist mit einer Ventilsteuervorrichtung 79 zur Steuerung eines Servoventils 81 verbunden, welches an den das Sägehaupt 5 hebenden und absenkenden Hydraulikmotor 33 angeschlossen ist, um die Vorschubgeschwindigkeit des Bandsägeblattes 15 zu steuern. Der Komparator 53 vergleicht die ihm von dem Prozeßrechner 51 zugeführten Eingangssignale und die ihm von dem Tachometer-Generator 73 übermittelten, die Vorschubgeschwindigkeit betreffenden Signale und steuert das Servoventil 81 über die Ventilsteuerung 79 im Sinne einer Vorschubgeschwindigkeitssteuerung des Bandsägeblattes 15.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Bandsägeblattes 15 bei diesem dritten Ausführungsbeispiel über den das Sägehaupt 5 hebenden und senkenden Hydraulikmotor 33 im Sinne der Einhaltung einer vorgegebenen oder konstanten Schnittgeschwindigkeit gesteuert wird. Dabei wird die Vorschubgeschwindigkeit des Bandsägeblattes 15 in kleinen Zeitintervallen gesteuert, um die Schnittgeschwindigkeit, wie im Zusammenhang mit dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, konstant zu halten.

Es ist ohne weiteres erkennbar, daß die Höhentastvorrichtung 71 und der Tachometer-Generator 73 bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ersetzt werden können durch geeignete Vorrichtungen, die sich bei Horizontalbandsägemaschinen der in Fig. 1 gezeigten Ausführung einsetzen lassen, bei welchen das Sägehaupt um eine Schwenkachse 31 schwenkt. Außerdem können bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 die einzelnen Vorrichtungen durch die entsprechenden Teile der beiden ersten Ausführungsbeispiele und auch umgekehrt ersetzt werden.

Fig. 6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, welches sich bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen in die Steuereinrichtung einbeziehen läßt, um das Bandsägeblatt 15 mit hoher Annäherungsgeschwindigkeit in Kontakt mit dem Schneidgut M zu bringen und dadurch die Verlustzeiten möglichst kurz zu halten.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen dem die Querschnitts- Schnittlänge errechnenden Prozeßrechner 51 und der Steuervorrichtung zur Steuerung des Vorschubes des Bandsägeblattes 15, die entsprechend der Fig. 6 aus einem Durchfluß- oder Mengenregelventil 85 zur Hubsteuerung des Hydraulikmotors 33 besteht, ein Folgesteuerkreis 83 eingeschaltet. Der Prozeßrechner 51 wird in der weiter oben beschriebenen Weise mit den die Querschnittsform und die Abmessungen des Schneidgutes M betreffenden Daten sowie mit den gewünschten Schnittgeschwindigkeitswerten für die verschiedenen Werkstoffe gespeichert; er ist an die Höhentastvorrichtung 71 angeschlossen, welche die vertikale Hubposition des Bandsägeblattes 15 abtastet. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der Prozeßrechner 51 die relative Position des Schneidgutes M und des Bandsägeblattes 15 nach Maßgabe der Form und Abmessungen des Schneidgutes M und der Vertikalposition des Bandsägeblattes 15 bestimmt. Der Folgesteuerkreis 83 ist seinerseits so ausgebildet, daß er die Vorschubgeschwindigkeit oder die Position des Bandsägeblattes 15 so steuert, daß dieses mit größtmöglicher Geschwindigkeit bis in den Kontakt mit dem Schneidgut M geführt und anschließend mit der gewünschten konstanten optimalen Schnitttgeschwindigkeit durch das Schneidgut hindurchgeführt wird.

Auch hier wird im übrigen der Vorschub des Bandsägeblattes 15 in der oben beschriebenen Weise durch den Folgesteuerkreis 83 mittels des Durchflußregelventiles 85 über die Hubbewegung des Hydraulikmotors 33 gesteuert.

Es versteht sich, daß die im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebene Annäherungssteuerung sich auch bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3 bis 5 verwirklichen läßt. In allen diesen Ausführungsformen läßt sich das Bandsägeblatt 15 so steuern, daß es mit größtmöglicher Annäherungsgeschwindigkeit bis in Kontakt mit dem Schneidgut M und dann mit konstanter optimaler Schnittgeschwindigkeit durch das Schneidgut M hindurchgeführt wird.

Claims (10)

1. Einrichtung zum Steuern der Vorschubgeschwindigkeit des Sägeblattes einer Horizontalbandsägemaschine in Abhängigkeit von den geometrischen Größen eines zu sägenden Werkstückes, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (43, 65, 71, 73) zum Abtasten der Winkel- bzw. Höhenlage des Sägebandes und durch einen Prozeßrechner (51), der unter Berücksichtigung von gespeicherten Materialwerten und geometrischen Größen des Werkstückes (M) den jeweiligen Sollwert der Vorschubgeschwindigkeit errechnet und diesen einer Steuereinrichtung (53, 55, 79, 83) zur Steuerung eines Vorschubantriebes durch Ist-Sollwertangleichung zuführt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Komparator (53) und eine Motorsteuereinheit (55, 79, 83) aufweist und der Komparator (53) die Istwerte der momentanen Vorschubgeschwindigkeit mit den errechneten Sollwerten vergleicht und hiernach den Vorschubantrieb (37) so einregelt, daß die Differenz von Istwert und Sollwert der Vorschubgeschwindigkeit zu Null wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Istwerte der momentanen Vorschubgeschwindigkeit vom Vorschubantrieb (37) abgenommen werden.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkstücktisch (27) vorgesehen ist und am Werkstücktisch (27) eine die Abmessungen des Schneidgutes (M) messende Meßvorrichtung (59, 61) angeordnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (59, 61) mit dem Speicher des Prozeßrechners verbunden ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Abtasten der Winkel- bzw. Höhenlage des Sägebandes aus einem mit der Schwenkwelle des Sägeblattes (15) oder der Motorwelle (41) des Vorschubantriebes (37) drehschlüssig verbundenen Winkelgeber (43) oder einem Tachometer-Generator (65) oder einer Höhentastvorrichtung (71) besteht.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelgeber (43) über ein Winkelpositionenregister (49) mit dem Prozeßrechner (51) verbunden ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (53) einerseits an den Ausgang des Prozeßrechners (51) und andererseits an die Vorrichtung (43, 65, 73) zum Abtasten der Winkel- bzw. Höhenlage des Sägebandes angeschlossen ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem hydraulischen Vorschubantrieb (33) als Motorsteuereinheit eine Ventilsteuervorrichtung (79) vorgesehen ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Folgesteuerkreis (83) od. dgl. vorgesehen ist, welcher den Vorschub so steuert, daß das Sägeblatt (15) mit größtmöglicher Zustellgeschwindigkeit bis in Kontakt mit dem Schneidgut (M) gebracht und dann mit konstanter optimaler Schnittleistung durch das Schneidgut (M) hindurchgeführt wird.