DE3102766A1

DE3102766A1 - Metallsaegemaschine

Info

Publication number: DE3102766A1
Application number: DE19813102766
Authority: DE
Inventors: Tadahiro Amagasaki Hyogo Sugimoto
Original assignee: Daito Seiki KK
Current assignee: Daito Seiki KK
Priority date: 1980-01-31
Filing date: 1981-01-28
Publication date: 1982-02-11
Also published as: JPS5852770B2; JPS56107825A; US4369686A; DE3102766C2

Description

Me t allsägemaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Metallsägemaschine und betrifft insbesondere eine solche Maschine, zu der ein Sägeblatt-Träger gehört, der in der Schneidebene gegenüber einem zu durchschneidenden Werkstück derart schwenkbar ist, daß das Sägeblatt veranlaßt wird, sich gegenüber dem Werkstück einer gewünschten, einem Kreisbogen ähnelnden Bahn zu bewegen, so daß sich der Sägevorgang auf besonders wirtschaftliche Weise abspielt.

Es ist bekannt, einen Sägeblatt-Träger zu benutzen, der gegenüber dem Werkstück schwenkbar ist. Bei einer Metallsägemaschine dieser Bauart wird das Werkstück mit einem höheren Wirkungsgrad gesägt als bei den üblichen Sägemaschinen, bei denen sich das Sägeblatt lediglich längs einer waagerechten Linie gegenüber dem Werkstück bewegt.

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Gemäß Fig. 1 kommt die Schneide der Säge bei der Anwendung dieses konventionellen Sägeverfahrens in Berührung mit dem gesamten Querschnitt des Werkstücks, so daß zwischen dem Sägeblatt und dem Werkstück ein großer Reibungswiderstand hervorgerufen wird. Außerdem neigt in diesem Fall die Schneide des Sägeblatts dazu, gegenüber der Schnittfläche am Werkstück durchzurutschen. Dieser Nachteil läßt sich durch die Verwendung eines schwenkbaren Sägeblatts vermeiden, da hierbei die Schneide des Sägeblatts in Berührung mit nur einem relativ kleinen Teil des Werkstückquerschnitts gehalten wird, so daß sich der der Bewegung des Sägeblatts entgegenwirkende Widerstand verringert. Gleichzeitig wird ein Durchrutschen der Schneide des Sägeblatts gegenüber dem Werkstück vermieden. Auf diese Weise läßt sich der Wirkungsgrad des Sägevorgangs erheblich verbessern. Zum Herbeiführen einer solchen Schwenkbewegung bei Sägeblättern stehen zahlreiche Konstruktionen zur Verfügung; beispielsweise wird häufig von einem Kurbeltrieb Gebrauch gemacht. Eine typische Ausführungsform einer solchen Anordnung ist z.B. in der Japanischen offengelegten Patentschrift 54-137786 beschrieben. Verwendet man einen Kurbeltrieb, ist es jedoch schwierig, das Sägeblatt genau so zu führen, daß es sich annähernd längs eines Kreisbogens bewegt; gemäß Fig. 2 ähnelt die Schnittlinie zwar einem Kreisbogen, doch setzt sie sich tatsächlich aus zwei geraden Abschnitten zusammen, zwischen denen sich ein gekrümmter Abschnitt erstreckt. Wenn ein Sägeblatt veranlaßt wird, in ein Werkstück in der aus Fig. 2 ersichtlichen

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V/eise einzutreten, d.h. wenn keine einem Kreisbogen ähnelnde Schnittlinie vorhanden ist, variiert die Berührung zwischen der Schneide des Sägeblatts und dem Werkstück während der Schwenkbewegung des Sägeblatts in der in Fig. 2 bei 1 dargestellten Weise. Außerdem ergeben sich unterschiedliche Schwenkgeschwindigkeiten zwischen dem mittleren Abschnitt und den Endabschnitten der Schnittlinie, und es ist schwierig die Maschine in der gewünschten Weise einzustellen. Ferner macht es die Verwendung eines Kurbeltriebs erforderlich, einen relativ großen Abstand zwischen dem Kurbeltrieb und dem arbeitenden Teil des Sägeblatts vorzusehen. Infolgedessen besteht die Gefahr, daß während des Sägevorgangs ein großes Kraftmoment auftritt und daß daher der Sägeblatt-Träger unerwünschte Schwingungen ausführt, die so verstärkt werden, daß eine Geräuschbelästigung entsteht und sich beim Sägen Ungenauigkeiten ergeben.

Die Erfindung ist auf die Lösung der vorstehend genannten, sich bei der bekannten Anordnung zum Schwenken eines Sägeblatts ergebenden Probleme gerichtet, und sie stellt sich die Aufgabe, eine verbesserte Metallsägemaschine zu schaffen, bei der sich das Sägeblatt gegenüber einem Werkstück so schwenken läßt, daß sich die Schneide längs einer idealen, einem Kreisbogen ähnelnden Bahn bewegt, bei der es möglich ist, den Verlauf der Hin- und Herbewegung des Sägeblatts nach Wunsch vorauszubestimmen, und bei der der Sägeblatt-Träger stoßfrei geschwenkt werden kann, ohne daß unerwünschte Vibrationen hervorgerufen Asrerden.

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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung einer Metallsägemaschine gelöst, zu der die nachstehend genannten Teile gehören, und zwar ein gegenüber einem zu sägenden Werkstück senkrecht bewegbarer Führungsrahmen, ein in der Schnittebene.gegenüber dem Werkstück schwenkbarer Sägeblatt-Träger, zwei Servozylinder, von denen der eine auf dem linken Teil und der andere auf dem rechten Teil des Sägeblatt-Trägers angeordnet ist, wobei jeder Servozylinder an einem Ende mit dem Führungsrahmen durch ein erstes Gelenk verbunden ist, während das andere Ende mit dem Sägeblatt-Träger durch ein zweites Gelenk verbunden ist, ferner eine Schwenkbewegungs-Steuereinrichtung zum abwechselnden Verändern des Abstandes zwischen dem ersten und dem zweiten Gelenk bei jedem der beiden Servozylinder sowie eine Führungseinrichtung, die verhindert, daß sich der Sägeblatt-Träger in waagerechter Richtung gegenüber der Schnittlinie des Sägeblatts verlagert, während dieses seine Schwenkbewegung ausführt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt eines Werkstücks, das mittels eines sich waagerecht bewegenden Sägeblatts gemäß dem Stand der Technik durchgesägt wird;

Fig. 2 einen Querschnitt eines Werkstücks, das mittels eines Sägeblatts durchgesägt wird, welches mit Hilfe einer be-

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kannten Einrichtung hin- und hergeschwenkt wird;

Fig. 3 einen Querschnitt eines Werkstücks, das mittels eines Sägeblatts durchgesägt wird, welches auf erfindungsgemäße Weise hin- und hergeschwenkt wird;

Fig. 4 die Vorderseite einer erfindungsgemäßen Metallsägemaschine;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Metallsägemaschine nach Fig. 4;

Fig. 6 eine Darstellung der Vorderseite der Metallsägemaschine nach Fig. 4 zur Veranschaulichung der Wirkungsweise;

Fig. 7 einen hydraulischen Kreis; und

Fig. 8 einen vergrößerten Axialschnitt eines Servoventils, der die Beziehung zwischen dem Servoventil und einer noekenähnlichen Platte veranschaulicht.

Gemäß Fig. 4 ist auf einem Bett 1 ein Schraubstock mit zwei Backen 2 zum Einspannen eines Werkstücks G montiert. Das Bett 1 trägt zwei nach oben ragende Säulenteile 3 und 4, von denen das Säulenteil 3 als Hauptsäule bezeichnet wird, während es sich bei der Säule 4 um eine Hilfssäule handelt. Auf den Säulen 3 und 4 ist ein Führungsrahmen 5 so gelagert, daß er mit Hilfe eines hydraulischen Vorschubzylinders 6

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(Fig. 5) in senkrechter Richtung bewegt werden kann. Der Führungsrahmen 5 ist mit zwei Servoventilen 7 und 8 versehen, zu denen nach unten ragende Fühler 83 (Fig. 8) gehören. Ferner ist ein Sägeblatt-Träger 9 vorhanden, auf dem zwei Räder 10 und 11 gelagert sind, über welche ein endloses Sägeblatt 12 läuft, mit dem Sägeblattführungen 13 und 14 zusammenarbeiten, mittels welcher der arbeitende Teil des Sägeblatts gegenüber dem Werkstück G in eine aufrechte Lage gebracht wird, damit es von oben nach unten in das Werkstück einschneidet.

Der Sägeblatt-Träger 9 läßt sich auf dem Führungsrahmen 5 mit Hilfe zweier Servozylinder 17 und 18 sowie einer Führungseinrichtung 19 so bewegen, daß er Bewegungen ähnlich denjenigen einer Schaukel ausführen kann. Der Servozylinder 17 ist auf einem Bock 20, der an dem Führungsrahmen 5 befestigt ist, mittels eines Gelenkbolzens 22 schwenkbar gelagert, und die zugehörige Kolbenstange 24 ist mit dem Sägeblatt-Träger 9 durch einen Gelenkbolzen 26 verbunden. Entsprechend ist der Servozylinder 18 einerseits mit dem Führungsrahmen 5 durch einen Gelenkbolzen 23 und mit dem Sägeblatt-Träger 9 durch einen Gelenkbolzen 27 verbunden; zu dem Servozylinder 18 gehören gemäß Fig. 4 ein Lagerbock 21 und eine Kolbenstange 25. Zu der Führungseinrichtung 19 gehört ein senkrechter Schlitz 28 des Sägeblatt-Trägers 9 und ein gegenüber dem Führungsrahmen 5 vorspringender Ansatz 29, der in den Schlitz 28 eingreift, um die genannten Teile zusammenzuhalten. Die

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Führungseinrichtung 19 ist in Fluchtung mit der Schnittlinie des Sägeblatts 12 angeordnet.

Der Sägeblatt-Träger 9 ist mit einem Nockenträger 30 versehen, zu dem ein VorSteuerzylinder 30, Kolbenstangen 31 und Nocken 32 und 33 gehören. Der Nocken 32 arbeitet mit dem Servoventil 7 zusammen, während der Nocken 33 mit dem Servoventil 8 zusammenarbeitet. Die Nocken weisen symmetrisch geformte geneigte Flächen auf, die ständig in Anlage an den Kolbenstangen der Servoventile 7 und 8 gehalten werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist jeder Nocken gemäß Fig. 8 eine gleichmäßig gekrümmte Fläche auf. Die Höhe und die Krümmung jeder Nockenfläche wird auf der Grundlage einer Berechnung der gewünschten kreisbogenförmigen Linie ermittelt, längs welcher sich das Sägeblatt gegenüber dem Werkstück bewegen soll, so daß es möglich ist, das Sägeblatt zu veranlassen, sich längs einer idealen Linie zu bewegen.

Fig. 7 zeigt den hydraulischen Kreis, zu dem die beschriebenen Elemente gehören, und Fig. 8 veranschaulicht die Beziehung zwischen einem der Servoventile und dem zugehörigen Nocken, wobei auch die innere Konstruktion des Servoventils mit weiteren Einzelheiten dargestellt ist.

Zu jedem Servoventil gehören ein Ventilkörper 81, ein in diesem gleitend geführter Kolbenschieber 82, der an seinem freien Ende einen Fühler 83 trägt, sowie eine hinter dem

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Kolbenschieber angeordnete Schraubenfeder 84. Forner weist jedes Servoventil vier Anschlüsse P, T, A und B auf. Dem Anschluß P wird Drucköl durch eine Pumpe 71 zugeführt, und der Anschluß T ermöglicht es dem Drucköl, aus dem Ventilkörper zu einem Behälter 72 zurückzuströmen. Die Anschlüsse A und B werden entsprechend der Stellung des Kolbenschiebers 82 in dem Ventilkörper geöffnet bzw. geschlossen. Wird der Kolbenschieber gegenüber seiner in Fig. 8 gezeigten Gleichgewichtsstellung nach unten bewegt, wird das Drucköl über den Anschluß P dem Anschluß A zugeführt, während der Anschluß B das Öl zu dem Behälter 72 zurückströmen läßt. Wird der Kolbenschieber nach oben be\^egt, wird das Drucköl über den Anschluß P dem Anschluß B zugeführt, während der Anschluß A dazu dient, das Öl zu dem Behälter 72 zurückzuleiten. Der Kolbenschieber weist Ringnuten auf, welche die erforderlichen Verbindungen zwischen den Anschlüssen P, T, A und B herstellen.

Das linke Servoventil 7 steuert den linken Servozylinder 17, während das rechte Servoventil 8 den rechten Servozylinder 18 steuert; diese Steuerung erfolgt mit Hilfe des hydraulischen Kreises nach Fig. 7. Der Anschluß A des Servoventils 7 steht mit dem Servozylinder 17 über einen Schlauch 34 in Verbindung, der an das untere Ende des Servozylinders angeschlossen ist, während der Anschluß B mit dem Servozylinder 17 durch einen Schlauch 35 verbunden ist, der zum oberen Ende des Servozylinders führt. Das rechte Servoventil 8 steht mit

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dem Servozylinder 18 über Schläuche 36 und 37 entsprechend der bezüglich des linken Servoventils 7 gegebenen Beschreibung in Verbindung.

Gemäß Fig. 4 sei nunmehr angenommen, daß die Kolbenstange 31 des Vorsteuerzylinders 30 aus ihrer gezeigten Stellung nach rechts gedrückt wird. Hierbei wird der Berührungspunkt zwischen dem Fühler des Servoventils 7 und dem Nocken 32 allmählich nach unten verlagert, so daß sich auch der Kolbenschieber dieses Servoventils nach unten bewegt. Hierbei wird das durch die Pumpe 71 geförderte Öl von dem Anschluß P aus über den Anschluß A zum unteren Teil des Servozylinders 17 geleitet. Das im oberen Teil dieses Servozylinders enthaltene Öl wird gezwungen, über die Anschlüsse B und T zu dem Behälter 72 zurückzuströmen, so daß sich die Kolbenstange 24 des Servozylinders 17 allmählich nach oben bewegt, um den Abstand zwischen den beiden Gelenkbolzen 22 und 26 zu vergrößern.

Andererseits bewegt sich der Berührungspunkt zwischen dem rechten Servoventil 8 und dem Nocken 33 allmählich nach oben, so daß sich die Kolbenstange 25 des rechten Servozylinders 18 nach unten bewegt, um den Abstand zwischen den Gelenkbolzen 23 und 27 zu verkleinern, so daß der Sägeblatt-Träger in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise nach rechts geneigt wird. Da die Führungseinrichtung 19 in Fluchtung mit der Schnittlinie des Sägeblatts angeordnet ist, wird der Sägeblatt-

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Träger daran gehindert, sich unter der Wirkung seines Gewichtes und/oder des Schnittwiderstandes zu verlagern. Außerdem besteht nicht die Gefahr, daß das Kraftmoment eine zu große Kraft auf das Sägeblatt sowie die übrigen mechanischen Teile ausübt, was erwünscht ist, da schon eine geringe, auf den Schnittwiderstand zurückzuführende Reaktionskraft in dem Schlitz 28 der Führungseinrichtung 19 zur Wirkung kommt.

Wird die Kolbenstange 31 des Vorsteuerzylinders 30 gemäß Fig. 4 nach links gedrückt, so daß das Drucköl gezwungen wird, in der entgegengesetzten Richtung zu strömen, wird die Kolbenstange 24 des linken Servozylinders 17 nach unten gedrückt, während sich die Kolbenstange 25 des rechten Servozylinders 18 nach oben bewegt. Somit wird der Sägeblatt-Träger 9 entgegen dem Uhrzeigersinne geschv/enkt, so daß er in seine Ausgangsstellung nach Fig. 4 zurückkehrt. Auf diese Weise wird der Sägeblatt-Träger 9 ähnlich einer Schaukel innerhalb der durch die Führungseinrichtung 19 festgelegten Grenzen geschwenkt.

Gewöhnlich ist es nicht leicht, einen Sägeblatt-Träger zu veranlassen, Schaukelbewegungen auszuführen; wegen des großen Gewichts und des Schnittwiderstandes des Sägeblatts wird eine relativ hohe Antriebsleistung benötigt. Gemäß der Erfindung wird die Betätigungskraft auf einfache Weise mit Hilfe von Servozylindern aufgebracht, und die Schaukelbewegung läßt sich leicht mit Hilfe der Nocken 32, 33, des Vorsteuer-

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Zylinders 30 und der Führungseinrichtung 19 steuern. Diese Einrichtungen sind bei geringem Gewicht von einfacher Konstruktion und werden keinen hohen Beanspruchungen ausgesetzt.

Die Profilform der Nockenfläche der beiden Nocken bestimmt die Form der Bahn, längs welcher das Sägeblatt bewegt wird. Wie erwähnt, kann man diese Profilform nach Wunsch wählen. Haben die Nocken die in Fig. 8 dargestellte Profilform, bewegt sich das Sägeblatt gegenüber dem Werkstück längs einer nahezu vollkommenen kreisbogenähnlichen Bahn.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform; bei einer abgeänderten Anordnung kann man den Vorsteuerzylinder 30 durch einen Zahnstangentrieb ersetzen, der durch einen Elektromotor angetrieben wird. Hierbei wird die Zahnstange zwischen den Servoventilen hin- und herbewegt. Eine weitere Alternative besteht darin, einen großintegrierten Mikroprozessor in Verbindung mit einem Festwertspeicher zu verwenden, so daß man periodische Signale erhält, die als Bezugswert verwendet werden, um das Ausmaß der Verlagerung des Sägeblatt-Trägers zu messen, die auf seine Schaukelbewegung zurückzuführen ist. Dann v/ird auf elektrischem Wege eine selbsttätige Regelung herbeigeführt, um den gemessenen Wert in Übereinstimmung mit einem Bezugswert zu bringen.

Gem:;Z der vorstehenden Beschreibung kann man die Bahn, längs

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welcher das Sägeblatt bewegt wird, dadurch vorherbestimmen, daß man eine entsprechende Profilierung der Nocken wählt. Dies ist sehr vorteilhaft, denn man kann den Wirkungsgrad des Sägevorgangs regeln, indem man die Nocken entsprechend profiliert. Wenn das Sägeblatt das Werkstück längs einer idealen kreisbogenähnlichen Bahn durchschneidet, während es seine Schaukelbewegung ausführt, bleibt die Länge desjenigen Teils des Sägeblatts, welcher jeweils in Berührung mit dem Werkstück steht, konstant. Dies erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn das Werkstück große Abmessungen hat oder aus einem harten Material, z.B. nichtrostendem Stahl, besteht. Die Schaukelbewegung des Sägeblatts vird mit Hilfe der Servoeinrichtung herbeigeführt, ohne daß eine große Steuerkraft benötigt wird, so daß es möglich ist, eine mechanische Einrichtung von kleinen Abmessungen und geringem Gewicht zu verwenden. Da die Führungseinrichtung auf der Schnittlinie des Sägeblatts angeordnet ist, ruft selbst das Gewicht des Sägeblatt-Trägers kein besonders großes Kraftmoment hervor, und die Schnittbelastung führt nur zu einer vernachlässigbaren Reaktionskraft in dem Schlitz der Führungseinrichtung. Dies hat zur Folge, daß das Sägeblatt stoßfreie Schaukelbewegungen ausführen kann, ohne daß unerwünschte Schwingungen auftreten, und daß sich der Sägevorgang geräuschlos unter Erzielung eines hohen Wirkungsgrades abspielt.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die offenbarte räumliche Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.

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Claims

NATIONALE, PCT- UND DR. ERICH NBUCBBAUER NATIONAL, PCT AND

EUROPAISCHE PATENTE PATENTANWALT EUROPEAN PATENTS

WARENZEICHEN ZOOBLASeEN BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT TRADEMARKS

LIZENZVERTRÄGE LICENSE AGREEMENTS

28. Jan. 1981 IA-4138

Ansprüche

Il.y Metallsägemaschine zum Durchschneiden eines Werkstücks unter Erzeugung einer Schaukelbewegung eines Sägeblatts, gekennzeichnet durch einen Führungsrahmen (5), der so gelagert ist, daß er sich senkrecht gegenüber einem Schraubstock bewegen läßt, der auf einem Bett (I) montiert ist und dazu dient, ein Werkstück (G) festzuhalten, einen Sägeblatt-Träger (9) mit zwei Umlenkrädern (10, 11), die ein endloses Sägeblatt (12) so führen, daß es in Form einer Schleife über die Führungsräder läuft, zwei Servozylinder (17, 18), von denen der eine dem linken Teil und der andere dem rechten Teil des Sägeblatt-Trägers zugeordnet ist, wobei jeder Servozylinder an einem Ende mit dem Führungsrahmen (5) durch ein erstes Gelenk (22, 23) verbunden ist, während das entgegengesetzte Ende mit dem Sägeblatt-Träger durch ein zweites Gelenk (26, 27) verbunden ist, eine Einrichtung zum Steuern einer Schaukelbewegung, die dazu dient, abwechselnd den Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Gelenk jedes Servozylinders zu verändern, so daß es möglich ist,

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den Sägeblatt-Träger gegenüber dem durch den Schraubstock festgehaltenen Werkstück in der Schnittebene zu schwenken, sowie eine Führungseinrichtung (19), die jede waagerechte Verlagerung des Sägeblatt-Trägers gegenüber dem Werkstück verhindert.
2. Metallsägemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Einrichtung zum Steuern einer Schaukelbewegung eine Einrichtung (30) gehört, die dazu dient, einen auf dem linken Teil des Sägeblatt-Trägers (9) angeordneten Nocken (32) und einen auf dem rechten Teil des Sägeblatt-Trägers angeordneten Nocken (33) nach links und rechts zu bewegen, sowie zwei den Servozylindern (17, 18) zugeordnete Servoventile (7, 8), die geeignet sind, die Servozylinder unabhängig voneinander zu steuern, wobei die Nocken mit den Servoventilen zusammenarbeiten und wobei die Einrichtung zum Bewegen der Nocken auf dem Sägeblatt-Träger (9) angeordnet sind, während die Servoventile auf dem Führungsrahmen (5) montiert sind.
3. Metallsägemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (30) zum Bewegen der Nocken (32, 33) auf dem Führungsrahmen (5) angeordnet ist, während die Servoventile (7, 8) auf dem Sägeblatt-Träger (9) montiert sind.

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4. Metallsägemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Einrichtung zum Erzeugen einer Schaukelbewegung eine Einrichtung (30) gehört, die d.izu dient, den Nocken (32) auf dem linken Teil des Sägebla t-Trägers (9) und den Nocken (33) auf dem rechten Teil des Sägeblatt-Trägers als Ganzes längs des Sägeblatt-Trägers nach links und rechts zu bewegen, sowie zwei auf dem Führungsrahmen (5) angeordnete Servoventile (7, 8), von denen eines dem linken Servozylinder (17) und das andere dem rechten Servozylinder (18) zugeordnet ist, so daß die Servoventile die Servozylinder abwechselnd entsprechend der Hin- und Herbewegung der Nocken (32, 33) betätigen.
5. Metallsägemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nocken (32, 33) an seiner Oberseite eine geneigte Nockenfläche aufweist, deren innerer Teil höher ist als der äußere Teil, während der mittlere Teil eine konvexe Form hat.

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