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Fliegende Säge mit einem eine Säge
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tragenden Sägeschlitten Die Erfindung betrifft eine fliegende Säge
mit einem eine Säge tragenden Sägeschlitten, der über ein Längenmeß- und Nachführsystem
entlang dem auf vorgegebene Längen abzulängenden Stangenmaterial verschiebbar ist,
insbesondere während des Ablängens synchron zur Vorschubbewegung des Stangenmaterials.
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Bekannte solche fliegenden Sägen werden in der Form gebaut, daß über
ein Kopiersystem mit mechanischer Verstellung die Fzuschneidende Länge eingostellt
wird. Das abzulängende Stangenmaterial trifft auf dieses Kopiersystem, beschleunigt
den Schlitten, auf dem die Säge befestigt ist. Nach Abfragung der beiden Geschwindigkeiten
von Stangenmaterial und Sägeschlitten - wobei beide auf konstante gleiche Geschwindigkeit
gebracht werden müssen, erfolgt das eigentliche Sägen nachdem der Sägeschlitten
mit dem Stangenmaterial verklemmt und so eine absolute Synchronisation beider Geschwindigkeiten
sichergestellt ist, da sonst die Säge durch Geschwindigkeitsänderungen zwischen
den beiden Bewegungen zerstört werden kann.
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Zur Steuerung des Sägeschlittens ist eine mechanisch rückgeführte
Kopierstange mit dem Sägeschlitten verbunden. Trifft der Sägeschlitten auf dessen
Kopierfühler auf, so führt diese Auslenkung des Kopierfühlers zum Beschleunigen
des Sägeschlittens. Nach Abschluß dieses Beschleunigungsvorgangs ist über den Kopierfühler
feststellbar, wann Synchronisation zwischen dem Schlitten und dem Stangenmaterial
errreicht ist. Dies geschieht bei einem elektrischen Kopierfühler
durch
Überwachen in der Form, daß eine Veränderung in dem elektrischen Signal nach Erreichen
der Synchronisation nicht mehr meßbar wird und es kann dann das Stangenmaterial
abgesägt werden.
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Bei einem weiteren bekannten solchen System mit elektronischen Abtasteinrichtungen
betätigt das Stangenmaterial einen Meßwagen. Dieser Meßwagen ist vorzugsweise mit
einem digitalen Wegmeßsystem ausgerüstet, über das die Längenmessung des abzulängenden
Stangenmaterials vorgenommen wird. Mit entsprechenden Vorsignalen wird die Säge
gestartet. Der Sägeschlitten hat ebenfalls ein digitales Wegmeßsystem, welches für
die Synchronisation sowie für die Differenzlängenbewegung herangezogen wird, d.h.
daß nach Abschluß der Synchronisation zwischen Sägeschlitten und Stangenmaterial
der Rechner nur erfaßt, ob die Differenz zwischen Sägeschlitten und der vorderen
Meßposition des Materials mit der eingegebenen abzusägenden Länge übereinstimmt.
Hier sind nun meistens Korrekturen notwendig, d.h. es müssen Beschleunigungen oder
Verzögerungen am Sägeschlitten gefahren werden, um die richtige gewünschte Länge
zwischen Säge und vorderem Materialpunkt zu finden. Nach Abschluß dieser Längeneinregelung
muß noch überprüft werden, ob die Bewegungen
von Stangenmaterial
und Sägeschlitten synchron sind.
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Erst wenn auch synchrone Bewegung erreicht wird, kann mit dem eigentlichen
Ahschneideprozeß begonnen werden. Nachdem die Säge das Material getrennt hat und
wieder in ihre Ausgangsposition zurückgefahren iSt, muß der ganze Sägeschlitten
mit sehr hoher Geschwindigkeit in seine Ausgangsstellung zurückgefahren werden,
damit der eben beschriebene Zyklus nach Vorsignal der Digitalsteuerung wieder gestartet
werden kann.
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Durch die großen Beschleunigungswege und die entsprechend hohen Rückfahrgeschwindigkeiten
und die großen Massen fallen die Regelkreisverstärkungen hier doch verhältnismäßig
niedrig aus. So sind z.B.
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nur Regelkreisversarkungen kleiner 16 1 bei solchen sec Systemen möglich
und es entstehen auch hier nur begrenzte Genauigkeiten in bezug auf die abzuschneidenden
Längen. Der Nachregelweg bei der Synchronisation der Geschwindigkeit sowie der Nachregelweg
bei der Längenpositionierung ist abhängig von der Kennfrequenz des gesamten Systems.
Ist diese nieder, so sind die Genauigkeiten ebenfalls nicht sehr hoch. Z.B. braucht
ein Antrieb mit einer Regelkreisverstärkung von 16Sec sec und einer Endgeschwindigkeit
von 90 m/Min. eine v Beschleunigungsstrecke von s =kv , wobei v die Lineargeschwindigkeit
des Werkstücks in mm/sec und kv die
Regelkreisverstärkung in 1 ist.
Bei den genannten sec Werten ergibt sich s = 93,75 mm theoretische Beschleunigungsstrecke.
Gleichzeitig ist hier eine dynamische Nachregelung von bestenfalls 10 % dieses Wertes
zu erwarten, so daß sich hieraus noch eine + Längenstreuung von - 9,3 mm ergibt.
Aus diesem Rechenbeispiel ist zu erkennen, daß die Regelkreisverstärkung (Kennkreisfrequenz
des Fremdmassensystems) sehr hoch gesetzt werden muß. Bei den zubeherrschenden großen
Massen und langen Hubwegen sind aber auch bei größtem Aufwand keine besonders günstigen
Werte erreichbar.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine fliegende Säge der
eingangs genannten Art zu schaffen, mit der beliebige Ablängungen bei kurzer Einregelstrecke
und kurzem erforderlichen Gesamtweg des Sägeschlittens möglich sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Sägeschlitten
über einen hydraulischen Kraftverstärker verschiebbar ist, daß als Längenmeß- und
Nachführsystem auf dem Sägeschlitten ein auf dem Stangenmaterial ablaufendes Meßrad
vorgesehen ist, das über ein durch das'Meßrad drehbares Gewinde auf
ein
hydraulisches Regelventil einwirkt und daß eine Sollwertführung über ein mit dem
Gewinde zusammenwirkendes, durch die Sollwertführung drehbares Gewindegegenstück
ebenfalls auf das Regelventil einwirkt, wobei durch die Differenzbewegung von Gewinde
und Gewindegegenstück das Regelventil und über dieses der hydraulische Kraftverstärker
und damit der Sägeschlitten entsprechend der Sollwertführung nachlaufgesteuert ist.
Besonders vorteilhaft kann als Jollwertführung ein über einen Rechner angesteuerter
Schrittmotor dienen. Hierdurch lassen sich die Beschleunigungsstrecke bis zur Bewegungssynchronisation
bei gleichzeitigem Einhalten der vorgegebenen Länge socptimieren, daß der Sägeschlitten
eine minimale Wegbewegung bis zum abgeschlossenen Ab längen durchführen muß. Durch
das vorgesehene Meßrad ist die jeweilige Länge des abzulängenden werkstücks und
dessen Geschwindigkeit gegenüber dem Sägeschlitten mit geringstem konstruktiven
Aufwand exakt erfaßbar. Es ist kein besonderer Meßwagen erforderlich und die Vorrichtung
kann besonders einfach für unterschiedlichste Längenabschnitte programmiert werden,
ohne daß hierzu irgendwelche zusätzlichen mechanischen Aufbauten erforderlich sind,
wobei die bewegten Massen gleichzeitig
klein gehalten werden können.
Durch die vorgeschlagene Ausbildung können die dynamischen Steifigkeiten wesentlich
erhöht werden, so daß nur sehr kurze Einregelzeiten und damit Schlittenwege bei
der Synchronisationsschaltung der Geschwindigkeit erforderlich sind. Durch die damit
erreichte Regelkreisverstärkung erhöht sich auch die Längengenauigkeit.
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Ein kompakter Aufbau bei geringem Gewicht kann dadurch erreicht werden,
daß das Meßrad gegebenenfalls über eine Übersetzung mit dem Gewinde verbunden ist
und ebenso der Schrittmotor mit dem Gewindegegenstück.
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Da die erforderlichen Verschiebewege des Sägeschlittens relativ klein
gehalten werden können, reicht als Kraftverstärker ein Linearverstärker beispielsweise
in Form eines Arbeitszylinders aus, es kann aber auch ein Rotationsverstärker vorgesehen
sein, durch den praktisch eine unbegrenzte Verschiebung des Sägeschlittens bei Zuhilfenahme
einer Zahnstange möglich ist. Hier können dann bei stark wechselnden Längen und
großen zu durchschneidenden Querschnitten hohe Arbeitsleistungen erzielt werden,
indem bei kurzen Längen der Sägeschlitten nicht bis zur Ausgangsstellung zurückgefahren,
sondern bereits in einer Zwischenstellung
synchronisiert und abgelenkt
wird und dann erst bei einer nachfolgenden Ahlänglänge der Sägeschlitten wieder
zur Ausgangslage zurückgebracht wird. Ein solches Zurückfahren bis zur Ausganglage
ist daher, um eine optimale Arbeitsgeschwindigkeit erweichen zu können, nicht unbedingt
erforderlich. Durch den für die Steuerung verwendeten Rechner können die Längen
in entsprechender Mischung vorgegehen werden und insbesondere eine Häufung besonders
kurzer Längenabschnitte vermieden werden.
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Zur Minimierung des erforderlichen Schlittenwegs kann in vorteilhafter
Weise der Sägeschlittenbereits vor Erreichen der Schneidsollage gegenüber dem Stangenmaterial
in Richtung der Bewegungsrichtung des Stangenmaterials beschleunigt werden, wobei
der erforderliche Beschleunigungsweg bis zum Erreichen der Synchronisationsgeschwindigkeit
bei Schneidsollage durch den Rechner durch ein einfaches Programm optimierbar ist.
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Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den Unteransprüchen zu
entnehmen und werden mit ihren Vorteilen in der nachstehenden Beschreibung näher
erläutert.
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Die einzige beigefügte Zeichnung zeigt eine Schemaansicht eines Sägeschlittens
mit der Anordnung eines Kraftverstärkers und schematisch vergrößert der Ausbildung
des Regelventils.
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Ein Sägeschlitten 1 ist in Richtung des Doppelpfeils 2 über einen
Kraftverstärker 3 verschiehear geführt.
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Auf dem Sägeschlitten 1 ist eine Säge 4 angeordnet, durch die sich
mehr oder weniger kontinuierlich in Richtung eines Pfeils 5 verschiehendes Stangenmaterial
6 auf vorgegebene Längen abgesägt werden soll. Dieses Stangenmaterial 6 kann beispielsweise
aus einer Strangpresse, einer Stranggießmaschine, einem Walzwerk od.dgl.
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austreten. Die Vorschubgeschwindigkeit dieses Stangenmaterials 6 wird
über einen Tachogenerator 7 erfaßt.
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Um nun ein Ablängen ohne Beschädigung der Säge 4, die quer zur Vorschiebrichtung
(Pfeil 5) des Stangenmaterials in Richtung des Doppelpfeils 8 verschiebbar ist,
zu ermöglichen, muß während des Sägevorgangs der Sägeschlitten 1 mit einer der Vorschubgeschwindigkeit
des Stangenmaterials 6 entsprechenden Geschwindig-3 keit durch den Kraftverstärker
so, daß gleichzeitig die Säge 4 sich an der richtigen Schnittstelle am Stangenmaterial
6 befindet, um eine
gewünschte vorgegebene Länge vom Stangenmaterial
6 abzutrennen.
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Zur Ermittlung und Einhaltung der erforderlichen Werte und Angaben
ist ein auf dem Stangenmaterial 6 abrollendes Meßrad 9 vorgesehen. Dieses Meßrad
9 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel auf einer Welle 10 angeordnet, die ein
Gewinde 11 trägt, das mit einem Gewindegegenstück 12 zusammenwirkt. Dieses Gewindegegenstück
12 ist Teil einer Welle 13, die im Ausführungsbeispiel über einen Schrittmotor 14
von einem Rechner 15 gesteuert drehbar ist. Durch die Differenzbewegung von Gewinde
11 und Gewindegegenstück 12 kann eine Axialverschiebung des Gewindegegenstücks 12
erfolgen, wenn die Welle 10 axial festgelegt ist.
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Durch diese Axialbewegung wird ein Wippenstück 16 eines hydraulischen
Regelventils 17 bewegt, durch das Sitzventile 181 bis 184 gesteuert werden können.
Das Regelventil 17 ist entsprechend der deutschen Patentschrift 20 62 134 ausgebildet
und dort ausführlich beschrieben. Über das Regelventil 17 wird der Kraftverstärker
3 gesteuert. Ist das Wippenstück 16 in der Mittelstellung, so sind die Druckräume
A und B,nachdem alle vier Ventile 18 geschlossen sind, geschlossen und es erfolgt
hiermit keine Schlittenbewegung. Erfolgt
dagegen eine Verschiebung
des Wippenstücks 16 durch unterschiedliche Bewegungen des Meßrades 9 und des Schrittmotors
14 in der Darstellung nach links, so öffnen die Ventile 181 und 182 während die
Ventile 183 und 184 geschlossen bleiben. Durch das Ventil 18 wird der Druckraum
B des als Arbeitszylinder ausgebildeten Kraftverstärkers 3 mit einem Tank T verbunden,
während der Druckraum A über das Ventil 182 mit Drucköl aus einer Pumpe 19 versorgt
wird. Hierdurch verschiebt sich das Mantelrohr 24 des Kraftverstärkers 3 und damit
auch der Sägeschlitten 1 in Richtung des Pfeils 5 und zwar durch Vorgabe des Rechners
15 solange, bis der Sägeschlitten 1 synchron zum Stangenmaterial 6 verschoben wird
und gleichzeitig die Säge 4 ihre Schneidsollage 21 gegenüber dem Stangenmaterial
6 erreicht.
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ach Erreichen dieser Schneidsollage 21 wird das Stangenmaterial durch
Verschieben der Säge 4 abgelenkt und die Säge 4 wird sogleich wieder in ihre Ausgangslage
zurückgebracht. Nunmehr erfolgt über den Rechner 15 und den Schrittmotor 14 eine
Verstellung des Gewindegegenstücks 12 derart, daß das Wippenstück 16 nach rechts
auswandert. Die Ventile 181 und 182 werden geschlossen und die Ventile 183 und 184
geöffnet. Hierdurch erfolgt über das Ventil 183 eine Druckbeaufschlagung des Druck-
raums
B des Kraftverstärkers 3,x,7ährend über das Ventil 18 der Druckraum A mit dem Tank
T verbunden 4 ist. Hierdurch erfolgt eine Rückbewegung des Sägeschlittens 1 in Richtung
entgegen dem Pfeil 5, gegebenenfalls bis zur Anlage an einem Endschalter 22 am Maschinenbett
23, wodurch über den Rechner 15 mit entsprechender Ansteuerung des Schrittmotors
14 eine Weiterverschiebung des Sägeschlittens 1 unterbunden und nach entsprechender
Verschiebung des Stangenmaterials 6 ein weiterer Ablängzyklus eingeleitet wird,
gegebenenfalls mit einer anderen vorgegebenen Absägelänge. Die Messung und Ansteuerung
des Sägeschlittens 1 erfolgt dabei nur über das Meßrad 9, so daß sonst außer dem
Tachogenerator 7 für die Erfassung der Vorschubgeschwindigkeit des Stangenmaterials
6 keine weiteren Meß- und Einstellvorrichtungen erforderlich sind. Die ganze Sollwertführung
wird über den Rechner 15 vorgegeben.
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Zur möglichst momentenfreien Führung des Sägeschlittens 1 ist das
Mantelrohr 24 des als Arbeitszylinder ausgebildeten Kraftverstyrkers 3 direkt auf
dem Sägeschlitten 1 angeordnet, während das freie Ende der Kolbenstange 25 am Maschinenbett
23 festgelegt ist. Wie schematisch
dargestellt, ist der Sägeschlitten
1 über Rollen 26 leicht verschiebbar gelagert, während das Stangenmaterial 6 auf
Rollen 27 verschiebbar ist. Der Tachogenerator 7 selber ist über eine Walze 28 mit
der Bewegung des noch nicht abgelenkten Stangenmaterials 6 gekoppelt.