DE3308031C1 - Werkzeugmaschine, insbesondere Bandsägemaschine - Google Patents

Description

• Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen.
• Der Hauptvorteil der Erfindung beruht auf der Reduzierung der resultierenden maximalen Spannung im Sägeband, indem die nach dem Stand der Technik auftretende Torsion des Sägebands bei dessen gleichzeitiger Biegung durch die Umlenkungseinrichtung vermieden wird, wodurch dieses eine höhere Lastwechselzahl erträgt. Hierdurch wird bei mit Hartmetallschneiden bestückten Sägebändern die Wahrscheinlichkeit erhöht, daß das Standzeitkriterium des Sägebands der Schneidenverschleiß ist und nicht ein vorzeitiger Riß des Sägebands selbst Wird auf die höhere ertragbare Lastwechselzahl verzichtet, so läßt sich dafür das Sägeband stärker vorspannen, ohne eine Reduzierung der nach dem bisherigen Stand der Technik ertragbaren Lastwechselzahl in Kauf nehmen zu müssen. Die höhere Sägebandvorspannung hat dann eine größere statische und dynamische Steifigkeit des Sägebands zur Folge, die sich als gesteigerte Schnittleistung und Schnittgenauigkeit äußert.
• Im folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Abbildungen geschildert, wobei Fig. 1 die Umlenkung eines tordierten Sägebands nach dem Stand der Technik, F i g. 2 zwei ähnliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Umlenkung eines tordierten Sägebands und Fig. 3 weitere Ausführungsformen des Erfindungsgedankens zeigen.
• In F i g. 1 ist die nach dem Stand der Technik übliche Führung und Umlenkung des Sägebands am Beispiel einer horizontalen Metallbandsägemaschine mit schräggestellten Umlenkrollen dargestellt. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht auf die Anwendung bei dieser speziellen Art einer Bandsägemaschine beschränkt ist, sondern bei jeder Bandsägemaschine mit tordiertem Sägeband und auch bei anderen Werkzeugmaschinen mit tordiertem bandförmigen Werkzeug, wie zum Beispiel bei Bandschleifmaschinen, anwendbar ist.
• Das Sägeband list zwischen den Umlenkrollen 4, 5 gespannt, wobei der Pfeil die Laufrichtung des Sägebands kennzeichnet. Üblicherweise wird das Sägeband 1 durch die Umlenkrolle 5 angetrieben und durch die entgegen der Schnittrichtung meist hydraulisch gedrückte, in dieser Richtung verschiebbar angeordnete Umlenkrolle 4, vorgespannt. Die Drehachsen der Umlenkrollen 4, 5 sind nicht parallel zur Wirkebene angeordnet, sondern im Winkel PHI zur Vorschubrichtung des Sägebands 1 geneigt. Das Sägeband ist zwischen dem Tangentenpunkt P der Sägebandmittellinie an die Umlenkrolle 4 und der Sägebandführung 2 sowie zwischen der Sägebandführung 3 und dem Tangentenpunkt R der Sägebandmittellinie an die Umlenkrolle 5 jeweils um den Winkel PHI tordiert. Zur Erzielung einer hohen Torsions- und Biegesteifigkeit des Sägebands in seinem Wirkbereich sind die Sägebandführungen 2, 3 stets möglichst nahe an den Werkstückspannplatten 6, 8 beziehungsweise 7, 9 angeordnet. Im günstigeren Falle sind die Werkstückspannplatten 6, 8 und die Sägebandführung 2 in Schnittrichtung feststehend, während die Werkstückspannplatten 7, 9 und die Sägebandführung 3 der jeweiligen Werkstückbreite in ihrer Lage angepaßt werden. Hierbei wird die aktive Werkstückklemmkraft von den Werkstückspannplatten 7, 9 aufgebracht.
• Anhand von F i g. 2 wird im folgenden eine einfache Ausführungsform einer Einrichtung, die nach der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist, am Beispiel der Umlenkung des Sägebands einer konventionellen Horizon- talbandsägemaschine der 2-Säulen-Bauart beschrieben.
• Die Umlenkrolle 4 und die angetriebene Umlenkrolle 5 sind in einem nicht dargestellten Sägerahmen angeordnet, der die Sägebandvorspannkräfte aufnimmt und beim Sägeprozeß langsam in Vorschubrichtung geführt wird. Mit dem Sägerahmen verbunden sind die herkömmlichen Sägebandführungen 2, 3. Wie nach dem Stand der Technik üblich, sind die Werkstückspannplatten 6, 8 fest auf dem Grundgestell der Maschine angeordnet, während die Werkstückspannplatten 7, 9 und auch die Sägebandführung 3 in Schnittrichtung verschiebbar sind, um so Werkstücke unterschiedlichen Querschnitts einspannen zu können.
• Im Sinne der Erfindung ist möglichst nahe an der Umlenkrolle 5 eine weitere Sägebandführung 10 konventioneller Bauart angeordnet, die fest mit dem Sägerahmen verbunden ist. Um die Verlustleistung des Sägebandantriebs zu minimieren, besteht diese Sägebandführung vorteilhaft aus zwei an das Sägeband 1 angestellte Rollen. Deren Drehachsen sind parallel zur Drehachse der Umlenkrolle 5 angeordnet und bezüglich des Sägebands 1 so plaziert, daß die Mittellinie des Sägebands hierdurch keine Krümmung erfährt und somit in der Wirkebene bleibt. Um die Torsion des Sägebands zwischen den Sägebandführungen 3 und 10 zu reduzieren, ist es jedoch auch möglich, das Sägeband zwischen der Sägebandführung 10 und dem Punkt R noch eine gewisse Torsion ausführen zu lassen, die aber so gering ist, daß sie zu keiner nachteiligen Spannungserhöhung im Sägeband im Bereich der Umlenkung durch die Umlenkrolle 5 führt.
• Eine weitere Ausbildungsform der Erfindung stellt die Sägebandführung 11 dar. Im Gegensatz zur Sägebandführung 10 ist sie nicht fest mit dem Sägerahmen verbunden, sondern wird durch den Lenker 12 in der Ebene der Umlenkung durch die Umlenkrolle 4 kreisförmig um das am Sägerahmen fixierte Drehgelenk 13 geführt. Um eine Schwingungsanregung des Lenkers 12 durch das bewegte Sägeband zu vermeiden, ist es empfehlenswert, den Lenker so anzuordnen, daß die Richtung vom Lenkerdrehpunkt 13 zur Sägebandführung 11 mit der Schnittrichtung des Sägebands 1 übereinstimmt. Der spezielle Vorteil dieser Anordnung gegenüber der Sägebandführung 10 liegt in der selbsttätigen Ausrichtung der Sägebandführung 11 bezüglich der Mittellinie des Sägebands, wodurch zusätzliche Biegespannungen im Sägeband mit Sicherheit vermieden werden.
• F i g. 3 zeigt weitere Ausführungsformen der Erfindung. Die Sägebandführung 10 von Fig. 2 wird in der Ausführungsform nach Fig.3 weiter vereinfacht und verbessert, indem die Umlenkrolle zugleich die Funktion einer torsionssteifen Sägebandführung mit übernimmt. Die zur Umlenkrolle 5 gehörige Sägebandführung erfolgt im Sinne des Erfindungsgedankens durch eine Rolle 14, die durch einen Lenker 18 geführt wird, der über ein Drehgelenk 17 mit dem Sägerahmen verbunden ist und die Rolle 14 mittels einer Zugfeder 16 im Tangentenpunkt R an das Sägeband 1 drückt. Hierdurch wird eine absolute torsionsfreie Einspannung des Sägebands im Tangentenpunkt R erzielt. Darüber hinaus wird durch die erhöhte Normalkraft die auf der Reibung beruhende Kraftübertragung von der angetriebenen Umlenkrolle auf das Sägeband verbessert.
• Um einen Sägebandwechsel zu erleichtern, ist es empfehlenswert, durch zum Beispiel eine nicht dargestellte, leicht verstellbare Anstellschraube den Hebelweg des Lenkers 18 vorübergehend so zu begrenzen, daß die Rolle 14 nicht mehr an das Sägeband drückt. Es ist jedoch auch möglich, auf die Schwenkbarkeit der Rolle 14 mittels des Lenkers 18 parallel zur Ebene der Sägebandumlenkung zu verzichten und statt dessen die Rolle 14 mit einem klemmbaren Verstellmechanismus an die Umlenkrolle 5 so anzustellen, daß das Sägeband im Bereich seiner Umlenkung im gebogenen Zustand nicht mehr nachteilig tordiert.
• Die zur Umlenkrolle 4 gehörige torsionssteife Sägebandführung erfolgt im Sinne der Erfindung, indem eine Gleitplatte 15 im Tangentenpunkt Pso an die Umlenkrolle drückt oder angestellt wird, daß das Sägeband im Bereich seiner Umlenkung mittels der Umlenkrolle 4 nicht mehr nachteilig tordiert wird.
• Die Sägebandführungen von F i g. 3 zeichnen sich gegenüber-denjenigen von Fig. 2 durch den Vorteil aus, daß die beiden tordierten Sägebandabschnitte die jeweils größte mögliche Länge aufweisen. Folglich sind die im Sägeband durch dessen Torsion verursachten Spannungen von minimalem Betrag.
• Es ist darauf hinzuweisen, daß eine torsionssteife Sägebandführung im Sinne des Erfindungsgedankens prinzipiell durch jedes wälzende Maschinenelement, wie es in der einfachsten Form eine Rolle darstellt, oder jedes gleitende Maschinenelement, wie es am einfachsten durch eine Gleitplatte realisiert wird, erfolgen kann.
• Darüber hinaus sind eine Vielzahl von Kombinationen wälzender und gleitender Maschinenelemente bezüglich ihrer Art, Anzahl und der verwendeten Werkstoffe, wie zum Beispiel Rollen aus Gummi oder Stahl, aber auch endlose Bänder, die durch Rollen oder Gleitplatten in den Tangentenpunkten P beziehungsweise R an das Sägeband angedrückt werden, denkbar.
• Erfolgt die torsionssteife Sägebandführung im Sinne der Erfindung durch wälzende Maschinenelemente, wie im einfachsten Fall durch Rollen und drücken diese auf das Sägeband mit genügender Kraft, so kann die Drehung der Rollen vorteilhaft über ein Getriebe und/oder eine biegsame Welle zum Antrieb von Zusatzeinrichtungen der Maschine, wie zum Beispiel eine Spänereinigungsbürste, verwendet werden. Vorteilhafterweise ist die Drehzahl dieses Hilfsantriebs zur Schnittgeschwindigkeit des Sägebands proportional.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Werkzeugmaschine, insbesondere Bandsägemaschine, mit einem langgestreckten biegsamen, bandförmigen Werkzeug, insbesondere einem Sägeband das jeweils zwischen einer dem Wirkort angrenzenden Werkzeugführungseinrichtung und mindestens einer Umlenkungseinrichtung geradlinig tordiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem geradlinig tordierten und dem umgelenkten gebogenen Werkzeugabschnitt zusätzlich eine oder mehrere Bandführungseinrichtungen (10, 11,14,15) vorgesehen sind.
2. 2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Bandumlenkungseinrichtung (4) oder eine Bandantriebsvorrichtung (5), insbesondere jeweils in Form einer Rolle, zugleich als Teil einer Bandführungsvorrichtung fungiert.

   Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere Bandsägemaschine, mit einem langgestreckten biegsamen, bandförmigen Werkzeug, insbesondere einem Sägeband.

   Da die vorliegende Erfindung im Rahmen der Verbesserung von Metallbandsägemaschinen gemacht wurde, werden allgemeine Probleme am Beispiel von Sägebändern zum Trennen von Metall erläutert. Die Erfindung ist in ihrer Anwendung jedoch nicht auf Metallbandsägemaschinen beschränkt, sondern kann auch bei anderen Werkzeugmaschinen eingesetzt werden, die ein zwischen Umlenkeinrichtungen tordiertes, flexibles Band aufweisen, wie zum Beispiel spezielle Bandschleifmaschinen.

   Wie bekannt, ist eine Bandsägemaschine mit einem biegsamen endlosen Sägeband und mehreren, gewöhnlich zwei Rollen versehen, um die das Sägeband umläuft.

   Soll eine Bandsägemaschine Werkstückabschnitte ermöglichen, deren Länge den Abstand von der Wirkebene zum hierzu parallelen, inaktiven, geradlinigen Sägebandabschnitt übertrifft, so ist es erforderlich, das Sägeband zwischen den das Werkstück tangierenden Führungseinrichtungen und den Umlenkrollen zu tordieren.

   Als Folge dieser unumgänglichen Maßnahme ergibt sich eine erheblich reduzierte Zahl der möglichen Umläufe des tordierten Sägebandsbis dieses reißt, beziehungsweise dessen ertragbarer Lastwechsel gegenüber einem nicht tordierten Sägeband. Wie in der Dissertation von Dieter Spath »Leistungsbeschränkende Einflußgrößen an Metallbandsägemaschinen«, TU München, 1981, Seite 25 am Beispiel eines Versuches beschrieben ist, sinkt als Folge der Torsion des Sägebands die Zahl der ertragbaren Lastwechsel auf etwa den 0,1 fachen Betrag eines untordierten Sägebands. Wie aus Seite 21, Gleichung (25) hervorgeht, wird vom Verfasser angenommen, daß sich die durch die Umlenkrollen bedingte Biegespannung im Sägeband nicht mit der durch die Torsion des Sägebands bedingte Torsionsspannung überlagern kann. Diese auch sonst in Fachkreisen vertretene Meinung beruht darauf, daß die Mittellinie des tordierten Sägebands an die Sägebandumlenkrollen jeweils eine Tangente-bildet und sie so in einem mit P beziehungsweise R bezeichneten Punkt tangiert. Entgegen der von Fachkreisen und in der erwähnten Dissertation vertretenen Anschauung, tangiert das Sägeband diese Umlenkrollen keineswegs auf zur Drehachse der Umlenkrollen parallelen Geraden durch die genannten Punkte, sondern schmiegt sich aufgrund der durch seine Querschnittsabmessungen und Werkstoffeigenschaften bedingten Torsionssteifigkeit, den Umlenkrollen entlang einer räumlichen Kurvenlinie an, deren Krümmungen abhängig sind vom Umlenkrollendurchmesser, der Breite des Sägebands, dem Ausmaß der Sägebandtorsion und der Höhe der Sägebandvorspannung. Nachteilig an dieser Erscheinung ist, daß jeweils eine Längshälfte des Sägebands in dem kurzen Längenabschnitt der Berührung der Sägebandmittellinie mit der Umlenkrolle bis zur vollständigen Auflage des gesamten Sägebands auf der Umlenkrolle, sowohl noch tordiert ist, als auch bereits durch die vorspannungsbedingte teilweise Auflage des Sägebands auf der Umlenkrolle einer zusätzlichen Biegung unterworfen wird. Besonders schwerwiegend ist dieser Umstand, da bei nahezu allen Metallbandsägemaschinen diese Längshälfte des Sägebands die Verzahnung aufweist, wodurch zusätzliche Kerbspannungen im Sägeband hervorgerufen werden. In den genannten kurzen Längenabschnitten des Sägebands treten folglich sowohl Biegespannungen als auch Torsionsspannungen auf. Derjenige Sägebandabschnitt, in dem zusätzlich noch durch die Schnittkraft, beziehungsweise den Sägebandantrieb bedingte Zugspannungen wirken, weist absolut höchste Spannungskonzentration im Sägeband auf. Der Betrag dieser resultierenden Spannung ist im wesentlichen ausschlaggebend für die ertragbare Zahl von Lastwechseln in einem tordierten Sägeband.

   Wie in der erwähnten Dissertation beschrieben, hatte eine Erhöhung der Vorspannung des Sägebands stets eine deutlich höhere Zahl ertragbarer Lastwechsel zur Folge. Diese Versuchsergebnisse wurden dahingehend interpretiert, daß eine höhere Sägebandvorspannung die Rißfortschrittsgeschwindigkeit im Sägeband infolge Eigenspannungsabbau günstig beeinflußt. Tatsächlich hat jedoch eine Erhöhung der Sägebandvorspannung zur Folge, daß in dem durch die Umlenkrolle gebogenen aber noch tordierten Sägebandabschnitt die Torsion des Sägebands vermindert wird. Dies läßt sich damit begründen, daß das Sägeband unter erhöhter Vorspannung eher bestrebt ist, die Umlenkrollen auf Parallelen zur Rollendrehachse durch den Punkt P beziehungsweise R zu tangieren, da die erhöhte Vorspannung einen verstärkten Andrückeffekt des Sägebands an diesen Geraden bewirkt. Der dadurch entstehende Kraftschluß ist so groß, das er dem von der Torsion des Sägebands verursachten Torsionsmoment genügend Widerstand entgegensetzen kann und damit annähernd die Wirkung einer torsionssteifen Einspannung des Sägebands aufweist.

   Aufgabe der Erfindung ist es, die durch die Vorspannung bewirkte kraftschlüssige und nur bedingte torsionssteife Einspannung eines tordierten Bands einer Werkzeugmaschine durch eine formschlüssige Einspannung zu ergänzen, beziehungsweise zu ersetzen, so daß sich durch die Torsion des Bands bedingte Torsionsspannungen nicht mit Biegespannungen im Band, die durch die Bandumlenkungseinrichtung verursacht werden, überlagern können.

   Diese Aufgabe wird durch eine entsprechende Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.