DE3348302C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines Metall-Sägeschneiders nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 40 31 437 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung wird der Drehstrom für die Metallsäge abgetastet, und abhängig davon wird ein Schlittenmotor gesteuert, der einen die Metallsäge treibenden Schlitten bewegt.

Vorteilhaft bei einer solchen Vorrichtung ist die Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit an den Schneidwiderstand. Bei Erhöhung des Schneidwiderstandes verringert sich die Geschwindigkeit des Vorschubs, so daß es zu keinem Blockierzustand kommen kann, das Werkstück vielmehr mit hoher Gleichmäßigkeit geschnitten wird.

Zur Ermittlung der Last-Änderungen des zweiten Antriebsmotors für die Metallsäge werden bei der bekannten Vorrichtung die einzelnen Phasen des Drehstromantriebes angezapft, das dadurch gewonnene Signal verstärkt und einer Begrenzung unterzogen und das so geformte Signal einer Steuerung für den Vorschubmotor zugeführt.

Eine Besonderheit der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß, wenn der Metallsägenmotor unterhalb einer bestimmten Belastungsgrenze arbeitet, der Vorschub ständig verstärkt wird, bis eine bestimmte Belastungsgrenze für die Metallsäge erreicht ist. Bei Erreichen einer bestimmten Belastungsgrenze soll der Vorschub konstant bleiben. Wenn die Belastung des Metallsägenmotors einen gewünschten Sollwert übersteigt, wird der Vorschub langsam verringert. Wenn die Belastung des Metallsägenmotors einen Schwellenwert übersteigt, wird der Vorschubmotor in Rückwärtsrichtung betrieben, und zwar mit einer Geschwindigkeit oder Drehzahl, die abhängt von der Zunahme oder der Abnahme der Metallsägenmotor- Belastung. Diese Steuerung ist relativ kompliziert und macht einen erheblichen schaltungstechnischen Aufwand erforderlich, wodurch die Schaltung entsprechend anfällig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, die mit einer simplen, aber robusten Schaltung erreicht, daß eine zumindest annähernd optimale Schneidleistung erzielt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung.

Es wird die auf die Metallsäge einwirkende Belastung, d. i. der Schneidwiderstand, durch eine entsprechende Erhöhung des Stroms bzw. der Spannung am Ausgang der Gleichricht- und Glättungsschaltung ermittelt. Die so gewonnene Spannung dient zur Erzeugung von Phasenanschnitt-Impulsen, also Steuerimpulsen für einen Thyristor. Der Thyristor liegt in einer Brückenschaltung, die zwischen dem Vorschubmotor (erster Antrieb) und der diesem zugeordneten Wechselspannungsquelle angeordnet ist.

Durch die Erfindung wird also mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine ein Blockieren der Metallsäge mit ausreichender Sicherheit verhindernde Schaltung geschaffen, die dennoch eine gute Schnittleistung gewährleistet.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Metall-Sägeschneiders,

Fig. 2 ein Blockdiagramm der Steuervorrichtung des Metall-Sägeschneiders,

Fig. 3 eine Schaltungsskizze einer Steuervorrichtung zum Steuern des Metall-Sägeschneiders und

Fig. 4A und 4B Impulsdiagramme von Signalen, die in der Schaltung nach Fig. 3 auftreten.

Ein Metall-Sägeschneider kann an einer herkömmlichen Rohrgewindeschneidmaschine, wie sie in der Fig. 1 dargestellt ist, angebaut werden, ohne daß die Konstruktion dieser Maschine geändert werden müßte. Die Gewindeschneidmaschine besitzt auf einem Maschinenbett 2 einen Arbeitskopf 1, der mit einem vorderen Hammer-Einspannfutter 4 und einem rückwärtigen, selbstzentrierenden Einspannfutter 8 ausgestattet ist, welche mechanisch an einen in dem Maschinenbett 2 befindlichen Wechselstrom-Spindelmotor 9 gekoppelt sind, so daß die Einspannfutter 4 und 8 von dem Spindelmotor 9 gedreht werden können. (Der Spindelmotor 9 soll im folgenden als erster Antrieb oder Motor bezeichnet werden.)

Von den Einspannfuttern 4 und 8 wird ein Werkstück w, z. B. ein Rohr, gehalten, so daß sich das Werkstück zusammen mit den Einspannfuttern um eine Längsachse X-X des Rohres w dreht. Der erste Motor 9 besitzt einen Ein/Aus-Schalter 13.

Auf dem Maschinenbett 2 befindet sich ein Paar paralleler Führungsstangen 10, die parallel zur Achse X-X des Rohres w verlaufen.

Auf den Führungsstangen 10 ist gleitbar ein Schlitten 3 gelagert, der mit einem Handgriff 11 entlang der Führungsstangen 10 bewegt werden kann. Der Schlitten 3 trägt eine Metallsäge 21.

Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, ist ein mit der Metallsäge 21 ausgestatteter Schwenkarm 20 schwenkbar an dem Schlitten 3 gelagert. Die Drehung des Schwenkarms 20 erfolgt in einer zur Achse X-X senkrechten Ebene, nämlich in der Schnittebene des Werkstücks w. Die Metallsäge 21 ist an dem Schwenkarm 20 in der Schnittebene drehbar gelagert und mittels eines Untersetzungsgetriebes mechanisch an eine Antriebswelle eines Wechselstrom-Metallsägenmotors 27 gekoppelt (dieser Motor soll im folgenden als zweiter Antrieb oder Motor bezeichnet werden). Der zweite Motor ist in dem Schwenkarm 20 so angeordnet, daß die Metallsäge 21 von dem zweiten Motor 27 gedreht werden kann. Der zweite Motor 27 ist mittels eines Kabels 28 an eine (nicht dargestellte) Spannungsversorgung angeschlossen.

Der Schwenkarm 20 besitzt vorzugsweise einen Handgriff 29, mit dessen Hilfe er um einen Schwenkzapfen verschwenkt werden kann.

Der zweite Motor 27 kann mittels eines am Handgriff 29 vorgesehenen Schalters unabhängig von dem ersten Motor 9 eingeschaltet werden.

Der erste Motor 9 kann mit Hilfe eines Kabels 16 über eine Steuervorrichtung 14, die die Geschwindigkeit des ersten Motors 9 steuert, an eine (nicht gezeigte) Spannungsquelle angeschlossen werden. Der zweite Motor 27 ist ebenfalls an die Steuervorrichtung 14 angeschlossen.

Die Steuerung des Metall-Sägeschneiders soll im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 3 und 4A sowie 4B beschrieben werden.

Zuerst sollte bedacht werden, daß sich der auf die Metallsäge 21 einwirkende Schneidwiderstand nach Maßgabe jedes Einstechvorganges des Sägeblattes in das Werkstück w bei jeder Drehung des Werkstücks w oder nach Maßgabe der Tiefe des Eintauchens des Sägeblattes während des Abschneidens oder Einschneidens des Werkstücks ändert. Außerdem hängt der Schneidwiderstand von der Dicke desjenigen Teils des Werkstücks w ab, in den noch nicht von dem Sägeblatt eingeschnitten wurde. Dies läßt sich leicht verstehen, wenn man den Schneidwiderstand zu Beginn des Schneidvorganges vergleicht mit dem Schneidwiderstand am Ende des Schneidvorganges, da die jeweiligen Schneidwiderstände offensichtlich verschieden sind.

Die Drehung der Spindel, d. h. des Werkstücks w, sollte nach Maßgabe des Schneidwiderstandes, der sich in jedem Augenblick ändert, bestimmt werden.

Es läßt sich die Geschwindigkeit des Spindelmotors 9 nach Maßgabe des sich in jedem Augenblick ändernden Schneidwiderstandes steuern.

Die erfindungsgemäße Steuerung beruht darauf, daß die Änderungen des auf die Metallsäge 21 während des Schneidvorganges einwirkenden Schneidwiderstandes R als Änderung des Stromes I₁ des Metallsägenmotors 27 festgestellt und der Strom I₂ des Spindelmotors 9 gesteuert wird, wie es in Fig. 2 dargestellt ist.

Gemäß Fig. 3, 4A und 4B enthält die Steuerschaltung 40 der Steuervorrichtung 14 eine Brückenschaltung 41, die den Spindelmotor M₁ (den ersten Motor 9) mit Strom versorgt, einen in der Brückenschaltung 41 enthaltenen Thyristor 42 zum Triggern der Brückenschaltung 41, eine Justierschaltung 43 zum Einstellen des Zündwinkels des Thyristors 42 nach Maßgabe der Gleichspannung, einen Stromtransformator 44, der, abhängig von dem durch den Metallsägenmotor M₂ (den zweiten Motor 27) fließenden Strom, einen Strom erzeugt, eine Gleichrichterschaltung 45 und eine Glättungsschaltung 46. Die Ausgangs- Gleichspannung V₁ der Glättungsschaltung 46 steht im Verhältnis zu dem durch den Motor M₂ fließenden Strom I₁ und wird an die Justierschaltung 43 gegeben.

Wenn der Strom I₁, d. h. die Spannung V₁, erhöht wird, erhöht die Justierschaltung 43 den Zündwinkel des Thyristors 42, um den dem Motor M₁ zugeführten Strom I₂ zu verringern. Demzufolge verringert sich die Drehzahl des Motors M₁. Wenn hingegen der Strom I₁, d. h. die Spannung V₁, abnimmt, verringert die Justierschaltung 43 den Zündwinkel des Thyristors 42, so daß der dem Motor M₁ zugeführte Strom I₂ zunimmt. Folglich erhöht sich die Drehzahl des Motors M₁.

Die Arbeitsweise der Justierschaltung 43 soll anhand der Fig. 4A und 4B erläutert werden. Man beachte, daß ein Unÿunction-Transistor UJT eine Kennlinie aufweist, gemäß der ein starker Strom von dem Emitteranschluß E zum Basisanschluß B₂ fließt, wenn die Spannung am Emitteranschluß E eine Spitzenspannung V_p übersteigt, welche hier identisch ist mit der Zenerspannung einer Zenerdiode ZD. Die Spannung V₂ an der Zenerdiode ZD ändert sich gemäß Fig. 4A. Wenn daher die Spannung V₂ die Spitzenspannung V_p erreicht, erzeugt der Unÿunction-Transistor UJT einen in Fig. 4B gezeigten Gatterimpuls P und überträgt ihn zu dem Thyristor 42, der hierdurch eingeschaltet, d. h. gezündet, wird. Der Zündwinkel α des Thyristors 42 hängt ab von der Ausgangs- Gleichspannung V₁ der Glättungsschaltung 46. Das heißt: Wenn die Spannung V₁ ansteigt, erhöht sich also auch der Zündwinkel α des Thyristors 42, so daß der dem Spindelmotor M₁ (dem ersten Motor 9) zugeführte Strom I₂ verringert wird. Erfindungsgemäß wird also die Geschwindigkeit des Spindelmotors M₁ (des ersten Motors 9), d. h., die Drehzahl des Werkstücks w nach Maßgabe des Schneidwiderstandes, gesteuert, der sich in jedem Augenblick während des Schneidvorganges ändert. Es wird also stetig eine optimale Drehzahl aufrechterhalten, unabhängig vom Durchmesser oder der Dicke des Werkstücks w. Erfindungsgemäß wird die Beziehung zwischen dem Schneidwiderstand, d. h., dem Radialdruck des Metallsägeblattes 21, und der Drehzahl des Werkstücks w auf einem vorbestimmten Optimalwert gehalten.

Selbst wenn die Schneidkante der Metallsäge 21 stumpf wird, kann eine ansonsten auf den Schneider einwirkende Überlastung vermieden werden, da der Schneidwiderstand ansteigt, was zu einer Verringerung der Drehzahl des Spindelmotors führt.

Während des Schneidvorganges wird der Metallsägenmotor 27 zunächst mit einem Schalter in Gang gesetzt, so daß das Metallsägeblatt 21 vollständig in die Dicke des Rohres w eintaucht, und anschließend wird der Spindelmotor M₁ zum Drehen des Rohres w mit dem Schalter 13 eingeschaltet.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Steuern eines Metall-Sägeschneiders, der einen ersten Antrieb (9) zum Bewegen eines zu schneidenden Werkstücks (w) relativ zu einer Metallsäge (21) und einen zweiten Antrieb (27) zum Drehen der Metallsäge, unabhängig von dem ersten Antrieb (9), aufweist, umfassend:
eine Feststelleinrichtung (44, 45, 46) zum Feststellen von Änderungen eines elektrischen Ausgangssignals (I₁, V₁) des zweiten Antriebes (27), die abhängig von der Änderung des während des Schneidvorganges auf die Metallsäge (21) einwirkenden Schneidwiderstandes sind, und eine Steuereinrichtung (41, 43) zum Steuern der Geschwindigkeit des ersten Antriebes (9) nach Maßgabe des elektrischen Ausgangssignals (I₁, V₁) derart, daß der dem ersten Antrieb (9) zugeführte Strom erhöht wird, wenn das elektrische Ausgangssignal (I₁, V₁) abnimmt, und der dem ersten Antrieb (9) zugeführte Strom verringert wird, wenn das elektrische Ausgangssignal (I₁, V₁) erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtung einen an den zweiten Antrieb (27) angeschlossenen Transformator (44) mit nachgeordneter Gleichricht- und Glättungsschaltung (45, 46) aufweist, die ein Gleichspannungssignal (V₁) an eine in der Steuereinrichtung vorgesehene Zündwinkelsteuerschaltung (TR, UJT) für einen Thyristor (42) liefert, welcher in einer Brückenschaltung (41) liegt, die sich zwischen einer Wechselspannungsquelle und dem ersten Antriebsmotor (9) befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antrieb und der zweite Antrieb jeweils Wechselstrommotoren (9, 27) sind.