DE3429125A1 - Thermally loaded cross support, in particular a cross support for flame cutting machines - Google Patents
Thermally loaded cross support, in particular a cross support for flame cutting machinesInfo
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Abstract
Description
Kennwort: DehnstabPassword: expansion rod
Thermisch belasteter Querträger, insbesondere Querträger für Brennschneidmaschinen Die Erfindung betrifft einen thermisch belasteten Werkzeugträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.Thermally loaded cross members, in particular cross members for flame cutting machines The invention relates to a thermally loaded tool carrier according to the preamble of claim 1.
Werkzeugträger, insbesondere Querträger von Brennschneidmaschinen, sind den während des Betriebseinsatzes auftretenden Bearbeitungstemperaturen von Werkzeug und Werkstück ausgesetzt. Diese durch thermische Strahlung, Wärmeleitung und Wärmeübertragung durch Strömung in den Träger eingebrachten Wärmeströme führen zu Verformungen des Trägers und der an dem Träger befestigten Querlaufbahnen sowie Wegmeßeinrichtungen.Tool carriers, in particular cross members of flame cutting machines, are the processing temperatures of Exposed tool and workpiece. This through thermal radiation, heat conduction and heat transfer by flow in the carrier introduced heat flows to deformations of the carrier and of the transverse tracks attached to the carrier as well as Measuring devices.
Es ist bekannt, zur Verhinderung der Wärmeeinstrahlung in den Querträger einer Brennschneidmaschine, vor den der Strahlun ausgesetzten Querträgeroberflächen reflektierende Strahlungsschutz bleche aus beispielsweise poliertem Aluminium anzubringer Bedingt durch allgemeine konstruktive Maschinenbauformen sind Strahlungsschutzbleche jedoch nur an Teilbereichen des Werkzeugträgers anbringbar. So können beispielsweise bei einer Brennschneidmaschine durch den geringen Abstand zwischen Brennerhöhenverstellung und Vorderseite des Trãgers und den Bändern zum Quervorschub der Brenner,die Strahlungsschutzbleche im erforderlichen Mindestabstand von 30 Millimeter nur an der Unterseite des Trägers befestigt werden.It is known to prevent the radiation of heat into the cross member a flame cutting machine, in front of the cross member surfaces exposed to the radiation reflective radiation protection plates made of, for example, polished aluminum to be attached Conditional However, due to general mechanical designs, radiation protection plates are Can only be attached to partial areas of the tool carrier. For example, at a flame cutting machine due to the small distance between the torch height adjustment and front side of the carrier and the belts for the cross-feed of the burners, the radiation protection plates at the required minimum distance of 30 millimeters only on the underside of the carrier be attached.
Aus der DE-AS 12 54 224 ist eine Vorrichtung zur Kompensation der Temperaturdifferenz bekannt geworden, bei der der gemessene Wert der Verschiebung als Führungsgröße in einem elektrischen Nachlaufregelkreis zur Korrektur der Verschiebung dient.From DE-AS 12 54 224 a device for compensating the Temperature difference became known at which the measured value of the displacement as a reference variable in an electrical follow-up control loop to correct the shift serves.
Derartige Kompensationsvorrichtungen erfordern jedoch einen hohe meßtechnischen Aufwand zur Erfassung der Ist-Temperaturwerte sowie zur Nachregelung der Abweichungen.Such compensation devices, however, require a high level of measurement technology Effort to record the actual temperature values as well as to readjust the deviations.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, thermische Verformungen an Werkzeugträgern zu verringern.The invention is based on the problem of thermal deformations to reduce on tool carriers.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Werkzeugträger durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is carried out with a generic tool carrier the characterizing features of claim 1 solved.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments are given in the subclaims.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen in der Verringerung des Verzuges in einfachster Art und Weise. Insbesondere die durch die unterschiedliche Wärmebelastung der Vorder- und der Rückseite des Trägers entstehende Biegung, wird kostengünstig verringert. Ein Verkanten von insbesondere doppelseitig angetriebenen Maschinen durch den Verzug der Querträger wird verhindert.The advantages achieved by the invention are the reduction of default in the simplest possible way. Especially the different ones Heat stress on the front and back of the beam resulting in bending, will inexpensively reduced. A tilting of in particular driven on both sides Machines by the warping of the cross member is prevented.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.
Es zeigen: Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer Brennschneidmaschine mit einem Werkzeugträger; Fig. 2 die Einzelheit A der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung; Fig. 3 einen Schnitt B-B des Trägers nach der Erfindung.The figures show: FIG. 1 a simplified perspective illustration of a Flame cutting machine with a tool holder; FIG. 2 shows the detail A of FIG. 1 in an enlarged view; 3 shows a section B-B of the carrier according to the invention.
In Fig. 1 ist schematisch eine Brennschneidmaschine 10 dargestellt, die im wesentlichen aus einem Laufwagen 11, der einen Querträger 12 sowie Unterwagen 13 und 14 aufweist, besteht. Im Unterwagen 14 befinden sich die vollständigen Antriebsaggregate für die Längsbewegung (Pfeilrichtung y).In Fig. 1, a flame cutting machine 10 is shown schematically, which essentially consists of a carriage 11, a cross member 12 and an undercarriage 13 and 14, consists. The complete drive units are located in the undercarriage 14 for the longitudinal movement (arrow direction y).
Die Unterwagen 13 und 14 sind auf Laufschienen 15 und 16 in Pfeilrichtung y verfahrbar. Am Querträger 12 sind ferner Brenneraufhängungen 17, 18, 19 vorgesehen. Die Brenneraufhängungen 17, 18, 19 stehen mit einem endlos umlaufenden Stahlband24 zum Bewegen der Brenneraufhängungen 17, 18, 19 in Pfeilrichtung x in Verbindung. Das Stahlband24 wird über ein, im Querantriebswagen 26 angeordnetes Ritzel, das in die Zahnstange 25 eingreift,gezogen. In der Fig. 1 sind lediglich drei Brenneraufhängungen 17, 18, 19 schematisch dargestellt. Selbstverständlich ist es auch möglich, mehr als drei bzw. nur eine Brenneraufhängung 17, 18, 19 an der Brennschneidmaschine 10 anzuordnen. An den Brenneraufhängungen 17, 18, 19 ist jeweils ein Schneidbrenner 20, 21, 22 (beispielsweise Autogenschweißbrenner, Plasmaschneidbrenner oder dergl.) angeordnet, die über eine nicht näher dargestellte Hubeinrichtung in Pfeilrichtung z höhenverstellbar sind.The undercarriages 13 and 14 are on rails 15 and 16 in the direction of the arrow y movable. Burner suspensions 17, 18, 19 are also provided on the cross member 12. The burner suspensions 17, 18, 19 are supported by an endlessly rotating steel belt24 for moving the burner suspensions 17, 18, 19 in the direction of arrow x in connection. The Stahlband24 is a, in the transverse drive carriage 26 arranged pinion, the engages in the rack 25, pulled. In Fig. 1 there are only three burner suspensions 17, 18, 19 shown schematically. Of course it is also possible to do more as three or only one torch suspension 17, 18, 19 on the cutting machine 10 to be arranged. On the burner hangers 17, 18, 19 is respectively a cutting torch 20, 21, 22 (for example oxy-fuel welding torch, plasma cutting torch Or the like.) Arranged, via a lifting device not shown in detail in Direction of arrow z are adjustable in height.
Die Schneidbrenner 20, 21, 22 werden über das auf einem nicht näher dargestellten Werkstücktisch liegende Werkstück 23 numerisch nach Lochband oder fotoelektrisch nach Unterlagen gesteuert.The cutting torches 20, 21, 22 are about that on one no closer workpiece table shown lying workpiece 23 numerically according to perforated belt or photoelectrically controlled according to documents.
Die zulässigen Abweichungen vom Nennmaß des ausgeschnittenen Werkstückes
23 sind in DIN 2310, Blatt 3 "Thermisches Schneiden Autogenes Brennschneiden, Verfahrensgrundlagen,
Güte, Maßab-Tabelle 1: Zulässige Abweichungen vom Nennmaß (Maße in mm) nach DIN
2310
In Fig. 1 sind die drei Wärmeübertragungsarten durch die Pfeile 27, 28, 29 symbolisch dargestellt. Die Pfeile 27 stellen hierbei die Wärmeeinstrahlungen, die Pfeile 28 die Wärmeleitungen und die Pfeile 29 die durch die Strömung in den Querträger 12 eingebrachte Wärme dar.In Fig. 1, the three types of heat transfer are indicated by the arrows 27, 28, 29 shown symbolically. The arrows 27 represent the heat radiation, the arrows 28 the heat conduction and the arrows 29 the through the flow in the Cross member 12 is introduced heat.
In Fig. 2 ist eine Einzelheit A der Fig. 1 aus der Ansicht C dargestellt. An dem Querträger 12 der Brennschneidmaschine 10 sind Querlaufbahnen 20 und die Zahnstange 25 montiert.In Fig. 2 a detail A of Fig. 1 from the view C is shown. On the cross member 12 of the cutting machine 10 are transverse tracks 20 and the Rack 25 mounted.
In der Praxis vorgenommene Messungen ergaben eine Ausdehnung der Querträger 12 und der Querlaufbahnen 30 sowie der Zahnstangen 25 von ca. 2 Millimeter. Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr und somit zur Verringerung der Wärmeausdehnung des Querträgers 12 wurde der Brennschneidmaschine 10 vorzugsweise eine Einrichtung 31 zur Luftkühlung zugeordnet. Dabei erzeugt ein Radiallüfter 32 einen Luftstrom, der über ein abgewinkeltes Einblasrohr 33 in den Querträger 12 geführt wird und diesen durchströmt. Vorteilhaft ist der Lüfter 32 an eine Drehzahlregeleinrichtung angeschlossen, mit der der Volumenstrom entsprechend dem Trägerquerschnitt regelbar ist.Measurements made in practice showed an expansion of the cross members 12 and the transverse tracks 30 and the racks 25 of about 2 millimeters. To the Improving the heat dissipation and thus reducing the thermal expansion of the The cross member 12 of the cutting machine 10 was preferably a device 31 assigned to air cooling. A radial fan 32 generates an air flow that is guided via an angled injection pipe 33 into the cross member 12 and this flows through. The fan 32 is advantageously connected to a speed control device, with which the volume flow can be regulated according to the cross-section of the carrier.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt (B-B) durch den in verwindungssteifer, geschweißter Leichtbaukonstruktion ausgebildeten Querträger 12. Der Querträger 12 besteht im wesentlichen aus einem rechteckförmigen Hohlprofil 34, das über Vertikaltraversen 36, 37 mit den Unterwagen 13, 14 verbunden ist.Fig. 3 shows a cross section (B-B) through the torsion-resistant, welded lightweight construction formed cross member 12. The cross member 12 consists essentially of a rectangular hollow profile 34, which has vertical cross members 36, 37 is connected to the undercarriage 13, 14.
Die werkzeugtragende Vorderseite 35 des Hohlprofils 34 kragt über die Vertikaltraversen 36, 37. An der Vorderseite 35 sowie an der Unterseite 38 und der Oberseite 39 des Hohl- profiles 34 sind Montageplatten 40, 41, 42 befestigt, die als Halterungen für die Zahnstange 25 und die Querlaufbahnen 30 dienen. Innerhalb des Hohlprofiles 34 sind Versteifungsbleche 43 zur Erhöhung der statischen und dynamischen Eigenschaften des Querträgers 12 vorgesehen. In dem der Vorderseite 35 zugewandten Bereich des Querträgers 12 ist ein Kühlkanal 44 durch das vorzugsweise Einschweißen eines Trennbleches 45 über die gesamte Länge des Querträgers 12 ausgebildet. Die vorgesehenen Aussparungen für den Anschluß des Einblasrohres 33 bzw. für den Luftaustritt in den Stirnflächen sind mit 46 bezeichnet.The tool-bearing front side 35 of the hollow profile 34 projects beyond the vertical cross members 36, 37. On the front side 35 and on the underside 38 and the top 39 of the hollow profiles 34 are mounting plates 40, 41, 42 attached, which are used as brackets for the rack 25 and the transverse tracks 30 to serve. Inside the hollow profile 34 are stiffening plates 43 to increase the static and dynamic properties of the cross member 12 are provided. In which the A cooling channel 44 extends through the area of the cross member 12 facing the front 35 the preferably welding in of a partition plate 45 over the entire length of the cross member 12 trained. The recesses provided for connecting the injection pipe 33 or for the air outlet in the end faces are denoted by 46.
Die Einrichtung 31 zur Kühlung der Brennschneidmaschine 10 arbeitet im oben beschriebenen Fall als Durchlaufkühlung, d. h. der Luftstrom tritt an der einen Seite des Querträgers 12 ein und entweicht an der anderen Seite in die Umgebung.The device 31 for cooling the cutting machine 10 works in the case described above as continuous cooling, d. H. the airflow occurs at the one side of the cross member 12 and escapes on the other side into the environment.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die durch den Querträger 12 geführte Luft über einen Wärmetauscher zur Einblasseite des Trägers 12 zurückzuführen. Weitere Vorteile ergeben sich durch das Anbringen von Luftleitblechen innerhalb des Kühlkanals 44 sowie durch Ansaugen von gekühlter Luft.Of course, it is also possible that the cross member 12 guided air back to the inlet side of the carrier 12 via a heat exchanger. Further advantages result from the attachment of air baffles inside of the cooling channel 44 and by sucking in cooled air.
Mit der Einrichtung zur Luftkühlung wurden die in Tabelle 2 (Verzugsmessung ohne Kühleinrichtung) angegebenen Verzugsmessungen an den Meßpunkten I, II, III, IV (Fig. 1) entsprechend den in Tabelle 3 angegebenen Meßwerten verringert.With the device for air cooling, the values shown in Table 2 (distortion measurement without cooling device) specified warpage measurements at measuring points I, II, III, IV (Fig. 1) according to the measured values given in Table 3 decreased.
Bei den Messungen wurde die Brennschneidmaschine 10 aus kaltem Zustand (Raumtemperatur) heraus aufgeheizt. Die Schneidbrenner 20, 21, 22 wurden - ohne zu schneiden -mit Brenngas und Heizsauerstoff betrieben. Die Flammen trafen auf ein 8 mm starkes Blech und wurden von Hand nachgeregelt.During the measurements, the cutting machine 10 was cold (Room temperature) heated out. The cutting torches 20, 21, 22 were - without to cut - operated with fuel gas and heating oxygen. The flames hit an 8 mm thick sheet and were readjusted by hand.
Alle 10 min bis zum Versuchsende nach 110 min wurden an allen Meßstellen Verzüge und Temperaturen aufgenommen. Die Versuchsdauer reichte aus, um einen stationären Erwärmungszustand herzustellen.Every 10 min up to the end of the experiment after 110 min, all measuring points Distortions and temperatures recorded. The duration of the experiment was sufficient to make one stationary To establish the heating state.
Tabelle 2 Verzugsmessungen an Brennschneidmaschinen
Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß Wasser eine höhere Wärmekapazität und einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten besitzt. Dabei kann bei einer geringeren Erwärmung des Kühlmediums ein größerer Wärmestrom abgeführt werden.This has the advantage that water has a higher heat capacity and has a higher heat transfer coefficient. It can be with a lower When the cooling medium is heated, a greater flow of heat can be dissipated.
Um eine weitere Verringerung des Verzugs des Querträgers 12 zu erzielen, wird an der Rückseite 47 der Trägerwand 48 ein Dehnstab 49 mittels einer Schraubverbindung 50 befestigt.In order to achieve a further reduction in the distortion of the cross member 12, an expansion rod 49 is attached to the rear side 47 of the support wall 48 by means of a screw connection 50 attached.
Der Dehnstab 49 erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Trägers und kompensiert somit die durch das Temperaturgefälle des Trägers 12 in x-Richtung hervorgerufene thermische Biegung. Dabei zwingt ein Werkstoff, vorzugsweise eine Aluminiumplatte, mit großem Wärmedehnungs- koeffizienten die (kiihlere) Tragerrückwand 47 zu einer Dehnung.The expansion rod 49 preferably extends over the entire length of the carrier and thus compensates for the temperature gradient of the carrier 12 Thermal bending caused in the x-direction. In doing so, a material forces, preferably an aluminum plate, with a large thermal expansion coefficients the (cooler) support back wall 47 to an expansion.
Diese Dehnung kompensiert die Wärmedehnung auf der erhitzten Trägervorderseite.This expansion compensates for the thermal expansion on the heated front of the carrier.
Die Differenz der Wärmedehnungskoeffizienten ist gegeben durch Baustahl = 11,5 x 10-6 1/K AlMgSi = 23,1 x 10-6 1/K Mit dem Dehnstab 49 an der Rückseite 47 und der Luftkühlung 31 an der Vorderseite 35 des Trägers 12 werden die in Tabelle 4 aufgeführten Werte ermittelt.The difference in the coefficient of thermal expansion is given by structural steel = 11.5 x 10-6 1 / K AlMgSi = 23.1 x 10-6 1 / K with the expansion rod 49 on the back 47 and the air cooling 31 on the front 35 of the carrier 12 are those in table 4 values are determined.
Tabelle 4
Tabelle 5
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843429125 DE3429125A1 (en) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | Thermally loaded cross support, in particular a cross support for flame cutting machines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843429125 DE3429125A1 (en) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | Thermally loaded cross support, in particular a cross support for flame cutting machines |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3429125A1 true DE3429125A1 (en) | 1986-02-13 |
DE3429125C2 DE3429125C2 (en) | 1987-08-06 |
Family
ID=6242563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843429125 Granted DE3429125A1 (en) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | Thermally loaded cross support, in particular a cross support for flame cutting machines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3429125A1 (en) |
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DE3429125C2 (en) | 1987-08-06 |
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