DE3916060A1 - Saegemaschine sowie verfahren und einrichtung zur erfassung der werkstueckgeometrie in einer saegemaschine - Google Patents

Saegemaschine sowie verfahren und einrichtung zur erfassung der werkstueckgeometrie in einer saegemaschine

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sägemaschine, insbesondere eine Bandsägemaschine, die mit einem endlosen Bandsägeblatt versehen ist, sowie ein Verfahren und eine Einrichtung zur Messung der Querschnittsform und der Abmessungen eines Werkstückes, das in der Bandsägemaschine gesägt wird, sowie eine Einrichtung zum automatischen Einstellen der Lage einer Bandsägeblattführung, die das Sägeblatt führt, um der Form und den Abmessungen des Werkstückes zu entsprechen.
Wenn ein Material durch ein Bandsägeblatt gesägt wird, ist es wünschenswert, die Sägegeschwindigkeit bzw. den Vorschub, d.h. die gesägte Oberfläche pro Zeiteinheit gleichmäßig zu steuern oder im voraus die Form und die Abmessungen des Werkstückes zu kennen, um die Lage der Sägeblattführung einzustellen, die das Sägeblatt an beiden Seiten des Werkstückes führt.
Herkömmlich benutzt eine Bedienungsperson üblicherweise einen Maßstab, um die Form und die Abmessungen des Werkstückes zu messen. Vorrichtungen sind vorgeschlagen worden, um solche Messungen automatisch durchzuführen, wie z.B. die Vorrichtung mit dem Aufbau gemäß US-PS 44 32 260. In dem vorerwähnten Stand der Technik wird, wenn das Werkstück in einer Backenspannvorrichtung festgelegt wird, die Breite des Werkstückes unter Verwendung einer Skaleneinrichtung gemessen, die mit der Backenspannvorrichtung verbunden ist und die Höhe des Werkstückes wird unter Verwendung einer Skaleneinrichtung in der vertikalen Richtung gemessen.
Entsprechend ist es möglich, die Breite und die Höhe des Werkstückes automatisch zu messen. Es gibt jedoch keine Einrichtung, um zu entscheiden, ob die Querschnittsform des Werkstückes quadratisch bzw. rechteckig oder kreisförmig ist und daher ist die Entscheidung über die Form des Werkstückes von den Beobachtungen der Bedienungsperson abhängig.
In den vergangenen Jahren ist die Notwendigkeit einer Vorrichtung zum automatischen Überführen eines Werkstückes in eine Sägemaschine entstanden, um das automatische Sägen von vielen verschiedenen Arten von Werkstücken zu ermöglichen. Dies erfordert ein automatisches Messen der Form und der Abmessungen des Werkstückes in der Sägemaschine.
Außerdem ist es wünschenswert, in der Lage zu sein, die Distortionen bzw. Verdrehungen und die Schwingungen des Bandsägeblattes der Bandsägemaschine beim Eindringen in das Werkstück bzw. beim Sägen des Werkstückes zu vermindern.
Unabhängig von der Art der Bandsägemaschine (horizontale oder vertikale Bandsägemaschine) ist es üblich, das Sägeblatt mit einer Führung zur Führung des Sägeblattes zu beiden Seiten des Werkstückes zu versehen. Herkömmlich ist es üblich, eine dieser Sägeblattführungen in einer festen Lage festzulegen, während die andere Sägeblattführung üblicherweise vorher auf eine Lage eingestellt wird, die mit der Maximallänge des Schnittes in dem Werkstück übereinstimmt. Entsprechend wird, wenn z.B. das Werkstück eine runde Stange ist, der Abstand der Sägeblattführung groß genug festgelegt, um den Durchmesser der runden Stange zu berücksichtigen bzw. den Abstand auf dieses Durchmessermaß einzustellen. Aus diesem Grund ist dann, wenn das Sägeblatt zuerst das Werkstück berührt und in die runde Stange einzuschneiden beginnt, die Schnittlänge in der runden Stange in Bezug auf die Abmessungen und die Abstände der Sägeblattführungen an jeder Seite des Sägeblattes extrem kurz. Daher wird nicht nur das Bandsägeblatt leicht verdreht und gebogen, sondern es können auch schwere Schwingungen des Sägeblattes erzeugt werden.
Insbesondere muß bei einer herkömmlichen Bandsägemaschine die Einstellung der Lage der Bandsägeblattführungen manuell ausgeführt werden. Es besteht daher nicht nur das Problem, daß die Einstellung der Lage der Sägeblattführung äußerst mühsam und eine Quelle von Schwierigkeiten ist, sondern es tritt auch beim ersten Sägeschnitt leicht ein Durchbiegen des Sägeblattes auf.
Unter Berücksichtigung der Probleme, die mit solchen herkömmlichen Vorrichtungen auftreten sind, ist eine Technologie entwickelt worden, um automatisch den Abstand der Sägeblattführungen einzustellen und mit den Veränderungen in der Länge des Schnittes in dem Werkstück übereinzustimmen.
Insbesondere ist eine derartige Technologie z.B. in der US-PS 43 63 254 dargestellt. In diesem Stand der Technik ist eine Konfiguration vorgesehen, in der eine der Sägeblattführungen durch einen Hydraulikzylinder bewegt wird, der durch ein Umschalt- bzw. Umsteuerventil gesteuert wird und das Umsteuerventil wird durch ein Nachform-Kontaktteil gesteuert, welches durch das Werkstück bewegt wird.
Entsprechend muß bei diesem Stand der Technik dann, wenn das Sägeblatt in seiner Schnittiefe in dem Werkstück fortschreitet, das Kontaktteil glatt das Werkstück abtasten und dieses Erfordernis begrenzt die mögliche Form des Werkstückes. Insbesondere ist es schwierig, das Sägen eines Werkstückes mit komplizierter Form, z.B. Formstahl oder eine Mehrzahl von stangenförmigen Werkstücken in Bündeln gleichzeitig auszuführen.
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher unter Berücksichtigung der Nachteile solcher herkömmlichen Vorrichtungen darin, eine Sägemaschine sowie ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, durch die es möglich ist, automatisch zu bestimmen, ob die Querschnittsform eines Werkstückes, das durch eine Sägemaschine gesägt werden soll, kreisförmig oder rechteckig ist und wodurch es möglich ist, die Abmessungen des Werkstückes automatisch zu erfassen.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sägemaschine sowie ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, durch die es möglich ist, automatisch die Querschnittsform eines Werkstückes festzustellen, das durch eine Sägemaschine gesägt werden soll, und zwar nicht nur dann, wenn das Werkstück einen kreiförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweist, sondern auch im Falle anderer Querschnittsformen, sowie die Abmessungen des Werkstückes automatisch zu messen.
Ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sägemaschine mit einer Vorrichtung zu schaffen, um automatisch den Abstand eines Paares Sägeblattführungen auf entsprechend die Schnittlänge in einem Werkstück einzustellen, unabhängig von der Querschnittsform des Werkstückes.
Dieses Ziele werden erfindungsgemäß durch eine Sägemaschine sowie in Verfahren und eine Einrichtung zur Erfassung der Werkstückgeometrie in einer Sägemaschine erreicht, durch die es möglich ist, die Querschnittsform des Werkstückes abzuschätzen und seine Abmessungen zu messen, grundsätzlich durch Erfassen der Breite des Werkstückes, des Kontaktwinkels oder der Kontaktlage, wenn das Sägeblatt das Werkstück berührt und durch die Anwesenheit oder Abwesenheit einer vertikalen Seitenfläche am Werkstück. Außerdem kann vorzugsweise dann, wenn die Querschnittsform des Werkstückes und die Abmessungen desselben bereits bekannt sind, die Lagebeziehung des Bandsägeblattes und des Werkstückes zueinander durch Erfassen der Lage des Bandsägenlattes berechnet werden.
Außerdem kann vorzugsweise die Lagebeziehung des Werkstückes und der Sägeblattführungen so berechnet werden, daß die Sägeblattführungen so gesteuert werden, daß sie eine Lage beibehalten, in der sie das Werkstück nicht behindern.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand einer Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen erläutert. In diesen zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht, die den kompletten Aufbau einer erfindungsgemäßen Bandsägemaschine zeigt,
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles der Bandsägemaschine mit einer Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 eine erläuternde Darstellung eines Beispieles einer vertikalen Oberflächen-Erfassungseinrich­ tung,
Fig. 4 eine erläuternde Darstellung, die die Beziehung zeigt zwischen der Breite D und dem Kontaktwinkel R n für runde, dreieckige, quadratische hexagonale und rechteckige Werkstücke,
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm, das das Meßverfahren unter Verwendung der Einrichtung der Sägemaschine nach der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung, die den Fall zeigt, in dem eine Videokamera verwendet wird, um die Form und die Abmessungen des Werkstückes zu messen,
Fig. 7 eine erläuternde Darstellung, die die Veränderung der Schnittlänge in Abhängigkeit von der Verände­ rung in der Lagebeziehung zwischen dem Werkstück und dem Sägeblatt verdeutlicht,
Fig. 8 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Vorrichtung zur Einstellung der Bewegung der Sägeblattführungen zeigt,
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm,
Fig. 10 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Einrichtung zur Einstellung der Bewegung der Sägeblattführungen zeigt,
Fig. 11 eine Darstellung, die eine Ausführungsform einer Übertragungsvorrichtung zeigt,
Fig. 12 eine erläuternde Darstellung für den Fall, daß eine Videokamera verwendet wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird nachfolgend der vollständige Aufbau einer Bandsägemaschine mit einer Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung erläutert.
Wie in Fig. 1 gezeigt, dreht sich auf einem Maschinengestell 3 einer Bandsägemaschine 1, wie allgemein bekannt ist, ein Sägeblattgehäuse 5 um eine Welle 7 und ist in vertikaler Richtung durch einen Hubzylinder 9 in frei drehbarer Weise installiert. Außerdem ist eine Spannvorrichtung 11 auf dem Maschinengestell 3 vorgesehen und ein Werkstück W wird unter Zwischenlage zwischen einer festen Spannklaue 13 und einer beweglichen Spannklaue 15 festgelegt. Die bewegliche Spannklaue 15 kann in seitlicher Richtung frei durch einen Übertragungszylinder 17 bewegt werden.
Wie allgemein bekannt ist, sind ein Antriebsrad 19 und ein angetriebenes Rad 21 in frei drehbarer Weise in einem Sägeblattgehäuse 5 gelagert und in einer Endlosschlaufe läuft ein Sägeblatt 23 über die Räder 19, 21. Im Mittelabschnitt des Sägeblattgehäuses ist ein Führungsteil 25 vorgesehen, das sich seitlich erstreckt. Ein Paar Führungshalter (Sägeblattführungen) 27, 29 sind in ihrer Lage frei einstellbar vorgesehen, um das Sägeblatt 23 parallel zu dem Führungsteil 25 zu führen und ein Sägeblattführungs-Übertragungszylinder 30 ist vorgesehen, der die bewegliche Führungshalterung 29 entsprechend der Form (Querschnitt) und den Abmessungen des Werkstückes W bewegt und positioniert.
Als nächstes wird der spezielle Aufbau für die Erfassung und Messung der Form (Querschnitt) und der Abmessungen des Werkstückes W in einer Sägemaschine mit einem Aufbau der vorerwähnten Art erläutert. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein Kontaktwinkeldetektor 31 auf der Drehwelle 7 des Sägeblattgehäuses 5 vorgesehen, um den Drehwinkel R oder die Lage des Sägeblattes 23 zu messen bzw. zu erfassen. Der Kontaktwinkeldetektor 31 kann z.B. eine Dreh-Codiereinrichtung od.dgl. sein, die mit der Drehung des Sägeblattgehäuses 5 verbunden ist und den Drehwinkel R oder die Lage des Sägeblattes 23 erfaßt. Außerdem kann die Erfassung des Zustandes, ob das Sägeblatt 23 das Werkstück W berührt hat oder nicht, durch eine Vorrichtung erfolgen, die die elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Sägeblatt 23 und dem Werkstück W als Meßprinzip verwendet oder kann durch eine Vorrichtung erfolgen, die die Belastung auf einen Antriebsmotor des Sägeblattes 23 erfaßt.
Außerdem sind ein Breitendetektor 33 und ein Vertikalflächendetektor 35 an der beweglichen Spannklaue 15 vorgesehen, um die Breite des Werkstückes W und die Anwesenheit einer vertikalen Fläche an dem Querschnitt-Eckabschnitt des Werkstückes W jeweils zu erfassen. Der Breitendetektor 33 umfaßt eine Zahnstange, die sich gemeinsam mit der beweglichen Spannklaue 15 bewegt und eine Dreh-Codiereinrichtung, eingesetzt in ein Zahnrad, das mit der Zahnstange in Eingriff ist od.dgl.
Der Vertikalflächendetektor 35 umfaßt, wie in Fig. 3 gezeigt, einen Mikroschalter, vorgesehen am unteren Teil der beweglichen Spannklaue 15. Das Betätigungsglied des Mikroschalters ragt normalerweise leicht von der inneren Klemmfläche hervor und wenn eine quadratische bzw. rechteckige Stange oder ein anderes, von einer geraden, im wesentlichen vertikalen Seitenfläche begrenztes Material in die Spannvorrichtung 11 eingeführt wird, tritt das Betätigungsglied zurück und gibt ein Signal ab, das zeigt, daß ein im wesentlichen rechtwinkliger Abschnitt bzw. eine rechtwinklige Querschnittsform an dem Werkstück vorhanden ist.
Eine Hydraulikdruck-Steuervorrichtung 37 ist mit einer Hydraulikpumpe (in den Zeichnungen nicht dargestellt) verbunden und eine Vielzahl von Umschaltventilen (in den Zeichnungen nicht gezeigt) zum Einführen und Herausführen von Hydraulikfluid zu bzw. von dem Hubzylinder 9 für das Gehäuse 5, den Übertragungszylinder 17 für die bewegliche Spannklaue 15 und für den Übertragungszylinder 30 für die Sägeblattführung sind vorgesehen.
Eine Berechnungsvorrichtung 39, welche die Abmessungen berechnet und die Form bzw. den Querschnitt des Werkstückes W einschätzt, ist mit einem Steuerabschnitt 46 zur Steuerung eines Speicherabschnittes 41, eines Berechnungsabschnittes 43, eines Bewertungsabschnittes 45 und der Hydraulikdruck- Steuervorrichtung 37 versehen. Der Speicherabschnitt 41 speichert den Kontaktwinkel R n (wobei n = 1, 2, 3, 4) als mathematische Funkation des Durchmessers D, wie in den Gleichungen (1) bis (4) dargelegt, wobei R n (n = 1, 2, 3, 4) für runde, dreieckige, quadratische, hexagonale und rechteckige Werkstücke, d.h. Werkstückquerschnitte, wie in Fig. 4 gezeigt, gegeben ist. Hierbei ist D die Breite bzw. der Durchmesser des Werkstückes, L ist der Abstand zwischen der inneren Klemmfläche der ortsfesten Spannklaue 13 und dem Drehzentrum O des Sägeblattes. Der Berechnungsabschnitt 43 führt die erforderlichen Berechnungen auf der Grundlage der Signale von den verschiedenen Detektoren aus. Der Bewertungsabschnitt 45 vergleicht den berechneten Wert mit dem erfaßten Wert und bewertet die Form (Querschnitt) des Werkstückes. Der Steuerabschnitt 46 steuert die Lage der Sägeblattführung in Abhängigkeit von der Bewertung der Form und den Abmessungen des Werkstückes W und steuert die Hydraulikdruck-Steuervorrichtung 37. Ein Anzeigeabschnitt 47 zeigt die Form (Querschnitt) und die Abmessungen des Werkstückes W auf der Grundlage des Signales von der Berechnungsvorrichtgung 39 an.
Als nächstes wird das Verfahren zum Messen bzw. Erfassen der Form (Querschnitt) und der Abmessungen des Werkstückes W unter Verwendung der Einrichtung an der Sägemaschine nach der vorliegenden Erfindung erläutert, wobei auf das Ablaufdiagramm nach Fig. 5 Bezug genommen wird. Als erstes wird im Schritt S 1 die Breite D des Werkstückes W von dem Breitendetektor 33 gemessen, der Kontaktwinkel 8 wird von dem Detektor 31 erfaßt, wenn das Sägeblatt 23 das Werkstück berührt und ein Winkelabschnitt-Erfassungssignal C von dem Vertikalflächendetektor 35 werden an die Berechnungsvorrichtung 39 geführt, wobei C = 1, z.B. für quadratische und rechteckige Materialien, und C = 0 für alle anderen Materialien, die keinen Winkelabschnitt, gemeint ist ein im wesentlichen rechter Winkel, aufweisen. Als nächstes werden im Schritt S 2 die Kontakt- bzw. Berührungswinkel 8 (n = 1, . . . 4) für Werkstücke von verschiedenen Querschnittsformen berechnet, auf der Grundlage der Werkstückbreite D.
Im Schritt S 3 wird bewertet, ob das Winkelabschnittssignal C = 1 ist oder 0 ist. Wenn der Querschnitt des Werkstückes keinen vertikalen Winkelabschnitt aufweist, d.h. C = 0 ist, wird im Schritt S 4 ein Vergleich zwischen dem Eingabewert 8 des Kontaktwinkels und den Kontaktwinkeln R 1, R 2, R 4, berechnet im Schritt S 2, durchgeführt. Wenn der Eingabewert R und die berechneten Werte R i gleich sind, wird im Schritt S 5 festgestellt, daß das Werkstück rund ist und der Durchmesser des Werkstückes wird als Wert D bezeichnet. Wenn der Eingabewert R und der berechnete Wert R 2 gleich sind, wird im Schritt S 6 festgestellt, daß das Werkstück im Querschnitt dreieckig ist und eine Seitenlänge des Werkstückes wird als Wert D bezeichnet. Wenn der Eingabewert R und der berechnete Wert R 4 gleich sind, wird im Schritt S 7 festgestellt, daß das Werkstück hexagonal ist und der Abstand zwischen gegenüberliegenden Seiten des Werkstückes oder die Höhe desselben wird als √/2 D bezeichnet.
Wenn der Eingabewert R nicht gleich irgend einem der berechneten Werte für R 1, R 2, R 4 ist, wird im Schritt S 8 festgestellt, daß das Werkstück eine andere Form als rund, dreieckig, hexagonal oder rechteckig aufweist und dieser Umstand wird angezeigt.
Wenn im Schritt S 3 das Winkelabschnittssignal C = 1 ist, dann ist das Werkstück W quadratisch oder rechteckig im Querschnitt und im Schritt S 9 wird der Eingabewert des Kontaktwinkels R mit dem berechneten Wert R 3 verglichen.
Wenn der Eingabewert R und der berechnete Wert R 3 gleich sind, wird im Schritt S 10 festgestellt, daß das Werkstück quadratisch ist und eine Seitenlänge wird als Wert D bezeichnet. Wenn der Eingabewert R und der berechnete Wert R 3 nicht gleich sind, wird im Schritt S 11 festgestellt, daß das Werkstück im Querschnitt rechteckig ist und die Breite D und die Höhe H werden angegeben (H wird aus der Gleichung (6) in Fig. 4 berechnet).
Wenn die Form (Querschnitt) und die Abmessungen des Werkstückes W in der vorerwähnten Weise geschätzt sind, wird der Sägeblatführungs-Übertragungszylinder 30 durch die Hydraulikdruck-Steuervorrichtung 37 mittels eines Steuersignales von dem Steuerabschnitt 46 gesteuert und die Führungshalterung 29 wird so angeordnet, daß sie der vorerwähnten Form (Querschnitt) und den Abmessungen entspricht.
Die Form des Werkstückes W, gemessen durch die vorerwähnte Einrichtung an der Sägemaschine nach der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Formen oder Querschnittsgeometrien beschränkt, die oben als Beispiele angegeben sind. Sofern eine gleichmäßige funktionale Beziehung zwischen der Breite D und dem Kontaktwinkel R besteht, kann die Form des Werkstückes durch das vorerwähnte Verfahren erfaßt und gemessen werden.
In dem Fall, in dem der größte Teil der Werkstücke, die dem Sägeprozeß unterworfen werden, lediglich rund oder quadratisch ist, ist es möglich, eine Betriebsart zu wählen bzw. auszuführen, bei der das Sägeblattgehäuse rechtwinklig einer Führungssäule folgend angehoben wird. In diesem Fall kann durch die Erfassung der Breite D des Werkstückes und der Erfassung des Winkelabschnittes (d.h. der Erfassung der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Vertikalfläche an dem Werkstück) unter Verwendung des Vertikalflächendetektors 35 sowie der Erfassung der Höhe des Punktes, an dem das Sägeblatt das Werkstück berührt, leicht festgestellt werden, ob das Werkstück rund oder quadratisch ist und es können ebenfalls die Abmessungen des Werkstückes aus solchen Bestimmungen erhalten werden.
Außerdem ist es möglich, einen Aufbau zu haben, durch den die Querschnittsform und die Abmessungen des Werkstückes erfaßt bzw. gemessen werden, z.B. derart, wie in Fig. 6 gezeigt, nämlich durch eine fotografische Vorrichtung 49 als Festvorrichtung, z.B. eine Videokamera, die vor der Bandsägemaschine 1 angeordnet ist, wo sie die Betriebsweise der Sägemaschine nicht stört.
Bei solch einem Aufbau ist es möglich, die Form und die Abmessungen des Werkstückes W durch Verarbeiten der Bilddaten des Werkstückes W zu bestimmen, das durch die fotografische Vorrichtung 49, insbesondere mit Festkörperschaltkreis, unter Verwendung einer Bildverarbeitungseinrichtung 51 fotografiert wird. Die Bedienungsperson kann die Querschnittsform und die Abmessungen des Werkstückes W durch Anzeigen der Ergebnisse der Bildverarbeitung auf einer Anzeigeeinrichtung 53 bestimmen bzw. bestätigen.
Wenn die Messung der Querschnittsform und der Abmessungen des Werkstückes W unter Verwendung einer fotografischen Vorrichtung 49, z.B. mit integrierter Schaltung, erfolgt, kann die fotografische Erfassung während des Sägens des Werkstückes W ausgeführt werden. Es ist auch möglich, die Lage bzw. den Punkt zu erfassen, an dem das Sägeblatt 23 in das Werkstück einsägt.
Wie aus der obigen Erläuterung deutlich ist, können durch das vorerwähnte Ausführungsbeispiel die Querschnittsformen einer breiten Vielfalt von Werkstücken, die der Sägemaschine zugeführt werden, bestimmt werden und die Abmessungen können gemessen und angezeigt werden. Entsprechend ist es möglich, die Arbeitsweise der Sägemaschine sehr leicht zu automatisieren und ein fehlerhafter Sägevorgang kann durch ein Warnsignal od.dgl. vermieden werden, wenn ein Werkstück, das nicht mit den Anforderungen übereinstimmt, in den Prozeß eingeführt wird.
Außerdem kann die Sägeblattführung automatisch eingestellt und positioniert werden, um mit der Querschnittsform und den Abmessungen des Werkstückes übereinzustimmen bzw. diesen zu entsprechen. Dies führt zu der geeignetsten Positionierung und Anordnung der Sägeblattführung.
In dem vorher erläuterten Ausführungsbeispiel wird durch den Zylinder 30 nur die eine der beiden Sägeblattführungen 27, 29, nämlich die Sägeblattführung 29 bewegt. Es ist jedoch möglich, einen Aufbau zu wählen, durch den es möglich ist, die Sägeblattführungen 27, 29 gemeinsam oder einzeln individuell zu bewegen und die Lage jeder von ihnen zu steuern. Mit solch einem Aufbau ist es möglich, automatisch den Abstand zwischen den Sägeblattführungen 27, 29 auf den geeignetsten Abstand in Übereinstimmung mit der Querschnittsform und der Schnittlänge in dem Werkstück einzustellen, so daß ein Biegen und Schwingungen sowohl am Beginn als auch während des Schneidvorganges bzw. Sägens des Werkstückes durch das Bandsägeblatt 23 vermieden bzw. unterdrückt werden können.
Nun, bei der Einstellung des Abstandes der Sägeblattführungen 27, 29 auf die Querschnittsform und die Schnittlänge, d.h. die Länge des Sägeschnittes in dem Werkstück, wird es bevorzugt, alle Veränderungen in der gegenseitigen Lagebeziehung zwischen dem Werkstück W und dem Bandsägeblatt 23 zu erfassen und zu berechnen. D.h. unter Verwendung dieser Daten kann der Abstand der Sägeblattführungen 27, 29 optimal in übereinstimmung mit der Veränderung der Schnittlänge im Werkstück, die sich mit der Zustellung der Gehäuse ändert, einzustellen. Wenn das Werkstück W z.B. ein rundes Material ist, wie in Fig. 7 gezeigt, ist es möglich zu berechnen, welches die nächste Schnittlänge sein wird.
Im einzelnen werden mit dem Durchmesser des Werkstückes als 2R, dem Abstand zwischen dem Ursprung O und der Klemmfläche der festen Spannklaue 13 L und dem Neigungswinkel des Sägeblattes 0 die Stellen P 1, P 2, an denen sich die beiden Endpunkte der Schnittlänge befinden, erhalten als Schnittpunkt des Kreises, der durch die Gleichung (x-R-L) 2+(y-R) 2=R 2, und der geraden Linie des Neigungswinkels R, y = x tan ϑ erhalten.
Wenn die Abstände vom Ursprung O bis zu den Punkten P 1 und P 2 mit l 1 und l 2 bezeichnet werden, ergibt sich:
die Funktionen von R sind.
Die Stellen Q 1 und Q 2 der Sägeblattführungen 27, 29 werden zur Vermeidung störender Eingriffe mit dem Werkstück W mit den Abstandswerten α 1 und α 2 jeweils von den Stellen P 1 und P 2 festgelegt. Im einzelnen ist die Position Q 1 gleich (l 1-α 1) und die Position Q 2 ist (l 2 + α 2). Dann sind für die größte Schnittlänge die Sägeblattführungen 27, 29 an den Stellen R r (r = 1, 2) angeordnet, wobei R r = tan-1 (R/R + L) wobei die Sägeblattführungen 27, 29 in diese Lage maximal bewegt werden.
Als nächstes wird eine Einstellvorrichtung, die die Sägeblattführungen 27 und 29 entsprechend der Schnittlänge bewegt und einstellt, unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert. Diese Vorrichtung umfaßt eine Dreh-Codiereinrichtung 31, die die Sägeblattlage erfaßt und an dem Gabelbolzen 7 befestigt ist, einen Zähler 53, der die Ausgangsimpulse von der Dreh- Codiereinrichtung 31 zählt, ein Register 55, in der der Zählwert in dem Zähler 53 zeitweilig in Übereinstimmung mit einem Befehlsimpulsausgangssignal in festen Intervallen von einer nachfolgend erläuterten Berechnungseinrichtung gespeichert wird, eine Berechnungseinrichtung 57 (nachfolgend als Zentralprozessoreinheit CPU 57 bezeichnet), die die jeweiligen Sägeblattpositionen aus den Werten, die als Eingabewerte in das Register 55 eingegeben werden unter Verwendung einer vorgegebenen Gleichung berechnet und festlegt, ein Paar D/A-Wandlereinrichtungen 59, 61, die die digitalen Ausgangswerte von der CPU 57 in Analogwerte umwandeln, ein Paar Potentiometer 63, 65 als Erfassungsvorrichtungen, die die Momentanlagen der Sägeblattführungen 27, 29 erfassen, ein Paar Differentialverstärker 67, 69, die die Differenz zwischen den Momentanwerten der Potentiometer 63, 65 und die durch die D/A-Wandlereinrichtungen 59, 61 in analoge Werte umgewandelten, festgesetzten Werte verstärken, ein Paar hydraulische Servoventile 71, 73, die durch das Ausgangssignal von den Differenzverstärkern 57, 59 angeregt werden und ein Paar Hydraulikzylinder 30, 30′, die die Sägeblattführungen 27, 29 entlang des Führungsteiles 25 bewegen, gesteuert durch die hydraulischen Servoventile 71, 72.
Im Ergebnis dieser Anordnung wird die Sägeblattlage 0 als Anzahl von Impulsen durch die Dreh-Codiereinrichtung 31 erfaßt, welche durch den Zähler 53 gezählt werden. Der Zählwert wird zu dem Register 55 in Übereinstimmung mit einem Befehls-Impulsausgangssignal von der CPU 57 in festen Intervallen übertragen. Die Zentralprozessoreinheit CPU 57 nimmt den Zählwert auf und berechnet die gewünschten Positionen der Sägeblattführungen 57, 59 aus der vorher erwähnten Gleichung. Das Ausgangssignal wird von einem digitalen in ein analoges Signal umgewandelt und an die Differenzverstärker 67, 69 in Übereinstimmung bzw. gemeinsam mit den Signalen von den Potentiometern 63, 65 gelegt, die die momentante Lage der Sägeblattführungen 27, 29 repräsentieren. Die Differenzverstärker 67, 69 verstärken die Spannungsdifferenzen und geben Steuersignale an die hydraulischen Servoventile 71, 73 ab. Die hydraulischen Servoventile 71, 73 steuern die Hydraulikzylinder 30, 30′, die die Sägeblattführungen 27, 29 bewegen und sie in einer bestimmten, festgesetzten Lage fest positionieren.
Als nächstes wird die Wirkung der Zentralprozessoreinheit CPU 57 im einzelnen unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm nach Fig. 9 erläutert.
Im Schritt S 101 wird der Anfangswert festgelegt und die Querschnittsform und die Abmessungen des Werkstückes W und die Sägeblattposition R r , bei der die maximale Schnittlänge auftritt, werden eingegeben.
Im Schritt S 102 wird die Lage 0 des Sägeblattes erfaßt und in festen Intervallen eingegeben.
Im Schritt S 103 werden die Positionen l 1, l 2 an jedem Ende der Schnittlänge auf der Grundlage der Gleichung berechnet, die in dem Speicher gespeichert ist und die Positionen (l 1-α 1) und (l 2 + α 2) der Sägeblattführungen 27, 29 werden berechnet.
Im Schritt S 104 werden die Positionen (l 1-α 1) und (l 2 + α 2) der Sägeblattführungen 27, 29 ausgegeben. Die vorgenannten Vorgänge werden bis zur Position R r fortgesetzt, welches die Lage des Sägeblattes ist, bei der sich die maximale Schnittlänge ergibt und dann im Schritt S 105 wird die Betätigung der Zentralprozessoreinheit CPU 57 gestoppt, wenn R = R r ist.
Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Sägemaschine mit der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Die Einrichtung nach dieser Ausführungsform umfaßt ein Paar Berührungssensoren 75, 77 als Annäherungsdetektoren, um zu erfassen, wenn sich die Sägeblattführungen 27, 29 an das Werkstück W annähern. Die Einrichtung umfaßt ferner ein Paar Festzeit-Betätigungs­ schaltkreise 79, die nur für eine festgelegte Zeitspanne nach dem Empfang eines Signales 81 arbeiten, ein Paar Magnetspulenventil-Steuereinrichtungen 83, 85, ein Paar Magnetspulen-Richtungsschaltventile 87, 89 und ein Paar Hydraulikzylinder 30, 30′. Ein Paar Schutzzeitgeber 91, 93 ist angeschlossen, um die Energiequelle abzuschalten, für den Fall, daß die Betriebsdauer der Berührungssensoren 75, 77 eine festgelegte Zeitspanne überschreitet.
Im Ergebnis dieses Aufbaus wird dann, wenn die Berührungssensoren 75, 79 das Werkstück W umfassen, ein Signal an die Festzeit-Betätigungsschaltkreise 79, 81 gelegt. Die Festzeit-Betätitungsschaltkreise 79, 81 regen ein Paar Magnetspulen 87 a, 89 a der Magnetspulen-Richtungs­ schaltventile 87, 89 durch die Magnetspulen-Steuerungsein­ richtungen 83, 85 nur für eine wahlweise festgelegte Zeitspanne an. Wenn die Magnetspulen 87 a, 89 a stromdurchflossen sind, wird unter Druck stehendes Fluid zu der Stangenseite der Hydraulikzylinder 30, 30′ geführt und die Sägeblattführungen 27, 29 bewegen sich für die festgelegte Zeitspanne von dem Werkstück W weg.
Die Berührungssensoren 75, 77 bewegen sich ebenfalls von dem Werkstück W weg und der Kontakt wird geöffnet. Diese Wirkung bewirkt ein Ende des Betriebes, wenn ein Sägeschnitt gerade in der oberen Hälfte des Werkstückes W ausgeführt wird.
Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einrichtung, welche die Sägeblattführungen 27, 29 verstellt und positioniert. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Paar Schraubenteile 103, 105 durch ein Paar Servomotoren 99, 101, versehen mit einem paar Dreh-Erfassungseinrichtungen 95, 97, die Dreh-Codiereinrichtungen sein können, rotierend angetrieben. Ein Paar Mutternteile 107, 109, die mit den Schraubenteilen 103, 105 in Eingriff sind, sind wirksam, um die Sägeblattführungen 27, 29 zu bewegen.
Fig. 12 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel werden das Werkstück W und die Sägeblattführungen 27, 29 durch eine Videokamera fotografiert, das Bild wird durch eine Bildverarbeitungseinrichtung verarbeitet und auf einer Anzeigeeinrichtung dargestellt. Der Abstand d zwischen dem Werkstück W und den Sägeblattführungen 27, 29 wird berechnet. Wenn dieser Abstand d kleiner ist als ein festgesetzter Wert, werden die Sägeblattführungen 27, 29 von dem Werkstück W wegbewegt. Eine Einrichtung, die die vorerwähnten Hydraulikzylinder und eine Spindeleinrichtung, rotierend angetrieben durch einen Servomotor, aufweist, kann als die Einrichtung zur Bewegung der Sägeblattführungen 27, 29 verwandt werden.
Die erfindungsgemäße Sägemaschine unter Einschluß der vorerwähnten Einrichtungen nach der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine horizontale Bandsägemaschine begrenzt, die hier als Ausführungsbeispiel angeführt ist. Eine vertikale Bandsägemaschine, versehen mit einem treibenden Rad und einem Mitnahmerad, die vertikal beabstandet angeordnet sind, kann ebenfalls verwendet werden. Wenn eine vertikale Bandsägemaschine verwendet wird, ist es für die obere Sägeblattführung lediglich erforderlich, daß die vertikal eingestellt und positioniert wird.
Wie aus der Erläuterung der vorerwähnten Ausführungsbeispiele deutlich ist, kann, da die Position der Sägeblattführungen auf der Grundlage der Position des Sägeblattes und der Form bzw. dem Querschnitt des Werkstückes berechnet und festgelegt werden kann, die Lage der Sägeblattführungen automatisch so eingestellt werden, daß sie jeweils den Veränderungen in der Länge des jeweiligen Sägeschnittes in dem Werkstück entspricht, unabhängig von der Querschnittsform des Werkstückes. Eine Verringerung von Durchbiegungen und Schwingungen ist daher möglich. Außerdem kann die Gestalt des Querschnittes des Werkstückes ebenfalls automatisch bestimmt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Erfassung der Querschnittsform und der Abmessungen eines Werkstückes, das in einer Sägemaschine gesägt werden soll, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
  • (a) Erfassen der Breite (D) des Werkstückes (W) durch einen Breitendetektor (33),
  • (b) Erfassen des Kontaktwinkels (R) oder der Kontaktstelle, wenn das Sägeblatt (23) das Werkstück (W) berührt, durch einen Kontaktwinkeldetektor (31),
  • (c) Erfassen der Anwesenheit oder Abwesenheit einer vertikalen Seitenfläche an dem Werkstück (W) durch einen Vertikalflächendetektor (35),
  • (d) Verfahrensschritt der Bewertung, ob die Querschnittsform des Werkstückes (W) rund oder quadratisch ist, aus Daten, enthaltend die Breite (D) des Werkstückes (W), den Berührungswinkel (R) oder die Berührungsstelle und die Anwesenheit oder Abwesenheit einer vertikalen Werkstückseite, und
  • (e) Berechnen und Anzeigen der Abmessungen des Werkstückes (W).
2. Verfahren zum Erfassen der Querschnittsform und der Abmessungen eines Werkstückes, das in einer Sägemaschine gesägt werden soll, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
  • (a) Erfassen der Breite (D) des Werkstückes (W) durch einen Breitendetektor (31),
  • (b) Erfassen des Berührungswinkels (R), wenn das Sägeblatt (23) das Werkstück (W) berührt, durch einen Kontaktwinkeldetektor (31),
  • (c) Erfassen der Anwesenheit oder Abwesenheit einer vertikalen Seitenfläche an dem Werkstück (W) durch einen Vertikalflächendetektor (35),
  • (d) Berechnen der jeweiligen Kontaktwinkel (R n ) entsprechend den Werkstücken (W) verschiedener Querschnittsform auf der Grundlage der Breite (D) des Werkstückes (W),
  • (e) Vergleichen der erfaßten Berührungswinkel (R) mit den berechneten Berührungswinkeln R n ),
  • (f) Bewerten der Querschnittsform des Werkstückes (W), wenn sich diese Winkel R, R n ) in übereinstimmung befinden, und
  • (g) Berechnen und Anzeigen der Abmessungen des Werkstückes (W).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Anwesenheit einer vertikalen Seitenfläche des Werkstückes (W) erfaßt ist, der Vergleich im Schritt (c) und die Bewertung im Schritt (f) beinhalten Vergleichen der erfaßten Berührungswinkel (R) mit den entsprechenden berechneten Berührungswinkeln R n ) eines quadratischen Materiales und Feststellen, daß das Werkstück in seinem Querschnitt quadratisch ist, wenn diese Winkel in Übereinstimmung sind und Feststellen, daß das Werkstück rechteckig ist, wenn diese Winkel nicht in Übereinstimmung sind.
4. Sägemaschine mit einer Einrichtung zur Erfassung der Querschnittsform und der Abmessungen eines Werkstückes, das in einer Sägemaschine gesägt werden soll, gekennzeichnet durch:
eine Breitendetektoreinrichtung (33) zum Erfassen der Breite (D) des Werkstückes (W),
eine Kontaktwinkel-Detektoreinrichtung (31) zum Erfassen des Kontaktwinkels oder der Kontaktstelle, wenn das Sägeblatt (23) das Werkstück (W) berührt
eine Vertikalflächen-Erfassungseinrichtung (35) zum Erfassen der Anwesenheit oder Abwesenheit einer vertikalen Seitenfläche an dem Werkstück (W),
eine Berechnungseinrichtung (57) zum Bewerten, ob die Querschnittsform des Werkstückes (W) rund oder quadratisch ist, aus Daten einschließlich der Breite (D) des Werkstückes (W), des Berührungswinkels (R) oder der Kontaktstelle und die Anwesenheit oder Abwesenheit einer vertikalen Werkstückseitenfläche, und
eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Querschnittsform und der Abmessungen des Werkstückes (W).
5. Sägemaschine mit einer Einrichtung zum Erfassen der Querschnittsform und der Abmessungen eines Werkstückes, das gesägt werden soll, gekennzeichnet durch:
eine Breitendetektoreinrichtung (33) zum Erfassen der Breite (D) des Werkstückes (W),
eine Kontaktwinkel-Erfassungseinrichtung (31) zum Erfassen des Berührungswinkels zwischen dem Sägeblatt (23) und dem Werkstück (W),
eine Vertikalflächen-Erfassungseinrichtung (35) zum Erfassen der Anwesenheit oder Abwesenheit einer vertikalen Werkstückseitenfläche,
eine Berechnungseinrichtung (57) zum Berechnen der jeweiligen Kontaktwinkel (R n ) entsprechend Werkstücken von verschiedenen Querschnittsformen auf der Grundlage der Werte, die durch den Breitendetektor (33) erfaßt wurden,
wobei die Berechnungseinrichtung (57) den erfaßten Kontaktwinkel (R) mit einem berechneten Kontaktwinkel R n ), ausgewählt aus einer Mehrzahl von berechneten Kontaktwinkeln R n ) vergleicht in Abhängigkeit von den Zuständen des Signales, das durch den Vertikalflächendetektor (35) erfaßt wurde, wobei die Berechnungseinrichtung (57) die Querschnittsform wertet und die Abmessungen des Werkstückes (W) berechnet, und
eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Querschnittsform und der Abmessungen des Werkstückes (W) .
6. Sägemaschine nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Steuerabschnitt (46), der die Bewegung und Positionierung eines Paares Sägeblattführungen (27, 29) zur Führung des Sägeblattes (23) aus der Feststellung der Querschnittsform und der Abmessungen des Werkstückes (W) steuert.
7. Sägemaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Breitendetektor (33) zum Erfassen der Breite (D) des Werkstückes (W) und der Vertikalflächendetektor (35) zum Erfassen der Anwesenheit oder Abwesenheit einer vertikalen Seitenfläche an dem Werkstück (W) in Verbindung mit einer Spannvorrichtung (11) für das Klemmen und Festlegen des Werkstückes (W) in der Sägemaschine vorgesehen sind.
8. Sägemaschine mit einer Einstelleinrichtung zum Einstellen von Sägeblattführungen, gekennzeichnet durch:
einen Sägeblatt-Lagedetektor (31) zum Erfassen der Lage des Sägeblattes (23) relativ zu dem Werkstück (W),
eine Berechnungseinrichtung (57) zum Berechnen und Festlegen der Lage der Sägeblattführungen (27, 29) unter Verwendung einer speziellen Gleichung auf der Grundlage der Werte, die durch den Sägeblatt-Lagedetektor (31) erfaßt wurden, und
eine Stellvorrichtung zum Bewegen der Sägeblattführungen (27, 29) entlang einer Führungsstange in eine festgelegte Position.
9. Sägemaschine, insbesondere Bandsägemaschine, nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch:
einen Näherungsdetektor (75, 77) zur Ausgabe eines Annäherungssignales, wenn die Sägeblattführungen (27, 29) sich dem Werkstück (W) auf innerhalb eines festgelegten Wertebereiches nähern bzw. dieses berühren,
einen Festzeit-Betätigungsschaltkreis (79), der durch das Annäherungssignal betätigt wird, und
eine Stellvorrichtung, die die Sägeblattführungen (27, 29) entlang einer Führungsstange entsprechend dem Zeitwert des Festzeit-Betätigungsschaltkreises (79) bewegt.
10. Einrichtung zum Erfassen der Querschnittsform und der Abmessungen eines Werkstückes, das durch eine Sägemaschine, insbesondere Bandsägemaschine, gesägt werden soll, gekennzeichnet durch:
eine Breitendetektoreinrichtung (33) zum Erfassen der Breite (D) des Werkstückes (W),
eine Kontaktwinkel-Detektoreinrichtung (31) zum Erfassen des Kontaktwinkels oder der Kontaktstelle, wenn das Sägeblatt (23) das Werkstück (W) berührt,
eine Vertikalflächen-Erfassungseinrichtung (35) zum Erfassen der Anwesenheit oder Abwesenheit einer vertikalen Seitenfläche an dem Werkstück (W),
eine Berechnungseinrichtung (57) zum Bewerten, ob die Querschnittsform des Werkstückes (W) rund oder quadratisch ist, aus Daten einschließlich der Breite (D) des Werkstückes (W), des Berührungswinkels (R) oder der Kontaktstelle und die Anwesenheit oder Abwesenheit einer vertikalen Werkstückseitenfläche, und
eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Querschnittsform und der Abmessungen des Werkstückes (W).
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