DE4222906A1 - Vorschubhydraulik für Sägemaschinen zum Sägen von Rohren und Profilen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorschubhydraulik für Sägema­ schinen zum Sägen von Rohren und Profilen. Insbesondere ist da­ bei an Metallprofile, z. B. Winkelprofile, T-Profile oder Doppelt- T-Profile gedacht. Nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 besitzt die Vorschubhydraulik einen Hydrozylinder, von dem ein Vorschub Verstellbar ist, eine Druckquelle und ein Wegeventil, das zwi­ schen der Druckquelle und dem Hydrozylinder angeordnet ist.

Eine Vorschubhydraulik mit diesen Merkmalen ist aus der DE-OS 26 59 235 bekannt. Diese Schrift zeigt eine Sägemaschine, bei der in üblicher Weise das Sägegut in Schnittrichtung ruht und das Sägeblatt vom Vorschub getragen und mit diesem von dem Hydrozy­ linder verstellt wird. Zur Optimierung des Sägevorgangs ist die Vorschubhydraulik der bekannten Sägemaschine so ausgebildet, daß während des gesamten Schnittverlaufes automatisch ein konstanter Schnittdruck aufrechterhalten wird. Mit Schnittdruck wird dabei die Kraft bezeichnet, mit der das Sägeblatt gegen das Sägegut gedrückt wird. Wird diese Kraft konstant gehalten, so paßt sich die Voschubgeschwindigkeit während des gesamten Sägevorgangs an das Materialangebot für die Zerspanung an, so daß auch die Bela­ stung des Sägeblattes konstant gehalten und damit optimiert wird.

Bei der bekannten Sägemaschine wird versucht, den Schnittdruck dadurch konstant zu halten, daß der Hydrozylinder mit einem kon­ stanten Hydrodruck beaufschlagt wird. Dazu ist an die Leitung zwischen dem Wegeventil und dem Hydrozylinder ein Druckbegren­ zungsventil angeschlossen, dessen Einstellung den maximalen Druck im Hydrozylinder und damit die Kraft, mit der das Säge­ blatt gegen das Sägegut gedrückt wird, bestimmt. Anstelle eines Druckbegrenzungsventils kann auch ein Druckminderventil vorgese­ hen sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorschubhydraulik für Sägemaschinen, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des An­ spruches 1 aufweist, so weiterzuentwickeln, daß mit wenigen hydraulischen Komponenten eine gute Konstanz der Kraft erreich­ bar ist, mit der Sägeblatt und Sägegut gegeneinander gedrückt werden, was zu einer Standzeitverlängerung des Sägeblattes führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Vorschubhydraulik mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß die vom Hydrozylinder für das Bewegen des Vorschubs zu erbringende Kraft durch einen Sensor direkt oder indirekt er­ faßbar ist, daß das Wegeventil ein Servo- oder Proportional-We­ geventil ist und daß von einer Steuerelektronik ein Sollwert der Kraft mit dem vom Sensor aufgenommenen Istwert vergleichbar und ein elektrisches Stellglied des Proportional-Wegeventils derart ansteuerbar ist, daß der Vorschub mit konstanter, dem Sollwert entsprechend der Kraft verstellt wird. Bei einer erfindungsgemäßen Vorschubhydraulik ist also neben einem Wegeventil nicht noch zusätzlich ein Druckregelventil oder Druckbegrenzungsventil not­ wendig. Es genügt ein Servo- oder Proportional-Wegeventil allein, das so gesteuert wird, daß durch den durch das Ventil fließenden Volumenstrom zumindest während eines Teils des Vor­ schubs ein solcher Druck im Hydrozylinder aufrechterhalten wird, daß die Kraft konstant ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Vorschub­ hydraulik kann man den Unteransprüchen entnehmen.

So ist gemäß Anspruch 2 die Kraft vorteilhafterweise unmittelbar von dem Sensor erfaßbar. Dadurch kann die Reaktionszeit der Vor­ schubhydraulik gegenüber einer anderen Lösung, bei der zum z. B. die Kraft über den im Hydrozylinder vorhandenen Druck erfaßt wird, verkürzt werden. Denn der Druck im Hydrozylinder ändert sich gegenüber dem Schnittdruck mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung, die durch eine direkte Erfassung der Kraft ausge­ schaltet wird. Der Kraftsensor, der gemäß Anspruch 4 vorteilhaf­ terweise eine Kraftmeßdose ist, wird gemäß Anspruch 3 bevorzugt an der Kolbenstange des Hydrozylinders und außerhalb von diesem angeordnet. Veränderungen im Reibwert zwischen dem Kolben bzw. der Kolbenstange und dem Zylinder beeinflussen dann den Schnitt­ druck in keiner Weise.

Für eine schnelle Reaktion der Vorschubhydraulik auf Änderungen des Schnittdruckes ist es besonders vorteilhaft, wenn gemäß An­ spruch 5 das Proportional-Wegeventil ein vorgesteuertes Ventil mit einem Servoventil als Vorsteuerventil ist.

Die Verwendung eines Servo- oder Proportional-Wegeventils er­ laubt es, den Vorschub nicht nur kraftgeregelt, sondern auch ge­ schwindigkeitsgesteuert bzw. -geregelt zu verfahren. Es ist des­ halb in der vorteilhaften Weiterbildung des Anspruches 6 vorge­ sehen, daß die Position des Vorschubs von einem Wegsensor erfaß­ bar ist, daß der Bewegungsablauf des Vorschubs in verschiedene Abschnitte eingeteilt ist und daß der Vorschub in wenigstens ei­ nem Abschnitt geschwindigkeitsgesteuert bzw. -geregelt verfahr­ bar ist. Es ist dann z. B. möglich, das Sägeblatt von einer Aus­ gangsposition aus mit konstanter Geschwindigkeit bis an das Pro­ fil heranzufahren. Dann wird das Profil kraftgeregelt durchge­ sägt. Im Anschluß daran wird das Sägeblatt in einem Rückhub wie­ der mit konstanter Geschwindigkeit in die Ausgangsposition ver­ fahren. Vorteilhafterweise ist der Vorschub dann auf Rückhub um­ schaltbar, wenn die vom Kraftsensor aufgenommene Größe der Kraft einen bestimmten Wert unterschreitet und damit angezeigt wird, daß das Profil durchgesägt ist . . Dann müssen nicht für verschie­ dene Profile verschiedene Positionen für das Hubende eingegeben werden.

Die Druckquelle ist vorteilhafterweise eine druckregelbare Ver­ stellpumpe, insbesondere eine druckregelbare Axialkolbenpumpe, die jeweils eine solche Menge an Druckmittel fördert, daß vor dem Proportional-Wegeventil ein weitgehend konstanter hoher Be­ triebsdruck ansteht.

Gemäß Anspruch 9 ist das Sägegut zwischen einem von einem Hydro­ zylinder verfahrbaren ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag einklemmbar. Außerdem ist die Klemmkraft in Abhängigkeit vom Profil des Sägeguts veränderbar. Damit wird der Tatsache Rech­ nung getragen, daß die maximale Klemmkraft, die ein Profil ohne Formänderung aushält, vom Profil abhängt. Es ist leicht einzuse­ hen, daß eine solche Ausführung auch unabhängig von den Merkma­ len aus den vorhergehenden Ansprüchen verwendet werden kann. Die Ansprüche 10 bis 12 beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Hydraulik gemäß Anspruch 9 mit einer in Abhängigkeit vom Profil des Sägeguts veränderbaren Klemmkraft. Besonders günstig er­ scheint es dabei, wenn das Profil des Sägeguts in einen Rechner eingebbar ist, der Rechner die Klemmkraft für dieses Profil er­ mittelt und der Hydrozylinder entsprechend dieser Klemmkraft mit Druck beaufschlagbar ist. Dabei ist der Druck vorteilhafterweise durch ein von einem selbsthemmenden Elektromotor verstellbares Druckregelventil einstellbar. Der selbsthemmende Elektromotor muß nur dann angesteuert werden, wenn der maximale Klemmdruck verändert werden soll. Solange keine Änderung notwendig ist, ist keine Versorgung des Elektromotors mit Spannung notwendig. Ein Hubmagnet dagegen müßte dauernd an Spannung liegen. Auch wird bei oder nach einem Stromausfall eine zuverlässige Klemmung sichergestellt.

Der Hydrozylinder zum Festklemmen des Sägegutes und der Hydrozy­ linder zum Bewegen des Vorschubs sind bevorzugt von derselben Druckquelle mit Druck beaufschlagbar.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorschubhydrau­ lik für eine Sägemaschine ist in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun nä­ her erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 schematisch eine Sägemaschine mit einem Vorschubzylinder und einem Klemmzylinder und

Fig. 2 die hydraulische Schaltung zum Antrieb der beiden Hydrozylinder.

Bei der Sägemaschine nach Fig. 1 ist ein Sägeblatt 10 zusammen mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor auf einem Vorschub 11 befestigt, der von einem Hydrozylinder 12 zum Sägen des Säge­ guts geradlinig hin und her bewegt werden kann. Der Hydrozylin­ der 12 besitzt einen Kolben 13 mit einer Kolbenstange 14, mit der er am Vorschub 11 angreift. Am Ende der Kolbenstange 14 ist eine Kraftmeßdose 15 angeordnet, an deren Ausgang je nach der über die Kolbenstange auf den Vorschub ausgeübten Kraft ein elektrisches Signal unterschiedlicher Höhe ansteht. Der Hydrozy­ linder 12 ist außerdem mit einem an sich bekannten Wegsensor 16 ausgestattet, zu dem u. a. ein Meßstab 17 gehört, der von der der Kolbenstange abgewandten Seite des Kolbens 13 durch diesen hin­ durch in die mit einem Sackloch versehene Kolbenstange 14 je nach Stellung des Kolbens verschieden weit hineinragt. Am Aus­ gang des Wegsensors 16 steht ein elektrisches Signal an, dessen Höhe von der Position des Kolbens 13 abhängt.

In Richtung der Achse des Sägeblatts 10 sind auf einem nicht dargestellten Rollgang Profile 20 verschiebbar. In Fig. 1 ist ein Doppel-T-Profil gezeigt, das mit seinen beiden Seitenstegen auf dem Rollgang aufliegt. Zum Durchsägen wird das Profil 20 von einem ersten bewegbaren Anschlag 21 zwischen diesem und einem zweiten, festen Anschlag 22 festgeklemmt. Der Anschlag 21 ist von einem Hydrozylinder 23 verfahrbar, der wie der Hydrozylinder 12 einen Kolben 24 und eine Kolbenstange 25 und einen Wegsensor 16 besitzt. An die beiden Zuleitungen zu dem Hydrozylinder 23, die in den kolbenseitigen bzw. kolbenstangenseitigen Druckraum 26 bzw. 27 führen, ist jeweils ein Drucksensor 28 angeschlossen.

Der Fig. 2 kann man entnehmen, daß die beiden Zuleitungen 29 und 30 zum Hydrozylinder 23 mit den beiden Arbeitsanschlüssen A und B eines Proportional-Wegeventils 35 verbunden sind, das au­ ßer den Arbeitsanschlüssen A und B noch einen Druckanschluß P und einen Tankanschluß T aufweist.

Bei dem Proportional-Wegeventil 35 handelt es sich um ein vorge­ steuertes Ventil, wobei das Vorsteuerventil ein elektrisch betä­ tigtes Ventil mit einer ersten und mit einer zweiten Stufe ist.

Die erste Stufe weist einen dauermagnetisch erregten Steuermotor und einen hydraulischen Verstärker auf, der als Düsen-Prallplat­ tenventil ausgebildet ist. Die zweite Stufe dient als Volumen- Strom-Verstärkerstufe zur Ansteuerung des Hauptventils. Derar­ tige Proportional-Wegeventile sind allgemein bekannt und z. B. in dem Katalogblatt RD 29 091/12.87 der Fa. Mannesmann Rexroth GmbH näher beschrieben.

In der Druckleitung zwischen dem Anschluß P des Proportional-Wege­ ventils 35 und dem Druckanschluß einer Hydropumpe 36 befindet sich ein Druckregelventil 37, dessen Ausgangsdruck über einen selbsthemmenden Elektromotor 38 eingestellt werden kann. Die Verwendung eines selbsthemmenden Elektromotors anstelle eines Hubmagneten hat den Vorteil, daß der Elektromotor nur während der Verstellung des Ventils mit Spannung versorgt werden muß, während ein Hubmagnet dauernd an Spannung liegen muß, und daß der eingestellte Drucksollwert auch bei einem Stromausfall er­ halten bleibt. Dadurch ist eine sichere Klemmung unter allen Um­ ständen gewährleistet. Das Druckregelventil 37 wird dazu verwen­ det, um in Abhängigkeit vom jeweiligen Profil 20 den im kolben­ stangenseitigen Druckraum 27 des Hydrozylinders 23 herrschenden maximalen Druck und damit die Klemmkraft zu verändern. Im ein­ zelnen ist vorgesehen, daß das Profil 20 in einen Rechner einge­ geben wird, der den Weg, um den der Kolben 24 verfahren werden muß, bis der Anschlag 21 das Profil 20 berührt und die Klemm­ kraft für das jeweilige Profil ermittelt. Zum Klemmen wird dann der Kolben 24 zunächst mit einer bestimmten Geschwindigkeit, die über das Proportional-Wegeventil 35 einstellbar ist, verfahren, wobei der zurückgelegte Weg von dem Wegsensor 16 rückgemeldet wird. Sobald der erste Anschlag 21 das Profil erreicht hat, baut sich im Druckraum 27 der über das Druckreduzierventil 37 einge­ stellte Druck auf.

Die zu dem kolbenseitigen Druckraum 39 des Hydrozylinders 12 führende Leitung 40 ist an den Arbeitsanschluß A und die zum kolbenstangenseitigen Druckraum 41 führende Leitung 42 an den Arbeitsanschluß B eines Proportional-Wegeventils 43 angeschlos­ sen, das in konstruktiver Hinsicht dem Ventil 35 entspricht, je­ doch eine größere Nenngröße hat. In die Druckleitung 44 zwischen dem Druckanschluß P des Proportional-Wegeventils 43 und dem Druckanschluß der Hydropumpe 36 ist vor dem Wegeventil 43 ein entsperrbares Rückschlagventil 45, das zum Wegeventil hin sperrt und vor der Hydropumpe 36 ein Rückschlagventil 46 eingefügt, das zur Pumpe hin sperrt. Das Rückschlagventil 45 kann über ein elektromagnetisch betätigbares Wegeventil 47 entsperrt werden. Zwischen den beiden Rückschlagventilen 45 und 46 ist an die Lei­ tung 44 ein Hydrospeicher 48 angeschlossen, der in nicht näher dargestellter Weise mit einem Sicherheits- und Absperrblock ver­ sehen ist. Das Rückschlagventil 46 verhindert, daß aus dem Spei­ cher 48 Drucköl zur Hydropumpe 36 fließt. Mit dem Rückschlagven­ til 45 kann der Pumpenstrom zum Wegeventil 43 und zum Hydrozy­ linder 12 leckölfrei abgesperrt werden. Die Bewegung des Kolbens 13 kann somit gestoppt werden, ohne daß die Hydropumpe 36 ausge­ schaltet wird. Auch wird bei stillstehender Anlage hierdurch eine selbsttätige Entladung des Speichers 48 über das Wegeventil 43 verhindert.

Die Hydropumpe 36 saugt Öl aus einem Vorratsbehälter 49 an, in den auch die zu den Tankanschlüssen der Wegeventile 35, 43 und 47 führenden Leitungen münden. Bei der Hydropumpe 36 handelt es sich um eine verstellbare Axialkolbenpumpe, die druckgeregelt ist. Sie ist die Druckquelle für beide Hydrozylinder 12 und 23.

Zum Durchsägen des zwischen den beiden Anschlägen 21 und 22 festgeklemmten Profils 20 wird das Sägeblatt zunächst geschwin­ digkeitsgesteuert bis an das Profil 20 herangeführt. Die Ge­ schwindigkeit wird dabei durch das durch das Wegeventil 43 fließende Ölvolumen pro Zeiteinheit bestimmt. Der Wegsensor 16 über­ wacht die Position des Sägeblatts 10. Der Weg, den das Sägeblatt bis zum Erreichen des Profils 20 zurücklegen muß, hängt von der Art und der Größe des Profils ab. Der Weg kann von einem Rechner vorgegeben werden, in den die Abmessungen des Profils eingegeben sind.

Sobald das Profil 20 vom Sägeblatt 10 erreicht ist, wird auf Kraftregelung umgeschaltet, d. h., das Sägeblatt wird mit einem konstanten Schnittdruck durch das Profil 20 hindurchgezogen. Der Schnittdruck wird durch die Kraftmeßdose 15 überwacht, deren Ausgang mit einer Steuerelektronik verbunden ist, die das Pro­ portional-Wegeventil 43 derart steuert, daß die von der Kraft­ meßdose 15 aufgenommene Kraft konstant bleibt. Je nach Ein­ griffslänge des Sägeblatts in das Profil 20 ändert sich also die Geschwindigkeit des Vorschubs. Nach dem Durchsägen des Profils 20 fällt die von der Kraftmeßdose 15 aufgenommene Größe der Kraft ab. Dies erkennt die Steuerelektronik und steuert das Pro­ portional-Wegeventil 43 um, so daß das Sägeblatt 10 zurückbewegt wird. Dieser Rückhub des Sägeblatts ist wiederum geschwindig­ keitsgesteuert.

Möglich ist es auch, für jedes Profil 20 die Position zu bestim­ men, die das Sägeblatt einnimmt, wenn das Profil durchgesägt ist. Sobald diese Position erreicht wird, wird der Vorschub auf Rückhub geschaltet.

Claims (12)

1. Vorschubhydraulik für Sägemaschinen zum Sägen von Rohren und Profilen mit einem Hydrozylinder (12), von dem ein Vorschub (11) verstellbar ist, mit einer Druckquelle (36) und mit einem zwischen der Druckquelle (36) und dem Hydrozylinder (12) ange­ ordneten Wegeventil (43), dadurch gekennzeichnet, daß die vom Hydrozylinder (12) für das Bewegen des Vorschubs (11) zu erbrin­ gende Kraft durch einen Sensor (15) direkt oder indirekt erfaß­ bar ist, daß das Wegeventil ein Servo- oder Proportional- Wegeventil (43) ist und daß von einer Steuerelektronik ein Sollwert der Kraft mit dem vom Sensor (15) aufgenommenen Istwert vergleichbar und ein elektrisches Stellglied des Proportional- Wegeventils (43) derart ansteuerbar ist, daß der Vorschub (11) mit konstanter, dem Sollwert entsprechender Kraft verstellt wird.

2. Vorschubhydraulik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß von dem Sensor (15) unmittelbar die Kraft erfaßbar ist.

3. Vorschubhydraulik nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kraftsensor (15) an der Kolbenstange (14) des Hy­ drozylinders (12) und außerhalb von diesem angeordnet ist.

4. Vorschubhydraulik nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kraftsensor eine Kraftmeßdose (15) ist.

5. Vorschubhydraulik nach einem vorhergehenden Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß das Proportional-Wegeventil (43) ein vorgesteuertes Ventil mit einem Servoventil als Vorsteuerventil ist.

6. Vorschubhydraulik nach einem vorhergehenden Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß die Position des Vorschubs (11) von einem Wegsensor (16) erfaßbar ist, daß der Bewegungsablauf des Vorschubs (11) in verschiedene Abschnitte eingeteilt ist und daß der Vorschub in wenigstens einem Abschnitt geschwindigkeitsge­ steuert/-geregelt verfahrbar ist.

7. Vorschubhydraulik nach einem vorhergehenden Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß der Vorschub (11) auf Rückhub um­ schaltbar ist, wenn die vom Kraftsensor (15) aufgenommene Größe der Kraft einen bestimmten Wert unterschreitet.

8. Vorschubhydraulik nach einem vorhergehenden Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß die Druckquelle eine druckregelbare Verstellpumpe (36), insbesondere eine druckregelbare Axialkol­ benpumpe (36) ist.

9. Vorschubhydraulik, insbesondere nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Sägegut (20) zwischen einem von einem Hydrozylinder (23) verfahrbaren, ersten Anschlag (21) und einem zweiten Anschlag (22) einklemmbar ist und daß die Klemmkraft in Abhängigkeit vom Profil des Sägeguts (20) verän­ derbar ist.

10. Vorschubhydraulik nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß das Profil des Sägeguts (20) in einen Rechner eingebbar ist, daß der Rechner die Klemmkraft für dieses Profil ermittelt und daß der Hydrozylinder (23) entsprechend dieser Klemmkraft mit Druck beaufschlagbar ist.

11. Vorschubhydraulik nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Druck, mit dem der Hydrozylinder (23) ent­ sprechend der Klemmkraft beaufschlagbar ist, durch ein von einem selbsthemmenden Elektromotor (38) verstellbaren Druckregelventil (37) einstellbar ist.

12. Vorschubhydraulik nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß der Hydrozylinder (23) zum Festklemmen des Sägegutes (20) von derselben Druckquelle (36) wie der Hydro­ zylinder (12) zum Bewegen des Vorschubs (11) mit Druck beauf­ schlagbar ist.