DE4408887A1 - Displacement velocity regulating device for rotary cutting tool - Google Patents
Displacement velocity regulating device for rotary cutting toolInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Schnittgeschwindigkeit des Trennwerkzeuges einer Werkzeug maschine gemäß Gattungsbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a device for regulating Cutting speed of the cutting tool of a tool machine according to the preamble of claim 1.
Problematisch sind bei zahlreichen Trennvorgängen die unter schiedlichen Schnittbedingungen, die sich im Laufe eines Trennvorganges an der oder den Wirkstellen zwischen zu trennendem Material und Trennwerkzeug ergeben. Zu denken ist beispielsweise an das Ablängen strangförmiger Hohlprofile als Vormaterial bei der Fertigung zahlreicher Produkte, sowie auch an das Trennen von nichthomogenen Materialien, wie z. B. Mehrkomponentenwerkstoffen, armierten Materialien, Teilen mit Schweißstellen und dergleichen. Als Beispiele für mit der artigen Problemen konfrontierten Werkzeugmaschinen können Sägen mit kreisförmigem, rotierendem Sägeblatt, beispiels weise Gehrungssägen, Hubsägen, Trennmaschinen mit Trenn messern oder keramischen Trennscheiben genannt werden. Bei spielsweise beim Durchtrennen eines stranggepreßten Leicht metallprofiles, dessen Querschnitt aus einer Vielzahl geometrisch kompliziert angeordneter Rippen und Stege bestehen kann, muß ein Sägeblatt diese Stege und Rippen nacheinander, teilweise auch an mehreren Stellen gleich zeitig, durchtrennen. Aufgrund eines solchen, teilweise unterbrochenen Schnittverlaufes ergibt sich eine sehr un gleichförmige Belastung des Trennwerkzeuges. Eine ungleich förmige Belastung resultiert auch aus den ständig wechselnden Eingriffslängen zwischen Trennwerkzeug und Werkstück.The problem with numerous separation processes is the under different cutting conditions, which change in the course of a Separation process at the active site or sites between separating material and cutting tool. To think for example, to the cutting of strand-like hollow profiles Primary material in the manufacture of numerous products, as well also the separation of non-homogeneous materials, such as. B. Multi-component materials, reinforced materials, parts with Welds and the like. As examples of with the machine tool-like problems Sawing with a circular, rotating saw blade, for example wise miter saws, lifting saws, cutting machines with cutting knives or ceramic cutting discs. At for example when cutting an extruded light metal profile, the cross section of a variety ribs and webs arranged in a geometrically complex manner can exist, a saw blade must have these bars and ribs one after the other, sometimes the same in several places early, cut. Because of such, partially interrupted cutting results in a very un uniform load on the cutting tool. An unequal shaped load also results from the constantly changing Length of engagement between cutting tool and workpiece.
Bei nicht zu hohen Anforderungen an die Schnittqualität ist es dabei bei Sägemaschinen bekannt, die Sägeblätter mit einem ungeregelten Motor anzutreiben. Dieser wird so ausgelegt, daß beim Durchtrennen der maximal möglichen Querschnitte und vor gegebenen zulässigen Vorschubwerten für das Trennwerkzeug oder das Werkstück die meist technologisch bedingte Schnitt geschwindigkeit nicht unterschritten wird. Hieraus resultiert notwendigerweise eine Überdimensionierung des Trennwerkzeug antriebes und es ergeben sich während des Schnittes ständig wechselnde, kaum kontrollierbare Schnittgeschwindigkeiten des Trennwerkzeuges, die zu folgenden Problemen führen können:If the cut quality requirements are not too high it is known in sawing machines, the saw blades with a drive uncontrolled motor. This is designed so that when cutting through the maximum possible cross sections and before given allowable feed values for the cutting tool or the workpiece is the most technologically related cut speed is not undercut. This results in necessarily an oversizing of the cutting tool drive and it constantly results during the cut changing, hardly controllable cutting speeds of the Cutting tool that can lead to the following problems:
Eine geringe Standzeit der Trennwerkzeuge, eine hohe Ge räuschentwicklung und eine hohe Temperatur in der Schnitt fuge, eine schlechte Schnittqualität hinsichtlich der Ober fläche und Kontur des Schnittes, eine erhöhte Maschinenbe lastung (Drehzahl, Schwingungen und Dynamik) sowie ein er höhtes Gefährdungspotential durch die hohen kinetischen Energien und die daraus resultierende stärkere dynamische Belastung der Werkzeugmaschine.A short service life of the cutting tools, a high Ge noise and a high temperature in the cut joint, a poor cut quality with regard to the upper area and contour of the cut, increased machine area load (speed, vibrations and dynamics) and a he high hazard potential due to the high kinetic Energies and the resulting stronger dynamic Machine tool load.
Es sind bereits Werkzeugmaschinen in Form von Sägen handels üblich, die mit einer Drehzahlregeleinrichtung versehen sind. Es finden drehzahlgeregelte Antriebsmotoren für das Sägeblatt Verwendung, dabei wird die Ist-Drehzahl des Sägeblattes oder des Antriebsmotors, die sich bei bestimmten Schnittbe dingungen ergibt, mit Hilfe eines Drehzahlmeßgerätes erfaßt. Die Ist-Drehzahl wird innerhalb eines Reglers mit einer Solldrehzahl verglichen, die in Abhängigkeit von technologischen Schnittbedingungen gewählt wird. Aufgrund des Soll-/Ist-Wert-Vergleiches ermittelt der Regler eine Stell größe zur Veränderung der Motordrehzahl des Sägeblattan triebmotors und gibt diese Stellgröße weiter auf eine Leistungselektronik, die direkt auf den Antriebsmotor ein wirkt und eine Drehzahländerung veranlaßt. Die benötigte Antriebselektronik weist neben einem hohen Anschaffungspreis den Nachteil auf, daß der Antriebsmotor hinsichtlich seiner Kennlinie überwiegend im Teillastbereich gefahren wird. Der Betrieb des Motors in diesem abgeriegelten Zustand schränkt die erzielbare Trennleistung deutlich ein und erhöht damit die zur Ausführung des Schnittes erforderliche Zeit bei gleichzeitiger Senkung der Wirtschaftlichkeit.Machine tools in the form of saws are already on the market usual, which are provided with a speed control device. There are speed-controlled drive motors for the saw blade Use, the actual speed of the saw blade or of the drive motor, which can be found in certain sections conditions results, recorded with the help of a tachometer. The actual speed is measured within a controller with a Target speed compared, which is a function of technological cutting conditions is selected. Because of the The controller determines a setpoint / actual value comparison size for changing the motor speed of the saw blade drive motor and passes this manipulated variable on Power electronics that directly on the drive motor acts and causes a speed change. The needed Drive electronics have a high purchase price the disadvantage that the drive motor in terms of its Characteristic curve is mainly driven in the partial load range. Of the Operation of the engine in this locked state limits the achievable separation performance significantly and thus increases the time required to make the cut simultaneous reduction in economy.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die sich mit einfachen und kostengünstigen Mitteln realisieren läßt.The present invention is therefore based on the object to create a control device of the generic type, which can be done with simple and inexpensive means can be realized.
Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem kenn zeichnenden Teil des Anspruches 1.The solution according to the invention results from the kenn drawing part of claim 1.
Erfindungswesentlich ist, daß zur Regelung der Trennwerk zeugschnittgeschwindigkeit nicht mehr eine direkte Beein flussung seines Antriebsmotors genutzt wird, sondern ein Korrekturwert auf die Steuerung des Vorschubes für das Trennwerkzeug oder das Werkstück. Es wird damit eine in direkte Regelung der Schnittgeschwindigkeit vorgenommen, indem man aus der Drehzahländerung des Trennwerkzeuges oder seines Antriebsmotors aufgrund einer Änderung der Belastung des Trennwerkzeuges an der Schnittstelle eine Angleichung des Vorschubes herleitet. Durch die zweckgerechte Angleichung des Vorschubes ändert sich wiederum die Belastung an der Schnittstelle und damit kann die Schnittgeschwindigkeit des Trennwerkzeuges unabhängig von der Belastung an der Schnittstelle im wesentlichen konstant gehalten werden. It is essential to the invention that to regulate the separating unit tool cutting speed no longer a direct leg flow of its drive motor is used, but a Correction value on the control of the feed for the Cutting tool or the workpiece. It becomes an in direct control of the cutting speed, by looking at the speed change of the cutting tool or its drive motor due to a change in load of the cutting tool at the interface an adjustment of the Feed derives. By appropriate adjustment of the In turn, the load on the feed changes Interface and thus the cutting speed of the Cutting tool regardless of the load on the Interface are kept essentially constant.
Dank der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Regelung kann das Trennwerkzeug mit einem ungeregelten Motor angetrieben werden, der aufgrund der nicht benötigten Leistungselektronik erheblich kostengünstiger als ein geregelter Motor ist. Die anderen, zur Regelung der Motordrehzahl benötigten Bau elemente wie die Drehzahlmeßeinrichtung und der Regler sind als Standardbauelemente kostengünstig zu beziehen. Da für die Steuerung des Vorschubes des Trennwerkzeuges oder des Werk stückes auf eine ohnehin an der Werkzeugmaschine vorhandene Steuerungsbaugruppe zurückgegriffen werden kann, lassen sich die Kosten nochmals deutlich reduzieren. Auch ist die schaltungstechnische Verknüpfung des Reglers mit der Steuerungsbaugruppe für den Vorschub denkbar einfach, da hierzu mittels einer elektrischen Leitung und einer Additionsstelle direkt das Signal auf die Vorschubsteuerung aufgeschaltet werden kann.Thanks to the configuration of the control according to the invention the cutting tool is driven by an uncontrolled motor be due to the power electronics not required is considerably cheaper than a regulated motor. The other construction required to control the engine speed elements such as the speed measuring device and the controller Available inexpensively as standard components. As for the Control of the feed of the cutting tool or the factory piece on an existing one on the machine tool Control module can be used reduce costs significantly again. That too is circuitry linking the controller with the Control module for the feed very easy, because for this by means of an electrical line and Addition point directly the signal to the feed control can be activated.
Dieser relativ unkomplizierte Aufbau einer indirekten Schnittgeschwindigkeitsregelung läßt es auch als möglich erscheinen, das erfindungsgemäße Prinzip für die Nachrüstung an bestehenden Werkzeugmaschinen zu nutzen.This relatively straightforward structure of an indirect one Cutting speed control also leaves it as possible appear, the principle according to the invention for retrofitting to use on existing machine tools.
In zweckgemäßer Ausgestaltung der Korrektur des Vorschubes wird der Korrekturwert derart ermittelt, daß bei sich verringernder Schnittgeschwindigkeit des Trennwerkzeuges der Korrekturwert zu einer Verringerung des Vorschubes führt. Umgekehrt wird bei sich erhöhender Schnittgeschwindigkeit des Trennwerkzeuges auch eine Erhöhung des Vorschubes vorge nommen. Bei gleichbleibender Schnittgeschwindigkeit des Sägeblattes wird auch der Vorschubwert nicht verändert. Dadurch wird sich im Ergebnis die Schnittgeschwindigkeit des Trennwerkzeuges im wesentlichen konstant halten lassen.In an appropriate embodiment of the correction of the feed the correction value is determined in such a way that reducing cutting speed of the cutting tool Correction value leads to a reduction in the feed. Conversely, when the cutting speed increases Cutting tool also featured an increase in feed taken. At constant cutting speed of the Saw blade, the feed value is not changed. As a result, the cutting speed of the Have the cutting tool kept essentially constant.
Dadurch, daß die Motordrehzahl des Trennwerkzeugantriebes im wesentlichen konstant gehalten werden kann und eine Über dimensionierung dieses Antriebes nicht mehr erforderlich ist, ist eine gute Ausnutzung der installierten Motorleistung möglich. Die Motorleistung kann erheblich geringer projektiert werden, wodurch bei gleicher Nutzbarkeit die Kosten für den Antrieb reduziert werden.The fact that the engine speed of the cutting tool drive in can be kept essentially constant and an over dimensioning of this drive is no longer necessary, is a good use of the installed engine power possible. The engine power can be significantly lower be configured, whereby the same usability Drive costs can be reduced.
Da der Motor im wesentlichen im Vollastbereich arbeitet, ist eine im Verhältnis zur direkten Steuerung erheblich verkürzte Bearbeitungszeit beim Sägen eines Werkstückes erreichbar.Since the engine essentially works in the full-load range one considerably shortened compared to direct control Processing time available when sawing a workpiece.
Aufgrund der nahezu konstant bleibenden Schnitt geschwindigkeit lassen sich mit der erfindungsgemäßen Regelung erheblich bessere Schnittflächen des Werkstückes erzielen. Dies ist vor allen Dingen für Trennaufgaben wichtig, bei denen wie bei den schon genannten strang gepreßten Profilen aus Leichtmetall komplizierte Schnitt verläufe mit ständig wechselnden Schnittbedingungen vor liegen. Auch bei der Bearbeitung nicht so komplex geformter Werkstücke, wie z. B. Stangenrundmaterial oder ähnlichem, wird durch die Vorschubanpassung die Bearbeitungszeit reduziert sowie die Bearbeitungsgüte erhöht. Auch bei nichthomogenen Materialien, wie z. B. Mehrkomponenten werkstoffen (z. B. Material mit Verstärkungen), Guß materialien oder Teilen mit geschweißten Stellen, wird sich die Steuerung des Trennprozesses in der geschilderten Weise auswirken.Because of the almost constant cut speed can be with the invention Regulation of significantly better cut surfaces of the workpiece achieve. This is especially for separation tasks important for those like the strand already mentioned pressed profiles made of light metal complicated cut processes with constantly changing cutting conditions lie. Even less complex when machining Workpieces such as B. round rod material or the like, the machining time becomes due to the feed adjustment reduced and the processing quality increased. Also at non-homogeneous materials such as B. Multi-component materials (e.g. material with reinforcements), cast iron materials or parts with welded areas, will the control of the separation process in the manner described impact.
Aus technologischen Gründen soll die Schnittgeschwindigkeit des Trennwerkzeuges nicht unter einen Wert absinken, der sich aus dem zu trennenden Material sowie aus dem Schneidstoff des Trennwerkzeuges ergibt. Die Solldrehzahl eines Trennwerkzeuges soll daher durch den Bediener derart vorgewählt werden, daß auch bei kurzfristigen Schwankungen der Drehzahl dieser Mindestwert nicht unterschritten werden kann. Dies soll zudem in der Reglercharakteristik berücksichtigt werden. Andererseits wird zweckmäßig dafür gesorgt, daß aus Gründen des Unfallschutzes auch im lastfreien Fall, d. h. das Trennwerkzeug befindet sich nicht im Eingriff, eine vorgegebene Maximaldrehzahl nicht überschritten werden kann. Dies ergibt sich aus der Fliehkraftbelastung des Trennwerkzeugs, die ansonsten zu einer Zerstörung des Trennwerkzeugs mit den daraus resultierenden, möglichen Unfallfolgen führen kann.For technological reasons, the cutting speed of the cutting tool does not fall below a value that from the material to be separated and from the cutting material of the Separation tool results. The target speed of a Cutting tool should therefore be used by the operator be selected that even with short-term fluctuations the speed must not fall below this minimum value can. This is also said in the controller characteristics be taken into account. On the other hand, it becomes useful for this worried that for reasons of accident protection also in no-load case, d. H. the separating tool is not engaged, a predetermined maximum speed is not can be exceeded. This follows from the Centrifugal load on the cutting tool, otherwise too destruction of the cutting tool with the resulting resulting, possible consequences of an accident.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Regeleinrichtung gemäß der Erfindung im Blockschaltbild.A preferred embodiment of the invention is based on the attached drawing explained. The drawing shows one Control device according to the invention in a block diagram.
Das Blockschaltbild zeigt die Regelstrecke 2, die den zu regelnden Prozeß eines kreisförmigen Trennwerkzeuges im Eingriff bei der Bearbeitung eines Werkstückes darstellt. Weiterhin dargestellt ist ein Drehzahlmeßgerät 3, ein Regler 5 für den Soll-/Ist-Wert-Vergleich, eine Additionsstelle 7 sowie das Stellglied 1 für den Vorschub des Trennwerkzeuges.The block diagram shows the controlled system 2 , which represents the process to be controlled of a circular cutting tool in engagement when machining a workpiece. Also shown is a speed measuring device 3 , a controller 5 for the setpoint / actual value comparison, an addition point 7 and the actuator 1 for feeding the cutting tool.
Das Trennwerkzeug innerhalb der Regelstrecke 2 rotiert aufgrund der Belastungssituation an den Schneiden mit einer bestimmten Drehzahl. Diese Drehzahl wird mit Hilfe des Drehzahlmeßgerätes 3 gemessen und als Signal 8 der gemessenen Istdrehzahl des Trennwerkzeuges an den Regler 5 übergeben. Das gleichzeitig am Regler anstehende Signal der Sollwertvorgabe 4 der Trennwerkzeugdrehzahl ermöglicht dem Regler 5 einen Soll-/Ist-Wert-Vergleich, aus dem der Regler einen Korrekturwert ermittelt. Dieser Korrekturwert 10 steht am Ausgang des Reglers an und wird als Signal des Korrektur wertes für den Trennwerkzeugvorschub auf die Additionsstelle 7 aufgeschaltet. Ebenfalls auf die Additionsstelle 7 aufgeschaltet ist das Signal der Sollwertvorgabe 6 des Trennwerkzeugvorschubes. Aus der Addition der beiden Signale 6 und 10 ergibt sich das Signal des korrigierten Stellwertes 12 des Trennwerkzeugvorschubes.The cutting tool within the controlled system 2 rotates at a certain speed due to the load situation on the cutting edges. This speed is measured with the aid of the speed measuring device 3 and transferred to the controller 5 as signal 8 of the measured actual speed of the cutting tool. The signal of the setpoint specification 4 of the cutting tool speed which is present at the controller at the same time enables the controller 5 to make a setpoint / actual value comparison from which the controller determines a correction value. This correction value 10 is present at the output of the controller and is applied to the addition point 7 as a signal of the correction value for the cutting tool feed. The signal of the setpoint 6 of the cutting tool feed is also connected to the addition point 7 . The signal of the corrected control value 12 of the cutting tool feed results from the addition of the two signals 6 and 10 .
Dieses wird auf das Stellglied 1 des Vorschubes aufgegeben. Im Stellglied 1 des Vorschubes wird der korrigierte Stellwert 12 dann in eine Veränderung des Vorschubes umgewandelt und als dazu proportional es Signal 9 wieder auf die Regelstrecke 2 aufgegeben. Durch die zweckgerechte Veränderung des Vorschubes stellt sich die Antriebsdrehzahl des Trennwerk zeuges wieder nahezu auf den Sollwert ein. Mit Hilfe dieses Blockschaltbildes läßt sich eine kontinuierliche Korrektur wertermittlung des Trennwerkzeugvorschubes realisieren.This is applied to actuator 1 of the feed. In the actuator 1 of the feed, the corrected actuating value 12 is then converted into a change in the feed and signal 9 is given back to the controlled system 2 as a proportional portion thereof. By changing the feed appropriately, the drive speed of the cutting tool is almost set to the setpoint again. With the help of this block diagram, a continuous correction value determination of the cutting tool feed can be realized.
Alternativ kann der Korrekturwert einem Werkstückvorschub aufgegeben werden.Alternatively, the correction value can be a workpiece feed be abandoned.
Bei Werkzeugmaschinen mit einer hin- und herfahrenden Be wegung des Trennwerkzeuges kann unter Erfassung der Drehzahl des Antriebsmotors des Trennwerkzeuges genauso vorgangen werden.For machine tools with a reciprocating load Movement of the cutting tool can be done while recording the speed of the drive motor of the cutting tool become.
BezugszeichenlisteReference list
1 Stellglied des Trennwerkzeugvorschubes
2 Regelstrecke (Trennwerkzeug im Eingriff)
3 Drehzahlmeßeinrichtung
4 Signal der Sollwertvorgabe der Trennwerkzeugdrehzahl
5 Regler
6 Signal der Sollwertvorgabe des Trennwerkzeugvorschubes
7 Additionsstelle, Vorschubsollwert/Korrekturwert
8 Signal der gemessenen Istdrehzahl des Trennwerkzeuges
9 Signal der Stellgröße für den Trennwerkzeugvorschub
10 Signal des Korrekturwertes für den Trennwerkzeugvorschub
(Ausgang des Reglers (5))
12 Signal des korrigierten Stellwertes des
Trennwerkzeugvorschubes 1 actuator of the cutting tool feed
2 controlled system (cutting tool engaged)
3 speed measuring device
4 Signal of the setpoint specification of the cutting tool speed
5 controllers
6 Signal of the setpoint specification of the cutting tool feed
7 Addition point, feed setpoint / correction value
8 Signal of the measured actual speed of the cutting tool
9 Signal of the manipulated variable for the cutting tool feed
10 Signal of the correction value for the cutting tool feed (output of the controller ( 5 ))
12 Signal of the corrected control value of the cutting tool feed
Claims (5)
- - einem Antriebsmotor für das Trennwerkzeug,
- - einer Drehzahlmeßeinrichtung (3) zur Erfassung der tatsächlichen Drehzahl des Trennwerkzeuges oder seines Antriebsmotors,
- - einer Regeleinrichtung (5) mit einem Soll-/Ist-Wert- Vergleich für die Drehzahl des Trennwerkzeuges und
- - einer Vorschubeinrichtung für das Trennwerkzeug oder das Werkstück,
- - a drive motor for the cutting tool,
- - A speed measuring device ( 3 ) for detecting the actual speed of the cutting tool or its drive motor,
- - A control device ( 5 ) with a target / actual value comparison for the speed of the cutting tool and
- a feed device for the cutting tool or the workpiece,
die Regeleinrichtung (5) aus dem Soll-/Ist-Wert-Vergleich der Drehzahl laufend Korrekturwerte zu einem vorgegebenen Sollwert des Vorschubes ermittelt und diese Korrekturwerte der Steuerung des Vorschubes (1) aufgibt. characterized in that
the control device ( 5 ) continuously determines correction values for a predetermined setpoint value of the feed from the setpoint / actual value comparison of the speed and gives these correction values to the control of the feed ( 1 ).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944408887 DE4408887A1 (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Displacement velocity regulating device for rotary cutting tool |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19944408887 DE4408887A1 (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Displacement velocity regulating device for rotary cutting tool |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4408887A1 true DE4408887A1 (en) | 1995-09-21 |
Family
ID=6512921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19944408887 Withdrawn DE4408887A1 (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Displacement velocity regulating device for rotary cutting tool |
Country Status (1)
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DE (1) | DE4408887A1 (en) |
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