DE9421744U1

DE9421744U1 - Einrichtung zur Regelung der Schnittgeschwindigkeit einer Säge mit Sägeblatt

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Publication number: DE9421744U1
Application number: DE9421744U
Authority: DE
Original assignee: Nienkemper Maschinenbau & GmbH
Current assignee: Nienkemper Maschinenbau & GmbH
Priority date: 1994-03-16
Filing date: 1994-03-16
Publication date: 1996-09-12
Anticipated expiration: 2004-03-17

Description

Patentanwälte

7/9 ' Dr. Loesenbeck <i980) _t

Dipl.-Ing. Stracke Dipl.-Ing. Loesenbeck Jöllenbecker Str. 164, 36613 Bielefeld 1

Nienkemper Maschinenbau GmbH & Co. KG Industriestraße 8, 59305 Ennigerloh

Einrichtung zur Regelung der Schnittgeschwindigkeit einer

Säge mit Sägeblatt

Beschreibung;

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Schnittgeschwindigkeit einer Säge mit Sägeblatt gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Das Ablängen z. B. stangenförmigen Vormaterials bei der Fertigung von Produkten aus Halbzeugrohlingen findet heute sowohl auf Sagemaschinen mit kreisförmigen, rotierenden Sägeblättern als auch auf Hubsägen statt. Problematisch bei dieser Fertigungsaufgabe sind die unterschiedlichen Schnittbedingungen, die sich im Laufe des Trennvorganges an der oder den Wirkungsstellen zwischen zu trennendem Material und Sägeblatt ergeben.

Ein typisches Beispiel für eine derartige Fertigungsaufgabe ist im Metallbau das Ablängen von stranggepreßten Leichtmetallprofilen, deren Querschnitt aus einer Vielzahl geometrisch kompliziert angeordneter Rippen und Stege bestehen kann. Beim Durchtrennen eines solchen Profiles muß das Sägeblatt diese Stege und Rippen nacheinander, teilweise auch an mehreren Stellen gleichzeitig, durchtrennen. Aufgrund einer solchen, teilweise unterbrochenen Schnittverlaufslinie

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ergibt sich eine sehr ungleichförmige Belastung des Sägeblattes, ebenso durch die ständig wechselnde Eingriffslänge zwischen Sägeblatt und Werkstück.

Bei nicht zu hohen Anforderungen an die Schnittqualität werden Sagemaschinen eingesetzt, deren Sägeblätter mit einem ungeregelten Motor angetrieben werden. Dieser Motor wird schon bei der Dimensionierung derart ausgelegt, daß auch beim Durchtrennen der maximal möglichen Halbzeugquerschnitte bei

^:' zulässigen Vorschubwerten des Sägeblattes dessen Mindestschnittgeschwindigkeit, die technologisch bedingt ist, nicht unterschritten wird. Durch diese überdimensionierung des Sägeblattantriebes ergeben sich während des Schnittes ständig wechselnde, nicht kontrollierbare Schnittgeschwindigkeiten des Sägeblattes, die zu den folgenden Problemen führen: Die geringe Standzeit der verwendeten Sägeblätter, eine hohe Geräuschentwicklung sowie eine hohe Temperatur in der Schnittfuge, eine schlechte Schnittqualität hinsichtlich der Oberfläche und Kontur des Schnittes, eine erhöhte Maschirienbelastung (Drehzahl, Schwingungen und Dynamik) sowie ein erhöhtes Gefährdungspotential durch die hohen kinetischen "■} Energien und die daraus resultierende stärkere dynamische Belastung der Sägemaschine.

Es sind bereits Sägen mit Drehzahlregeleinrichtungen der gattungsgemäßen Art handelsüblich. Eine Verbesserung der Qualität des Sägeschnittes wird bei diesen Sägen durch die Verwendung eines drehzahlgeregelten Antriebsmotors für das Sägeblatt erreicht. Dabei wird die Istdrehzahl des Sägeblattes oder des Antriebsmotors, die sich bei bestimmten Schnittbedingungen ergibt, mit Hilfe eines Drehzahlmeßgerätes erfaßt. Diese Istdrehzahl wird innerhalb des Reglers mit einer Solldrehzahl verglichen, die in Abhängigkeit von technologischen Schnittbedingungen (Material, Schneidstoff) gewählt wird. Aufgrund des Soll/Ist-Wert-Vergleichs ermittelt

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der Regler eine Stellgröße zur Veränderung der Motordrehzahl des Sägeblattantriebes und gibt diese Stellgröße weiter an eine Leistungselektronik, die direkt auf den Antriebsmotor des Sägeblattes einwirkt und eine Drehzahländerung des Antriebsmotors veranlaßt.

Die benötigte Leistungselektronik weist neben einem hohen Anschaffungspreis auch den Nachteil auf, daß der Motor hinsichtlich, seiner Kennlinie überwiegend im Teillastbereich gefahren wird. Der Betrieb des Motors in diesem sogenannten abgeregelten Zustand schränkt das erzielbare Zerspanungsvolumen deutlich ein und erhöht damit die zur Ausführung des Schnittes erforderliche Zeit bei gleichzeitiger Senkung der Wirtschaftlichkeit.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Regeleinrichtung der gattungsgemäßen Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln zu realisieren.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden , Merkmalen des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist es, daß zur Regelung der Sägeblattschnittgeschwindigkeit
nicht mehr eine direkte Beeinflussung

des Antriebsmotors des Sägeblattes genutzt wird, sondern ein
Korrekturwert auf die Steuerung des Vorschubes für das
Sägebaltt oder das Werkstück gegeben wird. Es wird damit eine
indirekte Regelung der Schnittgeschwindigkeit vorgenommen,
indem aus der Drehzahländerung des Sägeblattes oder seines

Antreibmotors aufgrund einer Änderung der Belastung des

Sägeblattes an der Schnittstelle eine Angleichung des Vorschubes
hergeleitet wird. Durch zweckgerechte Angleichung des
Vorschubes ändert sich wiederum die Belastung an der Schnitt-

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stelle und damit kann die Schnittgeschwindigkeit des Sägeblattes unabhängig von der Belastung an der Schnittstelle nahezu konstant gehalten werden.

Dank der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Regelung kann das Sägeblatt 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 Bauelemente wie die Drehzahlmeßeinrichtung und der Regler sind als Standardbauelemente kostengünstig zu beziehen. Da für die Steuerung des Vorschubes des Sägeblattes oder des Werkstückes auf eine ohnehin an der Sägemaschine 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.

Dieser relativ unkomplizierte Aufbau einer indirekten Regelung läßt es auch als möglich erscheinen, das erfindungsgemäße Prinzip für die Nachrüstung an bestehenden derartigen Sägemaschinen zu nutzen.

In zweckgemäßer Ausgestaltung der Korrektur des Vorschubes wird der Korrekturwert derart ermittelt, daß bei sich verringernder Schnittgeschwindigkeit des Sägeblattes der Korrekturwert zu einer Verringerung des Vorschubes führt, umgekehrt wird bei sich erhöhender Schnittgeschwindigkeit des Sägeblattes auch eine Erhöhung des Sägeblattvorschubes vorgenommen. Bei gleichbleibender Schnittgeschwindigkeit des

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Sägeblattes wird auch der Vorschubwert nicht verändert. Dadurch wird sich im Ergebnis die Schnittgeschwindigkeit des Sägeblattes im wesentlichen konstant halten lassen.

Dadurch, daß die Motordrehzahl des Sägeblattantriebes im wesentlichen konstant gehalten werden kann und eine Überdimensionierung dieses Antriebes nicht mehr erforderlich ist,

ist eine gute Ausnutzung der installierten Motorleistung &igr;

möglxch. Die Motorleistung kann erheblich geringer projektiert werden, wodurch bei gleicher Nutzbarkeit die Kosten für den Antrieb reduziert werden.

Da der Motor im wesentlichen im Vollastbereich arbeitet, ist eine im Verhältnis zur direkten Steuerung erheblich verkürzte Bearbeitungszeit beim Sägen eines Werkstückes erreichbar.

Aufgrund der nahezu konstant bleibenden Schnittgeschwindigkeit lassen sich mit der erfindungsgemäßen Regelung erheblich bessere Schnittflächen des gesägten Werkstückes erzielen.

Dies ist vor allen Dingen für Trennaufgaben wichtig, bei

') denen wie bei den schon genannten stranggepreßten Profilen aus Leichtmetall komplizierte Schnittverläufe mit ständig wechselnden Schnittbedingungen vorliegen. 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 &zgr;. B. Mehrkomponentenwerkstoffen (&zgr;. B. Material mit Verstärkungen), Gußmaterialien oder Teilen mit geschweißten Stellen, wird sich die Steuerung des Sägeprozesses in der geschilderten Weise auswirken.

Aus technologischen Gründen soll die Schnittgeschwindigkeit des kreisförmigen Sägeblattes nicht unter einen Wert ab-

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sinken, der sich aus dem zu sägenden Material sowie aus dem Schneidstoff des Sägeblattes ergibt. Die Solldrehzahl z. B. eines kreisförmigen Sägeblattes 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 kreisförmige Sägeblatt befindet sich nicht im Eingriff, eine vorgegebene Maximaldrehzahl nicht überschritten werden kann. Dies ergibt sich aus der Fliehkraftbelastung des Sägeblattes, die ansonsten zu einer Zerstörung des Sägeblattes mit den daraus resultierenden, möglichen Unfallfolgen führen kann.

Ein bevorzugtes Ausführungsbexspiel der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Regeleinrichtung gemäß der Erfindung im Blockschaltbild.

Das Blockschaltbild zeigt die Regelstrecke 2, die den zu , regelnden Prozeß für ein kreisförmigen Sägeblattes 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 Sägeblattvorschub.

Das in diesem Beispiel kreisförmige Sägeblatt innerhalb der Regelstrecke 2 rotiert aufgrund der Belastungssituation an den Schneiden mit einer bestimmten Drehzahl entsprechend einer bestimmten Schnittgeschwindigkeit. Diese Drehzahl wird mit Hilfe des Drehzahlmeßgerätes 3 gemessen und als Signal 8 der gemessenen Istdrehzahl des Sägeblattes an den Regler 5 übergeben. Das gleichzeitig am Regler anstehende Signal der

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Sollwertvorgabe 4 der Sägeblattdrehzahl ermöglicht dem Regler 5 einen Soll-ZIst-Wert-Vergleich, aus dem der Regler einen Korrekturwert ermittelt. Dieser Korrekturwert 10 steht am Ausgang des Reglers an und wird als Signal des Korrekturwertes für den Sägeblattvorschub auf die Additionsstelle 7 aufgeschaltet. Ebenfalls auf die Additionsstelle 7 aufgeschaltet ist das Signal der Sollwertvorgabe 6 des Sägeblattvorschubes. Aus der Addition der beiden Signale 6

•^; und 10 ergibt sich das Signal des korrigierten Stellwertes 12 des Sägeblattvorschubes.

Dieses wird auf das Stellglied 1 des Sägeblattvorschubes aufgegeben. Im Stellglied 1 des Sägeblattvorschubes wird der korrigierte Stellwert 12 dann in eine Veränderung des Sägeblattvorschubes umgewandelt und als dazu proportionales Signal 9 wieder auf die Regelstrecke 2 aufgegeben. Durch die zweckgerechte Veränderung des SägeblattvorSchubes stellt sich die Antriebsdrehzahl des Sägeblattes wieder nahezu auf den Sollwert ein. Mit Hilfe dieses Blockschaltbildes läßt sich eine kontinuierliche Korrekturwertermittlung des Sägeblattvorschubes realisieren.

Alternativ kann der Korrekturwert einem Werkstückvorschub aufgegeben werden.

Bei einer Hubsäge kann unter Erfassung der Drehzahl des SägeblattAntriebsmotors genauso vorgegangen werden. Die im wesentlichen Konstant zu haltende Schnittgeschwindigkeit resultiert aus der Hubzahl des Sägeblattes.

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Bezugszeichenliste

1. Stellglied des Sägeblattvorschubes

2. Regelstrecke (Sägeblatt im Eingriff) 10

3. Drehzahlmeßeinrichtung

4. Signal der Sollwertvorgabe der Sägeblattdrehzahl

5. Regler

6. Signal der Sollwertvorgabe des Sägeblattvorschubes

7. Additionsstelle, Vorschubsollwert/Korrekturwert 20

8. Signal der gemessenen Istdrehzahl des Sägeblattes

9. Signal der Stellgröße für den Sägeblattvorschub

10. Signal des Korrekturwertes für den Sägeblattvorschub -j (Ausgang des Reglers (5))

12. Signal des korrigierten Stellwertes des Sägeblattvorschubes

Claims

Schutzansprüche

1. Einrichtung zur Regelung der Schnittgeschwindigkeit einer Säge mit Sägeblatt mit

einem Antriebsmotor für das Sägeblatt,

einer Drehzahlmeßeinrichtung (3) zur Erfassung der tatsächlichen Drehzahl des Sägeblattes oder des Antriebsmotors

einer Regeleinrichtung (5) mit einem Soll-/Ist-Wert-Vergleich für die Drehzahl des Sägeblattes und

einer Vorschubeinrichtung für das Sägeblatt oder das Werkstück
dadurch gekennzeichnet, daß

die Regeleinrichtung (5) aus dem So!l-/Ist-Wert-Vergleich der Drehzahl laufend Korrekturwerte zu einem vorgegebenen Sollwert des Vorschubes ermittelt und diese Korrekturwerte der Steuerung des Vorschubes (1) aufgibt und daß der Ausgang des Reglers (5) über eine Signalleitung (10) und über eine Additionsstelle (7) mit der Steuerung des Vorschubes verbunden ist.

LOESENBECK & STRACKE - PATENTANWÄLTE - BIELEFELD

9. Mai 1996