SE421966B - Forfarande och anordning for reglering av temperaturspenningar i en sags sagblad - Google Patents

Description

ll77144su-1 2 ken är kylning av sågbladet med hjälp av vatten, vatten och olja el- ler tryckluft. Den andra tekniken är klämning av sågbladet, dvs. friktionsuppvärmning av zoner på bladet, vilket åstadkommes genom att man pressar in hampa mellan sågbladet och bordet för att därige- nom alstra högre temperaturer i önskade zoner genom friktion. gSist- nämnda teknik är ett utmärkt sätt för att säkerställa sågbladets sta- bilitet. Det bör emellertid framhållas att både vid klämning och kylning av sågbladet är det svårt att bestämma verkan eller effekten av den använda tekniken med mindre att sâgbladstemperaturen är känd.

För att åstadkomma en tillnärmelsevis korrekt tillförsel el- ler bortförsel av värme till sâgbladet för ernående av god sågblads- stabilitet är det väsentligt att man känner temperaturfördelningen 1 sågbladet under drift. Vid genomförda mätningar av temperaturför- delningen i cirkelsågblad under drift visar det sig att för olika cirkelsàgblad, såsom planblad och enkelkoniska blad, erhålles tem- peraturkurvor eller en temperaturfördelning längs sågbladets radie som stadigt upprepas för de speciella sågbladtyperna vid för övrigt samma varvtal och matningshastigheter.

Vid mätning av temperaturkurvan för klämda planblad, där höga g temperaturer alstrades nära klämbrickan, dvs. de skivor, med vilka sågbladet fasthålles vid spindeln, visade det sig att klämningen gav ett jämnt, stabilt friktionsvärme. Härvid erhöll bladet ett till- fredsställande spänningstillstånd så att man kunde skära vidare utan att vågskärning och ytterligare varmgång uppträdde. Detta ger vid handen att det skulle vara lämpligt med temperaturreglering i sågbla- Z det vid värmekällan, vilken i nämnda fall utgöres av den inpressade hampan, 1 och för àstadkommande av en riktig temperaturfördelning 1 ságbladet under drift för att därigenom erhålla en direkt reglering av'sågbladsStab1lit§t§g¿Hv_g_%,_ f of Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkom- ma ett förfarande för reglering av temperaturspänningar i en sågs sågblad, särskilt cirkelsågblad och bandsågblad, genom uppvärmning eller avkylning av minst en sâgbladszon, som sträcker sig parallellt med sågbladets tandgång, genom användning av ett i och för sig känt regleríngsförfarande, innefattande mätning av temperaturen på två ställen på avstånd från varandra, beräkning av den inbördes tempera- turskillnaden och jämförelse mellan denna och en på förhand fastställd temperaturskillnad, samt användning av jämförelseresultatet för att 7714430-1 . 3 styra uppvärmningen (avkylníngen) vid ett av ställena för upprätt- hållande av den önskade temperaturskillnaden.

Enligt uppfinningen ernås denna reglering av temperaturspän- ningarna genom att man kontinuerligt mäter temperaturen i minst tvâ zoner på sågbladet, den ena zonen i närheten av och den andra zonen på större avstånd från tandgången, och att man utnyttjar de så er- hållna temperaturinformationerna till att styra uppvärmningen (av- kylningen) av minst en av zonerna för att säkra sågbladets stabili- tet vid varierande belastning. Ändamålet med uppfinningen är vidare att åstadkomma en anord- ning för genomförande av förfarandet.

Anordningen enligt uppfinningen innefattar minst två tempera- turgivare anordnade på ställen på avstånd från varandra, en kompara- tor för jämförelse mellan den uppmätta temperaturskillnaden och den önskade temperaturskillnaden, minst en värmegenerator styrd av jäm- förelseresultatet från komparatorn och anordnad att styra uppvärm- ningen av minst ett av ställena och kännetecknas huvudsakligen av att den ena temperaturgivaren är anordnad i en zon på sågbladet nära sågbladets tandgång, och den andra temperaturgivaren är anordnad i en zon på större avstånd från tandgângen än den förstnämnda zonen.

Uppfinningen beskrives närmare nedan med hjälp av ett utfö- ringsexempel under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig. l schematiskt visar en anordning för reglering av temperaturspän- ningar i ett cirkelsågblad, fig. 2 visar cirkelsàgbladet sett från sidan i en såg och med organ för mätning av temperaturen i två såg- bladszoner respektive uppvärmning av en av zonerna» iig. 3 visar en speciell utformning av en högfrekvensspole, som användes för upp- värmning av en sàgbladszon, fig. R visar en speciell anordning för mätning av temperaturen, dvs. värmeutstrålningen från två zoner 1 sågbladet med hjälp av en temperaturgivare, som utgöres av en pyro- elektrisk givare och fig. 5 visar en kurva, som anger de temperatu- rer som uppmätts i två ságbladszoner med hjälp av anordningen en- ligt fig. 4.

En prototyp för ett temperaturreglersystem, baserat på före- liggande uppfinning, visas schematiskt 1 rig. l. Själva systemet är baserat på resultat från utförda temperaturundersökningar, som visar att temperaturfördelningen 1 cirkelsågblad under drift är sym- metrisk runt bladcentrumet. Anordningen för temperaturreglering av sågbladet 1 utgöres av en sluten krets med återkoppling och innefat- tar en temperaturgivare för var och en av två zoner 3 och 4 på säg- bladet l med rotationsaxeln 5. Temperaturgivarna utgöres i det vi-_ -mindre typ. 7714430-1 h sade exemplet av en infraröd detektor (IR-detektor), från vilken signaler, som representerar temperaturen i zonerna 3 respektive 4, omväxlande matas till ett temperaturinstrument 6 för registrering av f de uppmätta temperaturerna Tl och T2 i zonerna 3 respektive 4 och be- räkning av temperaturskillnaden T2-T1). Signalen som representerar temperaturskillnaden matas till en regulator 7, som innefattar en komparator, en potentiometer för inställning av ett tröskelvärde samt en brytare för in- respektive urkoppling av en induktiv häg- frekvensgenerator 8, vilken med hjälp av en spole 9 alstrar värme i sågbladszonen 5. g 4 t g Sågbladstemperaturen mätes således.i två zoner 3 och 4 på såg- bladet, varvid zonen 5 ligger nära klämbrickan lO (se fig. 2), vil- ken låser bladet 1 till sågspindeln (icke visad), medan den andra zo- nen 4 befinner sig nära sågbladets l periferi. Högfrekvent induk- tionsuppvärmning utnyttjas i den ena zonen 3 för att upprätthålla en förinställd, önskad temperaturskillnad mellan zonerna 5 och 4.

Vid avvikelse från den förinställda, önskade temperaturskillnaden kopplas högfrekvensgeneratorn 8 in eller ur i beroende av huruvida avvikelsen är mindre eller större än den önskade temperaturskillna- den.

Det i fig. l visade temperaturreglersystemet kan indelas i tre naturliga områden, nämligen: 1. Den induktiva uppvärmningen med högfrekvensgeneratorn 8 och spo- len 9, 42. itemperaturmätningen på sàgbladet under drift och 3. regleralgoritmen, som beslutar om värme skall tillföras sågbla~ det 1 eller ej. 4 Vid uppbyggnaden och utprovningen av en prototyp av anordning- en enligt uppfinningen användes en känd högfrekvensgenerator för 1,2 MHz och 4 kw. Denna generator har både onödigt hög effekt och frekvens för det aktuella ändamålet och kan med fördel vara av en Induktionsspolens 9 placering och utformning, som visas Vi fig. 2 och 3, har bestämts genom teoretiska studier och praktiska försök. Såsom framgår av flg. 2, är induktionsspolen 9 placerad fö- reträdesvis nära sägbladets klämbricka 10, dvs. 1 den inre zonen 5 såsom framgår av fig. 1, där det erfarenhetsmässigt är lämpligt med en reglerad värmetillförsel för upprätthållande av-optimal stabili- tet i sågbladet under drift. Själva högfrekvensspolen 9 utgöres så- som framgår av fig. 4 av en plan kopparplatta med en tjocklek av 3 mm, vilken kopparplatta är så utstansad, att man erhåller_ettm“N_m 7714430-1 5 cirkelbàgformat parti ll med en cirkelbàgformad spalt 12. Bredden av spalten uppgår liksom bredden av plattgodset på respektive sida av spalten till 1 cm ooh radien till spaltens 12 centrumlinje är lika med 91 mm. Vid den ena änden av spalten 12 är en slits 1) upp- tagen, varigenom plattan bringas till att bilda en slinga, dvs. en spollindning. De tvà åtskilda ändarna 14 och 15 av plattan som ut- gör spolen 9, är såsom framgår av fig. l kopplade till högfrekvens- generatorn 8.

För registrering av temperaturen 1 zonerna 5 och 4 har för prototypen framtagits en stralningstermometer, uppbyggd på basis av en under benämningen "pyroelektrisk detektor" känd givare, som till- verkas av företaget Molectron i Sunnyvale, Kalifornien, USA. Den pyroelektriska kristallen 1 detektorn avger en utsignal I, som är proportionell mot temperaturens ändring med tiden enligt formeln: le a I=P(T)Ad d' där I är givarens strömstyrka, P (T) temperaturkoefficienten, A gi- vararean, T temperaturen och t tiden. När IR-strålningen från en zon på sågbladet fokuseras på givaren, stiger dess temperatur, var- vid givaren avger en elektrisk ström pà grund av den spontana för- ändringen i dess elektriska polarisering. När IR-givaren därför ut- sättes för IR-strålning under korta intervall, erhålles en pulseran- de ström i den till givaren anslutna kretsen i enlighet med kurvan i fig. 5, där arean under kurvtopparna i zonerna 4 och 3, dvs. den yttre respektive den inre zonen på sågbladet 1, är proportionell mot temperaturen i sàgbladszonerna.

Den pulserande ström,som visas i fig. 5, erhålles med hjälp av en s.k. "hackare", dvs. en brytare som består av ett burkformat organ l6 enligt fig. 4 med en spalt 17, vilket burkformade organ 16 är anbragt över ett prisma l8 och vrides av en motor (icke visad) med en rotationshastighet av 33 varv per sekund. Prismat 18 med två mot varandra vinkelräta prismaytor 19 och 20 är så anbragt, att värmestrålning från sågbladszonerna 5 och 4, vilken strålning via speglar 21 och 22 reflekteras mot nämnda prismaytor 19 respektive 20, reflekteras vidare genom en IR-lins 23 till en pyroelektrisk gi- vare 24. Vid det burkformade organets 16 vridning kommer värme- strålningen från zonerna 3 och 4 via speglarna 21 och 22 till pris- maytorna 19 respektive 20 att växelvis släppas fram och brytas av “spalten l7, varvid den pyroelektriska givaren 24 omväxlande motta- _ 7714430-1 6 f ger värmestrålning från zonerna 3 och 4 för varje varv som det burk- jformade organet 16 roterar.« Den använda givaren är en detektor/förstärkare av typen P1-11 med inställbar signalstyrka och valbar bandbredd. Nedan följer någ- ra data avseende Pl-ll: Våßlängd 0,001 - 1000/Um Givarelementets diameter ', l mm Bandbredd ' >l0 KHZ Temperaturområde -20°C till +85°C Temperaturkoeffieientj < signaiimpedans » 'e ':>1o15 Nominell känslighet ii ' 200 mv/°c Den ovan beskrivna anordningen utgör således den i fig. 1 vi- sade detektorn 25.1 Denna är självklart icke begränsad till den be- skrivna utföringsformen, utan kan utgöras av två skilda givare, som på lämpligt sätt är kopplade till temperaturinstrumentet 6 för konti- nuerlig mätning av värmestrålningen från zonerna 3 och 3 och bestäm- ning av temperaturskillnaden samt vidarematning till komparatorn 7 av den signal, som representerar temperaturskillnaden, såsom tidigare anförts. Valet av zoner för mätning av temperaturen 1 sågbladet kan givetvis också avvika från vad som visas på ritningen och man kan även utnyttja flera zoner för bestämning av inbördes temperaturskill- nader och jämförelse av dessa med på förhand bestämda, önskade tempe- raturskillnader mellan de aktuella zonerna.

Den under punkten 3 nämnda regleralgoritmen utnyttjar tempe- raturskillnaden mellan de två zonerna på sågbladet som reglervaria- bel. Vid den aktuella regulatorn 7 (fig. l) är temperaturskillnaden (tröskeiväraet) instäiibar mellan -4o°c och +uo°c.

Vid jämförelse av nämnda temperaturskillnad med det inställda tröskelvärdet avgör således regleralgoritmen huruvida värme skall tillföras sågbladet eller ej och därigenom om högfrekvensgeneratorn 8 skall inkopplas eller ej.

Temperaturskillnaden.T2-T1 mellan zonerna 4 och 3 upprätthål- les genom att den induktiva högfrekvensgeneratorn 8 slås till och från. Den aktiva regleringen i det beskrivna systemet är ensidig, eftersom ingen anordning förefinnes för styrd kylning av sågbladet l. En möjlighet till styrd kylning i reglersystemet kommer emeller- tid icke att principiellt ändra detta. I de flesta fall ger den av rotationen förorsakade, tvàngsmässiga värmekonvektionen på såghladet _ erforderlig kylning av detta.

Claims (1)

1. 7714430-1 7 Temperaturreglersystemet pendlar kring det inställda tröskel- värdet T2-T1 under såväl uppvärmningsfasen som nedkylningsfasen. Under försöken med den beskrivna prototypen var den maximala tempe- raturändringen ca. 4-6°C per sekund under uppvärmningsfasen och ca. 0,506 per sekund under nedkylningsfasen. Tiden för uppvärmning och nedkylning är därför tillräckligt lång för att stabilitetsproblem icke skall uppträda i temperaturreglersystemet. Som temperaturgivare för mätning av temperaturen i sàgbladet l kan man använda en s.k. temperaturprofillinjeavsökare ("temperature profile sweep line scanner"), som täcker hela bladbredden. Tempera- turen i önskade, enskilda punkter eller zoner kan uttagas från avsö- karen och signalerna kan behandlas på samma sätt som beskrivits ovan. I fig. 2 visas sågbladet l tillsammans med en ram 26 och så- gens matarbord 27, pà vilket ett stycke trävirke 28 matas fram mot sågbladet 1. IR-detektorn 25 är placerad under matarbordet 27 något under horisontalplanet genom sågbladets l rotationsaxel 5. Detsamma gäller högfrekvensspolen 9. Det beskrivna temperaturreglersystemet för cirkelsågblad kan med fördel även användas vid bandsågblad, där det även är väsentligt för sägbladets stabilitet att beräknade, lämpliga temperaturförhál- landen upprätthålles mellan sågbladzonerna för att förhindra uppträ- dandet av olämpliga temperaturgradienter tvärs över bandsågbladet samt för àstadkommande av bättre skärkvalitet och större kapacitet. P a t e n t k r a v 1. Förfarande för reglering av temperaturspänníngar under drift i en sågs sågblad, särskilt cirkelsågblad och bandsâgblad, genom uppvärmning eller avkylning av minst en sågbladszon, som sträcker sig parallellt med sågbladets tandgång, genom användning av ett i och för sig känt regleringsförfarande, innefattande mät- ning av temperaturen på två ställen på avstånd från varandra, be- räkning av den inbördes temperaturskillnaden och jämförelse mellan denna och en på förhand fastställd temperaturskillnad, samt använd- ning av jämförelseresultatet för att styra uppvärmningen (avkylning- en) vid ett av ställena för upprätthållande av den önskade tempe- raturskillnaden, k ä n n e t e c k n a t a v att man kontinuer- ligt mäter temperaturen i minst två zoner på sågbladet,den ena zonen i närheten av och den andra zonen på större avstånd från tandgången, och att man utnyttjar de så erhållna temperaturinfor- g matíonerna till att_styra_uppvärmnlngen (avkylningen) av minst en 7714430-1 8 av zonerna för att säkra sågbladets stabilitet vid varierande be- * lastning. ' r2._ Anordning för genomförande av förfarandet enligt krav 1, innefattande minst två temperaturgívare anordnade på ställen på avstånd från varandra, en komparator för jämförelse mellan den up,- mätta temperaturskillnaden och den önskade temperaturskíllnaden, minst en värmegenerator (8) styrd av jämförelseresultatet från komparatorn och anordnad att styra uppvärmningen av minst ett av ställena, k ä n n e t e c k n a d a v att den ena temperatur- givaren är anordnad i en zon (Ä) på sågbladet (1) nära sågbladets tandgång, och den andra temperaturgivaren är anordnad i en zon (3) på större avstånd från tandgången än den förstnämnda zonen (U). 3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att temperaturgivarna (25) och värmegeneratorerna (8) är placerade på en linje, som motsvarar en vertikal diameter till det roterande cirkelsågbladet (1), varvid värmegeneratorerna är placerade på andra sidan àv cirkelsågbladets nav i förhållande till temperatur~ givarna. I U. Anordning enligt krav 3, k ä nn e t e cgk n a d a v att linjen är parallell med sågens matningsríktning. 5. Anordning enligt något av kraven Qfü, k ä n n e t e c k - n a d a v att temperaturgivarna är av känd typ och mäter infra- rödstrålning och att värmegeneratorerna utgöres av i och för sig kända induktionsvärmegeneratorer. ANFURDA PUBLIKATIONER: