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Elektrische Vorschubsteuerung für Metallbandsägemaschinen Die Erfindung
betrifft eine selbsttätige Vorschubsteuerung für Bandsägemaschinen für Metall mit
mindestens einer an dem das Sägeband tragenden Gestell festangeordneten pfostenartigen
Stütze, die an ihrem freien Ende Einrichtungen zum seitlichen Führen des Sägebandes
und Einrichtungen zum Abstützen des Rückens des Sägebandes aufweist, wobei die Stütze
eine elektrische Steuer- oder Regelvorrichtung trägt, deren Betätigung im Sinn des
Abschaltens der Vorschubbewegung oder deren Geschwindigkeitsregelung durch die unter
dem Vorschubdruck sich mehr oder weniger ändernden Auslenkungen des Sägebandes in
Vorschubrichtung erfolgt.
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Zur selbsttätigen Vorschubsteuerung ist es bekannt, daß am Sägengehäuse
ein Halter an seinem einen Ende befestigt ist, der einen Teil der elektrischen Steuerungseinrichtung
und einen Fühler trägt, der die Auslenkung des Sägebandes in dessen Schnittebene
gegen Federdruck aufnimmt und in elektrische Impulse umsetzt. Diese bekannte Anordnung
ist infolge ihres Aufbaus relativ grobfühlig und arbeitet infolge der komplizierten
Fühlereinrichtung bei den in den einschlägigen Betrieben herrschenden rauhen Arbeitsbedingungen
nicht sehr zuverlässig.
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Es ist der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine derartige Vorschubsteuerung
zu schaffen, die wesentlich feinfühliger arbeitet und die insbesondere eine genaue
Regelung der Vorschubgeschwindigkeit vom Arbeitsdruck ermöglicht, d. h. bei einem
vorbestimmten maximalen Druck das selbsttätige Band abschaltet oder die Vorschubgeschwindigkeit
umgekehrt proportional den Sägedruck steuert.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Rückenstütze
selbst mindestens längs eines zur Bewegungsrichtung des Sägebandes parallelen Teilstückes
in Vorschubrichtung federnd ausgebildet ist und daß die Steuer- oder Regelvorrichtung
an diesem Teilstück so befestigt ist, daß sie auf die Durchbiegung des federnden
Teilstückes anspricht, wenn dieses durch den Vorschubdruck durchgebogen wird.
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Als Steuer- oder Regelvorrichtung kann eine an sich bekannte Vorrichtung
verwendet sein, bei welcher die Änderung des Luftspaltes des magnetischen Kreises
einer Spule als Steuer- oder Regelgröße dient, oder es kann eine an sich bekannte,
mit unter Zugeinwirkung veränderbarem Widerstand arbeitende Vorrichtung verwendet
werden.
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Die Rückenstütze kann mit ihrer von dem Sägeband abgewendeten Seite
an dem freien Ende eines an dem Ende der Stütze fest angeordneten, federnden, die
Steuer- oder Regelvorrichtung tragenden Teiles anliegen. Wenn je eine ober- und
unterhalb des Tisches angeordnete pfostenartige Stütze vorgesehen ist, können beide
Stützen mit einer Steuer- oder Regelvorrichtung versehen sein.
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Die Erfindung wird in folgenden Beispielen an Hand von Zeichnungen
näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 eine schematische perspektivische
Darstellung einer Metallbandsäge mit hydraulisch angetriebenem Mechanismus zur Führung
des Werkstücktisches, F i g. 2 ein Schaltungsschema für die Steuerung, welche für
die Ausführungsform der F i g. 1 benutzt wird, F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende
Darstellung einer mechanischen Einrichtung zum Vorschub des Werkstücktisches unter
der Steuerung eines Meßgerätes, welches auf die auf das Sägeband ausgeübte Beanspruchtung
des Werkstückes anspricht, F i g. 4 ein Schaltschema für die Steuerung, die für
die Ausführungsform der F i g. 3 benutzt wird, F i g. 5 im größeren Maßstab eine
Einzeldarstellung, F i g. 6 eine schematische Darstellung der Anwendung eines Meßgerätes,
um die Geschwindigkeit eines Hauptantriebes veränderlich zu steuern, F i g. 7 eine
Darstellung einer Bandsäge, aus welcher ersichtlich ist, in welcher Weise das Meßgerät
gelagert wird, F i g. 8 ein Schaltschema der Anordnung nach F i g. 7, F i g. 9 eine
Draufsicht auf das Meßgerät, F i g. 10 eine der F i g. 1 ähnliche perspektivische
Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
F i g.
11 im größeren Maßstab eine Darstellung der oberen und unteren Sägeführungen und
Widerstandspfosten der Bandsäge der F i g. 10 und F i g. 12 eine der F i g. 11 ähnliche
Darstellung, in der gezeigt ist, wie die Meßgeräte auf dem oberen und unteren abweichbaren
Widerstandspfosten gelagert sind.
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Am Rahmen 5 einer Metallbandsäge ist ein endloses Sägeband 6 über
nicht dargestellte Scheiben geführt, die im Boden 7 und Oberteil 8 des Rahmens so
gelagert sind, daß das Sägeband durch einen Schlitz 9 im Spanntisch 10 gradlinig
gespannt nach unten durchgeht.
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Der Tisch 10 ist gradlinig parallel zum Schlitz 9
bewegbar.
Bei der Ausführungsform gemäß F i g.1 erfolgt der Vorschub des Tisches hydraulisch.
Hierfür ist der Kolben 11 eines hydraulischen Zylinders 12 mit dem Tisch verbunden.
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Das Sägeband überträgt den vom Werkstück ausgeübten Druck auf ein
Widerlager 13, das aus einem Pfosten 14 besteht, der am Kopf 8 der
Maschine vertikal verstellbar gelagert ist, so daß sein unteres Ende mit der Sägeführung
15 dicht an das Werkstück eingestellt werden kann. Die Sägeführung 15 besteht aus
einem Paar von winkelig angeordneten Führungsstangen 16, zwischen welchen das Sägeband
hindurchgeht, und aus einer Rolle 17, deren Drehachse seitlich neben dem
Sägeband liegt und gegen deren vordere Stirnfläche die hintere Kante des Sägebandes
gleitet.
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Der auf das Sägeband durch das Werkstück ausgeübte Druck lenkt den
Pfosten 14 durch die Rolle 17 aus seiner vertikalen Lage geringfügig ab. Diese geringfügige
Ablenkung des Pfostens bildet ein Maß für die Beanspruchung des Sägebandes und wird
zur Steuerung des maschinellen Tischvorschubes verwendet. Hierfür ist eine Steuer-
oder Regelvorrichtung 18
auf dem Pfosten gelagert. Das Ansprechen seines Meßorgans
auf das Abbiegen des Pfostens wird über entsprechende Stromkreise bei der Ausführungsform
gemäß F i g. 1 zur Steuerung eines Solenoidventils 19
benutzt. Das Ventil
19 ist in der zum hydraulischen Zylinder 12 führenden Beaufschlagungsleitung
eingeschaltet.
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Der Pfosten 14 erhält durch Verringerung seiner Dicke bei 14'
für eine Länge, die etwas größer ist als zur Unterbringung der Regelvorrichtung
notwendig, eine erhöhte Biegsamkeit in dem Teil, auf welchem das Meßgerät liegt.
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Es können auch zwei Meßgeräte Rücken an Rükken auf der vorderen und
hinteren Stirnseite des Pfostens gemäß F i g. 5 vorgesehen sein. Die empfindlichen
Elemente der beiden Regelvorrichtungen sind im gleichen Steuerkreis angeordnet,
so daß der Regelimpuls eine geradlinige Änderung im Gegensatz zu der nicht gleichförmigen
Änderung aus dem Vergleich der Meßangabe bei einer Regelvorrichtung auf dem Pfosten
14 aufweist.
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Die Steuer- oder Regelvorrichtung gemäß F i g. 5 hat zwei Magnetpole
20,20', die beide am Pfosten 14 mit einem Luftspalt zwischen sich befestigt sind,
wobei der eine der beiden Pole eine Wicklung 21 aufweist. Ändert sich der Luftspalt
zwischen den Polen, so ändert sich auch die Wicklungsimpedanz. Durch Lagerung der
beiden Regelvorrichtungen Rükken an Rücken in der gezeigten Weise wird erreicht,
daß eine nach hinten gerichtete Abbiegung des Pfostens 14 infolge des Druckes
des Werkstückes auf das Sägeband die Impedanz der einen Spule erhöht und die Impedanz
der anderen Spule erniedrigt.
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Bei der Schaltung gemäß F i g. 2 sind die Wicklungen 21 der beiden
Abtastvorrichtungen quer an den gegenüberliegenden Ecken 22, 22' einer Gleichrichterbrücke
23 in Serie mit dem Widerstand eines Potentiometers 24 geschaltet, dessen
Gleitkontakt mit der einen Klemme der Sekundärwicklung eines Transformators 25 verbunden
ist. Die anderen beiden Ecken 26, 26' der Brücke sind über Kondensatoren
27,27' mit der anderen Klemme der Sekundärwicklung verbunden. Vorzugsweise
ist der Transformator spannungsregulierend, um Änderungen der Leitungsspannung zu
kompensieren.
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Ein Meßinstrument 28 liegt an den Ecken 26, 26' der Brücke, und sein
Zeiger 29 zeigt Abweichungen von einer bestimmten Beziehung zwischen den Impedanzen
der Spulen der beiden Meßgeräte an. Das Potentiometer 24 ermöglicht eine Nulljustierung.
Ein quer zu den Ecken 26, 26' der Brücke geschalteter Kondensator 30 dient zum Ausglätten
der Schwankungen des Gleichstromes.
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Schlägt der Zeiger 29 bei ungleicher Impedanz aus, nähert er sich
einem Kontakt 31 auf einem einstellbaren Arm 32. Berührt er diesen Kontakt, wird
ein Erregerstromkreis für einen Elektromagneten 33 geschlossen, durch dessen Erregung
ein Schalter 34
im Stromkreis für das Solenoidventil19 geschlossen wird. Das
Ventil wird geschlossen, und der Vorschub des Werkstücktisches 10 verzögert sich.
Durch Verstellung des den Kontakt tragenden Armes 32 kann eine optimale Werkstückvorschubgeschwindigkeit
eingestellt werden, welche eben unterhalb der Geschwindigkeit liegt, bei der die
Beanspruchung für das Sägeband den kritischen Wert überschreitet.
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Zweckmäßig ist das Instrument 28 am Oberteil $
der Maschine
angeordnet, während das Potentiometer 24 und die Gleichrichter des Brückenkreises
in einem beliebig angeordneten Kasten 35 liegen.
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Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 wird der Tischvorschub mechanisch
durch eine Spindel 36 erzeugt, die am Tisch gelagert . ist und in einer am Gestell
liegenden Spindelmutter 37 läuft. Die Spindel 36 wird durch einen Elektromotor 38
angetrieben, der durch eine Schaltung gemäß F i g. 4 gesteuert wird. Diese Schaltung
ist mit der in F i g. 2 gezeigten identisch mit Ausnahme, daß an Stelle des Elektromagneten
33 der Zeiger 29 in Verbindung mit dem Kontakt 31 die Erregung der Wicklung eines
elektromagnetischen Schalters 39 steuert. Der Schalter 39 steuert den Stromkreis
für den Motor 38.
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Bei den Ausführungsbeispielen gemäß F i g.1 bis 4 wird der Werkstücktisch,
wenn er nicht in der geschilderten Weise stillgesetzt wird, kontinuierlich mit gleichmäßiger
Geschwindigkeit vorgeschoben. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 dagegen ändert
sich die Geschwindigkeit des Vorrückens des Tisches mit dem auf den Widerlagerpfosten
einwirkenden Druck. Dazu ist ein Regelventil 40 in der zum Zylinder
12
führenden Leitung 41. vorgesehen.
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Das Ventil 40 steht in Öffnungsrichtung gegen die Zugkraft eines Elektromagneten
43 durch eine Feder 42 unter Vorspannung. Die Wicklung des Elektro= magneten kann
durch den Meßstrom am Instrument 28 nach Verstärkung durch einen Verstärker
44 erregt werden. Erhöht sich das Potential am Instrument 28, wird
auch die durch den Verstärker 44 der Wicklung 43 zugeführte Spannung größer,
und das
Ventil 40 verschiebt sich weiter in Richtung seiner Schließlage.
Erreicht die Beanspruchung des Sägebandes den kritischen Wert, ist das Venti140
vollkommen geschlossen, und der Vorschub ist unterbrochen.
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In F i g. 7 bis 9 wird ein Widerstandsmeßinstrument verwendet, das
im wesentlichen aus einem schlangenförmig auf einer biegsamen Unterlage 46 angebrachten
Widerstandsdraht 45 besteht, wobei die Unterlage unmittelbar auf der vorderen und
rückwärtigen Fläche des Widerlagerpfostens gemäß F i g. 7 angebracht werden kann.
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Die Klemmen 47,47' eines jeden der beiden Meßinstrumente liegen gemäß
F i g. 8 im Brückenkreis. Die Potentialdifferenz an den Ecken 26, 26' der Brücke,
welche auf dem Instrument 28 angezeigt wird, wird durch einen Verstärker 44 verstärkt.
Der Ausgang des Verstärkers dient in beliebiger Weise zur Steuerung des Vorschubes
des Tisches 10.
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Bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen ist die Sägeführung,
durch welche das Sägeband geführt wird, wenn es die Arbeitszone der Maschine betritt,
an dem ablenkbaren Widerlagerpfosten befestigt. Infolgedessen resultiert die Ablenkung
des Widerlagerpfostens nicht nur aus dem Druck, der vom Werkstück auf den Pfosten
übertragen wird, sondern zum Teil auch aus dem Normaldruck, der vom Sägeband auf
die Sägeführung ausgeübt wird, da durch entsprechende Lagerung des Widerlagerpfostens
dieser Druck ein Drehmoment auf den Pfosten ausüben muß. Zur Vermeidung dieses Umstandes
wird bei der Anordnung gemäß F i g. 10 bis 12 das Sägeband gegen den Druck des Werkstückes
oberhalb und unterhalb der Arbeitszone durch einen oberen ablenkbaren Widerstand
50 oberhalb des Werkstücktisches und durch einen unteren ablenkbaren Widerstand
51 unterhalb des Werkstücktisches gehalten. Die ablenkbaren Widerstände sind an
Pfosten 14,14' befestigt. Der obere Pfosten 14 ist unnachgiebig im Kopf 8 der Maschine
vertikal verstellbar gelagert. Der Pfosten 14' des unteren Widerstandes braucht
nicht vertikal verstellbar zu sein und ist einfach im Bodenteil 7 des Maschinengestells
befestigt.
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Die üblichen Sägeführungen 15,15' sind nicht an den freien Enden der
Widerstände wie in den vorhergehenden Ausführungsformen befestigt, sondern sind
ungehindert in Richtung des Werkstückvorschubdruckes am Sägeband verschiebbar gelagert
und liegen an den Widerständen nur an.
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Zur Lagerung ist jede der Sägeführungen an dem freien Ende eines Armes
58, 58' befestigt, der sich in Längsrichtung entlang der Hinterkante des Sägebandes
in Richtung zum anliegenden Pfosten 14 bzw.14' erstreckt. Jeder Arm
58,58' ist bei 59 schwenkbar mit seinen Pfosten verbunden. Die schwenkbar
gelagerten Enden der Arme und die anliegenden Teile der Pfosten sind gegabelt, um
Platz für das Sägeband zu schaffen und die Achsen der Schwenkverbindungen 59 senkrecht
zu den Seiten des Sägebandes und durch dessen Bahn gehen zu lassen. Es liegen also
die Lagerpunkte für die Sägeführungen dicht an der von der Zahnkante des Sägebandes
durchlaufenden Bahn, so daß durch den Druck des Sägebandes ihnen kein oder nur ein
geringes Drehmoment übertragen wird. Es wird somit durch die Lagerung der Sägeführungen
ihre Verschiebung in Längsrichtung und in Drehrichtung zum Sägeband unterdrückt,
wobei sie aber unbehindert nach hinten in Abhängigkeit von dem auf das Sägeband
durch das Werkstück ausgeübten Druck schwingen können.
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Wie besonders in der F i g. 11 gezeigt, wird der auf die Sägeführungen
übertragene Druck auf den oberen Widerstand 50 über eine Verbindung
60 übertragen, die ein konischer Vorsprung ist, der von der hinteren Seite
des Armes 58 in der Weise vorragt, daß sein Scheitel an der vorderen Stirnseite
des Widerstandes anliegt. In irgendeiner anderen gleichwertigen Weise kann dieser
Druck auf den Widerstand 50 übertragen werden, soweit die hierfür in Frage
kommende Verbindung eine Verschiebung zwischen der Sägeführung und dem Widerstand
in einer Richtung parallel zum Wege des Sägebandes, d. h. vertikal nach oben und
nach unten, zuläßt.
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Durch den somit auf den Widerstand übertragenen Druck wird er abgelenkt.
Diese Ablenkung wird durch ein druckempfindliches Element 18 verwertet, welches
auf dem Widerstand zur Steuerung des Werkstückzuführungsdruckes gelagert ist. Wie
schon vorhergehend hervorgehoben, ist die spezielle Bauart des verwendeten Druckmeßgerätes
unwichtig.
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Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 11, bei der nur der obere Widerstand
ein Druckmeßgerät trägt, wird der auf die untere Sägeführung 15' ausgeübte Druck
unterdrückt und daran gehindert, die Genauigkeit der Steuerung zu beeinflussen,
indem der Arm 58' in genauer Lage durch eine zwischen dem Widerlagerpfosten
51 und dem Arm 58' angeordnete Feder 70 nachgiebig gehalten
wird. Die Feder 70 hat nur eine geringe Federkonstante, so daß der untere
Widerstand keinen nennenswerten Anteil der Vorschubkraft aufnimmt.
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Bei der Ausführungsform gemäß F i g.12 ist ein zweites Druckmeßgerät
18' auf dem Widerstand 51
unterhalb des Arbeitsbereiches in entgegengesetzter
Lage zum Druckmeßgerät 18 am oberen Widerstand gelagert. Die Änderungen der
Impedanz infolge der Ablenkung der Widerstände erfolgen in entgegengesetzter Richtung,
so daß das Nettoresultat kumulativ ist. Bei dieser Anordnung braucht man keine Bezugswicklung,
da die Wicklungen 21, 21' der beiden Druckmeßgeräte in dem Brückenkreis in
der gleichen Weise wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel zueinander entgegengesetzt
angeordnet werden können.
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Bei Benutzung eines zweiten am unteren Widerstand gelagerten Druckmeßgerätes
in der geschilderten Weise muß dieses insbesondere gegen Metallspäne geschützt sein,
die bei Berührung mit den Pfosten die magnetischen Konstanten des Kreises ändern
würden.