DE3112519C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine fliegende Sägemaschine mit einem ein Sägewerkzeug tragenden Sägeschlitten, der über ein Längenmeß- und Nachführsystem entlang dem auf der vorgegebene Länge abzulängenden Stangenmaterial mittels eines Kraftverstärkers, vorzugsweise in Form eines Arbeitszylinders verschiebbar ist und zwar während des Ablängens synchron zur Vorschubbewegung des Stangenmaterials und bei der als Längenmeß- und Nachführsystem auf dem Sägeschlitten ein auf dem Stangensystem ablaufendes Meßrad und eine Sollwertführung vorgesehen ist, wobei der Sägeschlitten entsprechend der Sollwertführung durch die Meßdaten des Meßrads korrigiert nachlaufgesteuert ist und die Schneidbewegung des Sägewerkzeugs bei Erreichen der Schneidsollage über den Rechner gesteuert ist.

Bei einer solchen aus der DE-OS 16 27 207 bekannten Fliegenden Sägemaschine werden die Meßwerte der Meßrolle über einen Zähler erfaßt und mit den Werten eines Vorwählers verglichen und es wird dann über einen Digitalanalogwandler und einen Geschwindigkeitsregeler ein Arbeitszylinder gesteuert. Diese Umsetzungen über verschiedene Stufen können nur mit zeitlicher Verzögerung ablaufen. Die mechanische Meßgröße der Meßrolle wird in elektrische Signale umgesetzt und diese werden nach der Verarbeitung über einen Geschwindigkeitsregler zur Beaufschlagung des Arbeitszylinders wieder in mechanische Größen umgewandelt, was insgesamt eine gewisse Trägheit bedingt, mit der Folge, daß ein großer Hub des Sägetischs zwingend erforderlich ist.

Durch die großen Beschleunigungswege und die entsprechend hohen Rückfahrgeschwindigkeiten und die großen Massen fallen die Regelkreisverstärkungen hier doch verhältnismäßig niedrig aus. So sind z. B. nur Regelkreisverstärkungen kleiner als 16 1 /sec bei solchen Systemen möglich und es entstehen auch hier nur begrenzte Genauigkeiten in Bezug auf die abzuschneidenden Längen. Der Nachregelweg bei der Synchronisation der Geschwindigkeit sowie der Nachregelweg bei der Längenpositionierung ist abhängig von der Kennfrequenz des gesamten Systems. Ist diese nieder, so sind die Genauigkeiten ebenfalls nicht sehr hoch. Z. B. braucht ein Antrieb mit einer Regelkreis­ verstärkung von 16 1/sec und einer Endgeschwindigkeit von 90 m/min. eine Beschleunigungsstrecke von s=, wobei v die Lineargeschwindigkeit des Werkstücks in mm/sec und kv die Regelkreisverstärkung in 1/sec ist. Bei den genannten Werten ergibt sich s=93,75 mm theoretische Beschleunigungsstrecke. Gleichzeitig ist hier eine dynamische Nachregelung von bestenfalls 10% dieses Wertes zu erwarten, so daß sich hieraus noch eine Längenstreuung von ±9,3 mm ergibt. Aus diesem Rechenbeispiel ist zu erkennen, daß die Regelkreisverstärkung (Kennkreisfrequenz des Fremdmassensystems) sehr hoch gesetzt werden muß. Bei den zu beherrschenden großen Massen und langen Hubwegen sind aber auch bei größtem Aufwand keine besonders günstigen Werte erreichbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine fliegende Säge der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der beliebige Ablängungen bei kurzer Einregelstrecke und kurzem erforderlichen Gesamtweg des Sägeschlittens möglich sind.

Zur Löschung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Meßrad über ein durch das Meßrad selbst drehbares Gewinde auf ein hydraulisches Regelventil einwirkt und daß die Sollwertführung über ein mit einem Gewinde zusammenwirkendes durch die Sollwertführung drehbares Gewindestück ebenfalls auf das Regelventil einwirkt, wobei durch die Differenzbewegung von Gewinde und Gewindestück das Regelventil und über dieses der hydraulische Kraftverstärker und damit der Sägeschlitten entspechend der Sollwertführung nachlaufgesteuert ist.

Besonders vorteilhaft kann als Sollwertführung ein über einen Rechner angesteuerter Schrittmotor dienen. Hierdurch lassen sich die Beschleunigungsstrecke bis zur Bewegungssynchronisation bei gleichzeitigem Einhalten der vorgegebenen Länge so optimieren, daß der Sägeschlitten eine minimale Wegbewegung bis zum abgeschlossenen Ablängen durchführen muß. Durch das vorgesehene Meßrad ist die jeweilige Länge des abzulängenden Werkstücks und dessen Geschwindigkeit gegenüber dem Sägeschlitten mit geringstem konstruktiven Aufwand exakt erfaßt. Es ist kein besonderer Meßwagen erforderlich und die Vorrichtung kann besonders einfach für unterschiedlichste Längenabschnitte programmiert werden, ohne daß hierzu irgendwelche zusätzlichen mechanischen Aufbauten erforderlich sind, wobei die bewegten Massen gleichzeitig klein gehalten werden können. Durch die vorgeschlagene Ausbildung können die dynamischen Steifigkeiten wesentlich erhöht werden, so daß nur sehr kurze Einregelzeiten und damit Schlittenwege bei der Synchronisationsschaltung der Geschwindigkeit erforderlich sind. Durch die damit erreichte Regelkreisverstärkung erhöht sich auch die Längengenauigkeit.

Ein kompakter Aufbau bei geringem Gewicht kann dadurch erreicht werden, daß das Meßrad gegebenenfalls über eine Übersetzung mit dem Gewinde verbunden ist und ebenso der Schrittmotor mit dem Gewindegegenstück.

Da die erforderlichen Verschiebewege des Sägeschlittens relativ klein gehalten werden können, reicht als Kraftverstärker ein Linearverstärker beispielsweise in Form eines Arbeitszylinders aus, es kann aber auch ein Rotationsverstärker vorgesehen sein, durch den praktisch eine begrenzte Verschiebung des Sägeschlittens bei Zuhilfenahme einer Zahnstange möglich ist. Hier können dann bei stark wechselden Längen und großen zu durchschneidenden Querschnitten hohe Arbeitsleistungen erzielt werden, indem bei kurzen Längen der Sägeschlitten nicht bis zur Ausgangsstellung zurückgefahren, sondern bereits in einer Zwischenstellung synchronisiert und abgelenkt wird und dann erst bei einer nachfolgenden Ablänglänge der Sägeschlitten wieder zur Ausgangslage zurückgebracht wird. Ein solches Zurückfahren bis zur Ausganglage ist daher, um eine optimale Arbeitsgeschwindigkeit erreichen zu können, nicht unbedingt erforderlich. Durch den für die Steuerung verwendeten Rechner können die Längen in entsprechender Mischung vorgegeben werden und insbesondere eine Häufung besonders kurzer Längenabschnitte vermieden werden.

Zur Minimierung des erforderlichen Schlittenwegs kann in vorteilhafter Weise der Sägeschlitten bereits vor Erreichen der Schneidsollage gegenüber dem Stangenmaterial in Richtung der Bewegungsrichtung des Stangenmaterials beschleunigt werden, wobei der erforderliche Beschleunigungsweg bis zum Erreichen der Synchronisationsgeschwindigkeit bei Schneidsollage durch den Rechner durch ein einfaches Programm optimierbar ist.

Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen und werden mit ihren Vorteilen in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige beigefügte Zeichnung zeigt eine Schemaansicht eines Sägeschlittens mit der Anordnung eines Kraftverstärkers und schematisch vergrößert der Ausbildung des Regelventils.

Ein Sägeschlitten 1 ist in Richtung des Doppelpfeils 2 über einen Kraftverstärker 3 verschiebbar geführt. Auf dem Sägeschlitten 1 ist ein Sägewerkzeug 4 angeordnet, durch die sich mehr oder weniger kontinuierlich in Richtung eines Pfeils 5 verschiebendes Stangenmaterial 6 auf vorgegebene Längen abgesägt werden soll. Dieses Stangematerial 6 kann beispielsweise aus einer Strangpresse, einer Stranggießmaschine, einem Walzwerk od. dgl. austreten. Die Vorschubgeschwindigkeit dieses Stangenmaterials 6 wird über einen Tachogenerator 7 erfaßt.

Um nun ein Ablängen ohne Beschädigung des Sägewerkzeugs, das quer zur Vorschieberichtung (Pfeil 5) des Stangenmaterials in Richtung des Doppelpfeils 8 verschiebbar ist, zu ermöglichen, muß während des Sägevorgangs der Sägeschlitten 1 mit einer der Vorschubgeschwindigkeit des Stangenmaterials 6 entsprechenden Geschwindigkeit durch den Kraftverstärker 3 bewegt werden, und zwar so, daß gleichzeitig das Sägewerkzeug 4 sich an der richtigen Schnittstelle am Stangenmaterial 6 befindet, um eine gewünschte vorgegebene Länge vom Stangenmaterial 6 abzutrennen.

Zur Ermittlung und Einhaltung der erforderlichen Werte und Angaben ist ein auf dem Stangenmaterial 6 abrollendes Meßrad 9 vorgesehen. Dieses Meßrad 9 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel auf einer Welle 10 angeordnet, die ein Gewinde 11 trägt, das mit einem Gewindegegenstück 12 zusammenwirkt. Dieses Gewindegegenstück 12 ist Teil einer Welle 13, die im Ausführungsbeispiel über einen Schrittmotor 14 von einem Rechner 15 gesteuert drehbar ist. Durch die Differenzbewegung von Gewinde 11 und Gewindegegenstück 12 kann eine Axialverschiebung des Gewindegegenstücks 12 erfolgen, wenn die Welle 10 axial festgelegt ist. Durch diese Axialbewegung wird ein Wippenstück 16 eines hydraulischen Regelventils 17 bewegt, durch das Sitzventile 18₁ bis 18₄ gesteuert werden können. Das Regelventil 17 ist entsprechend der deutschen Patentschrift 20 62 134 ausgebildet und dort ausführlich beschrieben. Über das Regelventil 17 wird der Kraftverstärker 3 gesteuert. Ist das Wippenstück 16 in der Mittelstellung, so sind die Druckräume A und B, nachdem alle vier Ventile 18 geschlossen sind, geschlossen und es erfolgt hiermit keine Schlittenbewegung. Erfolgt dagegen eine Verschiebung des Wippenstücks 16 durch unterschiedliche Bewegungen des Meßrades 9 und des Schrittmotors 14 in der Darstellung nach links, so öffnen die Ventile 18₁ und 18₂ während die Ventile 18₃ und 18₄ geschlossen bleiben. Durch das Ventil 18₁ wird der Druckraum B des als Arbeitszylinder ausgebildeten Kraftverstärkers 3 mit einem Takt T verbunden, während der Druckraum A über das Ventil 18₂ mit Drucköl aus einer Pumpe 19 versorgt wird. Hierdurch verschiebt sich das Mantelrohr 24 des Kraftverstärkers 3 und damit auch der Sägeschlitten 1 in Richtung des Pfeils 5 und zwar durch Vorgabe des Rechners 15 solange, bis der Sägeschlitten 1 synchron zum Stangenmaterial 6 verschoben wird und gleichzeitig das Sägewerkzeug 4 ihre Schneidsollage 21 gegenüber dem Stangenmaterial 6 erreicht. Nach Erreichen dieser Schneidsollage 21 wird das Stangenmaterial durch Verschieben des Sägewerkzeugs 4 abgelenkt und das Sägewerkzeug 4 wird sogleich wieder in ihre Ausgangslage zurückgebracht. Nunmehr erfolgt über den Rechner 15 und den Schrittmotor 14 eine Verstellung des Gewindegegenstücks 12 derart, daß das Wippenstück 16 nach rechts auswandert. Die Ventile 18₁ und 18₂ werden geschlossen und die Ventile 18₃ und 18₄ geöffnet. Hierdurch erfolgt über das Ventil 18₃ eine Druckbeaufschlagung des Druckraums B des Kraftverstärkers 3, während über das Ventil 18₄ der Druckraum A mit dem Tank T verbunden ist. Hierdurch erfolgt eine Rückbewegung des Sägeschlittens 1 in Richtung entgegen dem Pfeil 5, gegebenenfalls bis zur Anlage an einem Endschalter 22 am Maschinenbett 23, wodurch über den Rechner 15 mit entsprechender Ansteuerung des Schrittmotors 14 eine Weiterverschiebung des Sägeschlittens 1 unterbunden und nach entsprechender Verschiebung des Stangenmaterials 6 ein weiterer Ablängzyklus eingeleitet wird, gegebenenfalls mit einer anderen vorgegebenen Absägelänge. Die Messung und Ansteuerung des Sägeschlittens 1 erfolgt dabei nur über das Meßrad 9, so daß sonst außer dem Tachogenerator 7 für die Erfassung der Vorschubgeschwindigkeit des Stangenmaterials 6 keine weiteren Meß- und Einstellvorrichtungen erforderlich sind. Die ganze Sollwertführung wird über den Rechner 15 vorgegeben.

Zur möglichst momentenfreien Führung des Sägeschlittens 1 ist das Mantelrohr 24 des als Arbeitszylinder ausgebildeten Kraftverstärkers 3 direkt auf dem Sägeschlittens 1 angeordnet, während das freie Ende der Kolbenstange 25 am Maschinenbett 23 festgelegt ist. Wie schematisch dargestellt, ist der Sägeschlitten 1 über Rollen 26 leicht verschiebbar gelagert, während das Stangenmaterial 6 auf Rollen 27 verschiebbar ist. Der Tachogenerator 7 selber ist über eine Walze 28 mit der Bewegung des noch nicht abgelenkten Stangenmaterials 6 gekoppelt.

Claims (9)

1. Fliegende Sägemaschine mit einem ein Sägewerkzeug (4) tragenden Sägeschlitten (1), der über ein Längenmeß- und Nachführsystem entlang dem auf vorgegebene Längen abzulängenden Stangenmaterial (6) mittels eines Kraftverstärkers (3), vorzugsweise in Form eines Arbeitszylinders verschiebbar ist und zwar während des Ablängens synchron zur Vorschubbbewegung des Stangenmaterials (6) und bei der als Längenmeß- und Nachführsystem auf dem Sägeschlitten (1) ein auf dem Stangenmaterial (6) ablaufendes Meßrad (9) und eine Sollwertführung vorgesehen ist, wobei der Sägeschlitten (1) entsprechend der Sollwertführung durch die Meßdaten des Meßrads (9) korrigiert nachlaufgesteuert ist und die Schneidbewegung des Sägewerkzeugs (4) bei Erreichen der Schneidsollage (21) über den Rechner (15) gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrad (9) über ein durch das Meßrad (9) selbst drehbares Gewinde (11) auf ein hydraulisches Regelventile (17) einwirkt und daß die Sollwertführung über ein mit dem Gewinde (11) zusammenwirkendes durch die Sollwertführung drehbares Gewindestück (12) ebenfalls auf das Regelventil (17) einwirkt, wobei durch die Differenzbewegung von Gewinde (11) und Gewindegegenstück (12) das Regelventil (17) und über dieses der hydraulische Kraftverstärker (3) und damit der Sägeschlitten (1) entsprechend der Sollwertführung nachlaufgesteuert ist.

2. Fliegende Sägemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sollwertführung ein über einen Rechner (15) angesteuerter Schrittmotor (14) dient.

3. Fliegende Sägemaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrad (9) ggf. über eine Übersetzung mit dem Gewinde (11) verbunden ist und ebenso der Schrittmotor (14) mit dem Gewindegegen­ stück (12).

4. Fliegende Sägemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erreichen der Schneidsollage (21) der Sägeschlitten (1) mit dem abzulängenden Stangenmaterial (6) verspannbar ist.

5. Fliegende Sägemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das als Kraftverstärker ein Rotationsverstärker dient.

6. Fliegende Sägemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägeschlitten (1) in einer Endlage mit einem Endschalter (22) zusammenwirkt.

7. Fliegende Sägemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägeschlitten (1) bereits vor Erreichen der Schneidsollage (21) gegenüber dem Stangenmaterial in Richtung der Bewegungsrichtung (Pfeil 5) des Stangenmaterials (6) beschleunigbar ist.

8. Fliegende Sägemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (17) vier Sitzventile 18₁-18₄ aufweist.

9. Fliegende Sägemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Kolbenstange (25) des Arbeitszylinders mit einem Maschinenbett (23) und das Mantelrohr (24) des Arbeitszylinders fest mit dem Sägeschlitten (1) verbunden ist und beide parallel zum Stangenmaterial (6) verlaufend angeordnet sind.