DE102011050244B4

DE102011050244B4 - Metallbandsäge mit Elektroschwenkantrieb

Info

Publication number: DE102011050244B4
Application number: DE102011050244.0A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: DE102011050244A1

Abstract

Bandsäge (10), insbesondere Metallbandsäge, mit einem Maschinengestell (12), an dem ein Tisch (13) zur Aufnahme eines Werkstücks (11) vorgesehen ist, mit einem Sägerahmen (16), der an dem Maschinengestell (12) um eine Horizontalachse (17) schwenkbar gelagert ist, mit einem Sägeband (20), das als Endlosschleife ausgebildet und an dem Sägerahmen (16) gelagert ist, um einen Abschnitt des Sägebands (20) gestreckt in einer zu der Horizontalachse (17) senkrechten Ebene zu führen, mit einem Bandantrieb (28) zum Antreiben des Sägebands (20) mit einem Schwenkantrieb (31), der dazu eingerichtet ist, den Sägerahmen (16) auf den Tisch (13) hin und von diesem weg zu schwenken, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkantrieb (31) ein geregelter Elektroantrieb ist, der die durch das Schwenken des Sägerahmens (16) entstehende Lastübertragungskennlinie berücksichtigt und eine konstante Vorschubgeschwindigkeit (v) und/oder eine konstante Vorschubkraft (F) erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bandsäge, insbesondere eine Metallbandsäge mit schwenkbar aufgehängtem Sägerahmen, gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
Metallbandsägen der genannten Art sind prinzipiell bekannt. Beispielsweise offenbart die EP 04 91 120 B1 eine solche Bandsäge mit einem Maschinengestell, an dem ein Tisch zur Aufnahme eines Werkstücks vorgesehen ist. An dem Maschinengestell ist ein Sägerahmen um eine Horizontalachse schwenkbar gelagert. Ein als Endlosschleife ausgebildetes Sägeband ist an dem Sägerahmen gelagert, wobei sich ein unterer Abschnitt des Sägebands in einer senkrechten Ebene erstreckt. Das Sägeband ist vor und hinter diesem Abschnitt jeweils getwistet, damit es flachliegend über große Umlenkräder laufen kann. Eines der Umlenkräder ist von einem Elektromotor angetrieben, so dass das Sägeband an dem Sägerahmen umläuft. Um das Sägeband mit einem Werkstück in Berührung zu bringen und den entsprechenden Vorschub zu leisten ist ein Schwenkantrieb vorgesehen. Als solcher wurde bei der vorbekannten Metallbandsäge ein Hydraulikzylinder eingesetzt. Über den Hydraulikdruck lässt sich dabei die den Vorschub des Sägebands bewirkende Kraft und somit die Schwenkbewegung des Schwenkrahmens regulieren.
Bei Werkstücken mit schnell wechselnden Querschnitten kann es erforderlich werden, die auf das Sägeband wirkenden Kräfte sehr feinfühlig und sehr schnell zu regulieren und/oder nachzujustieren.
Aus DE 101 41 404 A1 ist eine Bandsäge bekannt. Das Sägeband kann relativ zum Werkstück durch einen Linearantrieb linear bewegt und durch einen zusätzlichen Schwenkantrieb gleichzeitig geschwenkt werden. Durch die Überlagerung der linearen Bewegung des Sägebandes sowie dessen Schwenkbewegung sollen gekrümmte Schnittverläufe, beispielsweise bogenförmige Schnittverläufe erreicht werden können.
DE 199 11 789 A1 beschreibt eine Bandsäge mit linear bewegbarem Sägeblatt. Die Last, die das Sägeblatt beim Eingriff in ein Werkstück aufbringt, hängt von der Querschnittsform des Werkstücks ab. Die Sägeschnittlänge kann variieren und mithin auch die Last, die das Sägeblatt aufbringen muss. Um nicht von vornherein mit sehr niedrigen Vorschubgeschwindigkeiten arbeiten zu müssen, wird die Vorschubgeschwindigkeit abgesenkt, wenn die ermittelte Last, die das Sägeblatt aufbringen muss, einen kritischen Schwellenwert erreicht hat. Unterschreitet die Last den Schwellenwert nach der Reduzierung der Vorschubgeschwindigkeit wird die Vorschubgeschwindigkeit wieder konstant gehalten, zumindest so lange, bis der Lastschwellenwert wieder überschritten wird.
Es wird nach einem Maschinenkonzept gesucht, mit dem sich dies auf möglichst robuste Weise zuverlässig realisieren lässt.
Diese Aufgabe wird mit der erfindungsgemäßen Bandsäge gelöst:
Die erfindungsgemäße Bandsäge weist einen schwenkbaren Sägerahmen auf, der mittels eines geregelten Elektroantriebs vertikal schwenkbar ist. Der Sägerahmen wird um eine Horizontalachse zu dem Tisch hin, das heißt zu dem Werkstück hin und von diesem weg, geschwenkt. Der geregelte Elektroantrieb umfasst mindestens einen Elektromotor sowie ein Getriebe, das die Antriebsbewegung des Elektromotors auf den Sägerahmen überträgt. Die Regulierung des Elektromotors kann positionsgeregelt und/oder kraftgeregelt bzw. drehmomentgeregelt wiederholgenau und weitgehend unabhängig von Störeinflüssen erfolgen. Solche Störeinflüsse können Temperaturschwankungen sein, die bei hydraulischen Antrieben zum Beispiel verschiedene Ölviskositäten bewirken. Auch können bei hydraulischen Antrieben Stick-Slip-Effekte auftreten, die unter ungünstigen Bedingungen zu Schwingungsanregungen oder Ungenauigkeiten führen können.
Dem wird mit der Erfindung abgeholfen. Insbesondere aber gelingt es mit einem elektrischen Antrieb, die wechselnden, vom dem Schwenkwinkel des Sägerahmens abhängigen Kräfte gezielt aufzubringen oder abzufangen, die von dem Eigengewicht des Sägerahmens und/oder Federmitteln herrühren, die den Sägerahmen von dem Werkstücktisch weg oder auf diesen zu vorspannen.
Kinematisch kann der Sägerahmen als einarmiger Hebel betrachtet werden, dessen Eigengewicht bzw. dessen Schwerpunkt um einen bestimmten Radius von der Schwenkachse des Schwenkrahmens beabstandet ist. Es entsteht somit ein von dem Schwenkwinkel des Schenkrahmens, das heißt hier dem Schwenkwinkel des Hebels abhängiges Moment. Ebenso entsteht, wenn eine gegebene Vorschubkraft erzeugt werden soll, ein winkelabhängiges Antriebsmoment für den Sägerahmen. Der geregelte Elektroantrieb berücksichtigt die durch das Schwenken des Sägerahmens entstehende Lastübertragungskennlinie und erzeugt wie gewünscht sowohl konstante Vorschubgeschwindigkeiten wie auch konstante Vorschubkräfte. Mit einem Hydraulikantrieb wäre dies allenfalls unvollkommen möglich.
Vorzugsweise ist der Elektroantrieb ein Linearantrieb, der mit einem Ende mit dem Grundgestell und mit seinem anderen Ende mit dem Sägerahmen verbunden ist. Bei diesem Konzept werden die Stellgeschwindigkeit und/oder die Stellkraft des Elektroantriebs mit nichtlinearer Kennlinie in eine Stellbewegung des Sägeblatts und/oder eine Stellkraft desselben übersetzt. Diese Kennlinie kann von der Maschinensteuerung berücksichtigt werden. Die Nichtlinearität der Übertragung der Stellbewegung des Schwenkantriebs auf den Schwenkrahmen kann dadurch kompensiert werden. Es kann erreicht werden, dass das Sägeblatt sowohl in schräg nach oben verlaufenden Positionen, als auch in anderen Positionen wie beispielsweise nahezu horizontaler Position jeweils eine konstante Vorschubgeschwindigkeit erhält, wobei gewünschte Maximalkräfte unabhängig von dem Querschnitt des Werkstücks an keiner Stelle des Schwenkwegs überschritten werden.
Das zur Verbindung des Schwenkantriebs mit dem Schwenkrahmen vorgesehene Getriebe ist vorzugsweise ein Lineargetriebe, beispielsweise ein Gewindegetriebe, eine Wälzgewindegetriebe, eine Kugelgewindegetriebe, ein Zahnstangengetriebe oder ein Zugmittelgetriebe. Es setzt die Drehbewegung des Elektromotors in eine Linearbewegung um, die wiederum in eine Schwenkbewegung des Sägerahmens umgesetzt wird. Alternativ kann das Getriebe jedoch auch ein Zahnsektorgetriebe sein, bei dem die Drehbewegung des Elektromotors direkt in eine Schwenkbewegung des Sägerahmens umgesetzt wird.
Bei allen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, wenn der Elektromotor des Elektroantriebs mit einem Positionsgeber verbunden ist. Die von dem Positionsgeber erfasste Position kann dazu genutzt werden, die gewünschten Vorschubgeschwindigkeitswerte oder Vorschubkraftwerte positionsabhängig in Drehzahlen oder Drehmomentwerte für den Elektromotor umzurechnen. Außerdem können aus dem Drehmoment oder der Drehzahl des Elektromotors Vorschubkraft und Vorschubgeschwindigkeit errechnet werden. Ein dazu erforderlicher Kennlinienblock kann Teil der Software der Maschinensteuerung sein.
Alternativ zu dem mit dem Motor verbunden Positionsgeber kann auch ein Winkelgeber mit dem Sägerahmen verbunden sein, um dessen Schwenkposition zu erfassen. Weiter alternativ ist es möglich, einen Kraftgeber vorzusehen, der die an dem Sägeband wirkende Kraft erfasst. Bei der zur erfassenden Kraft kann es sich hier um die längs des Sägebands (in Laufrichtung) wirkende Kraft handeln, die beispielsweise proportional zum Motorstrom des Bandantriebs ist. Der Kraftgeber kann hier den Motorstrom des Bandantriebs erfassen. Alternativ ist es möglich, andere an dem Sägeband wirkende Kräfte zu erfassen, beispielsweise Kräfte, die in Vorschubrichtung wirken, das heißt senkrecht zur Laufrichtung des Sägebands. Derartige Kräfte können zum Beispiel mit Dehnmessstreifen oder anderen Kraftaufnehmern erfasst werden, die mit dem Sägeband in Wirkbeziehung stehen. Solche Kraftmesseinrichtungen können sich insbesondere an dem Rücken des Sägebands abstützen und so die Andruckkraft des Sägebands erfassen.
Der Sägerahmen kann sich über ein Federmittel an dem Grundgestell abstützen, wobei das Federmittel das Gewicht des Sägerahmens vorzugsweise vollständig in jeder Schwenkstellung überkompensiert oder alternativ in keiner Schwenkstellung überkompensiert. Die Kraft des Federmittels ist dabei vorzugsweise so bemessen, dass der Schwenkantrieb an keiner Stelle des Schwenkwegs des Schwenkrahmens eine Drehmomentumkehr bzw. Kraftumkehr erfährt. Ist das Gewicht des Sägerahmens vollständig überkompensiert, arbeitet der Schwenkantrieb auf seinem gesamten Weg ziehend, das heißt der Sägerahmen muss aus seiner nach oben geschwenkten Position aktiv heruntergezogen werden.
Ist das Federmittel hingegen deutlich schwächer ausgelegt, ist seine Kraft so gering, dass der Schwenkantrieb über den gesamten Schwenkbereich stützend arbeiten muss. Der von dem Sägerahmen ausgehende, von dem Federmittel nicht kompensierte Teil der Gewichtskraft ist so groß, dass er die notwendige Vorschubkraft sicher übersteigt. Der Schwenkantrieb stützt den verbleibenden Rest der Gewichtskraft, muss den Sägerahmen jedoch niemals zum Werkstück hin, dass heißt nach unten ziehen.
Letzteres gilt auch bei einer Ausführungsform, bei der das Federmittel fehlt. Die Schwenkbewegung des Sägerahmens und die Vorschubkraft werden dann ausschließlich aus dem Zusammenspiel der Gewichtskraft des Sägerahmens und dem Schwenkantrieb aufgebracht. Kraftumkehrungen zwischen schiebendem und ziehendem Betrieb des Schwenkantriebs sind auch hier vorzugsweise nicht vorhanden, können aber bei präziser spielarmer Ausbildung in Kauf genommen werden.
Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung oder Unteransprüchen. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Bandsäge in schematisierter Vorderansicht,
2 die Kinematik des Schwenkantriebs in vereinfachter Darstellung,
3 und 4 Kraft/Weg-Kennlinien verschiedener Antriebskonzepte mit der Kinematik nach 1 und 2,
5 bis 8 Lineargetriebe des Schwenkantriebs in alternativen Bauformen,
9 und 10 alternative Ausführungsformen der Bandsäge jeweils in schematischer Vorderansicht,
11 die Maschinensteuerung als auszugsweises Blockschaltbild und
12 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Regelvorgangs der Maschinensteuerung nach 11 beim Trennen des Werkstücks nach 1, 9 oder 10.
In 1 ist eine Bandsäge 10 veranschaulicht, die zum Ablängen von Werkstücken 11 beispielsweise in Gestalt von Metallprofilen oder ähnlichem dient. Als Werkstück 11 ist in 1 beispielhaft ein H-Profil veranschaulicht. Es wird aber darauf hingewiesen, dass beliebige andere Werkstücke 11 bearbeitet werden können.
Die Bandsäge 10 umfasst ein Maschinengestell 12, das vorzugsweise ortsfest auf einer wiederum vorzugsweise horizontalen Ebene, beispielsweise einem Hallenboden, aufzustellen ist. Die Aufstellfläche wird ungeachtet ihrer tatsächlichen räumlichen Lage als horizontale Bezugsfläche angesehen.
Das Maschinengestell 12 trägt einen geeigneten Tisch 13 zur Aufnahme des Werkstücks 11. Der Tisch 13 kann an dem Maschinengestell 12 fest oder alternativ auch beweglich angeordnet sein. Er kann eine starr angeordnete oder verstellbar gelagerte Werkstückaufnahmefläche 14 aufweisen. Außerdem kann er ein oder mehrere Anschlagmittel, Spannmittel und dergleichen aufweisen, um das Werkstück 11 in Bearbeitungsposition zu fixieren. Des Weiteren kann er ein oder mehrere nicht weiter veranschaulichte Kanäle zur Späneabfuhr aufweisen. Außerdem können Nuten oder dergleichen vorgesehen sein, in das die Sägeblatt eintauchen kann.
Das Maschinengestell 12 trennt eine Lagereinheit 15, an der ein Sägerahmen 16 schwenkbar gelagert ist. Die Lagereinheit 15 legt dazu eine vorzugsweise horizontale Schwenkachse 17 fest, die seitlich neben dem Tisch 13 und somit in einem Abstand zu dem Werkstück 11 angeordnet ist. Der Sägerahmen 16 überspannt den Tisch 13 vollständig und gegebenenfalls das Maschinengestell 12 mehr oder weniger in gesamter Breite. Die Schwenkachse 17 ist unter einem, in 1 dem linksseitigen, Ende 18 des Sägerahmens 16 untergebracht. Durch diese einseitige Lagerung des Sägerahmens 16 ist die andere Seite frei. Unterhalb des rechtsseitigen Endes 19 ist freier Zugang zu dem Tisch 13 gegeben.
Der Sägerahmen 16 trägt ein Sägeband 20, das eine geschlossene Schleife bildet. Es ist zum Beispiel mittels zweier Räder 21, 22 auf einem ovalen Weg mit zwei geraden Abschnitten geführt, wobei die Räder 21, 22 an dem Sägerahmen 16, um zueinander parallele Drehachsen 23, 24 drehbar gelagert sind. Die Drehachsen 23, 24 können parallel zu der Schwenkachse 17 oder zu dieser geneigt angeordnet sein.
Das Sägeband 20 läuft über den im Wesentlichen zylindrischen Umfang der Räder 21, 22 in flachliegender Position. In dem unteren, dem Werkstück 11 zugewandten geraden, zwischen den Rädern 21, 22 liegenden Teil des Laufwegs des Sägebands 20 ist das Sägeband 20 durch Führungseinrichtungen 25, 26 aus seiner sonst flachliegenden Position heraus um seine Längsachse getwistet, so dass es in einer Ebene liegt, auf der die Schwenkachse 17 senkrecht steht. Die Zähne 27 sind dem Werkstück 11 zugewandt.
Mindestens eines der beiden Räder 21, 22 ist angetrieben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das oberhalb der Schwenkachse 17 liegende Rad 21 mittels eines Bandantriebs 28 drehend angetrieben. Der Bandantrieb 28 umfasst einen Elektromotor 29 und ein Untersetzungsgetriebe 30. Das Untersetzungsgetriebe 30 ist ein Winkelgetriebe. Es können alternativ andere Bandantriebe vorgesehen sein, zum Beispiel Getriebemotoren ohne Winkeltrieb oder Direktantriebe, das heißt langsam laufende Elektromotoren, die direkt mit dem Rad 21 verbunden oder in dieses eingebaut sind. Jeder der genannten Antriebe kann zusätzlich oder alternativ an dem Rad 22 angeordnet sein, das heißt an dem aus Sicht der Schwenkachse 17 hinter dem Tisch 13 liegenden Rad 22.
Um den Sägerahmen 16 kontrolliert nach unten zu schwenken, ist ein Schwenkantrieb 31 vorgesehen. Der Schwenkantrieb 31 ist vorzugsweise als Linearantrieb 32 ausgebildet, der einen Elektromotor 33 und ein Lineargetriebe 34 enthält. Der Linearantrieb 32 ist mit seinem oberen Ende 35 mit dem Sägerahmen 16 verbunden. Mit seinem unterem Ende 36 ist er mit dem Maschinengestell 12 verbunden. Er kann direkt an das Maschinengestell 12 oder an die Lagereinheit 15 angeschlossen sein. Letzteres ist bei Ausführungsformen sinnvoll, in denen die Lagereinheit 15 zum Beispiel drehverstellbar, das heißt um eine Drehachse 37 dreh- oder schwenkbar an dem Maschinengestell 12 gelagert ist. Die Drehachse 37 ist vorzugsweise senkrecht orientiert. Weiterhin vorzugsweise ist sie in der Nähe der Schwenkachse 17 angeordnet. Vorzugsweise ist sie außerhalb des Tischs 13 vorgesehen. Der Linearantrieb 32 ist vorzugsweise zwischen der Drehachse 17 und dem Tisch 13 angeordnet, um den seitlichen Zugang zu dem Tisch 13 nicht zu versperren. Falls es darauf nicht ankommt, kann der Linearantrieb 32 jedoch auch zwischen dem Ende 19 und dem Maschinengestell 12 wirksam sein, so dass der Tisch 13 dann zwischen der Drehachse 17 und dem Linearantrieb 32 angeordnet ist.
Optional kann bei jeder der vorbeschriebenen Ausführungsformen ein Federmittel 38 zum Beispiel in Gestalt einer Gasfeder vorgesehen sein, das den Sägerahmen 16 an dem Maschinengestell 12 oder der Lagereinheit 15 abstützt. Das Federmittel 38 drängt den Sägerahmen 16 dadurch nach oben und entlastet somit den Schwenkantrieb 31. Das Federmittel kann auch so stark sein, dass das wirksame Gewicht des Sägerahmens 16 in jeder Schwenkposition überkompensiert ist, so dass der Sägerahmen 16 von dem Schwenkantrieb 31 nach unten gezogen werden muss.
Die Kinematik der Bandsäge 10 ergibt sich soweit das Schwenken des Sägerahmens 16 betroffen ist aus der schematischen Darstellung von 2. Der Sägerahmen 16 ist hier auf einen masselosen Hebel reduziert, dessen Gewicht G durch ein an dem Ende des Hebels eingezeichnetes Kästchen m symbolisiert ist. Der Linearantrieb 32 ist ebenfalls schematisch dargestellt. Der Schwenkweg W des Sägerahmens 16 ist in 2 durch einen strichpunktierten Pfeil symbolisiert. Wie ersichtlich ändert sich der zwischen dem Sägerahmen 16 und dem Linearantrieb 32 eingeschlossene Winkel im Verlauf des Schwenkwegs W, wodurch die von dem Gewicht G verursachte, auf den Linearantrieb 32 einwirkende Kraft F von der Position des Sägerahmens 16 auf dem Weg W abhängig ist. Dies ist in 3 und 4 durch die Kurven I und II symbolisiert.
In 3 sind die Kraftverhältnisse für eine Bandsäge 10 ohne Federmittel veranschaulicht. Das Gewicht des Sägerahmens 10 lastet an jeder Stelle des Wegs W als positive Last auf dem Schwenkantrieb 31. Das von dem Gewicht des Sägerahmens 16 verursachte, den Sägerahmen 16 zu dem Werkstück 11 hin drängende Gewichtsmoment ist so groß, dass es an jeder Stelle des Wegs W eine Mindestkraft F_min überschreitet, die erforderlich ist, um das Sägeblatt 20 auf das Werkstück 11 hin zu belasten. Der Schwenkantrieb 31 arbeitet deshalb unabhängig vom Werkstückquerschnitt auf dem gesamten Weg nach oben stützend und somit niemals nach unten ziehend.
Ebenso können die Verhältnisse eingestellt werden, wenn das Federmittel 38 vorhanden ist. Es ist dann zum Beispiel so schwach, dass trotz seiner Stützwirkung die Kraftverhältnisse nach 3 erreicht werden, womit der Schwenkantrieb 31 jedoch entlastet ist.
Alternativ ist es möglich, dass Federmittel 38 so stark auszubilden, dass es das Gewichtsmoment des Sägerahmens 16 sicher überkompensiert. In diesem Fall arbeitet der Schwenkantrieb 31 über den gesamten Bereich des Wegs W ziehend, wie es 4 darstellt. Vorzugsweise wird dabei ein Kräftegleichgewicht, das in 4 als Nulllinie eingetragen ist nicht erreicht. Jedenfalls aber arbeitet der Schenkantrieb 31 auf dem gesamten Weg W ziehend, das heißt wiederum ohne Kraft bzw. Drehmomentumkehr.
Das Lineargetriebe 34 kann auf jede geeignete Weise ausgebildet sein. Zum Beispiel kann es in einfachster Form gemäß 5 eine Trapezspindel 39 oder eine sonstige Gewindespindel und eine dafür geeignete Gewindemutter 40 umfassen. Der Elektromotor 33 ist wirkungsmäßig mit der Trapezspindel 39 oder der Gewindemutter 40 verbunden, um eine Relativdrehung dieser beiden gegeneinander und somit eine Längeverstellung des Linearantriebs 32 zu bewirken.
Alternativ kann das Lineargetriebe 34 in der Ausführungsform gemäß 6 als Kugelumlaufgewindespindel ausgebildet sein. Der Gewindespindel 41 ist hier einer Kugelumlaufmutter 42 zugeordnet. Die Rückführungskanäle 53 führen zwischen der Gewindespindel und der Kugelumlaufmutter 42 laufende Wälzkörper 44 zum Beispiel in Gestalt von Kugeln aufweist.
Alternativ kann das Lineargetriebe 34 gemäß 7 als Wälzgewindegetriebe ausgebildet sein. Es umfasst eine Gewindespindel, zum Beispiel Trapezgewindespindel 39 und eine Gewindemutter 45 mit profiliertem, parallel zu der Gewindespindel 39 ausgerichteten, drehbar gelagerten Rollspindeln 46, 47. Mehrer solcher Rollspindeln 46, 47 sind um den Umfang der Trapezspindel 39 herum gruppiert und stehen mit dieser in Eingriff.
Alternativ kann als Lineargetriebe 34 gemäß 8 ein Zahnstangengetriebe mit einer Zahnstange 48 und einem mit dieser in Eingriff befindlichem Ritzel 49 ausgebildet sein. Das Ritzel 49 steht mit dem Elektromotor 33 beispielsweise über ein Untersetzungsgetriebe in Verbindung.
Weiter alternativ kann das Lineargetriebe als Zugmittelgetriebe ausgebildet sein. Letzteres veranschaulicht 9. Der als Getriebemotor ausgebildete Elektromotor 33 kann zum Beispiel an dem Maschinengestell 12 angeordnet sein. Er dient dazu, das Zugmittel 50 nach unten zu ziehen und dadurch den Sägerahmen 16 anzuheben. Sein Gewicht ist so groß, dass es zur senkrechten Belastung des Sägeblatts nach unten beim Schneidvorgang ausreicht. Gegebenenfalls kann an dem Ende 19 des Sägerahmens oder an anderer geeigneter Stelle ein Belastungsgewicht angeordnet werden. Dies gilt auch für alle anderen Ausführungsformen.
Das obere Ende des Zugmittels 50 ist mit dem Sägerahmen 16 verbunden. Das Zugmittel 16 kann ein Zahnriemen, ein Stahlseil, eine Gruppe von Stahlseilen, eine Stahlband, eine Gruppe von Stahlbändern, eine Kette, eine Gruppe von Ketten oder dergleichen sein. Der Elektromotor 33 treibt ein entsprechendes Rad 51 zum Aufwickeln oder Fördern eines solchen Zugmittels. Ansonsten gilt die im Zusammenhang mit 1 gegebene Beschreibung unter Zugrundelegung der eingeführten Bezugszeichen entsprechend.
Der Schwenkantrieb 31 kann wie 10 zeigt, auch als Drehantrieb ausgebildet sein. Der Sägerahmen 16 kann dazu mit einem geeigneten Getriebemittel, beispielsweise einem Sektorzahnrad 52 drehfest verbunden sein. Das Sektorzahnrad 52 kann mit einem an dem Maschinengestell 12 vorgesehenen Getriebe in Eingriff stehen. Dieses Getriebe kann zum Beispiel durch ein Schneckenrad 53 gebildet sein, das mit dem Sektorzahnrad 52 in Eingriff steht und über dem Getriebemotor 33 angetrieben wird. Ansonsten gilt die vorige Beschreibung in allen Alternativen unter Zugrundelegung bereits eingeführter Bezugszeichen entsprechend. Auch diese Ausführungsform kann wiederum mit oder ohne Federmittel 38 ausgebildet sein.
Der Elektromotor 33 und gegebenenfalls der Elektromotor 29 sind mit einer Maschinensteuerung 54 verbunden, die in 11 ausschnittsweise schematisch dargestellt ist. Wie ersichtlich, ist der Elektromotor 33 mit einem Weggeber 55 zum Beispiel in Gestalt eines Resolvers, eines inkremmentalen Gebers, eines Potis oder dergleichen verbunden. Der Weggeber 55 erzeugt ein an die Maschinensteuerung 54 übergebenes Signal. Die Maschinensteuerung 54 kann eine oder mehrere Mikrocontroller umfassen, die die nachfolgenden Blöcke, zum Beispiel in Gestalt von Software realisieren. Es können auch Hardwarelösungen vorgesehen werden.
In 11 ist von der Maschinensteuerung 54 der den Elektromotor 33 steuernde Teil dargestellt. Es enthält einen Kennlinienblock 56, dem das Signal des Weggebers 55 zugeleitet wird. Der Kennlinienblock 56 berücksichtigt den nichtlinearen Zusammenhang zwischen Schwenkwinkel des Sägerahmens 16 und Drehposition des Elektromotors 33. Weiter enthält die Maschinensteuerung 54 einen Vorgabeblock 57, der die Geschwindigkeit v_Soll vorgibt, mit der sich der Sägerahmen 16 bei einem Trennvorgang senken soll. Die Geschwindigkeit v_Soll kann als Winkelgeschwindigkeit, oder auch als lineare Geschwindigkeit vorgegeben sein. Aus der Geschwindigkeit v_Soll errechnet ein Rechenblock eine Vorgabeposition. In einem Differenzbildner 59 wird die Abweichung zwischen der Position des Sägerahmens 16 und seiner Sollposition errechnet. Dieser Abweichung wird als Eingangssignal e an einen weiteren Rechenblock 60 gegeben. Dieser gibt ein Ausgabesignal a an eine Motorsteuerung 61, die den Elektromotor 33 steuert.
Der Rechenblock 60 erhält weitere Eingabesignale. Zu diesen gehören ein Kraftsignal F_max, das die maximale an dem Sägeblatt 20 wirksame Kraft kennzeichnet. Bei dieser Kraft kann es sich je nach Ausführungsform um einen Grenzwert für die längs des Sägeblatts 20, das heißt in Laufrichtung desselben wirkende Kraft handeln oder um eine andere geeignete Kraft, wie beispielsweise die vertikal von unten nach oben auf das Sägeblatt 20 wirkende Kraft, also seine Antriebskraft. Im erst genannten Fall können zur Erfassung der tatsächlich wirkenden Kraft zum Beispiel Kraftaufnehmer oder Drehmomentaufnehmer dienen, welche die auf das Rad 21 wirkende Antriebskraft erfassen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient dazu ein Stromsensor 62, der den Strom erfasst, den der Bandantrieb 28 aufnimmt. Dieser ist ein Maß für das von dem Elektromotor 29 aufgebrachte Antriebsmoment und somit auch ein Maß für die das Sägeblatt 20 antreibende Kraft.
Die in soweit beschriebene Bandsäge 10 arbeitet wie folgt:
Zur Aufnahme des Werkstücks 11 ist der Sägerahmen 16 zunächst in oberer Position. Ist das Werkstück 11 auf dem Tisch 13 platziert und gesichert, wird die Maschinensteuerung 54 aktiv. Sie setzt den Elektromotor 29 und somit das Sägeblatt 20 in Gang. Außerdem setzt sie den Elektromotor 33 in Gang, womit der Sägerahmen 16 beginnt, nach unten zu schwenken. Das Sägeblatt 20 senkt sich zu dem Werkstück 11 hin. Dies erfolgt mit vorgegebener Geschwindigkeit v_Soll. In 12 ist dies am Beispiel eines Trennvorgangs des Werkstücks 11 mit H-Querschnitt dargestellt. Zunächst werden dabei die schmalen nach oben aufragenden Schenkel des Werkstücks 11 durchtrennt. Hier arbeitet die Bandsäge 10 mit festgelegter Vorschubgeschwindigkeit. Wird nun der Mittelsteg erreicht, gerät das Sägeblatt 20 mit größerer Länge in Eingriff mit dem Werkstück 11. Hierbei kommt es zunächst zu einer Zunahme der an dem Sägeblatt 20 wirkenden Kräfte. Dies gilt je nach Ausführungsform sowohl für die längs des Sägeblatts 20 wirkenden Kräfte, wie auch für die senkrecht dazu wirkenden Kräfte. Beim Durchtrennen der schmalen Werkstückabschnitte galt, dass die Kraft F geringer war als die Maximalkraft F_max. Es wurde deshalb von dem Rechenblock 60 das Eingangssignal e als Ausgangssignal a wieder ausgegeben. Nunmehr ist jedoch die Kraft F mindestens so groß wie F_max oder geringfügig größer als diese. Es wird nunmehr in die Geschwindigkeitsregelschleife eingegriffen und das Ausgangssignal a gegenüber dem Eingangssignal e vermindert. Wie ersichtlich wird dadurch die wirkende Kraft F auf F_max begrenzt. Jedoch sinkt die tatsächliche Vorschubgeschwindigkeit v unter die Sollvorschubgeschwindigkeit v_Soll ab. Ist der Mittelsteg des Werkstücks 11 durchtrennt, sinkt die Kraft wieder ab. Die Geschwindigkeit v kann nun wieder auf den Sollwert v_Soll geregelt werden.
Die vorstehend beschriebene Maschinensteuerung 54 kann bei allen Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Bandsäge 10 vorgesehen werden.
Eine erfindungsgemäße Bandsäge 10 weist einen elektrisch gesteuerten Schwenkantrieb 31 auf, mit dem der Sägerahmen 16 gemischt wegkontrolliert und kraftbegrenzt bzw. kraftgeregelt in einer Schwenkbewegung gesenkt wird. Vorzugsweise erfolgt dies trotz der wechselnden Lastverhältnisse an dem Schwenkantrieb 31 ohne Drehmomentumkehr. Es kann eine sehr feinfühlige Vorschubsteuerung erreicht werden.
Bezugszeichenliste

10: Bandsäge
11: Werkstück
12: Maschinengestell
13: Tisch
14: Werkstückaufnahmefläche
15: Lagereinheit
16: Sägerahmen
17: Sckwenkachse, vorzugsweise horizontal
18: liksseitiges Ende des Sägerahmens 16
19: rechtsseitiges Ende des Sägerahmens 16
20: Sägeband
21: angetriebenes Rad zur Führung des Sägebands 20
22: freilaufendes Rad zur Führung des Sägebands 20
23: Drehachse des Rads 21
24: Drehachse des Rads 22
25: Führungseinrichtung zum längsdrehen des Sägebands 20
26: Führungseinrichtung zum rückdrehen des Sägebands 20
27: Zähne
28: Bandantrieb
29: Elektromotor
30: Untersetzungsgetriebe
31: Schwenkantrieb
32: Linearantrieb
33: Elektromotor
34: Lineargetriebe
35: oberes Ende des Linearantriebs 32
36: unteres Ende
37: Drehachse
38: Federmittel
G: Gewicht
m: Masse
W: Schwenkweg
I, II: Kurven
39: Trapezspindel
40: Gewindemutter
41: Gewindespindel
42: Kugelumlaufmutter
43: Rückführungskanal
44: Wälzkörper
45: Gewindemutter
46: Rollspindel
47: Rollspindel
48: Zahnstange
49: Ritzel
50: Zugmittel
51: Rad zum Aufwickeln oder Fördern des Zugmittels 51
52: Sektorzahnrad
53: Schneckenrad
54: Maschinensteuerung
55: Weggeber
56: Kennlinienblock
57: Vorgabeblock
v_Soll: Sollgeschwindigkeit
58: Rechenblock
59: Differenzbildner
e: Eingangssignal
60: Rechenblock
a: Ausgabesignal
F_max: Maximalkraft
61: Motorsteuerung
62: Stromsensor

Claims

Bandsäge (10), insbesondere Metallbandsäge, mit einem Maschinengestell (12), an dem ein Tisch (13) zur Aufnahme eines Werkstücks (11) vorgesehen ist, mit einem Sägerahmen (16), der an dem Maschinengestell (12) um eine Horizontalachse (17) schwenkbar gelagert ist, mit einem Sägeband (20), das als Endlosschleife ausgebildet und an dem Sägerahmen (16) gelagert ist, um einen Abschnitt des Sägebands (20) gestreckt in einer zu der Horizontalachse (17) senkrechten Ebene zu führen, mit einem Bandantrieb (28) zum Antreiben des Sägebands (20) mit einem Schwenkantrieb (31), der dazu eingerichtet ist, den Sägerahmen (16) auf den Tisch (13) hin und von diesem weg zu schwenken, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkantrieb (31) ein geregelter Elektroantrieb ist, der die durch das Schwenken des Sägerahmens (16) entstehende Lastübertragungskennlinie berücksichtigt und eine konstante Vorschubgeschwindigkeit (v) und/oder eine konstante Vorschubkraft (F) erzeugt.
Bandsäge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkantrieb (31) einen Elektromotor (33) umfasst, der über ein Getriebe (34) mit dem Sägerahmen (16) verbunden ist.
Bandsäge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroantrieb (31) ein Linearantrieb (32) ist.
Bandsäge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (32) mit einem Ende (36) mit dem Maschinengestell (12) und mit dem anderen Ende (35) mit dem Sägerahmen (16) verbunden ist.
Bandsäge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (34) ein Gewindegetriebe (39, 40), ein Wälzgewindegetriebe (39, 45), ein Kugelgewindegetriebe (41, 42, 44), ein Zahnstangengetriebe (48, 49) oder ein Zugmittelgetriebe (50, 51) ist.
Bandsäge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkantrieb (31) ein Zahnradantrieb (52, 53) ist.
Bandsäge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (33) mit einem Positionsgeber (55) verbunden ist.
Bandsäge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftgeber (62) zur Erfassung der an dem Sägeband (20) wirkenden Kraft (F) versehen ist.
Bandsäge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftgeber (62) als Motorstromsensor ausgebildet ist, der den zu dem Bandantrieb (28) geleiteten Strom erfasst.
Bandsäge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftgeber ein mit dem Sägeband (20) zusammenwirkender Kraftsensor ist.
Bandsäge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bandantrieb (28) und der Schwenkantrieb (31) mit einer Steuereinrichtung (54) verbunden sind, welche die Vorschubgeschwindigkeit (v) des Schwenkantriebs (31) reguliert.
Bandsäge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Grundgestell (12) und dem Sägerahmen (16) ein Federmittel (38) angeordnet ist, um den Sägerahmen (16) mit einer von dem Tisch (13) weg gerichteten Kraft zu stützen.
Bandsäge nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft an jeder Stelle des Schwenkwegs (W) des Sägerahmens (16) das Gewicht (G) des Sägerahmens (16) überkompensiert oder dass die Kraft an jeder Stelle des Schwenkwegs (W) des Sägerahmens (16) das Gewicht des Sägerahmens (16) unterkompensiert.