DE3813896A1

DE3813896A1 - Saegezyklus-steuerung einer untertisch-kappsaege

Info

Publication number: DE3813896A1
Application number: DE3813896A
Authority: DE
Inventors: Adolf Dipl Ing Froehlich
Original assignee: Dimter GmbH
Current assignee: Dimter GmbH
Priority date: 1988-04-21
Filing date: 1988-04-21
Publication date: 1989-11-02
Also published as: WO1989010227A1; US5058470A

Description

Die Erfindung betrifft eine Sägezyklus-Steuerung einer Untertisch-Kappsäge nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.

In einem Firmenprospekt der Firma Precision Product Co., 28380 Stone Road, Boring, Oregon 97009 USA werden zwei Sägezyklus-Steuerungen für Untertisch-Kappsägen be schrieben. Bei der einen Steuerung ist das Sägeblatt auf einer Wippe gelagert und wird mittels eines Pneumatik zylinders aus dem Tisch heraus geschwenkt. Der Sägezy klus innerhalb dessen die Säge auf und ab bewegt wird und der die Schnittzeit bestimmt, umfaßt eine Zeitdauer von etwa 0,5 sec. Es ist häufig erwünscht, diese Zeit wesentlich zu verkürzen. Wird bei dieser Sägezyklus- Steuerung die Schnittzeit verkürzt, so treten wegen der auftretenden Massenkräfte Probleme auf, die, falls über haupt, nur mit sehr aufwendigen Mitteln beherrscht wer den können.

Bei der zweiten Sägezyklus-Steuerung erfolgt die Bewe gung der Kappsäge mittels eines Kurbeltriebes, der über eine Pleuelstange die Schwinge auf und ab bewegt. Das Kurbelgetriebe wird entweder von einem Elektromotor oder vom Sägemotor angetrieben. Es wird ein sinusförmiger Beschleunigungs- und Bremsverlauf erzielt; jedoch sind Kupplungen erforderlich. Selbst wenn eine elektro-magne tische Kupplung verwendet wird, erweist sich die er forderliche Schaltzeit als nachteilig. Es ergeben sich ferner durch die erforderliche Schalthäufigkeit sowie die notwendige Haltegenauigkeit weitere Probleme. Vor allem ist nachteilig, daß bei dieser bekannten Sägezy klus-Steuerung der Bewegungsablauf nicht einstell- oder regelbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sägezy klus-Steuerung einer Untertisch-Kappsäge der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit der sowohl die Sägefrequenz in einem weiten Bereich als auch der Be wegungsablauf innerhalb eines Zyklus in vorbestimmter gewünschter Weise eingestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die technische Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mit besonderem Vorteil wird die Welle eines Hydromotors unmittelbar formschlüssig mit der Welle des Kurbelge triebes verbunden. Insbesondere sind die beiden Wellen miteinander verkeilt. Durch diese Ankupplung eines Hy dromotors an die Welle des Kurbelgetriebes führt das Kurbelgetriebe zwangsweise bei einer Umdrehung des Hy dromotors eine Umdrehung aus. Dadurch wird die Säge aus ihrer unteren Totpunktlage völlig ausgefahren und wieder in die untere Totpunktlage zurückgeführt. In vorteilhaf ter Weise wird die Winkelgeschwindigkeit des Hydromotors durch eine Steuerung dessen Druckmittelspeisung in Ab hängigkeit vom Phasenwinkel des Sägezyklus gesteuert. Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, mit beherrschbaren hydraulischen Steuermitteln sowohl die Sägefrequenz als auch den Bewegungsablauf zu steuern, so daß in einfachster Weise die Schnittgeschwindigkeit sowohl an Holzquerschnitte als auch an die Holzart angepaßt werden kann. Gleichzeitig wird mit max. mögli cher Geschwindigkeit das Sägeblatt abgesenkt. Dabei können die auftretenden Massenkräfte optimal beherrscht und Verschleiß und Lärm auf ein Minimum herabgesetzt werden. Es sind Hubzeiten der Säge im Bereich von etwa 0,2 bis 0,15 sec. pro Schnitt möglich.

In vorteilhafter Weise wird vor dem Start des Sägezy klus, der insbesondere extern ausgelöst wird, die Druckmittelspeisung und damit die Winkelgeschwindigkeit des Hydromotors auf einen vorbestimmten Festwert einge stellt, so daß die Sägegeschwindigkeit in gewünschter Weise auf langsam oder schnell eingestellt werden kann. Das Hochfahren auf diesen Festwert kann ebenfalls mit einer vorbestimmten Beschleunigung durchgeführt werden, d. h. es besteht die Möglichkeit, die Schaltzeit - die Zeit zwischen Start und Erreichen des gewünschten Fest wertes - zu bestimmen. Dieser Festwert, d. h. die ein gestellte Winkelgeschwindigkeit des Hydromotors wird maximal bis zum Erreichen des oberen Totpunktes, der dem Phasenwinkel π entspricht, aufrechterhalten. Mit beson derem Vorteil wird jedoch dieser Festwert nur bis kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes (Phasenwinkel π) gehalten. Dann wird auf einen vorbestimmten höheren Festwert umgestellt, so daß der Hydromotor von nun an mit höherer Winkelgeschwindigkeit läuft und die Säge mit größerer Bewegung abwärts bewegt. Diese schnelle Ab wärtsgeschwindigkeit wird bis zu einem vorbestimmten Phasenwinkel zwischen dem oberen und dem unteren Tot punkt aufrechterhalten. Danach wird auf eine Pro grammsteuerung umgeschaltet und programmgesteuert die Druckmittelzuspeisung und damit die Winkelgeschwindig keit auf Null vermindert, d. h. das Absenken wird abge bremst.

Mit besonderem Vorteil wird diese Sägezyklus-Steuerung in der Weise durchgeführt, daß in die Druckmittelspeise leitung des Hydromotors ein Proportional-Wegeventil mit elektrischer Lageregelung eingeschaltet wird. Die elek trische Lageregelung weist einen externen Eingang zur Einstellung der Winkelgeschwindigkeit des Hydromotors auf und einen Steuereingang, der mit einer elektroni schen Steuereinheit verbunden ist, an die zwei Totpunkt schalter und eine Programmsteuerung angeschlossen sind.

Mit dem Proportional-Wegeventil wird der Hydromotor nach einem programmierten Betriebszyklus gesteuert. Der externe Eingang der elektrischen Lageregelung ist mit Vorteil mit einem Potentiometer verbunden, durch dessen Einstellung die Winkelgeschwindigkeit bestimmt wird, auf die nach dem Start des Zyklus der Hydromotor hochgefah ren wird. Die Beschleunigung wird in der elektronischen Steuereinheit eingestellt.

Die beiden Totpunktschalter können an irgendwelchen Stellen des gesamten Getriebes angeordnet sein, an denen die obere und untere Totpunktlage des Sägeblattes ein deutig festgestellt werden kann. Beispielsweise können diese Totpunktschalter als Endschalter ausgebildet oder nockengesteuerte Schalter sein. Spätestens bei Erreichen des oberen Totpunktes, d. h. des Phasenwinkels π schaltet der Schalter für den oberen Totpunkt die Winkelgeschwin digkeit des Hydromotors auf den, in der elektronischen Steuerung eingestellten höheren Festwert um. Mit beson derem Vorteil wird bereits bei einem kurz vor f lie genden Phasenwinkel umgeschaltet. Diese Umschaltung kann durch eine entsprechende Einstellung des oberen Tot punktschalters oder auch durch die Programmsteuerung erfolgen. Das Sägeblatt wird dadurch nach dem Kapp schnitt mit einer durch die höhere Winkelgeschwindigkeit bedingten höheren Geschwindigkeit zurückgezogen. Bei Erreichen eines vorbestimmten Phasenwinkels in diesem Rückhubbereich wird über eine Programmsteuerung die Druckmittelspeisung und damit die Winkelgeschwindigkeit des Hydromotors in vorbestimmter Weise auf Null zurück geführt. Dieser Abbrems- und Abstoppzyklus wird am Pha senwinkel 2π beendet und löst den unteren Totpunkt schalter aus, der die elektronische Schaltung auf die Startbedingungen zurückschaltet. Zur Programmsteuerung, insbesondere im Phasenwinkelbereich π...2π ist eine auswechselbare Kurvenscheibe an der Kurbelwelle vorge sehen. Die Winkellage dieser Kurvenscheibe an der Kur belwelle ist einstellbar. Die Programmsteuerung erfolgt durch den Steuerrand der Kurvenscheibe, dem ein indukti ver Wegsensor gegensteht. Der Abstand zwischen Steuer rand und Wegsensor verändert sich in programmierter Weise bei der Umdrehung der Kurbelwelle. Dadurch wird eine, der elekronischen Steuereinheit zugeleitete Steuerspannung, mittels der die Abbremsphase des Hydro motors geregelt wird, induziert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll unter Bezug nahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisch teilweise geschnittene Sei tenansicht und

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Kurbelantriebes einer Untertischkappsäge,

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild der Sägezyklus- Steuerung und

Fig. 4 eine grafische Darstellung des gesteuerten Sägezyklus.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist eine Untertisch- Kappsäge 1, die von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird, an einer Wippe 2 gelagert, die um die Schwenkachse 21 verschwenkbar ist. Zwischen der Dreh welle der Kappsäge 1 und dem Schwenklager 21 ist an der Wippe 2 bei 22 ein Pleuel 3 angelenkt. Der Pleuel 3 wird vom Kurbelzapfen 23 eines Kurbelgetriebes 4 angetrieben. Die Kurbelgetriebewelle 7 des Kurbelgetriebes 4 ist formschlüssig mit der Welle 6 des Hydromotors 5 verbun den. Der Hydromotor 5 mit aufgesetzter, spielfrei gela gerter Kurbelwelle 7 reibt über den Pleuel 3 die Säge wippe 2 an. Zwangsläufig erzeugt eine Umdrehung des Hydromotors 5 eine volle Umdrehung des Kurbelgetriebes 4 aus der unteren Totpunktlage über die obere in die untere Totpunktlage zurück und entspricht damit einem Sägeschnitt.

Wie die Fig. 3 zeigt, erfolgt der Antrieb des Hydromo tors 5 durch ein Druckmittel, das durch die Pumpe 9 gefördert wird. In die Druckmittelspeiseleitung 8 ist ein Proportionalwegeventil 12 mit elektrischer Lagerege lung 13 eingesetzt. Derartige Proportionalwegeventile dienen zur Steuerung der Winkelgeschwindigkeit und Be wegungsrichtung von Hydromotoren. Mit diesen kann eine Winkelgeschwindigkeit- und Richtungssteuerung nach pro grammierten Betriebszyklen durchgeführt werden. Das Proportionalwegeventil 12 regelt die Druckmittelspeisung zum Hydromotor 5 bzw. den Ablaß zum Sumpf 10 über die Druckmittelleitungen 11. Die elektrische Lageregelung 13 weist einen externen Eingang auf, der mit Poti bezeich net ist. Dieser Eingang ist mit einem Potentiometer verbunden, mit dem die gewünschte Winkelgeschwindigkeit des Hydromotors 5 eingestellt wird. Entsprechend der Einstellung dieses Potentiometers kann sich der Hydromo tor 5 mit einer niedrigen oder mit einer hohen Winkelge schwindigkeit drehen, je nachdem, ob der Sägezyklus schnell oder langsam durchgeführt werden soll.

Die elektrische Lageregelung 13 weist einen zweiten Eingang 14 auf, der mit einer elektronischen Steuerung 15 verbunden ist. Diese elektronische Steuerung 15 weist einen äußeren, mit E bezeichneten Einstellungseingang auf. Insbesondere wird über diesen die Drehgeschwindig keit eingestellt, mit der der Hydromotor 5 bei der Abwärtsbewegung des Sägeblattes 1 läuft. Über E wird wahlweise ein Festwert in die elektronische Steuerung 15 eingegeben, der, eingeschaltet, das Proportional-Wege ventil 12 auf eine größere Öffnung einstellt als die, die durch das Potentiometer eingestellt wurde.

Weiterhin kann über E die Geschwindigkeit eingestellt werden, mit der sich das Proportional-Wegeventil 12 auf den vorbestimmten Festwert einstellt.

Die elektronische Steuerung 15 weist zwei weitere Ein gänge auf, die mit einem oberen Totpunktschalter OTS und einem unteren Totpunktschalter UTS verbunden sind.

Bei der Darstellung in Fig. 3 sind die beiden Schalter UTS und OTS schematisch dargestellt.

Es soll damit angezeigt werden, daß es verschiedene Möglichkeiten gibt, diese beiden Schalter auszubilden und zu montieren, damit sie am oberen bzw. am unteren Totpunkt des Zyklus schalten. Beispielsweise können an der Welle 7 Nocken vorgesehen sein, die diese Schalter betätigen. Die Schalter können aber auch im Schwenk bereich der Wippe 2 angeordnete Endschalter sein. Die Schalter können Nockenschalter oder Induktivinitiatoren sein.

Zur Programmsteuerung, insbesondere des Abbremsens, ist auf der Welle 7 eine Kurvenscheibe 17 montiert. Die Winkelstellung dieser Kurvenscheibe und die Form des Steuerrandes 18 können den Erfordernissen entsprechend gewählt werden. Im Umfangsbereich des Steuerrandes 18 ist ein induktiver Wegsensor 19 im Abstand A montiert. Bei der Umdrehung der Kurbelwelle 7 ändert sich in einer vorbestimmten Weise dieser Abstand A zwischen dem Steuerrand 18 und dem induktiven Wegesensor 19. Dadurch wird eine Steuerspannung induziert, die in der elektro nischen Steuerung 15 verarbeitet wird, um Befehlssignale über den Eingang 14 an die elektrische Lageregelung 13 abzugeben.

Ein Schema eines Sägezyklus ist in Fig. 4 dargestellt. Auf der Abszisse ist die Winkelstellung des Kurbelge triebes, d. h. der Phasenwinkel α des Sägezyklus aufge tragen. Die Abszisse beginnt im unteren Totpunkt des Sägezyklus, der dem Phasenwinkel α=0 entspricht. Der obere Totpunkt des Sägezyklus wird beim Phasenwinkel π erreicht. Das Kappsägeblatt 1 befindet sich dabei am Ende des Schnittvorganges. Es beginnt nunmehr die Rück stellung des Kappsägeblattes 1, die sich bis zum Phasen winkel 2π erstreckt, bei dem der untere Totpunkt des Kurbelgetriebes wieder erreicht wird.

Wie Fig. 4 zeigt, ist der Hydromotor 5 in einem Bereich zwischen einer unteren Drehzahl ω ₁ und einer oberen Drehzahl ω _n auf n-Werte beliebig einstellbar. Diese Werte sind in Fig. 4 durch horizontale Linien veran schaulicht, wobei die untere Linie mit "langsam" und die obere Linie mit "schnell" gekennzeichnet ist. Die Aus wahl eines dieser Werte, mit der der Hydromotor 5 arbei tet, erfolgt über das in Fig. 3 schematisch gekenn zeichnete Potentiometer Poti.

Der in Fig. 4 dargestellte Winkel β stellt die Beschleu nigung dar, mit der die Drehgeschwindigkeit des Hydro motors 5 erreicht wird. Dieser Winkel β kann über den Eingang E (Fig. 3) eingestellt werden. Der Start wird, wie in Fig. 4 schematisch gezeigt, extern ausgelöst. Nach dem ausgelösten Start läuft der Hydromotor 5 auf den eingestellten Drehzahlwert ω hoch und verbleibt auf diesem Wert, bis spätestens zum oberen Totpunkt. Vor zugsweise wird bereits beim Winkel α ₁, der kurz vor π liegt, umgeschaltet. Die Umschaltung erfolgt über den oberen Totpunktschalter OTS, der dann an dem Winkel α ₁ entsprechend montiert ist. Durch die Betätigung des Totpunktschalters wird über die elektronische Steuerung 14 und die elektrische Lageregelung 13 das Proportional- Wegeventil 12 auf die höhere Winkelgeschwindigkeit ω _R eingestellt. Diese höhere Winkelgeschwindigkeit ω _R be reitet eine schnelle Rückstellung des Kappsägeblattes 1. Diese Rückstellung muß abgebremst werden. Beim darge stellten Phasenwinkel α ₂ wird die Kurvenscheibe 17 wirk sam, die über den Wegsensor 19 die elektronische Steu ereinheit 15 ansteuert. Durch das in der Änderung des Abstandes A implizit enthaltene Programm erfolgt die in Fig. 4 schematisch dargestellte Abbremsung auf die Win kelgeschwindigkeit Null. Bei 2 π wird der Schalter UTS betätigt, der das Programm auf den Startwert zurück schaltet.

Claims

1. Sägezyklus-Steuerung einer Untertisch-Kappsäge, die mit einer, mit einem

1. Pleuel eines
2. Kurbelgetriebes
3. in Antriebsverbindung stehenden Wippe

verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß

4. die Welle (6) eines Hydromotors (5)
4.1 unmittelbar formschlüssig
4.2 mit der Welle (7) des Kurbelgetriebes (4) ver bunden ist und
5. die Winkelgeschwindigkeit ω des Hydromotors (5) durch eine Steuerung dessen Druckmittel speisung in Abhängigkeit vom Phasenwinkel des Sägezyklus (O=unterer Totpunkt-π=oberer Totpunkt-2π=unterer Totpunkt) gesteuert wird.

2. Sägezyklus-Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

5.1 zum Start des Sägezyklus (Phasenwinkel α=0) die Druckmittelspeisung und damit die Winkel geschwindigkeit (ω) des Hydromotors (5) mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (tang β) auf einem vorbestimmten Festwert (ω₁ . . . ω _n) eingestellt wird, der
5.2 bis maximal zum Phasenwinkel α, insbesondere bis kurz davor (α₁≈π) konstant gehalten wird und dann
5.3 auf einen vorbestimmten höheren Festwert (l _R) umgestellt wird, der
5.4 bis zu einem vorbestimmten Phasenwinkel α₂<2π aufrechterhalten und danach
5.5 programmgesteuert auf Null vermindert wird (Fig. 4).

3. Sägezyklus-Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

6. in die Druckmittelspeiseleitung (8) des Hydro motors (5) ein Proportional-Wegeventil mit elektrischer Lageregelung (12, 13) eingeschal tet ist, dessen
6.1 elektrische Lageregelung (13) einen externen Eingang (Poti) zur Einstellung der vorbestimm ten Winkelgeschwindigkeit (ω₁ . . . ω _n) des Hydro motors (5) und einen
6.2 Steuereingang (14) aufweist, der mit einer elektronischen Steuereinheit (15) verbunden ist, die
6.2.1 die zwei Eingänge für Totpunktschalter (UTS, OTS) und einen für eine Programmsteuerung (16, 17, 18, 19) aufweist.

4. Sägezyklus-Steuerung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß

5.6 die Programmsteuerung eine Kurvenscheibe (17) aufweist, die an der Kurbelwelle (7) aus wechselbar und in ihrer Winkelstellung ein stellbar angebracht ist und
5.6.1 deren Steuerrand (18) einen induktiven Weg sensor (19) beeinflußt.