DE4006668C1 - Sawing operation control system for stone processing machine - has measuring unit for input variable of rotary drive motor connected to computer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung eines Sägevorganges einer Steinbearbeitungsmaschine, bei der eine mittels eines Drehantriebes drehbare Sägescheibe und ein einen Steinblock aufnehmender Tisch relativ zueinander mittels eines Schubantriebes und eines Hubantriebes horizontal und vertikal verfahrbar sind, bei der ein Wegmeßgerät für die horizontale und ein Wegmeßgerät für die vertikale Bewegung vorgesehen sind und bei der das Horizontal-Wegmeßgerät und das Vertikal-Wegmeßgerät an einen Rechner speisend angeschlos­ sen sind, der an den Schubantrieb und an den Hubantrieb steuernd angeschlossen ist, wobei der Steinblock eine unregel­ mäßige obere Kontur aufweist.

Es geht hier um die Bearbeitung speziell von Hartgestein, z. B. Granit; mit Sägevorgang ist hier auch ein Trennen durch Schleifen mittels einer Schleifscheibe sowie ein Abtragen durch Fräsen mittels eines Fräsers gemeint.

Bei einer durch die Praxis bekannten Anordnung dieser Art fährt die konstant rotierende Sägescheibe mit kontinuierlicher Geschwindigkeit bei gleichbleibender vertikaler Einstellung in horizontaler Richtung über den Steinblock hin. Die verti­ kale Einstellung ist dabei so, daß die Sägescheibe einen bestimmten maximalen Eingriff in den Steinblock hat bzw. eine bestimmte maximale Arbeit am Steinblock zu leisten hat. Es wird stets nur eine dünne Steinschicht geschnitten bzw. geschliffen. Wenn die Sägescheibe den Steinblock in einer Richtung passiert hat, so wird sie um einen Eingriffsschritt abgesenkt, wonach sie in der neuen Höheneinstellung den Steinblock in der entgegengesetzten Richtung passiert. Die Sägescheibe fährt wiederholt über den Steinblock hin und her. Dabei sind dem Rechner bestimmte horizontale Weglängen und vertikale Weglängen vorgegeben, die er über die Wegmeß­ geräte kontrolliert, um den Schubantrieb und den Hubantrieb geeignet zu steuern. Wenn der Steinblock nach oben hin eine unregelmäßige Kontur hat, d. h. Höhen und Täler bildet, so arbeitet die Sägescheibe in Höhe der unregelmäßigen Kontur nur im Bereich der Höhen tatsächlich im Stein, wogegen sie im Bereich der Täler "Luft schneidet", d. h. gar nicht oder nur wenig am Stein arbeitet. Die Sägescheibe taucht nicht voll arbeitend in Stein ein. Die bekannte Anordnung leistet an Schnittfläche 1 m²/std, wobei in Höhe der unregelmäßigen Kontur ein erheblicher Teil dieser Schnittfläche nicht effek­ tive Stein-Schnittfläche, sondern unnütze Luft-Schnittfläche ist.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche beim Schneiden von Steinblöcken mit in der Höhe unregelmäßiger Kontur Leerzeiten vermeidet und die Sägescheibe trotz der Steinblock-Täler möglichst ständig im Eingriff am Stein hält.

Die erfindungsgemäße Anordnung berücksichtigt, daß der Drehantrieb ein Elektromotor mit Eingangsgrößen ist, deren Wert sich in Abhängigkeit von einer Belastung der Sägescheibe am Steinblock ändert und ist, die gestellte Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßgerät für eine der Eingangsgrößen des Drehantriebes mit einem breiten Meßbereich vorgesehen und an den Rechner speisend angeschlossen ist und daß der Rechner derart ausge­ legt ist, daß dann, wenn bei einer horizontalen Bewegung das Eingangsgrößen-Meßgerät ein Überschreiten eines oberen Grenzwertes angibt, der Hubantrieb einen Aufwärtsgang macht und dann, wenn bei einer horizontalen Bewegung das Eingangs­ größen-Meßgerät ein Unterschreiten eines unteren Grenzwertes angibt, der Hubantrieb einen Abwärtsschritt macht und der Schubantrieb die Richtung der horizontalen Bewegung umkehrt.

Wenn das Überschreiten des oberen Grenzwertes von dem Eingangs­ größen-Meßgerät an den Rechner gelangt ist, dann ist der Hubantrieb auf Aufwärtsgang gesteuert; wenn das Unterschreiten des unteren Grenzwertes von dem Eingangsgrößen-Meßgerät an den Rechner gelangt ist, dann ist der Hubantrieb zu einem Abwärtsschritt gesteuert und ist der Schubantrieb auf Umkehr der horizontalen Bewegungsrichtung gesteuert.

Die erfindungsgemäße Anordnung bewirkt über die Belastung der Sägescheibe am Stein und die dementsprechende Belastung des Drehantrieb-Elektromotors eine Konturenerkennung und bewirkt, daß die Sägescheibe, sobald sie den Stein verläßt, umgehend wieder zum Eingriff am Stein bewegt wird. Wenn bei schneidender Sägescheibe die Belastung zu groß wird, d. h. die Sägescheibe zuviel zu schneiden hat, dann geht die Sägescheibe nach oben, wobei der Vorschub in gleicher Richtung weitergeht. Die Sägescheibe geht immer weiter höher und steigt immer dann höher, wenn die Belastung über dem oberen Grenzwert liegt. Wenn beim Vorwärtsgehen die Belastung abnimmt, dann wird die Sägescheibe abgesenkt und schneidend zurückbewegt. Immer wenn die Belastung unter den unteren Grenzwert abnimmt, geht die Sägescheibe tiefer und kehrt die horizontale Bewegungsrichtung um.

Mit der Anordnung gemäß der Erfindung wird ein Steinblock im Bereich einer oberen unregel­ mäßigen, d. h. Höhen und Täler aufweisenden Kontur maschinell anders geschnitten als bisher. Es wird der Steinblock zunächst außen an einer ersten Höhe geschnitten, die durch kurzstreckiges Hinundhergehen der sich senkenden Sägescheibe geschnitten bzw. "planiert" wird. Sodann wandert die Säge­ scheibe zur zweiten Höhe, wandert an dieser hinauf und schnei­ det durch Hinundhergehen sich absenkend die zweite Höhe. Auf diese Weise werden nacheinander alle Höhen der Kontur abgearbeitet, wonach sich die Sägescheibe in herkömmlicher Weise den Steinblock insgesamt übergreifend unter Absenken hinundherbewegt.

In der Regel ist die Drehrichtung der Sägescheibe gleichge­ richtet unabhängig von der Richtung der horizontalen Bewegung. Auch ist die Drehzahl der Sägescheibe in der Regel fortlaufend konstant. Im Rahmen der Erfindung liegt es, wenn statt der Sägescheibe ein Fräser oder eine Schleifscheibe vorgesehen ist, wobei es möglich ist, den Steinblock in Höhe der unregel­ mäßigen Kontur entweder mit einem trennenden Spalt zu versehen oder ebnend abzutragen. Sowohl die horizontale Bewegung als auch die vertikale Bewegung kann - absolut gesehen - entweder vom Werkzeug und/oder vom Tisch gemacht werden, da es wesentlich nur auf die Bewegung von Werkzeug und Tisch in Bezug aufeinander ankommt. Der Tisch ist z. B. eine geson­ derte Einrichtung oder auch ein Fußboden oder Erdboden.

Die Erfassung der Belastung der Sägescheibe erfolgt z. B. über die Drehzahl, die Stromaufnahme oder die Wirkleistung des Elektromotors. Diese Meßwerte werden ohne Beeinträchtigung durch vorhandene Verschmutzung oder Kühlwasser gewonnen und weitergeleitet. Aus diesen Meßwerten läßt sich mittels des Rechners ziemlich genau berechnen, wieviele Quadratmeter Stein tatsächlich geschnitten sind. Diese Rechnung ist ein Nebenprodukt des Rechners. Der Elektromotor ist in der für Steinbearbeitungsmaschinen herkömmlichen Weise ausgebildet und z. B. ein Wechselstrommotor oder ein Gleichstrommotor.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn der Rechner derart ausgelegt ist, daß dann, wenn bei einer horizontalen Bewegung der Eingangsgrößen-Meßwert ein Überschreiten eines erhöhten oberen Grenzwertes angibt, zusätzlich zum Aufwärts­ gang des Hubantriebes eine Verminderung der Bewegungsge­ schwindigkeit des Schubantriebes vorgesehen ist. Wenn also ein sehr steiler, hoher Übergang aus einem Tal zu einer Höhe der Kontur gegeben ist und sich alleine durch vertikale Verstellung dieser Übergang nicht bewältigen läßt, dann wird ausnahmsweise zusätzlich die horizontale Wandergeschwin­ digkeit reduziert. Die horizontale Wandergeschwindigkeit wird wieder erhöht, sobald die Belastung den erhöhten oberen Grenzwert unterschreitet.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und zeigt

Fig. 1 schematisch eine Steinbearbeitungsmaschine,

Fig. 2 eine Anordnung zur Steuerung eines Sägevorganges der Steinbearbeitungsmaschine gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine graphische Darstellung von Grenzwerten des Säge­ vorganges gemäß Fig. 2.

Die Steinbearbeitungsmaschine gemäß Fig. 1 weist einen plattenartigen Tisch 1 auf, der ortsfest auf vertikalen Ständern 2 steht und auf den oben ein Steinblock 3 aus Granit gelegt ist. Über den Tisch 1 hinweg erstreckt sich eine horizontale Brücke 4, die beiderends auf vertikalen Ständern 5 abgestützt ist, von denen nur einer gezeigt ist. Der Stän­ der 5 ist mittels eines Hubantriebes 6 auf und ab bewegbar, der auf einem Bock 7 ortsfest abgestützt ist. Der Hubantrieb 6 ist z. B. ein Elektromotor oder eine hydraulische Kolben- Zylinder-Einrichtung. Der Elektromotor treibt in nicht gezeig­ ter Weise ein Zahnrad, das in eine Zahnung am Ständer 5 greift. Auf der Brücke 4 ist ein Schlitten 8 mittels eines Schubantriebes 9 hin und her verfahrbar, der z. B. eine hydrau­ lische Kolben-Zylinder-Einrichtung ist oder ein Elektromotor ist, der über eine Gewindespindel 10 an dem Schlitten angreift. Der Schlitten 8 trägt einen Lagerbock 11, der eine Welle 12 aufnimmt, die eine Sägescheibe 13 trägt und an der ein Drehantrieb-Elektromotor 14 angreift, der an dem Schlitten 8 sitzt. Die Sägescheibe 13 ragt durch die Brücke 4 nach unten und greift mit einer Sägezahnung in den Steinblock 3. Der Steinblock weist in seinem oberen Bereich eine unregel­ mäßige Kontur 15 auf, die Täler 16 und Höhen 17 überstreicht.

An den Drehantrieb-Elektromotor 14 ist ein Eingangsgrößen- Meßgerät 18 angeschlossen. Dem Schubantrieb 9 ist ein Hori­ zontal-Wegmeßgerät 19 zugeordnet, das den jeweiligen horizon­ talen Abstand der Sägescheibe 13 und des Tisches 1 voneinander ermittelt. Dem Hubantrieb 6 ist ein Vertikal-Wegmeßgerät 20 zugeordnet, das den jeweiligen vertikalen Abstand der Säge­ scheibe 13 und des Tisches 1 voneinander ermittelt. Die Meß­ geräte 18, 19, 20 sind jeweils über eine gestrichelt dargestellte Leitung 21 an einen Rechner 22 angeschlossen und speisen diesen mit den von ihnen ermittelten Meßergebnissen. Der Schubantrieb 9 und der Hubantrieb 6 sind jeweils mit einer Einrichtung 23, 24 zur Richtungsumkehr versehen. Der Rechner 22 arbeitet über Steuerleitungen 25 auf den Drehantrieb-Elektromotor 14, den Schubantrieb 9 und dessen Umkehreinrichtung 24 und den Huban­ trieb 6 und dessen Umkehreinrichtung 23. Das Eingangsgrößen- Meßgerät 18 ist dafür ausgelegt, in dem in Fig. 3 angegebenen Bereich zu arbeiten.

In Fig. 3 ist eine Achse 26 der vom Eingangsgrößen-Meßgerät 18 gemessenen Eingangsgröße und damit der Belastung der Säge­ scheibe 13 vorgesehen. Bei Eingriff der Sägescheibe 13 an dem Stein arbeitet die Steinbearbeitungsmaschine normalerweise in einem Sollwertbereich 27. Wenn die hier interessierende Eingangsgröße einen oberen Grenzwert 28 überschreitet, dann steuert der Rechner 22 den Hubantrieb 6 an. Wenn die hier in­ teressierende Eingangsgröße einen erhöhten oberen Grenzwert 29 überschreitet, dann steuert der Rechner 22 auch den Schub­ antrieb 9 an. Wenn die hier interessierende Eingangsgröße den überhöhten Wert 30 erreicht, so steuert der Rechner 22 mit dem Signal "Notaus" den Drehantrieb 14, den Schubantrieb 9 und den Hubantrieb 6 an. Wenn die Belastung unter einen un­ teren Grenzwert 31 des Sollwertbereiches 27 absinkt, dann steuert der Rechner 22 die Umkehreinrichtung 24 des Schubantriebes 9 und den Hubantrieb 6 an. Wenn die interessierende Eingangs­ größe den abgefallenen Wert 32 erreicht, so steuert der Rechner 22 mit dem Signal "Leerlauf" den Schubantrieb 9 für die ho­ rizontale Geschwindigkeit auf einen höheren Wert. Wenn z. B. zum Beginn des Sägens an dem Steinblock 3 die Sägescheibe 13 von links her das linke Ende des Steinblockes in beliebiger Höhe trifft, dann sägt sie sich in den Steinblock ein, bis die Belastung in den Sollwertbereich 27 gelangt. Sie trifft auf die Höhe des Steinblockes, wodurch die Belastung den oberen Grenzwert 28 erreicht. Daraufhin steigt die Sägescheibe, wodurch der Eingriff in den Steinblock und die Belastung sinken. Die Sägescheibe kann nun z. B. sägend die erste Höhe der Kontur des Steinblockes passieren. Sobald am Ende des Passierens der Höhe die Belastung unter den unteren Grenzwert 31 sinkt, geht die Sägescheibe um einen Abwärtsschritt nach unten und dreht die Richtung der horizontalen Wanderbewegung um.

Claims (2)

1. Anordnung zur Steuerung eines Sägevorganges einer Steinbear­ beitungsmaschine,
bei der eine mittels eines Drehantriebes drehbare Sägescheibe und ein einen Steinblock aufnehmender Tisch relativ zuein­ ander mittels eines Schubantriebes und eines Hubantriebes ho­ rizontal und vertikal verfahrbar sind,
bei der ein Wegmeßgerät für die horizontale und ein Wegmeß­ gerät für die vertikale Bewegung vorgesehen sind,
bei der das Horizontal-Wegmeßgerät und das Vertikal-Wegmeßge­ rät an einen Rechner speisend angeschlossen sind, der an den Schubantrieb und an den Hubantrieb steuernd angeschlossen ist, und
bei der der Drehantrieb ein Elektromotor mit einer Eingangsgröße ist, deren Wert sich in Anhängigkeit von einer Belastung der Sägescheibe am Steinblock ändert,
wobei der Steinblock eine unregelmäßige obere Kontur aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Meßgerät (18) für die von der Sägescheibenbelastung abhängige Eingangsgröße des Drehan­ triebes (14) mit einem breiten Meßbereich vorgesehen und an den Rechner (22) speisend angeschlossen ist und daß der Rechner (22) derart ausgelegt ist,
daß dann, wenn bei einer horizontalen Bewegung das Eingangs­ größen-Meßgerät (18) ein Überschreiten eines oberen Grenz­ wertes (28) angibt, der Hubantrieb (6) einen Aufwärtsgang der Sägescheibe (13) bewirkt und dann, wenn bei einer horizontalen Bewegung das Eingangsgrößen-Meßgerät (18) ein Unterschreiten eines unteren Grenzwertes (31) angibt, der Hubantrieb (6) einen Abwärts­ schritt der Sägescheibe (13) bewirkt und der Schubantrieb (9) die Richtung der horizontalen Bewegung umkehrt (24).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (22) derart ausgelegt ist, daß dann, wenn bei einer horizontalen Bewegung das Eingangsgrößen-Meßgerät (18) ein Überschreiten eines erhöhten oberen Grenzwertes (29) angibt, zusätzlich zum Aufwärtsgang des Hubantriebes (6) eine Vermin­ derung der Bewegungsgeschwindigkeit des Schubantriebes (9) vorgesehen ist.