THERMALLY CHARGED CROSS-SUPPORT, ESPECIALLY A CROSS-SUPPORT FOR A FLAME-CUTTING MACHINE

Abstract: 1. Flame cutting machine having a transverse beam on whose front side at least one transverse track for the guidance of the torches is arranged and wherein the transverse beam is designed as a hollow profile through which a gas and/or a liquid flows for cooling the transverse beam, characterized in that a cooling channel (44) extending over the entire length of the torch-carrying front side (35) of the transverse beam (12) is formed by means (45) which are inserted inside the hollow profile (34), so that the gas and/or the liquid is essentially conducted only along the front side of the transverse beam (12).

Description: Thermisch belasteter Querträger, insbesondere Querträger für Brennschneidmaschinen Die Erfindung betrifft einen thermisch belasteten Werkzeugträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Werkzeugträger, insbesondere Querträger von Brennschneidmaschinen, sind den während des Betriebseinsatzes auftretenden Bearbeitungstemperaturen von Werkzeug und Werkstück ausgesetzt. Diese durch thermische Strahlung, Wärmeleitung und Wärmeübertragung durch Strömung in den Träger eingebrachten Wärmeströme führen zu Verformungen des Tragers und der an dem Träger befestigten Querlaufbahnen sowie Wegmesseinrichtungen. Es ist bekannt, zur Verhinderung der Wärmeeinstrahlung in den Querträger einer Brennschneidmaschine, vor den der Strahlung ausgesetzten Quertrageroberflächen reflektierende Strahlungsschutzbleche aus beispielsweise poliertem Aluminium anzubringen. Bedingt durch allgemeine konstruktive Maschinenbau formen sind Strahlungsschutzbleche jedoch nur an Teilbereichen des Werkzeugträgers anbringbar. So können beispielsweise bei einer Brennschneidmaschine durch den geringen Abstand zwischen Brennerhöhenverstellung und Vorderseite des Trägers und den Bändern zum Quervorschub der Brenner, die Strahlungsschutzbleche im erforderlichen Mindestabstand von 30 Millimeter nur an der Unterseite des Trägers befestigt werden. Aus der DE-AS 12 54 224 ist eine Vorrichtung zur Kompensation der Temperaturdifferenz bekannt geworden, bei der der gemessene Wert der Verschiebung als Führungsgrösse in einem elektrischen Nachlaufregelkreis zur Korrektur der Verschiebung dient. Derartige Kompensationsvorrichtungen erfordern jedoch einen hohe messtechnischen Aufwand zur Erfassung der Ist-Temperaturwerte sowie zur Nachregelung der Abweichungen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, thermische Verformungen an Werkzeugträgern zu verringern. Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemässen Werkzeugträger durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Um eine solche Kühleinrichtung einfach und gewichtsarm ausbilden zu können, ist die Kühleinrichtung ein Luftgebläse, mit welcher dem Träger ein Luftstrom zuführbar ist. Eine besonders einfache und billige Herstellung wird vorteilhaft erreicht, wenn der Träger als geschlossenes Hohlprofil ausgebildet ist und an das Hohlprofil das Luftgebläse angeschlossen ist. Durch die Ausbildung mindestens eines Kühlkanals innerhalb des Hohlprofils wird das Luftdurchsatzvolumen verringert und durch ideale Strömungsführung die Wärmeabfuhr erhöht. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass sich der Träger und somit die an dem Träger befestigten Querlaufbahnen und die Zahnstangen des Querantriebs des Werkzeuges nur noch in vernachlässigbaren Grö ssenordnungen verlängern. Da die Zahnstange des Querantriebs auch als Wegmesselement dient, wird die Wegmessmg in Querrichtung genauer. Ein Verkanten von insbesondere doppelseitig angetriebenen Maschinen durch den Verzug der Quertrager wird in einfachster Art und Weise verhindert. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer Brennschneidmaschine mit einem Werk z eugträger; Fig. 2 die Einzelheit A der Fig. 1 in vergrösserter Darstellung; Fig. 3 einen Schnitt B-B des Trägers nach der Erfindung. In Fig. 1 ist schematisch eine Brennschneidmaschine 10 dargestellt, die im wesentlichen aus einem Laufwagen 11, der einen Querträger 12 sowie Unterwagen 13 und 14 aufweist, besteht. Im Unterwagen 14 befinden sich die vollständigen Antriebsaggregate für die Längsbewegung (Pfeilrichtung y). Die Unterwagen 13 und 14 sind auf Laufschienen 15 und 16 in Pfeilrichtung y verfahrbar. Am Querträger 12 sind ferner Brenneraufhangungen 17, 18, 19 vorgesehen. Die Brenneraufhängungen 17, 18, 19 stehen mit einem endlos umlaufenden Stahlband24 zum Bewegen der Brenneraufhängungen 17, 18, 19 in Pfeilrichtung x in Verbindung. Das Stahlband24 wird über ein, im Querantriebswagen 26 angeordnetes Ritzel, das in die Zahnstange- 25 eingreift,gezogen. In der Fig. 1 sind lediglich drei Brenneraufhängungen 17, 18, 19 schematisch dargestellt. Selbstverständlich ist es auch möglich, mehr als drei bzw. nur eine Brenneraufhängung 17, 18, 19 an der Brennschneidmaschine 10 anzuordnen. An den Brenneraufhängungen 17, 18, 19 ist jeweils ein Schneidbrenner 20, 21, 22 (beispielsweise Autogenschweissbrenner, Plasmaschneidbrenner oder dergl.) angeordnet, die über eine nicht näher dargestellte Hubeinrichtung in Pfeilrichtung z höhenverstellbar sind. Die Schneidbrenner 20, 21, 22 werden über das auf einem nicht näher dargestellten Werkstücktisch liegende Werkstück 23 numerisch nach Lochband oder fotoelektrisch nach Unterlagen gesteuert. Die zulässigen Abweichungen vom Nennmass des ausgeschnittenen Werkstückes 23 sind in DIN 2310, Blatt 3 "Thermisches Schneide Autogenes Brennschneiden, Verfahrensgrundlagen, Güte, Massab Tabelle 1: Zulässige Abweichungen vom Nennmass (Masse in mm) nach DIN 2310 EMI4.1 <tb> Genswig- <SEP> Werkstück- <SEP> Ne@hmassberrich <tb> keisgrad <SEP> dicke <SEP> 35bis <SEP> 315bis <SEP> 1000bis <SEP> 2000bis <tb> <SEP> unter <SEP> 315 <SEP> unter1000 <SEP> unter <SEP> 2000 <SEP> unter <SEP> 4000 <tb> <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 50 <SEP> +-0,5 <SEP> +-1,0 <SEP> +-1,5 <SEP> +-2,0 <tb> <SEP> A <SEP> über <SEP> 50 <SEP> bis <SEP> 100 <SEP> +-1,0 <SEP> +-2,0 <SEP> +-2,5 <SEP> +-3,0 <tb> <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 50 <SEP> +-1,5 <SEP> +-2,5 <SEP> +-3,0 <SEP> +-3,5 <tb> <SEP> über <SEP> <SEP> 50 <SEP> bis <SEP> 100 <SEP> <SEP> +-2,5 <SEP> +-3,5 <SEP> <SEP> +-4,0 <SEP> +-4,5 <SEP> <tb> weichungen" festgelegt (Tabelle 1). Um diese Genauigkeitsanforderungen erfüllen zu können, müssen sich die Schneidbrenner 20, 21, 22 in allen Betriebszustanden exakt an den von der Steuerung definierten Positionen befinden. Da einerseits die numerische Steuerungstechnik immer genauere Positionssollwerte vorgeben kann, andererseits seitens der Anwender eine Rationalisierung durch gröBere Schnittgeschwindigkeiten und höhere Schneidbrennerzahl 20, 21, 22 gefordert wird, müssen die Positionen der Schneidbrenner 20, 21, 22 unabhängig von thermischen Störgrössen sein. In Fig. 1 sind die drei Wärmeübertragungsarten durch die Pfeile 27, 28, 29 symbolisch dargestellt. Die Pfeile 27 stellen hierbei die Wärmeeinstrahlungen, die Pfeile 28 die Wärmeleitungen und die Pfeile 29 die durch Strömung in den Querträger 12 eingebrachte Wärme dar. In Fig. 2 ist eine Einzelheit A der Fig. 1 aus der Ansicht C dargestellt. An dem Querträger 12 der Brennschneidmaschine 10 sind Querlaufbahnen 30 und die Zahnstange 25 montiert. In der Praxis vorgenommene Messungen ergaben eine Ausdehnung der Querträger 12 und der Querlaufbahnen 30 sowie der Zahnstangen 25 von ca. 2 Millimeter. Zur Verbesserung der Warmeabfuhr und somit zur Verringerung der Wärmeausdehnung des Querträgers 12 wurde der Brennschneidmaschine 10 vorzugsweise eine Einrichtung 31 zur Luftkühlung zugeordnet. Dabei erzeugt ein Radiallüfter 32 einen Luftstrom, der über ein abgewinkeltes Einblasrohr 33 in den Querträger 12 geführt wird und diesen durchströmt. Vorteilhaft ist der Lüfter 32 an eine Drehzahlregeleinrichtung angeschlossen, mit der der Volumenstrom entsprechend dem Trägerquerschnitt regelbar ist. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt (B-B) durch den in verwindungssteifer, geschweisster Leichtbaukonstruktion ausgebildeten Querträger 12. Der Querträger besteht im wesentlichen aus einem rechteckförmigen Hohlprofil 34, das über Vertikaltraversen 36, 37 mit den Unterwagen 13, 14 verbunden ist. Die werkzeugtragende Vorderseite 35 des Hohlprofiles 34 kragt über die Vertikaltraversen 36, 37. An der Vorderseite 35 sowie an der Unterseite 38 und der Oberseite 39 des Hohlprofiles 34 sind Montageplatten 40, 41, 42 befestigt, die als Halterungen für die Zahnstange 25 und die Querlaufbahnen 30 dienen. Innerhalb des Hohlprofiles 34 sind Versteifungsbleche 43 zur Erhöhung der statischen und dynamischen Eigenschaften des Querträgers 12 vorgesehen. In dem der Vorderseite 35 zugewandten Bereich des Querträgers 12 ist ein Kühlkanal 44 durch das vorzugsweise Einschweissen eines Trennbleches 45 über die gesamte Länge des Querträgers 12 ausgebildet. Die vorgesehenen Aussparungen für den Anschluss des Einblasrohres 33 bzw. für den Luftaustritt in den Stirnflächen sind mit 46 bezeichnet. Die Einrichtung 31 zur Kühlung der Brennschneidmaschine 10 arbeitet im oben beschriebenen Fall als Durchlaufkühlung, d. h. der Luftstrom tritt an der einen Seite des Querträgers 12 ein und entweicht an der anderen Seite in die Umgebung. Selbstverständlich ist es auch möglich, die durch den Querträger 12 geführte Luft über einen Wärmetauscher zur Einblasseite des Trägers 12 zurückzuführen. Weitere Vorteile ergeben sich durch das Anbringen von Luftleitblechen innerhalb des Kühlkanals 44 sowie durch Ansaugen von gekühlter Luft. Mit der Einrichtung nach der Erfindung wurden die in Tabelle 2 (Verzugsmessung ohne Kühleinrichtung) angegebenen Verzugsmessungen an den Messpunkten I, II, III, IV (Fig. 1) entsprechend den in Tabelle 3 angegebenen Messwerten verringert. Bei den Messungen wurde die Brennschneidmaschine 10 aus kaltem Zustand (Raumtemperatur) heraus aufgeheizt. Die Schneidbrenner 20, 21, 22 wurden - ohne zu schneiden mit Brenngas und Heizsauerstoff betrieben. Die Flammen trafen auf ein 8 mm starkes Blech und wurden von Hand nachgeregelt. Alle 10 min bis zum Versuchsende nach 110 min wurden an allen Messstellen Verzüge und Temperaturen aufgenommen. Die Versuchsdauer reichte aus, um einen stationären Erwärmungszustand herzustellen. Tabelle 2 Verzugsmessungen an Brennschneidmaschinen EMI7.1 <tb> Versuchs- <SEP> <SEP> Verzug <SEP> an <SEP> Messstelle <SEP> <SEP> (mm) <tb> <SEP> dauer <SEP> I <SEP> II <SEP> III <SEP> IV <tb> <SEP> (min) <SEP> <tb> <SEP> 10 <SEP> # <SEP> 0,23 <SEP> +0,2 <SEP> -0,06 <SEP> -0,08 <tb> <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 93 <SEP> 0,9 <SEP> <SEP> 0,10 <SEP> 0,12 <tb> <SEP> 30 <SEP> 1,29 <SEP> 1,3 <SEP> 0,10 <SEP> 0,12 <tb> <SEP> 40 <SEP> 1,66 <SEP> 1,7 <SEP> <SEP> o, <SEP> 10 <SEP> <SEP> 0,13 <tb> <SEP> 50 <SEP> 1,93 <SEP> 2,0 <SEP> 0,10 <SEP> 0,14 <tb> <SEP> 60 <SEP> 2,08 <SEP> 2,2 <SEP> <SEP> 0,10 <SEP> 0,14 <tb> <SEP> 70 <SEP> 2,12 <SEP> 2,3 <SEP> 0,10 <SEP> 0,14 <SEP> <tb> <SEP> 80 <SEP> 2,22 <SEP> 2,4 <SEP> 0,11 <SEP> 0,15 <tb> <SEP> 90 <SEP> <SEP> 2,14 <SEP> 2,3 <SEP> û, <SEP> 11 <SEP> <SEP> 0,15 <tb> <SEP> 100 <SEP> 2,21 <SEP> 2,4 <SEP> 0,08 <SEP> 0,13 <SEP> <tb> <SEP> 110 <SEP> 2,12 <SEP> 2,3 <SEP> <SEP> 0,07 <SEP> <SEP> 0,11 <tb> Tabelle 3 Verzugsmessungen an Brennschneidmaschinen EMI8.1 <tb> Versuchs- <SEP> Verzug <SEP> an <SEP> Messstelle <SEP> (mm) <tb> dauer <SEP> 1 <SEP> <SEP> II <SEP> III <SEP> IV <SEP> <tb> <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <tb> <SEP> 10 <SEP> +0, <SEP> 29 <SEP> +0,31 <SEP> -0,0 <SEP> <SEP> -0, <SEP> 10 <tb> <SEP> 20 <SEP> 0,41 <SEP> <SEP> 0,4 <SEP> <SEP> 0,07 <SEP> 0,12 <SEP> <tb> <SEP> 30 <SEP> 0,43 <SEP> 0,58 <SEP> 0,07 <SEP> <SEP> 0,13 <tb> <SEP> 40 <SEP> 0,41 <SEP> 0,58 <SEP> <SEP> 0,07 <SEP> 0,13 <SEP> <tb> <SEP> 50 <SEP> 0,34 <SEP> 0,54 <SEP> 0,07 <SEP> 0,14 <tb> <SEP> 60 <SEP> 0,26 <SEP> 0,50 <SEP> 0,07 <SEP> 0,13 <SEP> <tb> <SEP> 70 <SEP> 0,17 <SEP> <SEP> 0,48 <SEP> 0,07 <SEP> 0,13 <tb> <SEP> 80 <SEP> 0 <SEP> 0,35 <SEP> 0,07 <SEP> <SEP> 0,14 <tb> <SEP> 90 <SEP> 0 <SEP> 0,34 <SEP> 0,07 <SEP> 0,13 <tb> <SEP> 100 <SEP> 0 <SEP> 0,34 <SEP> 0,06 <SEP> 0,07 <tb> <SEP> 110 <SEP> 0 <SEP> 0,3d <SEP> <SEP> 0,0 <SEP> <SEP> 0,07 <tb> Selbstverständlich ist es auch möglich, anstatt einer Luftkühlung einen Kühlkanal 44 für eine Wasserkühlung vorzusehen. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass Wasser eine höhere Wärmekapazität und einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten besitzt. Dabei kann bei einer geringeren Erwärmung des Kühlmediums ein grösserer Wärmestrom abgeführt werden.

Claims: Ansprüche 1. Thermisch belasteter Werkzeugträger, insbesondere Quer träger für Brennschneidmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass dem Träger (12) eine Einrichtung (31) zur Kühlung zugeordnet ist. 2. Träger nach Anapruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (31) ein Luftgebläse (32), vor zugsweise ein Radiallüfter ist, mit welcher dem Träger (12) ein Luftstrom zuführbar ist. 3. Träger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die angesaugte Luft gekühlt ist. 4. Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) als Hohlprofil (34) ausgebildet ist und an das Hohlprofil (34) das Luftgebläse (32)ange schlossen ist. 5. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Hohlprofils (34) mindestens ein Kühl kanal (44) zur Luftführung ausgebildet ist. 6. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (44) über die werkzeugtragende Vorder seite (35) des Trägers (12) ausgebildet ist. 7. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (31) als Durchlaufkühlung ausge bildet ist. 8. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (31) als Kreislaufkühlung (31) ausgebildet ist. 9, Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (31) eine Wasserpumpe ist, mit welcher dem Träger ein Wasserstrom zuführbar ist.

Inventors: NICOLAI, MANFRED, DR.
Applicants: MESSER GRIESHEIM GMBH
Application year: 1985
Main classification: B23K7
IPC codes: B23K7