**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.
PATENTANSPRÜCHE
1. Rollenmesser-Schere zum automatischen Schneiden von geradlinig in einer Vorschubebene vorgeschobenen Materialbahnen längs als differenzierbare Funktionen y = cp (x) des Vorschubweges gegebenen Kurvenzügen mit wenigstens einem quer zur Vorschubrichtung und parallel zur Vorschubebene bewegbaren Schneiderollenkopf, der in bezug auf die Vorschubebene ein oberes und ein unteres Rollenmesser mit einer in der Vorschubebene liegenden Schneidstelle enthält, und einer Steuereinrichtung zur Auslenkung jedes Schneidrollenkopfes bei fortschreitendem Materialbahn-Vorschub nach einer für ihn vorgegebenen Wegfunktion y = f(x) aus einer Anschnittposition y, = f(xo) an der vorlaufenden Kante der Materialbahn, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schneidrollenkopf (23,
24, 25,26) auf einem quer zur Vorschubrichtung bewegbaren Schlitten (33, 34, 35, 36) um eine auf der Vorschubebene senkrechte und durch die Schneidstelle (66) zwischen dem unteren und oberen Rollenmesser (61 bzw. 62) führende Drehachse (32) schwenkbar ist und die Steuereinrichtung (50) eine Richtungssteuerung umfasst, die jeden Schneidrollenkopf (23,24, 25, 26) entsprechend der ersten Ableitung seiner für ihn vorgegebenen Wegfunktion für jedes zu schneidende Bahnelement auf den Neigungswinkel der Tangente im betreffenden Kurvenpunkt mit in der durch die Rollenmesser-Schneiden bestimmten Schnittebene (65) liegenden Tangente einstellt.
2. Rollenmesser-Schere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Schlitten (33, 34, 35, 36) jedes Schneidrollenkopfes (23,24, 25, 26) ein Stellmotor (43) zum Drehen des Schneidrollenkopfes um seine Drehachse (32) befestigt ist und die Richtungssteuerung zur Steuerung jedes Stellmotors (43) eingerichtet ist.
3. Rollenmesser-Schere nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidrollenkopf (23, 24, 25,26) einen von einem Tragbügel (78) mit Drehzapfen (79) getragenen flachen Schneidschuh (60) mit einem unteren Tragkörper (72) für das untere Rollenmesser (61) an der einen Längsseite, einem oberen Tragkörper (75) für das obere Rollenmesser (62) an der anderen Längsseite und einem die beiden Tragkörper (72,75) in der Vorschubebene miteinander verbindenden flachen Steg (67) aufweist, um für die von den Rollenmessern (61, 62) aus der Materialbahn geschnittenen beiden Materialstücke eine obere und eine untere glatte Füh rungsfläche (70 bzw. 71) zu bilden, von denen jede nur an einer Längsseite durch den oberen bzw. unteren Tragkörper (72 bzw.
75) begrenzt und im übrigen offen ist, und dass jeder Tragkörper (72, 75) an seiner Innenseite am Steg (67) eine vom Rollenmesser (61 bzw. 62) unter einem Winkel (ss) schräg nach aussen gerichtete Auslauffläche (74, 77) aufweist, welche Auslaufflächen (74, 77) für den Schneidschuh (60) einen Öffnungswinkel (2ss) bestimmen, durch den der Schwenkbereich des Schneidrollenkopfes (23, 24, 25, 26) und damit der grösste Tangenten-Neigungswinkel des zu schneidenden Kurvenzuges auf einen entsprechenden Wert begrenzt ist.
4. Rollenmesser-Schere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der die beiden Tragkörper (72, 75) miteinander verbindende flache Steg (67) Keilform hat und die Führungsflächen (70, 71) schiefe Ebenen mit einem Neigungswinkel von etwa 50 bezüglich der Vorschubebene sind.
5. Rollenmesser-Schere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenmesser (61, 62) um auf den Tragkörpern (72, 75) fest angeordneten Lagerzapfen (63) drehbar sind, deren Achsen (64) in bezug auf die Vorschubebene unter einem Neigungswinkel (y) geneigt sind, der gleich dem halben Öffnungswinkel (P) des Schneidschuhs (60)ist.
6. Rollenmesser-Schere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schlitten (33, 34, 35, 36) auswechselbare Schneidrollenköpfe (23, 24, 25, 26) vorgesehen sind.
7. Rollenmesser-Schere nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Schneiden von Abwicklungen der Rohrsegmente eines Rohrbogens aus einer Materialtafel, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schlitten (33, 34, 35, 36) mit je einem Schneidrollenkopf (23, 24,25, 26) vorhanden sind, durch deren Anzahl die maximale Anzahl der für den Rohrbogen vorsehbaren Rohrsegmente (1, 2, 3,4, 5) bestimmt ist, und dass die Steuereinrichtung (50) eingerichtet ist, um nach Massgabe der Funktion für die die Abwicklungen begrenzenden Sinuslinien a) bei abgestelltem Vorschub die Schlitten (33, 34, 35, 36) quer zur Vorschubrichtung so zu positionieren,
dass der Schneidrollenkopf(23) eines ersten Schlittens (33) den durch eine Längskante der Materialtafel und durch eine Sinuslinie begrenzten Zuschnitt für das erste Bogensegment (1) des Rohrbogens, der Schneidrollenkopf(24, 25) des zweiten, dritten usw. Schlittens (34, 35)je einen durch zwei bezüglich einer Mittellinie (M) spiegelbildliche Sinuslinien begrenzten Zuschnitt für die mittleren Bogensegmente (2, 3,4) und der Schneidrollenkopf (26) des letzten Schlittens (36) den durch eine Sinuslinie und die andere Längskante begrenzten Zuschnitt für das letzte Bogensegment (5) des Rohrbogens beim Durchschieben der Materialtafel abschneiden kann,
b) während des Vorschubs der Materialbahn die Bewegung der Schlitten (33, 34,35,36) quer zur Vorschubrichtung zum Schneiden der Sinuslinien zu steuern und c) beim Positionieren der Schlitten (33, 34, 35, 36) und während des Vorschubs der Materialtafel jeden einzelnen Schneidrollenkopf (23,24,25, 26) auf den jeweiligen Neigungswinkel der Tangente der betreffenden Sinuslinie einzustellen, wobei die Masse für den Rohrbogen vorgegeben sind.
8. Rollenmesser-Schere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (50) einen Digitalrechner (51) aufweist, der nach Eingabe der für die Bemassung der Zuschnitte massgeblichen Grössen Sollwerte der Stellgrössen für das Positionieren und für die Bahnsteuerung der Schlitten (33, 34, 35, 36) und für die Richtungssteuerung der Schneidrollenköpfe (23,24,25,26) errechnet.
9. Rollenmesser-Schere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass vier Schlitten (33, 34, 35, 36) vorgesehen sind, die in zwei in Vorschubrichtung hintereinander liegenden Paaren angeordnet sind, und in Vorschubrichtung vor den Schneidrollenköpfen (23, 24 und 25, 26) jedes Schlittenpaares (33, 34 und 35,36) von einem Antriebsmotor (22) angetriebene Förderwalzen (15, 16, 17, 18) zum Vorschieben der Materialtafel durch die Rollenmesser (61, 62) der Schneidrollenköpfe (23, 24, 25,26) angeordnet sind 10. Rollenmesser-Schere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Paar Schlitten (33, 34 bzw 35, 36) und ihre Schneidrollenköpfe (23,24 bzw.
25,26) von der Steuereinrichtung (50) zum Schneiden von zwei zueinander parallelen Sinuslinien gesteuert wird.
Die Erfindung betrifft eine Rollenmesser-Schere zum automatischen Schneiden von geradlinig in einer Vorschubebene vorgeschobenen Materialbahnen längs als differenzierbare Funktionen y = (x) des Vorschubweges gegebenen Kurvenzügen mit wenigstens einem quer zur Vorschubrichtung
und parallel zur Vorschubebene bewegbaren Schneidrollenkopf, der in bezug auf die Vorschubebene ein oberes und ein unteres Rollenmesser mit einer in der Vorschubebene liegenden Schneidstelle enthält, und einer Steuereinrichtung zur Auslenkung jedes Schneidrollenkopfes bei fortschreitendem Materialbahn-Vorschub nach einer für ihn vorgegebenen Wegfunktion y = f(x)'aus einer Anschnittposition y, = f(xo) an der vorlaufenden Kante der Materialbahn.
Eine aus der CH-PS 605 171 bekannte Rohrsegmentzuschneidemaschine zur Herstellung von Rohrsegmentzuschnitten für Rohrbögen weist zwei mechanische Vorrichtungen zur Erzeugung sinusförmiger Kurven auf einer geradlinig vorgeschobenen Materialbahn auf, von denen jede eine Schubstange mit daran befestigtem Schneidkopfbetätigt. Solche Schneidmaschinen sind mechanisch aufwendig und auch insofern unbefriedigend, als mit einer Maschine auf einmal nur zwei Schnitte ausgeführt werden können, während es für eine rationelle Fertigung erwünscht ist, die Zuschnitte für alle Rohrsegmente auch von mehr als drei segmentigen Rohrbögen in einem einzigen Durchlauf aus einer Blechtafel zu erhalten.
Sind die Schneidköpfe mit Rollenmessern ausgerüstet, was wegen des verhältnismässig niedrigen Preises günstig ist, so werden insbesondere bei Schnittkurven mit grösserer Steigung häufig unsaubere Schnittkanten erhalten, wodurch unter Umständen das Verbinden der Segmente zum Rohrbogen erschwert wird. Es wird auch oft gewünscht, dass beim fertigen Rohrbogen die Verbindungsnähte der einzelnen Rohrsegmente in einer Linie an einer Seite des Rohrbogens liegen. Die hierzu benötigten Zuschnitte können auf einer solchen Schneidmaschine aber nur mit zusätzlichem Aufwand und grösserem Materialabfall hergestellt werden.
Für Werkzeugmaschinen sind Bahnsteuerungen bekannt, mit denen z. 13. ein Schlitten bei geradlinigem Materialvorschub auch so gesteuert werden kann, dass sich eine gewünschte Sinuslinie am Material ergibt. Ein Ersetzen der mechanischen Vorrichtungen durch solche Bahnsteuerungen würde es gestatten, bei einer Schneidmaschine mehr als zwei Schneidköpfe vorzusehen, doch sind auch durch Verwendung von derartigen Bahnsteuerungen die durch die Rollenmesser selbst bedingten Probleme, wie vor allem unsaubere Schnittkanten und Beschränktsein auf einen geraden, in Vorschubrichtung verlaufenden Anschnitt der Blechtafel und damit auf nur eine Zuschnittform für Rohrsegmente nicht behoben.
Es war daher Aufgabe der Erfindung, die aufgezeigten Mängel zu beheben und eine Rollenmesser-Schere der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mehr als zwei mit Rollenmessern ausgestattete Schneidköpfe vorgesehen sein können, mit der auch bei steilen Kurvenzügen saubere Schnittkanten an beliebigen Zuschnitten erhalten werden und die es gestattet, Zuschnitte für Rohrbogensegmente in der sogenannten Fischform ohne Materialabfall herzustellen.
Diese Aufgabe wird erflndungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ausgehend von einer Rollenmesser-Schere mit herkömmlicher Bahnsteuerung durch verhältnismässig geringen zusätzlichen Aufwand für die schwenkbare Montierung der Schneidrollenköpfe und eine Richtungssteuerung, die an die vorhandene Bahnsteuerung angegliedert werden kann, im Offen-Schneiden herstellbare, durch seitliche Kurvenzüge begrenzte Zuschnitte beliebiger Form mit einwandfreien Schnittkanten zugeschnitten werden können und damit der Ausnutzungsgrad einer automatischen Rollenmesser-Schere beträchtlich vergrössert wird.
Vorteilhafte Ausbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Rohrbogens mit am inneren und äusseren Bogenumfang abwechselnd angeordneten Verbindungsnähten der einzelnen Bogensegmente;
Fig. 2 einen Rohrbogen, bei dem die Verbindungsnähte der Rohrsegmente in einer Linie auf einer Bogenseite angeordnet sind;
Fig. 3 eine Materialtafel mit aufgerissenen Abwicklungen für die Bogensegmente des Rohrbogens der Fig. 1 in einem ersten Abschnitt I und für die Bogensegmente des Rohrbogens der Fig. 2 in einem zweiten Tafelabschnitt II;
Fig. 4 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer Rollenmesser-Schere nach der Erfindung, bei der das Maschinengestell weggelassen ist;
Fig. 5 in schematischer Darstellung eine Aufsicht der Rollenmesser-Schere;
;
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Richtungssteuerung zum Einstellen eines Schneidrollenkopfes auf Tau- genten-Neigungswinkel,
Fig. 7 eine Vorderansicht eines Schneidrollenkopfes bevorzugter Ausführungsform, in Material-Vorschubsrichtung gesehen;
Fig. 8 eine Seitenansicht des Schneidrollenkopfes und
Fig. 9 eine Aufsicht desselben.
Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei beispielsweise aus je drei im wesentlichen gleichen Voll-Rohrsegmenten 2, 3, 4 und zwei Halb-Rohrsegmenten 1, 5 als Bogenendstücke zusammengesetzte 900-Rohrbogen z. B. aus Blech, bei denen der mittlere Bogenradius mit R und der Rohrdurchmesser mit D bezeichnet ist. Jedes Halb-Rohrsegment 1, 5 besteht aus einem einseitig und jedes Voll-Rohrsegment 2, 3, 4 aus einem zweiseitig schräg abgeschnittenen Kreiszylinder. Unter den getroffenen Voraussetzungen ist für das Halb-Rohrsegment 1 der Winkel s/2 zwischen seinen beiden Schnittebenen allgemein gegeben durch s/2 = 2v, (1 worin mit Ç der für den Rohrbogen vorgesehene Zentriwinkel und mit v die Anzahl der den Rohrbogen in Segmente aufteilenden Schnittebenen S bezeichnet ist.
Die einzelnen Rohrsegmente 1 bis 5 sind auf herkömmliche Weise aus Abwicklungen darstellenden Zuschnitten hergestellt und dementsprechend weist jedes Rohrsegment eine Nahtstelle auf. Bei dem Rohrbogen der Fig. 1 liegen die Nahtstellen 6 der aufeinanderfolgenden Bogensegmente 1 bis 5 abwechselnd am inneren und äusseren Bogenumfang, während bei dem Bogen der Fig. 2 die Nahtstellen 7 in einer Linie an einer Bogenseite angeordnet sind, wie es in den beiden Figuren durch eine entsprechende Schraffur angedeutet ist. Der Rohrbogen kann einen oder, wie in Fig. 2 gezeigt, zwei angesetzte Stutzen 8 aufweisen und zum Verbinden der Zuschnitte an den Nahtstellen 6,7 sowie der Rohrsegmente 1 bis 5 miteinander können, wie z. B. bei Falzverbindungen Überlappungen notwendig sein.
Die für die Rohrsegmente I bis 5 eines Rohrbogens benötigten Zuschnitte werden in einem Arbeitsgang alle auf einmal z. B. aus einer Blechtafel zugeschnitten.
In Fig. 3 ist eine Blechtafel 9 mit aufgerissenen Segmentabwicklungen für die beiden Rohrbögen der Fig. I und Fig. 2 dargestellt, wobei der mit I bezeichnete Abschnitt die Segmente 1 bis 5 des Rohrbogens der Fig. 1 und der mit II bezeichnete Abschnitt die Segmente des Rohrbogens der Fig. 2 umfasst. Eine Abwicklung eines Voll-Rohrsegments des in Fig. 2 gezeigten Rohrbogens mit in einer seitlichen Linie angeordneten Nahtstellen 7 ist durch Schraffuhr hervorgehoben und wie ersichtlich weisen die Zuschnitte für die Segmente eines solchen Rohrbogens (Fig. 2) Fischform (sogenannte Fish-tail-Zuschnitte) auf, was eine bequeme Unterscheidung von den Rohrsegment-Zuschnitten des Abschnitts I für den Rohrbogen der Fig. 1 mit abwechselnden Nahtstellen 6 zulässt.
Im folgenden ist angenommen, dass der herzustellende Rohrbogen keine angesetzte Stutzen 8 aufweist und die Verbindung der Zuschnitte an den Nahtstellen 6 bzw. 7 sowie die Verbindung der Rohrsegmente 1 bis 5 miteinander ohne Überlappungen z. 13. durch Stumpfschweissen erfolgt, da damit die Erläuterungen vereinfacht werden und zum Erfassen von für die Stutzen und Überlappungen in der Bemassung erforderlichen Zuschlägen lediglich additive Konstanten einzuführen sind.
In der Abwicklung auf der Blechtafel 9bzw. 91I sind die in den Schnittebenen S1 bis S4 (Fig. 1) liegenden Kanten der Rohrsegmente 1 bis 5 bekanntlich Sinuslinien S'1, S'2, S'3, S'4 (Fig. 3). Jeder Zuschnitt 2', 3', 4' für ein Voll-Rohrsegment 2, 3, 4 ist an seinen beiden Längsseiten durch Sinuslinien S'l, S'2 bzw. S'2, S'3 bzw. S'3, S'4 begrenzt die bezüglich der Zuschnitt-Mittellinie M spiegelbildlich sind.
Die Zuschnitte 1' und 5' für die die Rohrbogen-Endstücke bildenden Halb-Rohrsegmente 1 und 5 sind auf der einen Seite durch eine Sinuslinie S'j bzw. Sts und auf der anderen Seite durch eine Längskante 10' bzw. 11' der Blechtafel 9 begrenzt. Die Sinuslinien S'i bis S'4 werden zweckmässig auf Nullinien Nt, N2, N3, N4 bezogen, die, wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, durch den Abstand von der einen als Führungskante dienenden Längskante z. B. 10' der Blechtafel 9 bestimmt sind. Mit Bezug auf Fig. 1 ergibt sich für diese Nulllinien in allgemeiner Form N=(2n-l)Rtano'/2 (2 mitn=1,2,...v.
Der Blechtafel 9I bzw. qlI, die für einen Rohrbogen ohne Ansatzstutzen 8 und ohne Uberlappungen bei den Rohrseg menten die Länge D it X und die Breite 2v R tan zs/2 d.h.
2v R tan 4/2v hat, ist ein rechtwinkeliges Koordinatensy- stem X, Y zugeordnet, dessen Abszissenachse längs der Führungskante 10' der Blechtafel und dessen Ordinatenachse längs der beim Schneiden vorlaufenden Schmalseite 12 verläuft. In dem Koordinatensystem können die Sinuslinien S' bis S'4 in allgemeiner Form ausgedrückt werden, und zwar bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung z. B. in der Form Ys,=N,+Asin(xE) (3 mit + für ungerade n und - für gerade n, wobei
A = D/2 - tan a/2 (4 und E = 37C/2 für die Rohrsegmente des Bogens der Fig. 1 bzw. E = 0 für die Fischform-Segmente des Bogens der Fig. 2 beträgt.
Die Fig. 4 (Seitenansicht) und Fig. 5 (Aufsicht) veranschaulichen in schematischer Darstellung eine automatisch gesteuerte Rollenmesser-Schere nach der Erfindung, mit der zugerichtete Materialbahnen, insbesondere Blechtafeln zu Segmentzuschnitten für Rohrbögen zerschnitten werden können.
In einem Maschinengestell 13 sind Zubringerwalzen 14 und von einem Elektromotor 22 synchron angetriebene Paare von Förderwalzen 15-20 angeordnet, die nacheinander Blechtafeln 9 von einer Aufgabestelle durch die Rollenmesser von zwei Paaren Schneidrollenköpfen 23, 24 und 25, 26 hindurchschieben und die geschnittenen Zuschnitte l'-5' auf einer Ablage 27 ablegen. Beim Vorschieben gleiten die Blechtafeln 9 mit ihrer Führungskante 10' längs einer am Maschinengestell 13 angeordneten Geradführung 21, durch die die Abszissenachse X des rechtwinkeligen Koordinatensystems X, Y bestimmt ist. Zum Verschieben der Schneidrollenköpfe 23-26 in Y-Richtung weist das Maschinengestell 13 z.
B. zwei je von einem Stellmotor 30,.31 angetriebene Spindeln 28, 29 auf Aufjeder Spindel 28, 29 sind zwei Schlitten 33, 34 und 35, 36 angeordnet, die durch auf der Zeichnung nicht dargestellte elektromagnetische Kupplungen an die Spindel 28, 29 an- und von ihr abgekoppelt werden können, so dass durch entsprechende Betätigung der Kupplungen mit der Spindel 28 bzw. 29 die ihr zugehörigen Schlitten 33, 34 bzw.35, 36 unabhängig voneinander in Ausgangsposition gestellt und auch gemeinsam miteinander parallel zur Y Achse bewegt werden können.
Jeder Schlitten 33-36 trägt einen der Schneidrollenköpfe 23-26, der am Schlitten um eine zur Vorschubebene der Blechtafel senkrechte Drehachse schwenkbar ist, wobei die Drehachse durch die Schneidstelle zwischen oberem und unterem Rollenmesser des jeweiligen Schneidrollenkopfes führt, sowie einen Stellmotor 43,44, 45, 46 zum Verstellen des Schneidrollenkopfes. Statt der vorbeschriebenen Anordnung kann auch für jeden Schlitten 33-36 eine separate Spindel oder Halb-Spindel mit eigenem Stellmotor vorgesehen sein.
Die Spindel-Stellmotoren30, 31 und die Stellmotoren 43, 44, 45, 46 der Schneidrollenköpfe 23, 24, 25, 26 sind an eine elektronische Steuereinrichtung 50 angeschlossen, die einen Rechner 51 enthält.
Zum Verstellen der die Schneidrollenköpfe tragenden Schlitten 43, 44, 45, 46 durch die Spindel-Stellmotoren 30, 31 enthält die Steuereinrichtung 50 eine Positionierungssteuerung und eine Bahnsteuerung, die beide in einer aus der Technik der Werkzeugmaschinensteuerungen bekannten Bauart ausgeführt sind, und dazu dienen, die Rollenmesser der Schneidrollenköpfe 23, 24, 25, 26 zuerst bei abgestelltem Förderwalzen-Antriebsmotor 22 in die Anschnittpositionen P11-P14 bzw. Plll-Pll4 (Fig.3) zu stellen und dann bei eingeschaltetem Antriebsmotor 22 entsprechend dem Vorschub der Blechtafel entlang den Sinuskurven S'l, S'2, S'3, S'4 zu führen.
Der Rechner 51 weist von Hand betätigbare Einga bevorrichtungen zum Eingeben der jeweils gewünschten Werte für den mittleren Bogenradius R, den Rohrdurchmesser D, den Bogen-Zentriwinkel 4, die Anzahl v der je Bogen auszuführenden Schnitte, die durch die Anzahl vorhandener Schneidrollenköpfe beschränkt ist, und den Phasenwinkel E, der die Lage der Nahtstellen 6, 7 (Fig. 1, Fig. 2) am Rohrbogen und damit die Form der Zuschnitte 1'-5' bestimmt, sowie für die Zuschläge.
Aus den eingegebenen Daten berechnet der Rechner die Sollwerte für die Anfangspositionen der einzelnen Schlitten 33, 34, 35,36 im wesentlichen nach der vorstehenden Formel (3 mit x = 0 und die Positionierungssteuerung bringt nacheinander die einzelnen Schlitten 33-36 durch Soll-Istwert-Vergleich auf die für sie errechneten Ausgangspositionen y0s.
Der für die Bahnsteuerung zur Erfassung des Vorschubs der Blechtafel erforderliche Weggeber erzeugt eine Folge von elektrischen Impulsen, durch die die zurückgelegte Wegstrecke in Wegelemente As gleicher Länge unterteilt wird.
Für solche Weggeber sind verschiedene Bauarten bekannt und auch im Handel erhältlich. Es hat sich gezeigt, dass bei dem hier behandelten Schneiden von Blechzuschnitten ein einfacher vorzugsweise elektromagnetischer oder lichtelektrischer Impulsgeber mit einem an eine motorangetriebene Förderwalze angekoppelten Rotor verwendet werden kann, der je Förderwalzenumdrehung eine bestimmte Anzahl von elektrischen Impulsen erzeugt. Die von einem solchen Im pulsgeber 37 (Fig. 4) erhaltenen Wegimpulse können elektronisch beliebig unterteilt werden, so dass die für die Bahnsteuerung insbesondere in den Scheitelbereichen der Sinuslinien vorteilhaften feinsten Wegelemente As zur Verfügung stehen.
Mit einem an die Förderwalze angeschlossenen Im pulsgeber wird allerdings ein Schlupfen der Blechtafel beim Vorschub nicht erfasst, doch kommt bei dem Blechschneiden ein solches Schlupfen praktisch nicht vor. Wenn durch Schlupfen bedingte Fehler in den Zuschnitten mit Sicherheit vermieden werden sollen, ist ein Impulsgeber anderer Bauart vorzusehen, wie z. B. ein Drehungsmesswertgeber oder eine lichtelektrische Abtastvorrichtung 39, die eine auf die Blechtafel 9 von einer Druckvorrichtung 38 aufgebrachte z. 13. farbige Skalenmarkierung abtastet.
In Vorschubrichtung der Blechtafel 9 befinden sich vor den Schneidrollenköpfen am Maschinengestell fest angeordnete Kanten-Detektoren 40,41 (Fig. 4), die durch Abgabe eines Steuersignals melden, wenn beim Vorschub der Blechtafel 9 deren vorlaufende Kante 12' den jeweiligen Kanten Detektor 40, 41 passiert. Sind die Schneidrollenköpfe 23, 24 und 25, 26, wie in Fig. 5 gezeigt, paarweise so angeordnet, dass bei jedem Paar Schneidrollenköpfe die Drehachsen in einer zur Vorschubebene senkrechten Ebenen liegen, so braucht für jedes Schneidrollenpaar nur ein Kanten-Detektor vorgesehen werden, der dann z. B. auf der Geradführung 21 befestigt ist.
Der in Wegelementen As ausgedrückte Wert für den Abstand des Kantendetektors von der Vertikalebene ist in dem Rechner 51 gespeichert, so dass für jedes Paar Schneidrollenköpfe 23, 24 bzw. 25, 26 gesondert mittels eines durch das Steuersignal seines zugehörigen Kanten-Detektors 40 bzw. 41 ausgelösten Zählvorganges ein Auslösesignal erhalten wird, das anzeigt, dass sich die Vorlaufkante 12' der Blechtafel 9 gerade in den Schneidstellen zwischen den Rollenmessern des betreffenden Paares Schneidrollenköpfe befindet, und das die Bahnsteuerung für das dieses Paar Schneidrollenköpfe tragende Schlittenpaar 33, 34 bzw. 35, 36 auslöst.
Die Bahnsteuerung erfolgt im wesentlichen nach der vorstehenden Formel (3, wobei der Rechner 51 die von dem Weggeber 37 erzeugten Wegelement-Signale (As) in Winkelinkremente Ax (im Bogenmass) gemäss Ax = 2 As/D umbewertet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel (Fig. 5) werden von jedem Paar Schneidrollenköpfe 23, 24 und 25, 26 zwei zueinander parallele Sinuslinien S'l, S'3 und S'2, S'4 geschnitten, so dass von dem in der Formel (3 enthaltenen + für das eine Schlittenpaar 33, 34 das - -Zeichen und für das andere Schlittenpaar 35, 36 das + -Zeichen gilt.
Erfindungsgemäss enthält die Steuereinrichtung 51 noch eine Richtungssteuerung, an der die Stellmotoren 43, 44, 45, 46 für die Schneidrollenköpfe 23, 24, 25, 26 angeschlossen sind und die dazu dient, die Schneidrollenköpfe 23-26 stets so einzustellen, dass die Schnittebene der beiden Rollenmesser jedes Schneidrollenkopfes auf den Neigungswinkel a der Tangente im jeweiligen Punkt der zu schneidenden Kurve eingestellt ist. Beim Anschneiden der Blechtafel (Fig. 3) für Rohrsegmente des in Fig. 1 gezeigten Bogens müssen demnach nach dem Positionieren der Schneidrollenköpfe die Schnittebenen deren Rollenmesser in den Punkten PIl-pr4 parallel zu den Nullinien N,-N4 ausgerichtet sein, wie es durch Pfeile angedeutet ist.
Beim Anschneiden der Blechtafel 9ll für Fischform-Segmente des in Fig. 2 gezeigten Rohrbogens müssen die Schnittebenen der Rollenmesser schräg zu den Nullinien Nl-N4 stehen um einen sauberen Schnitt einzuleiten. Die Richtungssteuerung ist demnach sowohl beim Positionieren wie auch beim Schneiden der Kurven wirksam.
Formelmässig erfolgt die Richtungssteuerung gemäss der ersten Ableitung der zu schneidenden Kurve und damit zum Schneiden der Sinuslinien S'l, S'2, S'3, S'4 entsprechend der Formel (3 gemäss tana=Acos(x+e) (5
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild einer Richtungssteuerung mit einem Digitalrechner 51'. Aus den in den Rechner 51 (Fig. 4) eingegebenen Konstanten und den empfangenen Wegimpulsen As bestimmt der Digitalrechner 51' laufend den digitalen Sollwert a5 für den dem Neigungswinkel der Tange im jeweiligen Punkt der zu schneidenden Kurve entsprechenden Einstellwinkel a des Schneidrollenkopfes im wesentlichen gemäss der obigen Formel (5.
Ein Umsetzer 52 wandelt die digitalen as-Werte in eine analoge Stellgrösse ass um. An den Umsetzer 52 ist ein Positionsvorverstärker 53 üblicher Bauart angeschlossen, der mit einem an den Stellmotor 43 des Schneidrollenkopfes 23 angekoppelten Rückführpotentiometer 54 ausgestattet ist. Der Positionsverstärker 53 steuert den Gleichstrom-Stellmotor 43 derart, dass der Schneidrollenkopf 23 aus einer Mittelstellung um den jeweiligen Winkel + gedreht wird, wobei das an den Motor 43 angekoppelte Rückführungspotentiometer 54 den analogen Istwert des Einstellwinkels al liefert.
In den Fig. 7 bis 9 ist ein Schneidrollenkopf in bevorzugter Ausführungsform dargestellt, wobei Fig. 7 eine Vorderansicht, d.h. den Schneidrollenkopf in Richtung des Materialvorschubs gesehen, Fig. 8 eine Seitenansicht und Fig. 9 eine Aufsicht des Schneidrollenkopfes zeigen.
Der in Aufsicht etwa quadratische und z. B.
130 mm x 135 mm grosse Schneidschuh 60 weist zum Halten der beiden Rollenmesser 61, 62 zwei seitliche Tragkörper 72, 75 auf, die miteinander durch einen plattenförmigen Steg 67 so verbunden sind, dass der das untere Rollenmesser 61 tragende Tragkörper 72 unter dem Steg 67 und der das obere Rollenmesser 62 tragende Tragkörper 75 über dem Steg 67 liegt, und dass auf der Stegoberseite und auf der Stegunterseite je eine glatte bis zum oberen bzw. zum unteren Trag körper reichende Führungsfläche 70 bzw. 71 für den einen und den anderen Abschnitt des geschnittenen Bleches vorhanden ist. Die Rollenmesser 61, 62 sind an der Material Einschubseite des Schneidschuhs 60 angeordnet, wo die Tragkörper 72, 75 dick und damit kräftig genug ausgebildet sind, um die auftretenden Kräfte aufzunehmen.
Da mit den Rollenmessern 61, 62 Kurven geschnitten werden sollen sind ihre Drehachsen 64 vorzugsweise unter dem gleichen Winkel 7 geneigt und dementsprechend sind die Tragkörper 72, 75 im Bereich der Rollenmesser auf ihren Innenseiten mit je einer schrägen Fläche 73, 76 versehen, in denen die Lagerzapfen 63 der Rollenmesser 61, 62 angeordnet sind. Zum Schneiden von Blechen bis zu einer Dicke von 2 bis 3 mm ist der Schneidspalt zwischen den beiden Messerschneiden äusserst klein, so dass für die beiden Rollenmesser 61, 62 eine gemeinsame Schnittebene 65 angenommen werden kann, in der die Schneidkanten der Rollenmesser liegen. Die Rollenmesser 61, 62 sind so angeordnet, dass die Schneidstelle 66 zwischen den Schneidkanten der Messer auf der Drehachse 32 des Schneidrollenkopfes und auf halber Höhe des Steges 67 liegt.
Der Steg 67 ist an seinem Aussenende 68 verhältnismässig dick, etwa 15 mm für die vorstehend angegebene Grösse des Schneidschuhs und verjüngt sich zu seinem inneren Ende 69 hin, das etwas zwischen die beiden Rollenmesser 61, 62 hineinreicht, so dass eine ausreichend kräftige Verbindung zwischen den beiden Tragkörpern 72, 75 hergestellt ist, die geschnittenen Blec hteilejedoch nur verhältnismässig wenig auseinandergebogen werden und so ein sicheres Einlaufen derselben in das dem Schneidrollenkopf nachfolgende Förderwalzenpaar (Fig. 4, Fig. 5) gewährleistet ist.
Anschliessend an den schrägen Flächen 73, 76, auf denen die Rollenmesser 61, 62 gelagert sind, nehmen die Tragkörper 72, 75 zum Steg-Aussenende 68 hin stetig in ihrer Dicke ab, wobei für jeden Tragkörper 72, 75 auf seiner Innenseite eine schräge Auslauffläche 74 bzw. 77 gebildet ist, deren Schnittlinie mit dem Steg 67 unter einem Winkel ss nach aussen geneigt ist, so dass sich für den Schneidschuh ein Öffnungswinkel 28 ergibt. Bei dem Schneidschuh der vorstehend angegebenen Grösse ist'3 = 200 gewählt. An den oberen Tragkörper 75 ist im Bereich des Rollenmessers 62 ein oben über dem Rollenmesser 62 einwärts gerichteter Tragbügel 78 angesetzt, der oben einen Drehzapfen 79 zum Einsetzen in ein Lager eines Schlittens und zum Drehen des Schneidrollenkopfes um die Drehachse 32 trägt.
Durch den Öffnungswinkel 2P des Schneidschuhs ist der Schneidrollenkopf nur zum Schneiden solcher Kurven geeignet, bei denen der grösste vorkommende Tangenten Neigungswinkel a kleiner als ss ist. Da der Steg 67 die auftretenden Scherkräfte aufnehmen muss und seine Dicke am Aussenende 68 für eine sichere Einführung der Materialzuschnitte in die Förderwalzen begrenzt ist, ergibt sich jeweils eine optimale Länge des Stegs, von der Stegaussenseite zu dessen Innenseite gemessen, die ihrerseits die wählbare Grösse für den Öffnungswinkel 2'3 entscheidend mitbestimmt.
Es ist daher zweckmässig, wenn die Rollenmesser 61, 62 im Schneidschuh unter einem festen Winkel y = ss angeordnet und die Schneidrollenköpfe auswechselbar gemacht werden, so dass eine Maschine ohne besondere Schwierigkeiten jeweils optimal auf das auszuführende Schneidprogramm eingestellt werden kann, wobei mit einem Schneidrollenkopf Typ jeweils in einem bestimmten Bereich liegende Materialstärken, Materialhärten und Steigungen der zu schneidenden Kurvenzüge erfasst werden. Bei dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel beträgt der Keilwinkel des Stegs 67 etwa 100.
Die Richtungssteuerung für die Schneidrollenköpfe kann beliebig ausgeführt sein. So könnte z.B. bei der in Fig. 5 gezeigten paarweisen Anordnung der Schneidrollenköpfe, bei der von jedem Paar Schneidköpfe zueinander parallele Kurvenzüge geschnitten werden, für jedes Schneidrollenkopf Paar nur ein Stellmotor vorgesehen sein, der an einem Schlitten oder am Maschinengestell montiert über einen mechanischen Antrieb den Schneidrollenkopf am anderen Schlitten bzw. beide Schneidrollenköpfe verstellt.
Die Richtungssteuerung könnte dann auch rein mechanisch ausgeführt sein, wobei es aus wirtschaftlichen Gründen allerdings zweckmässig ist, für den zu schneidenden Kurvenzug ein mit dem Materialvorschub synchron angetriebenes Verstellglied vorzusehen, so dass eine solche mechanische Richtungssteuerung für die Schneidrollenköpfe im allgemeinen nur dann von Interesse sein wird, wenn es sich um eine Massenanfertigung mit nur wenigen unterschiedlichen Schnittlinien handelt. Eine für jeden Schneidrollenkopf eigener Stellmotor zusammen mit einer einen Rechner enthaltenden Richtungssteuerung ge währleistet einen hohen Ausnutzungsgrad einer Rollenmesser-Schere, da der Rechner ohne Schwierigkeiten zum Offen Schneiden von beliebigen Kurvenzügen eingerichtet werden kann.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIMS
1. Roller knife scissors for automatic cutting of material webs fed linearly in a feed plane longitudinally as differentiable functions y = cp (x) of the feed path with at least one cutting roller head which can be moved transversely to the feed direction and parallel to the feed plane and which is an upper one in relation to the feed plane and contains a lower roller knife with a cutting point lying in the feed plane, and a control device for deflecting each cutting roller head as the material web advance progresses according to a path function y = f (x) predefined for it from a gate position y, = f (xo) at the leading one Edge of the material web, characterized in that each cutting roller head (23,
24, 25, 26) on a carriage (33, 34, 35, 36) which can be moved transversely to the feed direction about an axis of rotation perpendicular to the feed plane and passing through the cutting point (66) between the lower and upper roller knives (61 and 62) 32) can be swiveled and the control device (50) comprises a directional control which, according to the first derivation of its path function specified for each path element to be cut, for each cutting element head (23, 24, 25, 26) on the angle of inclination of the tangent in the curve point in question with in of the section plane (65) determined by the roller knife edges adjusts the tangent.
2. Roller knife scissors according to claim 1, characterized in that on the carriage (33, 34, 35, 36) of each cutting roller head (23, 24, 25, 26) a servomotor (43) for rotating the cutting roller head about its axis of rotation (32) is attached and the direction control for controlling each servomotor (43) is set up.
3. Roller knife scissors according to claim I or 2, characterized in that the cutting roller head (23, 24, 25, 26) has a flat cutting shoe (60) carried by a carrying bracket (78) with a pivot (79) and having a lower supporting body (72 ) for the lower roller knife (61) on one long side, an upper support body (75) for the upper roller knife (62) on the other long side and a flat web (67) connecting the two support bodies (72, 75) in the feed plane has in order to form an upper and a lower smooth guide surface (70 and 71) for the two material pieces cut from the web of material from the roller knives (61, 62), each of which is only on one longitudinal side through the upper and lower supporting bodies (72 or
75) is limited and otherwise open, and that each support body (72, 75) on its inside on the web (67) has an outlet surface (74, 77) directed obliquely outwards from the roller knife (61 or 62) at an angle (ss) ), which runout surfaces (74, 77) for the cutting shoe (60) determine an opening angle (2ss) through which the swivel range of the cutting roller head (23, 24, 25, 26) and thus the largest tangent inclination angle of the curve to be cut a corresponding value is limited.
4. Roller knife scissors according to claim 3, characterized in that the two webs (72, 75) interconnecting flat web (67) has a wedge shape and the guide surfaces (70, 71) inclined planes with an inclination angle of about 50 with respect to the feed plane are.
5. Roller knife scissors according to claim 3, characterized in that the roller knife (61, 62) on the supporting bodies (72, 75) fixedly arranged journal (63) are rotatable, the axes (64) with respect to the feed plane under one Inclination angle (y) are inclined, which is equal to half the opening angle (P) of the cutting shoe (60).
6. Roller knife scissors according to one of the preceding claims, characterized in that in the carriage (33, 34, 35, 36) interchangeable cutting roller heads (23, 24, 25, 26) are provided.
7. Roller knife scissors according to one of the preceding claims for cutting unwinds of the pipe segments of a pipe bend from a sheet of material, characterized in that several carriages (33, 34, 35, 36), each with a cutting roller head (23, 24, 25, 26) are present, the number of which determines the maximum number of pipe segments (1, 2, 3, 4, 5) which can be provided for the pipe bend, and that the control device (50) is set up in accordance with the function for the sinus lines delimiting the developments a) with the feed stopped, position the slides (33, 34, 35, 36) transversely to the feed direction in such a way
that the cutting roller head (23) of a first carriage (33) has the cut delimited by a longitudinal edge of the material sheet and by a sinus line for the first arc segment (1) of the pipe bend, the cutting roller head (24, 25) of the second, third etc. carriage (34 , 35) each have a cut for the middle arc segments (2, 3, 4) delimited by two mirror-image sinus lines with respect to a center line (M) and the cutting roller head (26) of the last carriage (36) the cut delimited by a sine line and the other longitudinal edge can cut off for the last bend segment (5) of the pipe bend when pushing through the material sheet,
b) during the feed of the material web to control the movement of the carriage (33, 34,35,36) transversely to the feed direction for cutting the sinusoidal lines, and c) when positioning the carriage (33, 34, 35, 36) and during the feed of the Material table to set each individual cutting roller head (23, 24, 25, 26) to the respective angle of inclination of the tangent of the relevant sine line, the mass for the pipe bend being specified.
8. Roller knife scissors according to claim 7, characterized in that the control device (50) has a digital computer (51) which, after input of the variables relevant for the dimensioning of the blanks, setpoints of the manipulated variables for the positioning and for the path control of the slides (33 , 34, 35, 36) and for the directional control of the cutting roller heads (23, 24, 25, 26).
9. Roller knife scissors according to claim 7, characterized in that four slides (33, 34, 35, 36) are provided, which are arranged in two pairs one behind the other in the feed direction, and in the feed direction in front of the cutting roller heads (23, 24 and 25 , 26) of each pair of slides (33, 34 and 35, 36) conveyor rollers (15, 16, 17, 18) driven by a drive motor (22) for advancing the material sheet through the roller knives (61, 62) of the cutting roller heads (23, 24, 25,26) are arranged 10. Roller knife scissors according to claim 9, characterized in that each pair of slides (33, 34 or 35, 36) and their cutting roller heads (23,24 or
25, 26) is controlled by the control device (50) for cutting two mutually parallel sine lines.
The invention relates to a roller knife scissors for the automatic cutting of material webs which are fed in a straight line in a feed plane longitudinally as differentiable functions y = (x) of the feed path with at least one curve transverse to the feed direction
and a cutting roller head which can be moved parallel to the feed plane and which contains an upper and a lower roller knife with a cutting point lying in the feed plane with respect to the feed plane, and a control device for deflecting each cutting roller head as the web of material advances according to a travel function predefined for it y = f ( x) 'from a gate position y, = f (xo) on the leading edge of the material web.
A pipe segment cutting machine known from CH-PS 605 171 for the production of pipe segment cuts for pipe bends has two mechanical devices for generating sinusoidal curves on a linearly advanced material web, each of which actuates a push rod with a cutting head attached to it. Such cutting machines are mechanically complex and also unsatisfactory insofar as only two cuts can be carried out with one machine at a time, while it is desirable for rational production to cut the cuts for all pipe segments from more than three segmented pipe bends in a single pass from one Get sheet metal.
If the cutting heads are equipped with roller knives, which is cheap because of the relatively low price, then often dirty cutting edges are obtained, especially in the case of cutting curves with a larger pitch, which may make it difficult to connect the segments to the pipe bend. It is also often desired that the connecting seams of the individual pipe segments lie in a line on one side of the pipe bend in the finished pipe bend. The blanks required for this can, however, only be produced on such a cutting machine with additional effort and with a greater waste of material.
For machine tools, path controls are known, with which z. 13. A carriage with a straight material feed can also be controlled so that a desired sine line results on the material. Replacing the mechanical devices with such path controls would allow more than two cutting heads to be provided in a cutting machine, but even with the use of such path controls, the problems caused by the roller knives themselves, such as, in particular, dirty cutting edges and being restricted to a straight, feed direction bleeding of the metal sheet and therefore not cut to a single shape for pipe segments.
It was therefore an object of the invention to remedy the shortcomings shown and to create a roller knife scissors of the type mentioned, in which more than two cutting heads equipped with roller knives can be provided, with which clean cutting edges can be obtained on any cuts even on steep curves and which allows cuts to be made for pipe bend segments in the so-called fish shape without waste of material.
According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1.
The main advantage of the invention is that starting from a roller knife scissors with conventional path control by relatively little additional effort for the pivotable mounting of the cutting roller heads and a direction control that can be attached to the existing path control, can be produced in the open cutting, by lateral Curves of limited cuts of any shape can be cut with flawless cut edges and thus the degree of utilization of an automatic roller knife scissors is considerably increased.
Advantageous developments of the subject matter of the invention are specified in the dependent claims 2 to 10.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing. Show it:
Figure 1 is a side view of a pipe bend with alternately arranged seams of the individual bend segments on the inner and outer bend circumference.
2 shows a pipe bend in which the connecting seams of the pipe segments are arranged in a line on one side of the bend;
3 shows a sheet of material with torn-open developments for the bend segments of the pipe bend of FIG. 1 in a first section I and for the bend segments of the pipe bend of FIG. 2 in a second board section II.
Figure 4 is a schematic side view of a roller knife scissors according to the invention, in which the machine frame is omitted.
Fig. 5 is a schematic representation of a top view of the roller knife scissors;
;
6 shows a block diagram of a preferred directional control for setting a cutting roller head to the angle of inclination of the client,
7 shows a front view of a cutting roller head of a preferred embodiment, viewed in the material feed direction;
Fig. 8 is a side view of the cutting roller head and
Fig. 9 is a plan view of the same.
1 and 2 show two 900-pipe bends composed, for example, of three substantially identical full-pipe segments 2, 3, 4 and two half-pipe segments 1, 5 as bend ends. B. made of sheet metal, in which the mean arc radius is designated by R and the tube diameter by D. Each half-pipe segment 1, 5 consists of a circular cylinder cut on one side and each full-pipe segment 2, 3, 4 consists of a circular cylinder cut obliquely on both sides. Under the conditions met, the angle s / 2 between its two sectional planes is generally given for the half-pipe segment 1 by s / 2 = 2v, (1 where Ç is the central angle provided for the pipe bend and v is the number of the pipe bends in segments dividing sectional planes S is designated.
The individual pipe segments 1 to 5 are produced in a conventional manner from blanks representing unwinding and accordingly each pipe segment has a seam. In the pipe bend of FIG. 1, the seams 6 of the successive bend segments 1 to 5 lie alternately on the inner and outer bend circumference, while in the bend of FIG. 2 the seams 7 are arranged in a line on one side of the bend, as in the two figures is indicated by appropriate hatching. The pipe bend can have one or, as shown in FIG. 2, two attached connecting pieces 8 and can be used to connect the blanks at the seams 6, 7 and the pipe segments 1 to 5 with one another, such as. B. Overlaps may be necessary for seam connections.
The blanks required for the pipe segments I to 5 of a pipe bend are all in one operation z. B. cut from a sheet of metal.
In Fig. 3 a sheet 9 is shown with torn segment developments for the two pipe bends of Fig. I and Fig. 2, wherein the section labeled I the segments 1 to 5 of the pipe bend of Fig. 1 and the section labeled II the segments of the pipe bend of FIG. 2. A development of a full pipe segment of the pipe bend shown in FIG. 2 with seams 7 arranged in a lateral line is highlighted by hatching and, as can be seen, the cuts for the segments of such a pipe bend (FIG. 2) have a fish shape (so-called fish-tail cuts) ) on, which allows a comfortable differentiation from the tube segment blanks of section I for the tube bend of FIG. 1 with alternating seams 6.
In the following it is assumed that the pipe bend to be produced does not have attached connecting pieces 8 and the connection of the blanks at the seams 6 and 7 as well as the connection of the pipe segments 1 to 5 with one another without overlapping z. 13. is done by butt welding, since this simplifies the explanations and only additive constants have to be introduced to record the additions required for the sockets and overlaps in the dimensioning.
In the settlement on the sheet 9 or 91I are the edges of the pipe segments 1 to 5, as is known, in the sectional planes S1 to S4 (FIG. 1), sine lines S'1, S'2, S'3, S'4 (FIG. 3). Each blank 2 ', 3', 4 'for a full pipe segment 2, 3, 4 is on its two longitudinal sides by sine lines S'l, S'2 or S'2, S'3 or S'3, S '4 limits which are mirror images with respect to the cutting center line M.
The blanks 1 'and 5' for the half-pipe segments 1 and 5 forming the pipe bend end pieces are on one side by a sine line S'j or Sts and on the other side by a longitudinal edge 10 'or 11' of the metal sheet 9 limited. The sine lines S'i to S'4 are expediently related to zero lines Nt, N2, N3, N4, which, as can be seen from FIG. 3, by the distance from the one longitudinal edge serving as a leading edge z. B. 10 'of the sheet 9 are determined. With reference to FIG. 1, these zero lines in general form N = (2n-1) Rtano '/ 2 (2 mitn = 1,2, ... v.
The sheet 9I or qlI, which for a pipe bend without an attachment piece 8 and without overlap in the pipe segments, the length D it X and the width 2v R tan zs / 2 i.e.
2v R tan 4 / 2v, a right-angled coordinate system X, Y is assigned, the abscissa axis of which runs along the leading edge 10 'of the metal sheet and the ordinate axis of which runs along the narrow side 12 leading during cutting. In the coordinate system, the sine lines S 'to S'4 can be expressed in general terms, specifically in the arrangement shown in FIG. B. in the form Ys, = N, + Asin (xE) (3 with + for odd n and - for even n, where
A = D / 2 - tan a / 2 (4 and E = 37C / 2 for the tube segments of the elbow of FIG. 1 and E = 0 for the fish-shaped segments of the elbow of FIG. 2, respectively.
Fig. 4 (side view) and Fig. 5 (top view) illustrate a schematic representation of an automatically controlled roller knife scissors according to the invention, with which material webs, in particular sheet metal plates, can be cut into segment blanks for pipe bends.
In a machine frame 13 there are feed rollers 14 and pairs of conveyor rollers 15-20 driven synchronously by an electric motor 22, which successively push metal sheets 9 from a feed point through the roller knives of two pairs of cutting roller heads 23, 24 and 25, 26 and the cut blanks 1 ' Place -5 'on a shelf 27. When advancing, the metal sheets 9 slide with their leading edge 10 'along a straight guide 21 arranged on the machine frame 13, through which the abscissa axis X of the right-angled coordinate system X, Y is determined. To move the cutting roller heads 23-26 in the Y direction, the machine frame 13 z.
B. two spindles 28, 29 each driven by a servomotor 30, .31 on each spindle 28, 29, two slides 33, 34 and 35, 36 are arranged, which are connected to the spindle 28, 29 by electromagnetic couplings, not shown in the drawing - And can be uncoupled from it, so that by corresponding actuation of the couplings with the spindle 28 or 29, the associated slides 33, 34 or 35, 36 can be set independently of one another in the starting position and also moved together parallel to the Y axis .
Each carriage 33-36 carries one of the cutting roller heads 23-26, which can be pivoted on the carriage about an axis of rotation perpendicular to the feed plane of the metal sheet, the axis of rotation passing through the cutting point between the upper and lower roller blades of the respective cutting roller head, as well as a servomotor 43, 44, 45, 46 for adjusting the cutting roller head. Instead of the arrangement described above, a separate spindle or half-spindle with its own servomotor can also be provided for each slide 33-36.
The spindle servomotors 30, 31 and the servomotors 43, 44, 45, 46 of the cutting roller heads 23, 24, 25, 26 are connected to an electronic control device 50 which contains a computer 51.
In order to adjust the slides 43, 44, 45, 46 carrying the cutting roller heads by means of the spindle servomotors 30, 31, the control device 50 contains a positioning control and a path control, both of which are designed in a manner known from the technology of machine tool controls, and are used to to set the roller knives of the cutting roller heads 23, 24, 25, 26 first in the gate positions P11-P14 or Plll-Pll4 (Fig. 3) with the conveyor roller drive motor 22 switched off and then with the drive motor 22 switched on according to the advance of the metal sheet along the sine curves S'l, S'2, S'3, S'4.
The computer 51 has manually operable input devices for entering the respectively desired values for the mean arc radius R, the tube diameter D, the arc center angle 4, the number v of the cuts to be carried out per arc, which is limited by the number of cutting roller heads present, and the phase angle E, which determines the position of the seams 6, 7 (Fig. 1, Fig. 2) on the pipe bend and thus the shape of the blanks 1'-5 ', and for the additions.
From the data entered, the computer calculates the setpoints for the starting positions of the individual slides 33, 34, 35, 36 essentially according to the above formula (3 with x = 0 and the positioning control brings the individual slides 33-36 one after the other by Comparison to the starting positions y0s calculated for them.
The path encoder required for the path control for detecting the advance of the sheet metal plate generates a sequence of electrical pulses, by means of which the distance covered is divided into path elements As of the same length.
Various types of such encoders are known and are also commercially available. It has been shown that in the cutting of sheet metal blanks dealt with here, a simple, preferably electromagnetic or photoelectric pulse generator with a rotor coupled to a motor-driven conveyor roller can be used, which generates a certain number of electrical pulses per conveyor roller revolution. The path pulses obtained from such a pulse generator 37 (FIG. 4) can be subdivided electronically as desired, so that the finest path elements As which are advantageous for the path control, in particular in the apex regions of the sine lines, are available.
With a pulse generator connected to the conveyor roller, however, slippage of the metal sheet during feed is not detected, but such slippage practically does not occur with sheet metal cutting. If errors in the blanks caused by slippage are to be avoided with certainty, a pulse generator of a different type must be provided, e.g. B. a rotation sensor or a photoelectric scanning device 39, which is applied to the sheet 9 by a printing device 38 z. 13. Scans colored scale marking.
Edge detectors 40, 41 (FIG. 4) are fixedly arranged on the machine frame in front of the cutting roller heads in the direction of advance of the sheet metal plate 9 and report a control signal when the leading edge 12 'of the respective edge detector 40, 41 happens. If, as shown in FIG. 5, the cutting roller heads 23, 24 and 25, 26 are arranged in pairs so that the rotation axes of each pair of cutting roller heads lie in a plane perpendicular to the feed plane, then only one edge detector needs to be provided for each pair of cutting rollers. then z. B. is attached to the straight guide 21.
The value for the distance of the edge detector from the vertical plane, expressed in path elements As, is stored in the computer 51, so that for each pair of cutting roller heads 23, 24 or 25, 26 separately by means of a control signal from its associated edge detector 40 or 41 triggered counting process a trigger signal is obtained, which indicates that the leading edge 12 'of the sheet 9 is currently in the cutting points between the roller knives of the respective pair of cutting roller heads, and the path control for the carriage pair 33, 34 and 35 carrying this pair of cutting roller heads, 36 triggers.
The path control takes place essentially according to the above formula (3), the computer 51 reevaluating the displacement element signals (As) generated by the displacement sensor 37 into angular increments Ax (in radian measure) according to Ax = 2 As / D. In the exemplary embodiment shown (FIG 5) two parallel sine lines S'l, S'3 and S'2, S'4 are cut from each pair of cutting roller heads 23, 24 and 25, 26, so that from the one contained in the formula (3 + for the one Slide pair 33, 34 the - sign and the other slide pair 35, 36 the + sign applies.
According to the invention, the control device 51 also contains a directional control, to which the servomotors 43, 44, 45, 46 for the cutting roller heads 23, 24, 25, 26 are connected and which is used to always set the cutting roller heads 23-26 in such a way that the cutting plane of the two roller knives of each cutting roller head is set to the angle of inclination a of the tangent at the respective point of the curve to be cut. When cutting the sheet metal plate (Fig. 3) for pipe segments of the bend shown in Fig. 1, the cutting planes must be aligned after the positioning of the cutting roller heads, the roller blades in points PIl-pr4 parallel to the zero lines N, -N4, as indicated by arrows is indicated.
When cutting the sheet 911 for fish-shaped segments of the pipe bend shown in FIG. 2, the cutting planes of the roller knives must be at an angle to the neutral lines NI-N4 in order to initiate a clean cut. The direction control is therefore effective both when positioning and when cutting the curves.
In terms of formula, the directional control takes place according to the first derivation of the curve to be cut and thus for cutting the sine lines S'l, S'2, S'3, S'4 according to the formula (3 according to tana = Acos (x + e) (5
Fig. 6 shows a block diagram of a direction control with a digital computer 51 '. From the constants entered into the computer 51 (FIG. 4) and the received travel pulses As, the digital computer 51 'continuously determines the digital setpoint a5 for the setting angle a of the cutting roller head which corresponds to the angle of inclination of the tang at the respective point of the curve to be cut, essentially in accordance with Formula above (5th
A converter 52 converts the digital as values into an analog manipulated variable ass. A position preamplifier 53 of a conventional type is connected to the converter 52 and is equipped with a feedback potentiometer 54 coupled to the servomotor 43 of the cutting roller head 23. The position amplifier 53 controls the direct current servomotor 43 in such a way that the cutting roller head 23 is rotated from the central position by the respective angle +, the feedback potentiometer 54 coupled to the motor 43 supplying the analog actual value of the setting angle a1.
7 to 9 a cutting roller head is shown in a preferred embodiment, with Fig. 7 a front view, i.e. seen the cutting roller head in the direction of the material feed, Fig. 8 shows a side view and Fig. 9 shows a plan view of the cutting roller head.
The approximately square in supervision and z. B.
130 mm x 135 mm large cutting shoe 60 has two lateral support bodies 72, 75 for holding the two roller knives 61, 62, which are connected to one another by a plate-shaped web 67 such that the support body 72 carrying the lower roller knife 61 under the web 67 and the supporting body 75 carrying the upper roller knife 62 lies above the web 67, and that on the upper side of the web and on the underside of the web each have a smooth guide surface 70 and 71 extending to the upper and lower supporting bodies for one and the other section of the cut Sheet is present. The roller knives 61, 62 are arranged on the material insertion side of the cutting shoe 60, where the support bodies 72, 75 are thick and thus strong enough to absorb the forces that occur.
Since the roller knives 61, 62 are to be used to cut curves, their axes of rotation 64 are preferably inclined at the same angle 7, and accordingly the support bodies 72, 75 are provided on the inner sides of the roller knives with an inclined surface 73, 76, in which the Bearing journals 63 of the roller knives 61, 62 are arranged. For cutting sheets up to a thickness of 2 to 3 mm, the cutting gap between the two knife edges is extremely small, so that a common cutting plane 65 can be assumed for the two roller knives 61, 62, in which the cutting edges of the roller knives lie. The roller knives 61, 62 are arranged such that the cutting point 66 lies between the cutting edges of the knives on the axis of rotation 32 of the cutting roller head and halfway up the web 67.
The web 67 is relatively thick at its outer end 68, about 15 mm for the size of the cutting shoe indicated above, and tapers towards its inner end 69, which extends somewhat between the two roller knives 61, 62, so that a sufficiently strong connection between the two support bodies 72, 75 is produced, the cut sheet parts are, however, only relatively little bent apart, and thus a safe running of the same into the conveyor roller head following the cutting roller pair (FIG. 4, FIG. 5) is ensured.
Subsequent to the inclined surfaces 73, 76 on which the roller knives 61, 62 are mounted, the support bodies 72, 75 steadily decrease in thickness towards the outer end 68 of the web, with an inclined run-out surface on the inside for each support body 72, 75 74 or 77 is formed, the line of intersection of which is inclined outwardly with the web 67 at an angle ss, so that an opening angle 28 results for the cutting shoe. For the cutting shoe of the size specified above, 3 = 200 is selected. Attached to the upper support body 75 in the area of the roller knife 62 is a support bracket 78 which is directed inward above the roller knife 62 and which carries a pivot 79 at the top for insertion into a bearing of a slide and for rotating the cutting roller head about the axis of rotation 32.
Due to the opening angle 2P of the cutting shoe, the cutting roller head is only suitable for cutting those curves in which the largest tangent angle of inclination a is smaller than ss. Since the web 67 has to absorb the shear forces that occur and its thickness at the outer end 68 is limited for a safe introduction of the material cuts into the conveyor rollers, there is an optimal length of the web, measured from the outside of the web to the inside, which in turn is the size that can be selected for decisively determined the opening angle 2'3.
It is therefore expedient if the roller knives 61, 62 are arranged in the cutting shoe at a fixed angle y = ss and the cutting roller heads are made interchangeable, so that a machine can be optimally adjusted to the cutting program to be carried out without any particular difficulty, with a cutting roller head type material thicknesses, material hardness and gradients of the curves to be cut are recorded in each case in a specific area. In the embodiment mentioned above, the wedge angle of the web 67 is approximately 100.
The direction control for the cutting roller heads can be carried out as desired. For example, In the paired arrangement of the cutting roller heads shown in FIG. 5, in which parallel curves are cut from each pair of cutting heads, only one servo motor is provided for each cutting roller head pair, which is mounted on a carriage or on the machine frame via a mechanical drive, the cutting roller head on the other Carriage or both cutting roller heads adjusted.
The direction control could then also be carried out purely mechanically, although for economic reasons it is expedient to provide an adjusting element driven synchronously with the material feed for the curve to be cut, so that such a mechanical direction control for the cutting roller heads will generally only be of interest if it is a mass production with only a few different cutting lines. A separate actuator for each cutting roller head together with a direction control containing a computer ensures a high degree of utilization of a roller knife scissors, since the computer can be set up for open cutting of any curves without difficulty.