DE10045211A1

DE10045211A1 - Schneidemaschinenaufbau

Info

Publication number: DE10045211A1
Application number: DE10045211A
Authority: DE
Inventors: Jonathon Campain
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2001-04-26
Also published as: US6161993A

Abstract

Es ist ein Schneidemaschinenaufbau mit einem Motoraufbau offenbart, der ein Motorgehäuse, eine Motorwelle und beabstandete Lager aufweist, die die Motorwelle an dem Gehäuse an gegenüberliegenden Enden von Elektromotorwicklungen drehbar befestigen. Ein Schneidewerkzeug ist lösbar an einem vorwärtigen Ende der Motorwelle befestigt. Ein Mantel ist um den Motor angeordnet, wobei dieser Mantel mit einem ersten axialen Ende an dem Motorgehäuse benachbart des vorderen Endes der Welle befestigt ist, so daß der Mantel eine ringförmige Kammer zwischen dem Mantel und dem Motorgehäuse bildet. Es sind zumindest eine und vorzugsweise mehrere Öffnungen in dem ersten axialen Ende des Mantels benachbart des Schneidewerkzeuges ausgebildet, wobei diese Öffnungen zu der ringförmigen Kammer offen sind, die zwischen dem Mantel und dem Motorgehäuse ausgebildet ist. Ein Luftvakuum steht mit dem gegenüberliegenden axialen Ende der ringförmigen Kammer in Fluidverbindung, so daß bei Betätigung des Luftvakuums Luft durch die Mantelöffnungen und durch die ringförmige Kammer führt. Das Luftvakuum dient nicht nur zur Kühlung des im dem Motorgehäuse enthaltenen Motors, sondern auch dazu, durch den Schneidevorgang bewirkten Abfall zu einem Abfallsammelbereich zu führen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten Schneidemaschinen aufbau zum Schneiden eines Werkstückes, das aus Polystyrolschaum oder einem ähnlichen Material besteht.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Bei Gießvorgängen werden häufig aus Polystyrolschaum oder ähnlichem Material bestehende Formen verwendet. Solche Formen sind typischerwei se in der Form des gewünschten Gußstückes geschnitten, und auf die Außenseite der Polystyrolschaumform wird Formmaterial, das als Grün sand bekannt ist, angewendet. Die Polystyrolschaumform wird dann durch Erhitzen verflüssigt und durch Ausgießen aus der resultierenden Sandform entfernt. Nach dieser Entfernung wird die Sandform mit dem geschmolzenen Metall auf herkömmliche Art und Weise befüllt, wodurch das Gußstück gebildet wird.

Es ist bisher übliche Praxis gewesen, die Polystyrolschaumformen da durch herzustellen, daß der Polystyrolschaum aus Polystyrolschaumblöc ken per Hand geschnitten wird. Bei großen Gußstücken werden mehrere Blöcke einzeln geschnitten und die resultierenden Formen werden dann zusammengeschichtet, um die endgültige Polystyrolschaumform zu bilden.

Das bisher bekannte Verfahren zum Schneiden des Polystyrolschaumes per Hand in die gewünschte Form weist jedoch eine Anzahl von Nachteilen auf. Ein Nachteil besteht darin, daß es, wie bei allen Vorgängen von Hand, so gut wie unmöglich ist, eine hohe Genauigkeit der endgültigen Polysty rolschaumform zu erhalten. Derartige Ungenauigkeiten beim Schneiden der Polystyrolschaumform per Hand können eine zusätzliche Bearbeitung des endgültigen Gußstückes erfordern.

Ein noch weiterer Nachteil des Schneidens der Polystyrolschaumform per Hand besteht darin, daß Meß- und Gestaltungsfehler auftreten können. Abhängig von der Größe derartiger Fehler kann eine Zerstörung der Poly styrolschaumform erforderlich werden.

Ein noch weiterer Nachteil des Schneidens von Polystyrolschaumformen per Hand ist, daß die zum Schneiden der Polystyrolschaumformen ver wendeten Handwerkzeuge nur einen rauhen Schnitt des Polystyrolschau mes erreichen können. Dieser rauhe Schnitt resultiert aus der Zellen- oder Perlenbeschaffenheit des Polystyrolschaumes, so daß, wenn ein Schneiden per Hand stattfindet, die Perlen oder Zellen des Polystyrolschaumes von dem Polystyrolschaumblock weggezogen werden und eine rauhe Oberflä che zurücklassen. Eine derartige rauhe Oberfläche bewirkt eine entspre chend rauhe Oberfläche an der Sandform und eine entsprechend rauhe Oberfläche an dem fertiggestellten Gußstück.

Um diese bisher bekannten Nachteile des Schneidens von Polystyrol schaumformen per Hand zu bewältigen, sind bisher bekannte Portalsy steme verwendet worden, wie beispielsweise in meinen früheren U.S. Pa tentanmeldungen Nrn. 5,429,460 und 5,487,630 offenbart ist, bei denen ein Polystyrolschaumblock auf einer stationären ebenen Basis befestigt wird. Anschließend wird ein Drehschneideelement an dem Portal oberhalb der Basis befestigt und dieses Schneideelement ist in allen drei kartesi schen Koordinaten bewegbar. Ein Computersystem steuert die tatsächli che Bewegung des Schneideelementes, was eine hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit vorsieht.

Meine früheren in meinen Patenten offenbarten Portalsysteme verwenden ein längliches zylindrisches Schneideelement mit einer axialen Durch gangsbohrung. Mehrere radiale Poren erstrecken sich durch das Schnei deelement und überschneiden sich mit der Axialbohrung, wodurch eine Fluidverbindung von der Außenseite des Schneidewerkzeuges und zu der Axialbohrung des Schneidewerkzeuges hergestellt wird.

Anschließend wurde eine Fluidverbindung zwischen einer Luftvakuum quelle und dem inneren axialen Ende der Axialbohrung des Schneide werkzeuges vorgesehen, so daß bei Betätigung die Vakuumquelle Luft und Polystyrolschaumabfall radial einwärts durch die Radialporen des Schnei dewerkzeuges in den axialen Durchgang des Schneidewerkzeuges und schließlich zu einem Abfallsammelbereich für die Vakuumquelle führt.

Bei meinen bisher bekannten Portalsystemen haben sich jedoch zwei Nachteile ergeben. Ein Nachteil war, daß bei bestimmten Situationen nur ein Schneidewerkzeug mit sehr kleinem Durchmesser an dem Portalmotor befestigt werden konnte. Bei diesen Situationen konnte infolge seiner klei nen Größe kein axial verlaufender Durchgang durch das Schneidewerk zeug vorgesehen werden. Folglich konnte, wenn diese Situationen auftra ten, die Entfernung des Polystyrolschaumabfalles durch die Vakuum quelle nicht erreicht werden.

Mein bisher bekanntes Portalsystem verwendete einen Motor mit einer rohrförmigen Motorwelle, die drehbar an dem Motorgehäuse durch beab standete Lageraufbauten befestigt war. Das Schneidewerkzeug war an ei nem äußeren oder unteren Ende der Antriebswelle befestigt, so daß die Axialbohrung des Schneidewerkzeuges, wenn ein solches vorhanden war, mit dem Innenraum der Motorwelle in Fluidverbindung stand. Dann wur de die Vakuumquelle mit dem Ende der Motorwelle entgegengesetzt von dem Schneidewerkzeug verbunden, so daß Luft, die mittels der Vakuum quelle durch das Schneidewerkzeug geführt wurde, auch durch die Mo torwelle verlief und die Motorwicklungen kühlte.

Bei bestimmten Situationen war jedoch der Luftfluß durch die Motorwelle entweder niedrig oder nicht vorhanden, so daß die Motorwelle wie auch das Motorgehäuse um die Motorwelle herum durch die Motorwicklungen übermäßig erhitzt wurde. Dieses Erhitzen des Motorgehäuses zusammen mit der Motorwelle bewirkte seinerseits eine thermische Ausdehnung der Motorwelle und des Motorgehäuses.

Da das Motorgehäuse nur mit seinem Ende gegenüberliegend dem Schneidewerkzeug an dem Portal befestigt war, verschob die Wärmeaus dehnung oder thermische Ausdehnung des Motorgehäuses und der Mo torwelle das Schneidewerkzeug effektiv vertikal. Wenn dies auftrat, wur den bei dem Schneidevorgang Abmessungsfehler an dem Polystyrol schaumschnitt bewirkt.

ZUSAMMENFASSUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung sieht eine Schneidemaschine vor, die alle oben erwähnten Nachteile der bisher bekannten Vorrichtungen bewältigt.

Die vorliegende Erfindung sieht einen Schneidemaschinenaufbau, der zum Schneiden von Polystyrolschaum oder derartigem Material besonders gut geeignet ist, für ein Portalsystem des in meinen vorher erwähnten, frühe ren U.S. Patenten offenbarten Typs vor. Jedoch sind für Fachleute auch andere Anwendungen offensichtlich.

Die vorliegende Erfindung umfaßt einen Motoraufbau mit einem Motorge häuse, einer Motorwelle, einer Elektromotorwicklung, die um die Motor welle angeordnet ist, und einem Mittel zur drehbaren Befestigung der Motorwelle an dem Gehäuse an gegenüberliegenden Enden der elektri schen Wicklungen. Die Motorwelle ist drehbar an dem Motorgehäuse au ßerhalb jedes Endes der Motorwicklung befestigt.

Ein Drehschneidewerkzeug ist lösbar an einem unteren oder freien Ende der Motorwelle durch ein beliebiges herkömmliches Spannfutter oder der gleichen befestigt.

Um das Motorgehäuse herum ist ein Mantel so angeordnet, daß der Man tel mit einem ersten Ende an dem Motorgehäuse benachbart des Endes des Motorgehäuses befestigt ist, das benachbart des Schneidewerkzeuges angeordnet ist. Dieser Mantel ist im wesentlichen ringförmig und bildet eine ringförmige Kammer zwischen dem Mantel und dem Motorgehäuse.

Es sind zumindest eine und vorzugsweise mehrere, sich um den Umfang erstreckende beabstandete Öffnungen durch oder benachbart des Mantels an seinem Ende benachbart des Schneidewerkzeuges ausgebildet. Da durch bilden die Öffnungen eine Fluidverbindung von dem Bereich außer halb des Schneidewerkzeuges zu der Innenkammer, die durch den Mantel gebildet ist.

Der Motormantel wird dann an dem Portal oder einem anderen Trägerauf bau befestigt, während ein Luftvakuummittel an dem Ende des Mantels gegenüberliegend dem Schneidewerkzeug mit der ringförmigen Kammer in Fluidverbindung gebracht wird. Folglich führt bei Betätigung des Luftva kuummittels das Luftvakuummittel sowohl Luft als auch durch das Schneidewerkzeug verursachten Abfall durch die Mantelöffnungen und die ringförmige Kammer und schließlich zu einem Abfallsammelbereich, der dem Luftvakuummittel zugeordnet ist. Die Führung der Luft durch die ringförmige Kammer kühlt jedoch wirksam die Motorwicklungen, wodurch die thermische Ausdehnung sogar in dem Falle minimiert wird, wenn ein kleines Schneidewerkzeug ohne eine axiale Durchgangsbohrung verwen det wird.

Ferner ist anstelle des Motorgehäuses der Mantel sowohl an dem Motor gehäuse benachbart des Schneidewerkzeuges als auch an dem Motorträ ger oder -portal befestigt. Da der Mantel durch den Luftfluß durch die ringförmige Kammer relativ kühl gehalten wird, verschiebt jegliche thermi sche Ausdehnung des Motorgehäuses und der Motorwelle, die durch die Motorwicklungen bewirkt wird, das Motorgehäuse vertikal aufwärts, be einflußt aber nicht die vertikale Position des Schneidewerkzeuges. Damit kann eine hohe Genauigkeit der Position des Schneidewerkzeuges bei al len Schneidevorgängen beibehalten werden.

ZEICHNUNGSKURZBESCHREIBUNG

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen, in denen gleiche Bezugszeichen in allen Ansich ten gleiche Teile bezeichnen, wobei:

Fig. 1 eine schematische Ansicht ist, die die bevorzugte Aus führungsform der Erfindung darstellt, die eine Portal schneideelement zum Schneiden eines Polystyrol schaumblocks oder derartigem Material verwendet;

Fig. 2 eine Ansicht im wesentlichen entlang Linie 2-2 in Fig. 3 ist; und

Fig. 3 eine Längsschnittansicht des Motoraufbaus ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜH RUNGSFORM DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

In Fig. 1 ist ein Schneidemaschinenaufbau 10 der vorliegenden Erfindung gezeigt, der ein Portal 12 (nur schematisch gezeigt) umfaßt, das über einer stationären planaren Basis 14 befestigt ist. Das Portal 12 umfaßt einen Motoraufbau 16 an seinem unteren Ende, das später detailliert beschrie ben ist. Das Portal 12 bewegt jedoch den Motoraufbau 16 mit einem befe stigten Drehschneideelement 19 durch beliebige herkömmliche Mittel in allen drei kartesischen Koordinaten selektiv, wodurch ein Block 20 aus Polystyrolschaum oder derartigem Material, der auf der Basis 14 getragen ist, wirksam bearbeitet wird. Der Betrieb des Portals 12 und somit die Po sition des Motoraufbaus 16 ist typischerweise computergesteuert.

In Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht des Motoraufbaus 16 detaillierter gezeigt. Der Motoraufbau 16 umfaßt ein Motorgehäuse 18 mit einer Mo torwelle 20, die an dem Motorgehäuse 18 durch obere und untere beab standete Lageraufbauten 22 bzw. 24 drehbar befestigt ist. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Motorwelle 20 eine hohle Motorwelle, obwohl alternativ dazu massive Motorwellen verwendet werden können.

In dem Motorgehäuse 18 ist zwischen dem oberen Lageraufbau 22 und dem unteren Lageraufbau 24 eine Elektromotorwicklung 26 enthalten. Ei ne Aktivierung der Motorwicklung 26 dreht die Motorwelle 20 auf her kömmliche Art und Weise. Die Motorwicklungen 26 erzeugen jedoch auch Wärme auf gut bekannte Art und Weise, und diese Wärme wird an sowohl die Motorwelle 20 als auch das Motorgehäuse 18 übertragen.

In Fig. 3 ist ein Schneidewerkzeug 19 an dem unteren oder freien Ende 28 der Motorwelle 20 durch herkömmliche Mittel, wie beispielsweise ein Spannfutter 30, befestigt. Somit ist das Schneidewerkzeug 19 koaxial an dem freien Ende 28 der Motorwelle 20 befestigt, so daß eine Drehung der Motorwelle 20 das Schneidewerkzeug 19 dreht.

Koaxial um das Motorgehäuse 18 herum und radial auswärts beabstandet von diesem ist ein ringförmiger Mantel 30 vorgesehen. Folglich bildet der Mantel 30 eine ringförmiger Kammer 32 zwischen dem Mantel 30 und dem Motorgehäuse 18. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Mantel 30 mecha nisch an dem Motorgehäuse 18 an einer Position 34 benachbart eines unteren Endes des Gehäuses 18 befestigt. Dadurch ist die mechanische Verbindung zwischen dem Mantel 30 und dem Motorgehäuse 18 vorzugs weise benachbart des Schneidewerkzeuges 19 und unterhalb der Motor wicklungen 26 positioniert.

Das gegenüberliegende oder obere Ende 40 des Mantels 30 ist an dem Portal 12 oder einem anderen Motorträger durch beliebige herkömmliche Mittel befestigt, so daß sich der Mantel 30 und das Portal 12 gemeinsam bewegen. Zwischen dem oberen Ende 40 des Mantels 30 und dem Motor gehäuse ist eine Fluidabdichtung 42 vorgesehen. Diese Fluidabdichtung 42 erlaubt, daß sich der Mantel 30 und das Motorgehäuse 18 axial relativ zueinander bewegen können, während das obere Ende der ringförmigen Kammer 32 für Fluid geschlossen ist.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, sind mehrere sich um den Umfang er streckende, beabstandete Öffnungen 50 durch oder benachbart (nachstehend gemeinsam als "durch" bezeichnet) dem Außenmantel 30 ausgebildet, so daß die Öffnungen 50 zu der ringförmigen Kammer 32 und auch zu dem freien Ende der Motorwelle 20 benachbart des Schneide werkzeuges 18 offen sind. Ähnlicherweise sind zumindest ein und vor zugsweise mehrere Fluidöffnungen 52 (Fig. 3) durch das obere Ende 40 des Mantels 32 vorgesehen. Diese Fluidöffnungen 52 stehen dann über ein Fluidleitungsmittel 54 (Fig. 1) mit einem Abfallsammelbereich 56 wie auch einem Luftvakuummittel 58 in Fluidverbindung.

Im Betrieb und unter der Annahme, daß sowohl die Motorwicklungen 26 als auch das Luftvakuummittel 58 aktiviert ist, verteilt eine Drehung des Schneidewerkzeuges 19 Abfall von dem Polystyrolschaumblock 20 radial auswärts von dem Schneidewerkzeug 19. Gleichzeitig führt das Luftvaku ummittel 58 Luft durch die Mantelöffnungen 50, durch die Mantelkammer 32, durch die Mantelöffnung 52 und zu dem Luftvakummittel 58 über das Fluidleitungsmittel 54. Jeglicher in dem Luftfluß durch die Mantelkammer 32 enthaltene Abfall wird schließlich in dem Sammelbehälter 56 gesam melt.

Der Luftfluß durch die Mantelkammer 32 dient wirksam dazu, die Motor wicklungen 26 und das Motorgehäuse 18 sogar in dem Falle zu kühlen, wenn ein Luftfluß durch den Innenraum der Motorwelle 20 ausgeschlos sen ist. Eine Kühlung sowohl des Motorgehäuses 18 als auch der Wick lungen 26 minimiert wirksam eine thermische Ausdehnung des Motorge häuses 18 und der Motorwelle 20.

Jedoch ist sogar in dem Falle, wenn die Motorwicklungen 26 das Motorge häuse 18 erheblich erhitzen und eine Wärmeausdehnung bewirken, diese Wärmeausdehnung auf das Motorgehäuse 18 und die Welle 20 strikt in einer aufwärts gerichteten Richtung weg von dem unteren Lageraufbau 24 angelegt, so daß die vertikale Position des Schneidewerkzeuges 19 statio när bleibt. Diese Aufwärtsausdehnung der Motorwelle 20 und des Gehäu ses 18 tritt auf, da der Mantel 30 mechanisch an dem Portal 12 und auch an dem unteren Abschnitt des Motorgehäuses 18 befestigt ist. Der unter ste Abschnitt des Motorgehäuses 18 wird jedoch effektiv durch den Luft fluß gekühlt, der durch das Luftvakuummittel 58 erzeugt wird, wodurch eine Abwärtsbewegung des Schneidewerkzeuges 19 infolge thermischer Ausdehnung des Gehäuses 18 und/oder der Welle 20 wirksam beseitigt wird.

In Anbetracht des Vorhergehenden sei angemerkt, daß die vorliegende Er findung einen Schneidemaschinenaufbau vorsieht, der viele der bisher bekannten Nachteile des Standes der Technik bewältigt. Für Fachleute sind jedoch viele Modifikationen dieser Erfindung offensichtlich, die diese ohne Abweichung von der Erfindung umfaßt, die durch den Schutzum fang der angeführten Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Schneidemaschinenaufbau mit:
einem Motoraufbau mit einem Motorgehäuse, einer Motorwelle, elektrischen Wicklungen und einem Mittel zur drehbaren Befesti gung der Motorwelle an dem Gehäuse an gegenüberliegenden Seiten der elektrischen Wicklungen,
einem Mittel zur Befestigung eines Schneidewerkzeuges an einem Ende der Welle,
einem Mantel, der um das Motorgehäuse herum angeordnet ist, wo bei der Mantel mit einem ersten axialen Ende an dem Motorgehäuse benachbart des einen Endes der Welle befestigt ist, so daß der Mantel eine ringförmige Kammer zwischen dem Mantel und dem Motorgehäuse bildet,
wobei der Mantel zumindest eine Öffnung an seinem ersten axialen Ende aufweist, das zu der ringförmigen Kammer offen ist,
einem Luftvakuummittel, das mit der ringförmigen Kammer an ei nem zweiten axialen Ende des Mantels in Fluidverbindung steht, so daß bei Betätigung das Luftvakuummittel Luft durch die Mantelöff nung und die ringförmige Kammer führt.

2. Erfindung nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Öffnung mehrere um den Umfang beab standete Öffnungen umfaßt.

3. Erfindung nach Anspruch 1, wobei der Mantel nur mit dem ersten Ende des Mantels an dem Motorgehäuse befestigt ist.

4. Erfindung nach Anspruch 3, wobei der Mantel an dem Motorgehäuse zwischen dem einen Ende der Welle und dem drehbaren Befestigungsmittel befestigt ist.

5. Erfindung nach Anspruch 1, wobei die Welle eine rohrförmige Welle ist.