-
Die
Erfindung betrifft eine fliegende Abtrennvorrichtung zur Abtrennung
eines Strangprofilabschnitts von einem im kontinuierlichen Strangzieh-/Stranggussprozess
gebogenen Strangprofil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
-
Eine
gattungsgemäße fliegende
Abtrennvorrichtung mit einem Trennwerkzeug zur spanenden Abtrennung
eines Strangprofilabschnitts von einem im kontinuierlichen Strangzieh-/Stranggussprozess gebogenen
Strangprofil ist aus „ALUMINIUM,
80. Jahrgang 2004, 12, Seiten 1378 bis 1382" bekannt. Dabei ist das Trennwerkzeug
auf einem im Raum mit einer gesteuerten Robotergeschwindigkeit bewegbaren
Roboterkopf angeordnet, wobei die Robotergeschwindigkeit mit der
Strangvortriebsgeschwindigkeit so synchronisiert ist, dass während des
Abtrennvorgangs das Trennwerkzeug dem räumlich gekrümmten Strangprofil in seiner
Bewegung folgt. Als spanendes Trennwerkzeug wird hier bevorzugt
ein Kreissägeblatt
vorgeschlagen. Nach dem Abtrennvorgang wird das Trennwerkzeug „fliegend" am nachdrängenden
Strangprofil entlang zur neuen Trennstelle zurückgefahren oder gänzlich vom
Strangprofil losgelöst
zurückgefahren
und an der neuen Trennstelle wieder angesetzt.
-
Die
Synchronisierung zwischen der Strangvortriebsgeschwindigkeit und
der Geschwindigkeit des trennwerkzeugtragenden Roboterkopfs in Verbindung
mit einer gleichbleibenden Ausrichtung der Trennebene bezüglich des
gebogenen und im Raum nachdrängenden
Strangprofils ist komplex und praktisch nicht exakt möglich, da
die Robotergeschwindigkeit der Strangvortriebgeschwindigkeit entsprechen
muss und zudem bei komplexen Strangprofil-Biegekonturen der das
Trennwerkzeug tragende Roboterkopf rechtwinklig zur Trennebene noch
eine zu synchronisierende Freiheitsgradebene benötigt.
-
Aufgrund
dieser toleranzbehafteten Synchronisierung besteht die Gefahr, dass
das Trennwerkzeug während
des Abtrennvorgangs im Trennspalt soweit verkantet geführt wird,
dass es zu einer Anlage des Werkzeugblatts an einer Trennspaltwand kommt,
was zu unsauberen Schnitten, zum Rattern, Verklemmen und einer ungünstigen
Kraftrückwirkung des
Abtrennprozesses auf den Biegeprozess führen kann.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Abtrennvorrichtung der eingangs
genannten Art vorzuschlagen, mit der die vorstehend genannten Probleme
nicht auftreten.
-
Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Gemäß Anspruch
1 ist die Schneide des Trennwerkzeugs geometrisch so gestaltet,
dass durch die toleranzbehaftete Synchronisierung bedingte Geschwindigkeitsunterschiede
zwischen der Strangvortriebsgeschwindigkeit und der Robotergeschwindigkeit
in einem Geschwindigkeits-Toleranzfeld durch die Schneidengeometriegestaltung
aufgenommen werden.
-
Damit
wird erreicht, dass das Trennwerkzeug trotz der nicht exakt möglichen
Synchronisierung saubere und störungsfreie
Trennschnitte durchführt.
-
Gemäß Anspruch
2 ist das Trennwerkzeug bevorzugt als Säge oder Stirnfräser ausgebildet,
mit einem Werkzeugblatt und einer umfangsseitig aufgesetzten Schneide
mit größerer axialer
Stärke
als die Werkzeugblattstärke.
Dabei ist die Schneide ausgehend von einem umfangsseitigen Bereich
bezüglich der
Werkzeugblattebene beidseitig in Radialrichtung mit einem Toleranzfeldwinkel
ver jüngt
gestaltet. Im Bereich dieser Verjüngung werden toleranzbedingte Verkantungen
des Werkzeugblatts ohne Wandanlage im Trennspalt kompensiert.
-
Vorteilhaft
werden für
die praktische Ausführung
jeweils eines Trennwerkzeugs zwei zugeordnete Geschwindigkeits-Toleranzfelder
definiert: In einem ersten Geschwindigkeits-Toleranzfeld nach Anspruch
3 bei Geschwindigkeitsunterschieden zwischen der Strangvortriebsgeschwindigkeit
vSG und der Robotergeschwindigkeit vR von 0,1 % bis 10% wird ein Toleranzfeldwinkel α1 in
einem Bereich von etwa gleich oder größer 3°30' verwendet. In einem zweiten Geschwindigkeits-Toleranzfeld
nach Anspruch 4 bei Geschwindigkeitsunterschieden von 10,1 % bis
20% wird ein Toleranzfeldwinkel α2 in einem Bereich von etwa gleich oder größer 6° eingesetzt.
Dieser Dimensionierung liegen übliche
Strangvortriebsgeschwindigkeiten VSG von
10 bis 30 m/min als Funktion der Stranggeometrie zu Grunde. Zudem sind
dabei übliche
Trennschnittgeschwindigkeiten VC von 15
bis 30 m/min berücksichtigt.
-
Durch
die Abnahme des Widerstandsmomentes des Strangprofils in der Trennebene
zum Trennende hin ist es vorteilhaft, in einer Ausgestaltung nach
Anspruch 5 die Schneide des Trennwerkzeugs am umfangsseitigen Rand
abzurunden. Damit ist der noch zu durchtrennende Restquerschnitt
in der Trennebene zum Trennende hin stabiler infolge höheren Widerstandsmoments
bzw. steifer infolge eines höheren
Flächenträgheitsmoments.
Einem Klemmen des Strangprofils mit dem Trennwerkzeug im Trennspalt
infolge eines Verbiegens des Restprofilquerschnitts durch die Vorschubkraft
in einem Stranggussprozess wird dadurch entgegengewirkt.
-
Je
nach den Gegebenheiten kann eine radial äußere und zu beiden Seiten der
Schneide angeordnete Stützfase
vorteilhaft ein Rattern während
des Trennvorgangs verhindern. Eine bevorzugte Breite einer solchen
Stützfase
liegt zwischen 0,5 und 1 mm.
-
In
einer konkreten Ausführungsform
bei Verwendung eines Stirnfräsers
nach Anspruch 7 sind dessen Schneiden geteilt und überlappen
in der Schneidmittenebene. Umfangsseitig verlaufen die Schneiden
mit einem relativ kleinen Spanwinkel zur Schneidmittenebene hin.
Zudem sind beidseitig jeweils eine Stützfase mit einem Stützfasenwinkel
vorgesehen, an die sich der verjüngende
Bereich mit dem gegenüber
dem Stützfasenwinkel
größeren Toleranzfeldwinkel
anschließt.
-
Eine
fliegende Abtrennvorrichtung mit einer der vorgegebenen Schneidengestaltungen
ist gemäß Anspruch
8 bei Strangzieh-/Stranggussprozessen gleichermaßen verwendbar, wenn die gebogenen Strangprofile
aus Aluminium oder Magnesium oder Stahl hergestellt werden.
-
Anhand
einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
Ansicht in Richtung einer Trennebene auf eine Schneide einer ersten
Ausführungsform
eines Trennwerkzeugs,
-
2 eine
entsprechende Ansicht auf eine zweite Schneidenausführung,
-
3 eine
Schneide gemäß 1 in
einem Trennspalt,
-
4 eine
Schneide gemäß 2 in
einem Trennspalt,
-
5 eine
Schneide ähnlich 2 jedoch ohne
Stützfase
in einem Trennspalt, und
-
6 eine
Ansicht einer dritten Schneidenausführungsform.
-
In 1 ist
in einer Ansicht in Richtung einer Trennebene ein Teilausschnitt
im umfangsseitigen Bereich eines Trennwerkzeugs 1 dargestellt,
mit einem Teil eines Werkzeugblatts 2 und einer aufgesetzten
Schneide 3. In der dargestellten Ansicht ist der radial äußere Bereich
der Schneide 3 halbkreisförmig mit einem Radius 4 abgerundet.
Nach radial innen ist dagegen die Schneide bezüglich der Werkzeugblattmittenebene 5 beidseitig
jeweils um einen Toleranzfeldwinkel α2 von
etwa 6° oder
größer verjüngt. Der
gesamte Verjüngungswinkel α'2 unter
Einbeziehung beider gegenüberliegender
Seiten beträgt somit
etwa 12° oder
größer. Ein
solcher Toleranzfeldwinkel α2 ist geeignet für ein Geschwindigkeitstoleranzfeld
bei Geschwindigkeitsunterschieden zwischen der Strangvortriebgeschwindigkeit
VSG und der Robotergeschwindigkeit VR von 10,1 % bis 20%.
-
In 2 ist
ebenfalls eine entsprechende Ansicht eines Trennwerkzeugs 1 dargestellt,
jedoch mit einem etwas dünneren
Werkzeugblatt 2 und anstelle der Rundung der Schneide 3 ist
hier eine beidseitige Stützfase 6 angebracht
mit einer in Radialrichtung gesehenen Breite von 0,5 bis 1 mm. Auch
hier ist ein Toleranzfeldwinkel α1 bzw. ein gesamter Verjüngungswinkel α1' entsprechend 1 vorgesehen, wobei
jedoch α1' mit
etwa 3° 30
Minuten und α1' mit etwa
7° oder
größer insgesamt
kleiner als bei 1 gewählt ist. Eine Schneide 3 mit
solchen Winkeln α1 bzw. α1' ist
geeignet für
ein Geschwindigkeitstoleranzfeld bei Geschwindigkeitsunterschieden
zwischen der Strangvortriebgeschwindigkeit VSG und
der Robotergeschwindigkeit VR von 0,1 ° bis 10°.
-
Zudem
sind in den 1 und 2 jeweils Geschwindigkeitspfeile
entsprechend der Richtung und Größe für die Strangvortriebgeschwindigkeit
VSG, insbesondere bei einem Stranggussprozess,
die Robotergeschwindigkeit VR und die Trennschrittgeschwindigkeit
VC angegeben.
-
Die
vorliegenden Angaben sind auf praxisübliche Prozessgeschwindigkeiten
abgestellt mit VSG = 10 bis 30 m/min und
VC = 15 bis 30 m/min mit einer Breite der
Schneide von 8 mm, die sich entsprechend der Darstellung verjüngt.
-
Aus
den 3 und 4 ist der Vorteil einer Schneide 3 mit
einer radial äußeren Abrundung
(Radius 4) oder Stützfase 6 gegenüber einer
Ausführungsform
ohne diese Gestaltungsmerkmale erkennbar:
In 5 ist
eine Schneide 3 entsprechend etwa der Ausführungsform
nach 2, jedoch ohne die vorstehenden Gestaltungsmerkmale
verwendet. Es ist der Zustand gezeigt, bei dem die Schneide 3 ein
gebogenes Strangprofil 7 in einem Trennspalt 8 kurz
vor dem Trennende nahezu durchtrennt hat. Der Restquerschnitt 9 als
schmale Materialbrücke
ist nur noch wenig stabil und steif mit einem geringen Widerstandsmoment.
In 4 ist mit der strichpunktierten Linie 10 die
noch durch die Synchronisierungstoleranzen und die Toleranzfeldwinkel α1 bzw. α2 mögliche und
tolerierbare Abweichung bzw. Verkantung im Trennspalt 8 eingezeichnet,
die offensichtlich zu keiner störenden
Verklemmung an der Schneide 3 oder dem Werkzeugblatt führt. Kurz
vor dem in 4 dargestellten Trennende mit
dem geringen Restquerschnitt 9 kann jedoch das Profil zudem
im Trennspalt 8 verbogen werden, insbesondere wenn die
Strangvortriebgeschwindigkeit VSG durch
toleranzbedingte Synchronisierungsabweichungen größer als
die Robotergeschwindigkeit VR ist und somit
der Strangprofilbereich hinter dem Trennspalt prozessbedingt in diesen
nachdrängt.
Dies kann zu einem Verklemmen des Werkzeugblattes 2 im
Trennspalt 8 führen.
-
Diese
Gefahr wird mit der endseitig abgerundeten (Radius 4) Ausführung gemäß 3 oder
einer Ausführung
mit beidseitiger Stützfase 6 reduziert, da
ersichtlich beim gleichen Abstand vor dem Durchtritt wie in 5 demgegenüber jeweils
ein vergrößerter Restquerschnitt 11 vorliegt,
welcher einer Bie gekraft mit einer möglichen Verklemmung einen größeren Widerstand
entgegensetzt.
-
In 5 ist
eine weitere Ausführungsform
eines Trennwerkzeugs 1 als Stirnfräser mit einem Werkzeugblatt 2 und
einer Schneide 3 dargestellt, die aus zwei eingesetzten
Schneidenhälften 3' und 3'' besteht. Diese Überlappen
im Bereich der Schneidmittenebene und sind an der Stirn gegeneinander
mit einem relativen kleinen Spanwinkel γ angestellt.
-
Beidseitig
ist eine Stützphase 12 mit
einer radialen Stützphasenbreite 13 von
ca. 0,5 bis 1 mm und einem Stützphasenwinkel β von ca.
3° bis 4° vorgesehen.
Eine so dimensionierte Stützphase
verhindert ein „Rattern" während des
Trennprozesses.
-
Daran
schließt
sich der Verjüngungsbereich mit
dem Toleranzfeldwinkel α2 bzw. Verjüngungswinkel α2' an, der im dargestellten
Ausführungsbeispiel etwa
dem aus 1 für ein Geschwindigkeitstoleranzfeld
bei Geschwindigkeitsunterschieden zwischen der Strangvortriebsgeschwindigkeit
VSG und der Robotergeschwindigkeit VR von 10,1 % bis 20 % entspricht. Bei geringeren
Geschwindigkeitsunterschieden von 0,1 % bis 10 % sind auch bei dieser Ausführungsform
die kleineren Toleranzfeldwinkel α1 bzw. Verjüngungswinkel α1' entsprechend 2 zu verwenden.