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Die
Erfindung bezieht sich auf eine pyrotechnisch betätigte
Schneidvorrichtung zum Trennen von stabförmigen Werkstücken,
insbesondere von Draht, mit einer Führung für
die Werkstücke und zwei dieser zugeordneten, nebeneinander
angebrachten Scherbuchsen, deren eine durch Auftreffen eines Stößels senkrecht
zur Längsachse der Führung auslenkbar und deren
andere unbeweglich angebracht ist.
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Beim
Trennen von Draht, Profilen oder sonstigen stabförmigen
Werkstücken ist es wichtig, zu erreichen, daß das
Werkstück möglichst gratfrei getrennt wird. Ziel
ist dabei ein adiabatisches Trennen des Werkstückes, wobei
man eine Masse mit sehr großer Geschwindigkeit auf das
zu trennende Werkstück bewegt. Diese Masse wird dann auf
einer beweglichen Scherbuchse an der Führung zum Aufprall gebracht,
die dabei senkrecht zur Längsachse des Werkstückes
ausgelenkt wird. Durch den großen aufgebrachten Impuls
ist nur ein sehr kleiner Hub der Scherbuchse nötig, um
das Werkstück abzutrennen, wobei sehr genaue und saubere
Schnittkanten erzielt werden.
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Aus
der
EP 1 520 649 B1 und
der
EP 2 065 112 A1 sind
Hochgeschwindigkeitstrennvorrichtungen bekannt, bei denen die Beschleunigung
des Schlagelementes über einen entsprechenden Kettenantrieb
erfolgt. Durch ihn wird das Schlagelement beschleunigt, kurz vor
dem Auftreffen auf die Schneideinheit von dem beschleunigenden Kettentrieb
abgekoppelt und nach dem Aufprall durch eine eigene Rückführeinheit
in eine Position zurückgeführt, in der es wieder
an die Kettenführung zur Beschleunigung angekoppelt wird.
Bei dieser bekannten Vorrichtung ist allerdings ein sehr großer
Aufwand für die Beschleunigungs- und die Rückführeinheit
erforderlich und die Restenergie beim Auftreffen wird nicht genutzt.
Bei der Lösung aus der
EP 2 065 112 A1 ist sogar eine besonders
aufwendige Verzögerungseinrichtung erforderlich.
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Bei
der Hochgeschwindigkeits-Trennvorrichtung aus der
DE 695 19 238 T2 und der
DE 695 32 562 T2 erfolgt
die große Beschleunigung des Schlagelementes über
einen Flüssigkeitsantrieb, bei dem ebenfalls ein sehr großer
Aufwand erforderlich ist, wobei auch hier die beim Schlag auftretende
Restenergie nicht genutzt wird.
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Die
Trennvorrichtung aus der
DE
103 45 864 A1 setzt ebenfalls eine rein mechanische Beschleunigung
des Schlagelementes ein, die wieder über eine entsprechende
Kettenführung erfolgt, an welche das Schlagelement angekoppelt
ist. Kurz vor dem Aufschlag wird das Schlagelement von der Beschleunigungseinheit
abgekoppelt. Dabei wird eine einstellbare Buchse zur optimalen Führung
des Werkstückes eingesetzt. Nachteilig ist bei dieser bekannten Vorrichtung,
daß sie ein mechanisches System zum Beschleunigen des Schlagelementes
verwendet und eine sehr komplizierte Vorrichtung darstellt, für
deren Aufbau ein ganz erheblicher mechanischer Aufwand nötig
ist.
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Neben
den vorgenannten Hochgeschwindigkeits-Trennvorrichtungen sind auch
solche bekannt, bei denen eine Explosionskraft als Antrieb für
das Schlagelement eingesetzt wird: Die
DE 24 01 358 C2 und die
DE 23 17 930 C2 beschreiben
pyrotechnisch betätigte Vorrichtungen zum Abtrennen eines
Drahtes, eines Stabes, einer Platte oder eines Kabels usw., bei
denen die Scherenergie durch die Explosion eines Sprengstoffes (Gas)
erfolgt, wobei Detonationsgeschwindigkeiten von bis zu 8.000 m/s
ausgenutzt werden. Dabei wird das Werkstück durch eine Scherung
direkt oder indirekt abgetrennt. Allerdings ist bei diesen bekannten
Vorrichtungen eine Mehrfachverwendung in kurz aufeinander folgenden
Intervallen wohl nicht möglich, was gleichfalls für
das Auffangen und Rückführen des Bewegungselementes gilt.
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Aus
der
DE 21 25 458 B ist
eine Trennvorrichtung für Gußblöcke bekannt,
bei der ein Ober- und ein Untermesser vorgesehen sind. Dabei ist
das Untermesser an einen Kolben angeschlossen, der über
eine Explosion in einer Impulskammer beschleunigt wird, die mit
dem Zylinderraum, in dem der Kolben sitzt, über ein Rückschlagventil
verbunden ist. Um den Kolben herum wird Flüssigkeit angebracht,
die ein unerwünschtes Austreten der Explosionsenergie und
dadurch Leckverluste verhindert. Die Flüssigkeit soll auch
die Lärmentwicklung verringern. Zur Rückführung
des Kolbens in seine Ausgangsstellung ist in der
DE 26 04 112 C2 eine Rückführeinrichtung
angegeben, die unter Einsatz eines Hydraulikzylinders die Rückführung
des Kolbens bewirkt. Bei diesen bekannten Maschinen ist jedoch kein
Buchsenschnitt und auch keine zwangsgesteuerte Rückführung
in die Ausgangslage möglich.
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Bei
der Trennvorrichtung aus der
FR 28 66 584 B1 ist eine Trennvorrichtung
für Kabel beschrieben, bei der ein kreisförmiger
Träger eine Aussparung zum Aufnehmen des zu trennenden
Werkstückes aufweist. Im Träger ist ein Schneidelement schwenkbar
angeordnet, das über ein pyrotechnisches Element verschwenkt
wird und dabei das Werkstück trennen bzw. abscheren kann.
Auch hier ist jedoch nur ein einmaliges Trennen beschrieben, wobei
zur Frage der Energieaufnahme und einer eventuellen Rückstellung
in die Ausgangsstellung keine Angaben gemacht werden.
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Die
EP 1 502 683 B1 zeigt
eine Trennvorrichtung zum Trennen eines Teiles oder eines Leiters. Dabei
wird eine Schlagkapsel über eine Sprengladung beschleunigt
und überträgt ihre Energie dann auf ein Trennwerkzeug,
welches das Werkstück trennt. Zwischen Schlagkapsel und
Sprengladung können auch noch zusätzlich Sprengsätze
vorgesehen sein, um die Schlagkraft zu erhöhen. Nachteilig ist
auch hier, daß eine Rückführung ebenso
wenig wie eine Mehrfachverwendung vorgesehen bzw. beschrieben sind.
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Schließlich
ist aus der
DE 44 38
157 C1 noch eine Trennvorrichtung bekannt, bei der ein
geführtes Wirkteil über eine Treibladung einer
Kartusche beschleunigt wird. Neben der Bewegungsenergie des Wirkteiles
(in Form eines Messers) wird auch der Druck der Treibgase zum Trennen
eingesetzt, wodurch sich ein relativ kompakter Aufbau ermöglichen läßt.
Jedoch ist wiederum keinerlei Rückführung und keine
Mehrfachverwendung in kürzeren Intervallen beschrieben,
wobei auch der Einsatz von Kartuschen als Sprengelement nachteilig
ist.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine pyrotechnisch
betätigte Schneidvorrichtung zum Trennen stabförmiger
Werkstücke vorzuschlagen, die bei einem einfachen Aufbau
den Einsatz sehr kurzer Zykluszeiten ermöglicht, dabei
wartungsarm ist und einen kostengünstigen Hochgeschwindigkeitsantrieb
bietet.
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Erfindungsgemäß wird
dies bei einer Schneidvorrichtung der eingangs genannte Art dadurch
erreicht, daß der Stößel von einem in
einem geschlossenen Zylinder zwischen einem oberen und einem unteren
Totpunkt beweglichen Kolben betätigt wird, an dessen dem
Stößel abgewandter Seite eine Druckkammer im Zylinder
vorliegt, die an dem in Einfahrrichtung des Kolbens liegenden Zylinderende von
einem Zylinderkopf verschlossen ist, an dem ein Einlaßventil
für eine Brenngasleitung, ein Auslaßventil für
eine Abgasleitung und eine Zündeinrichtung angebracht sind,
die alle an eine Steuereinrichtung angeschlossen sind, wobei ferner
am Zylinder ein Einlaß zur Beaufschlagung des Kolbens auf
dessen der Druckkammer abgewandter Seite mit Druckgas vorgesehen
ist, und wobei Einlaß- und Auslaßventil von der
Steuereinrichtung derart steuerbar sind, daß das Einlaßventil
nur dann, wenn der Kolben im oberen Totpunkt steht, und das Auslaßventil
nur beim Verfahren des Kolbens vom unteren zum oberen Totpunkt geöffnet
sind und die Zündeinrichtung nach Schließen des
Einlaßventils aktiviert wird, wenn der Kolben sich noch
in seiner oberen Totpunktstellung befindet.
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Bei
der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung wird
erstmals als Antrieb für das Schlagelement (den Stößel)
ein Brennkraftzylinder eingesetzt, der im Prinzip ähnlich
wie ein Brennkraftzylinder in einem Verbrennungsmotor arbeitet.
Wie bei letzterem sind dabei sehr kurze Taktzeiten möglich
und der Aufbau ist insgesamt sehr einfach. Bei den eingesetzten Steuerteilen
(wie Ventile, Zündeinrichtungen usw.) handelt es sich um
im Motorenbau seit langem eingesetzte und sehr bewährte
Konstruktionselemente, die auch für eine hohe Zuverlässigkeit
und Betriebssicherheit bei einer Verwendung im Rahmen der Erfindung
sorgen.
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Die
bei der Erfindung eingesetzte Rückführung des
Kolbens in seine Ausgangssituation durch eine laufende Beaufschlagung
der Kolbenrückseite mit einem geeigneten Druckgas arbeitet
zuverlässig und ist auch zum Einsatz bei sehr geringen
Taktzeiten geeignet.
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Die
erfindungsgemäße Schneidvorrichtung sichert auch
das Aufbringen eines großen Impulses auf das Schlagelement
und es ergeben sich sehr genaue und saubere Schnittkanten an den
Werkstücken, wodurch sich das Ziel eines adiabatischen Trennens
des Werkstückes gut erreichen läßt. Vorteilhafterweise
ist bei der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung
die bewegliche Scherbuchse in einem Scherbuchsenhalter aufgenommen,
der seinerseits senkrecht zur Längsachse der Führung
beweglich ist.
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Bei
der Erfindung läuft vorzugsweise der Stößel über
ein am ausfahrseitigen Ende des Zylinders angebrachtes Führungsglied
in den Zylinder ein und ist dort im Inneren des Zylinders mit dem
Kolben verbunden.
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Bevorzugt
kommt bei der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung
der Kolben am oberen Totpunkt gegen einen Anschlag an der Innenwand
des Zylinders und am unteren Totpunkt gegen einen Anschlag am zylinderinnenseitigen
axialen Ende des Führungsgliedes zur Anlage, wobei es sich
um einfache Maßnahmen zum Festlegen des oberen und des unteren
Totpunktes handelt.
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Eine
weitere vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht auch darin,
daß der Einlaß für Druckgas in der Wandung
des Zylinders in dessen axialem Bereich zwischen dem Anschlag am
unteren Totpunkt und der radialen Endwand des Zylinders an dessen
ausfahrseitigem Ende vorgesehen ist.
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In
bestimmten Einsatzfällen kann es jedoch auch vorteilhaft
sein, wenn der Einlaß von Druckgas in der radialen Endwand
am ausfahrseitigen Ende des Zylinders angebracht ist, was zu einer
besonders kurzen Bauweise des Brennkraftzylinders beiträgt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung kann
der Einlaß für das Druckgas aus einer einfachen Öffnung
bestehen, die stets geöffnet und an eine Druckgasquelle
eines vorgegebenen Druckniveaus angeschlossen ist, wodurch die Rückseite des
Kolbens stets mit einem entsprechenden Druckgas beaufschlagt wird,
so daß der Kolben nach dem Zünden des Brenngases
während seiner Beschleunigung in die untere Totpunktstellung
das entgegenwirkende Druckgas durch diese Einlaßöffnung
in den Druckgasspeicher hinein verdrängt.
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In
vielen Fällen ist es aber vorteilhaft, wenn der Einlaß für
Druckgas mit einem entgegen der Einlaßrichtung sperrenden
Rückschlagventil und ferner noch ein ventilgesteuerter
Auslaß für eine Ablaßleitung vorgesehen
sind, wobei das dem Auslaß zugeordnete Ventil z. B. von
der Steuereinrichtung geöffnet wird, wenn der Kolben vom
oberen zum unteren Totpunkt läuft. Hierdurch ergibt sich
zwar ein etwas größerer konstruktiver Aufwand,
jedoch kann in diesem Fall die Verdrängung des Druckgases
leichter erfolgen, da dieses selbsttätig in die Abgasleitung eintritt,
wodurch der erreichbare Aufprall-Impuls des Stößels
etwas größer ausfällt.
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Ebenso
wie bei Verbrennungsmotoren kann auch bei der erfindungsgemäßen
Schneidvorrichtung vorgesehen sein, daß das Einlaß-
und das Auslaßventil im Zylinderkopf des Zylinders jeweils
nicht mit einem Tellerventil mit Ventilschaft, sondern z. B. mit einer
Schlitzsteuerung versehen ist, die konstruktiv einfach ist und bei
Betrieb sehr kurze Taktzyklen ermöglicht. Besonders bevorzugt
wird für eine solche Schlitzsteuerung eine auf dem Zylinderkopf
beweglich angebrachte Steuerplatte vorgesehen, die, vorzugsweise,
in Form einer Drehplatte, ausgebildet ist. Diese Drehplatte kann
dann entweder im Rahmen einer kontinuierlichen Drehung, oder auch
im Rahmen einer Verschwenkung in unterschiedliche Richtungen die
gewünschte Ventilfunktion durch Freigabe bzw. Verschließen
der Öffnungen für den Brenngaseinlaß und
für den Abgasauslaß darstellen.
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Der
Zylinderkopf kann bei der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung
entweder als vom Zylinder getrenntes Teil oder auch als ein einstückig
mit dem Zylinder gefertigtes Teil ausgeführt sein.
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Gleichermaßen
kann aber auch das Führungsglied am ausfahrseitigen Ende
des Zylinders mit der dort befestigten und den Zylinder an dieser Stelle
abschließenden radialen Endwand ebenfalls mit dieser einstückig
oder auch als von dieser getrennt ausgebildet sein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im Prinzip beispielshalber
noch näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
prinzipielle Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen
Schneidvorrichtung in deren Ausgangsstellung, und
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2 eine
Schnittansicht durch die Schneidvorrichtung nach 1,
aber nach erfolgtem Schneidvorgang.
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In
den 1 und 2 ist, in einer prinzipiellen
Längsschnittdarstellung, eine Schneidvorrichtung 1 gezeigt,
die zum Trennen von stabförmigen Werkstücken 2,
wie etwa Draht oder ähnlichen Werkstücken, dient.
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Die
Schneidvorrichtung 2 ist in vielerlei Weise einsetzbar:
Sie kann z. B. Teil einer (nicht dargestellten) Draht-, Stab- oder
Rohrverarbeitungsmaschine oder -anlage und direkt in eine solche
Maschine integriert oder auch als separates eigenständiges Bearbeitungsmodul
(Stand-Alone-Modul) einer solchen Maschine vor- oder nachgelagert
sein.
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Die
Schneidvorrichtung 1 besteht aus einem Brennkraftzylinder 3 und
einer Drahtführung 4. Der Brennkraftzylinder 3 weist
dabei einen Körper in Form eines Zylinders 5,
einen in diesem beweglichen Kolben 6, der mit einem Stößel 7 verbunden
ist, ferner eine Zündeinrichtung 8, ein Einlaßventil 9,
das an eine Gasgemischzufuhr (Brenngasleitung 26) angeschlossen
ist, ferner einen an einen Abgaskanal (nicht gezeigt) angeschlossenen
Abgasauslaß 10, der über ein Auslaßventil 11 verschließbar
ist, und schließlich noch einen Einlaß 12,
der an eine Druckgaszuführung angeschlossen ist, auf.
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Die
Zündeinrichtung 8, das Einlaßventil 9 für die
Brenngasleitung sowie das Auslaßventil 11 für
die Abgasleitung sind in einem am Zylinder 5 an dessen einfahrseitigem
axialen Ende ausgebildeten Zylinderkopf 25 angebracht,
der auch noch den Anschluß für die Brenngaszuleitung
zum Einlaßventil 9 und den Anschluß für
den Abgaskanal 10 enthält.
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Bei
der gezeigten Ausführungsform ist dieser Zylinderkopf 25 einstückig
mit dem sonstigen Körper des Zylinders 5 ausgebildet,
er könnte aber gleichermaßen auch als getrenntes,
an dem Zylinder 5 zu befestigendes Teil ausgeführt
sein.
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Das
dem Zylinderkopf 25 axial gegenüberliegende ausfahrseitige
(in den Figuren unten liegende) Ende des Zylinders 5 ist
mittels eines Verschlußteiles verschlossen, das in radialer
Richtung eine Endwand 17 ausbildet, die mittig in eine
sich über eine Lange T axial in das Innere des Zylinders 5 hinein
erstreckende Führung 13 übergeht. Die
Führung 13 bildet an ihrem innerhalb des Zylinders 5 liegenden
axialen Ende (in den Figuren: oben) einen Anschlag 14 im Sinne
einer ringförmig umlaufenden, senkrecht zur Mittelachse
des Zylinders 5 liegenden Anschlagfläche 14 aus,
gegen die der Kolben 6 bei seiner Ausfahrbewegung, die
in den Figurendarstellungen nach unten führt, bei Einnahme
seiner unteren Totpunktstellung zur Anlage kommt.
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Bei
der gegenläufigen Einfahrbewegung des Kolbens 6 (in
den Figuren: nach oben) erreicht dieser seinen oberen Totpunkt,
indem er gegen eine Ringfläche 15 anläuft,
die durch eine umlaufende Durchmesserverringerung im Inneren des
Zylinders 5 geschaffen wird. Diese obere Totpunktstellung
des Kolbens 6 ist in 1 dargestellt;
in ihr befindet er sich in seiner völlig eingefahrenen
Position.
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Zwischen
dem Kolbenboden 24 des Kolbens 6 und dem Zylinderkopf 25 wird
eine Druckkammer 16 in Form eines Brennraumes gebildet,
der in der unteren Totpunktstellung des Kolbens 6 (2)
sein maximales und in der oberen Totpunktstellung des Kolbens 6 (1)
ein minimales Volumen 16' ausbildet.
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Die
Drahtführung 4 besteht bei der gezeigten Schneidvorrichtung 1 aus
einem Drahtführungskanal 18, einem vertikal bewegbaren
Scherbuchsenhalter 19, der eine Scherbuchse 20 hält,
sowie aus einer festen Scherbuchse 21.
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Zwischen
dem Stößel 7 und dem Scherbuchsenhalter 19 ist
ein Beschleunigungsweg 22 vorgesehen, innerhalb dessen
der Stößel 7 beim Verbrennen des Brenngasgemisches
im Zylinder 5 auf die zum Trennen des Werkstückes 2 benötigte
Geschwindigkeit beschleunigt werden kann. Die dargestellte Schneidvorrichtung 1 funktioniert
folgendermaßen:
Das Werkzeug 2 wird von einem
in den Figuren nicht dargestellten Vorschub durch die Drahtführung 4 und die
Scherbuchsen 20, 21 hindurchbewegt und die Stelle,
an welcher das Werkstück 2 getrennt werden soll,
an der Trennstelle zwischen fester Scherbuchse 21 und im
Scherbuchsenhalter 19 aufgenommener, beweglicher Scherbuchse 20 positioniert.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß hierzu
die Schneidvorrichtung 1 entlang der Achse des Werkstückes verfahren
und die Verfahrbewegung abgestoppt wird, sobald die Stelle, an der
abgetrennt werden soll, an der Trennstelle zwischen fester Scherbuchse 19 und beweglicher
Scherbuchse 20 liegt.
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In 1 ist
die Ausgangsstellung gezeigt, in welcher der Kolben 6 sich
am oberen Totpunkt befindet. Dort wird er durch den Druck des auf
seiner Unterseite wirkenden, über die Einlaßöffnung 12 dorthin eingelassenen
Druckgases an seinem oberen Anschlag 15 gehalten.
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Das
im oberen Totpunkt minimale Volumen 16' des Brennraumes
wird nun über das Einlaßventil 9 mit
einem bestimmten Brenngasvolumen gefüllt, das aus einem
bestimmten Mischverhältnis eines brennbaren Gasgemisches
(z. B. Propan, Butan, Erdgas, jeweils mit Luft gemischt, oder auch
Wasserstoff mit Sauerstoff) gefüllt ist. Sobald die gewünschte
Befüllung erreicht ist, wird das Einlaßventil 9 geschlossen
und die Zündeinrichtung 8 aktiviert, durch die
das in dem Volumen 16' enthaltene Brenngas entzündet
wird. Die Aktivierung der Zündeinrichtung 8 erfolgt
zu einem Zeitpunkt, der von z. B. einem Steuergerät 23 bestimmt
wird, wobei es sich dabei z. B. um das Steuergerät der
Gesamtmaschine handeln kann, in welche die Schneidvorrichtung 1 integriert oder
der sie, wenn auch als eigenständiges Modul, zugeordnet
ist. Über dieses Steuergerät 23 werden dann
bevorzugt auch das Einlaßventil 9 und das Auslaßventil 11 gesteuert.
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Es
besteht aber auch die Möglichkeit, einen bestimmten Taktzyklus
zwischen zwei Zündzeitpunkten vorzugeben, der dann z. B.
ebenfalls über das Steuergerät 23 überwacht
wird.
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Der
bei der Verdrehung im Brennraum 16 entstehende Druck beschleunigt
den Kolben 6 mit dem Stößel 7 entlang
dem Beschleunigungsweg 22, bis die gewünschte
Auftreffgeschwindigkeit (bis zu 30 ms) erreicht ist und der Stößel 7 dann
auf den beweglichen Scherbuchsenhalter 19 auftrifft (Situation
entsprechend der Darstellung von 2). Dabei
wird der bewegliche Scherbuchsenhalter 19 mit der in ihm aufgenommenen
Scherbuchse 20 radial zur Längsachse des Werkstückes 2 minimal
ausgelenkt, wobei eine Auslenkung bis ca. 10% des Werkstückdurchmessers
genügt, um das Trennen des Werkstückes 2 zu
erreichen. Ansonsten wird überschüssige Energie vom
Anschlag 14 am oberen Ende des Führungsgliedes 13 aufgenommen.
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Anschließend
wird über die Einlaßöffnung 12 Druckgas
auf die dem Brennraum 16 gegenüberliegende Seite
des Kolbens 6 eingelassen und dadurch der Kolben 6,
bei dann geöffnetem Auslaßventil 11 nach
oben in seine obere Totpunktstellung verschoben, in der er durch
den an seiner Unterseite aufrechterhaltenden Druck gehalten wird.
Der bewegliche Scherbuchsenhalter 19 samt der Scherbuchse 20 wird
ebenfalls z. B. über eine Feder oder eine geeignete andere
Einrichtung (nicht gezeigt) zurückgestellt.
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Es
besteht auch die Möglichkeit, für das Verfahren
des Kolbens 6 vom unteren in den oberen Totpunkt ggf. auch
eine Umwandlung der bei seinem Aufprall auf die Schlagfläche 14 freigesetzten
Restenergie (zuzüglich zu dem Druckaufbau durch den Druckgaseinlaß 12)
einzusetzen.
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Das
im Brennraum 16 enthaltene Abgas wird beim Zurückfahren
des Kolbens 6 vom unteren in den oberen Totpunkt durch
das geöffnete Auslaßventil 11 in einen
geeigneten Auslaßkanal abgelassen.
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Sobald
der Kolben 6 eine obere Totpunktstellung erreicht hat,
wird dann das Auslaßventil 11 geschlossen, anschließend
das Einlaßventil 9 zum Einleiten einer neuen Füllung
vom Brenngas in das obere Totpunktvolumen 16' geöffnet,
und die vorstehend beschriebenen Vorgänge laufen erneut
ab.
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Prinzipiell
genügt es, wenn die Einlaßöffnung 12 für
den Druckgaseinlaß laufend geöffnet ist und damit
eine kontinuierliche Verbindung zu einer Druckgasquelle darstellt.
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Ist
im Brennraum 16 das Brenngas entzündet, wird beim
Beschleunigen des Kolbens 6 vom oberen zum unteren Totpunkt
hin die Druckgasfüllung auf der Unterseite des Kolbens 6 über
die Einlaßöffnung 12 in den Druckspeicher
hinein verdrängt, aus dem sie unmittelbar anschließend
wieder zurückfließen und den Kolben wieder in
seine Ausgangsstellung (obere Totpunktstellung, 1)
zurückführt.
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Es
besteht jedoch auch die Möglichkeit, die (nur) in 2 illustriert
ist, neben der Einlaßöffnung 12 für
Druckgas auch noch eine Auslaßöffnung 12' vorzusehen
und beiden Öffnungen jeweils ein Ventil zuzuordnen. Damit
beim Herablaufen des Kolbens 6 vom oberen zum unteren Totpunkt
die Druckgasfüllung an seiner Unterseite nicht mehr über
den Druckgaseinlaß 12 nach außen verdrängt
werden muß, ist dort ein Rückschlagventil 27 vorgesehen,
das in Richtung aus dem Zylinder 5 heraus sperrt. Stattdessen
wird das Druckgas über den Auslaß 12' nach
außen verdrängt, weil während der Bewegung
des Kolbens 6 vom oberen zum unteren Totpunkt von der Steuereinrichtung 23 das
Ventil 28 am Auslaß 12' geöffnet
wird. Bei Erreichen des unteren Totpunktes wird das Ventil 28 geschlossen.
Durch den erreichten Druckabfall öffnet dann das Rückschlagventil 27 auf der
Seite des Druckgaseinlasses 12, wodurch sofort wieder Druckgas
einströmt und wieder ein Druckaufbau im Raum unterhalb
des Kolbens 6 stattfinden sowie letzterer nach oben in
seine obere Totpunktstellung gedrückt werden kann.
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Es
besteht auch die Möglichkeit, zusätzlich anstelle
des Rückschlagventils 27 ein von der Steuereinrichtung 23 angesteuertes
Schaltventil einzusetzen.
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Selbstverständlich
besteht gleichermaßen die Möglichkeit, daß der
ausfahrende Stößel 7 nicht gegen die
Buchse 20, sondern gegen die Buchse 21 anläuft,
die in diesem Fall (nicht dargestellt) von der Scherbuchsenhalterung 19 gehaltert
und beweglich ausgeführt ist, wobei hier dann die Buchse 20 als feststehende
Buchse ausgebildet ist.
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Ferner
kann vorgesehen werden, das freie Ende des Werkstückes 2 durch
eine (nicht dargestellte) Greifeinrichtung vor dem Trennen zu ergreifen und
es nach beendetem Trennvorgang anschließend gezielt abzulegen
oder einer Weiterverarbeitung zuzuführen. Gleichermaßen
könnte das Werkstück 2 auch nach dem
Trennen von der Buchse 19 (die in diesem Fall eine Bewegungsachse
aufweisen müßte) einer Bearbeitungsstation (nicht
gezeigt) zugeführt werden.
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Beim
Einsatz der gezeigten Schneidvorrichtung 1 in einer Bearbeitungsmaschine
sind grundsätzlich zwei Arbeitsweisen denkbar:
In
einem ersten Fall wird das Werkstück 2 bereits
vor der eigentlichen Bearbeitung auf die gewünschte Länge
abgetrennt (z. B. bei Mehrstufenpressen, Rohrbiegemaschinen oder
Zweikopfbiegemaschinen) und anschließend weiterbearbeitet
(z. B. gebogen, umgeformt usw.).
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Im
zweiten Fall kann das Werkstück 2 noch vor dem
Trennen den Bearbeitungseinheiten (z. B. Windefinger, Biegekopf,
Endenumformung usw.) zugeführt und erst nach der Fertigstellung
des betreffenden Teiles durch die Schneidvorrichtung 1 abgetrennt
werden.
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Das
Abtrennen des Werkstückes 2 erfolgt ganz klassisch
durch Aufbringen von Schubkräften. Durch die hohe Geschwindigkeit
des Stößels 7 hat das Material keine
Möglichkeit, zu fließen, vielmehr entsteht in
der Trennzone kurzzeitig eine hohe Temperatur, die jedoch sofort
wieder vom Werkstück 2 abgeführt wird.
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Die
in den Figuren dargestellte Schneidvorrichtung 1 stellt
einen sehr kompakten Schnittantrieb dar, kann mit außerordentlich
kurzen Zykluszeiten arbeiten und bildet einen kostengünstigen
Hochgeschwindigkeitsantrieb. Der Antrieb ist weitgehend wartungsarm
und es liegt insgesamt ein einfacher mechanischer Aufbau vor.
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Durch
die Wahl des eingesetzten Brenngasgemisches bzw. dessen Bestandteile,
und durch die Größe des oberen Totpunktvolumens 16' kann
die beim Zünden entstehende Explosionskraft des Brenngasgemisches
und damit auch die Endgeschwindigkeit, auf die der Stößel 7 vom
Kolben 6 beschleunigt wird, beeinflußt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1520649
B1 [0003]
- - EP 2065112 A1 [0003, 0003]
- - DE 69519238 T2 [0004]
- - DE 69532562 T2 [0004]
- - DE 10345864 A1 [0005]
- - DE 2401358 C2 [0006]
- - DE 2317930 C2 [0006]
- - DE 2125458 B [0007]
- - DE 2604112 C2 [0007]
- - FR 2866584 B1 [0008]
- - EP 1502683 B1 [0009]
- - DE 4438157 C1 [0010]
