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Die Erfindung betrifft eine Rohrschneidemaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei Rohrscherverfahren wird eine aus einer stationären und einer auslenkbaren Schneidmatrize bestehende Matrizenschneide zum Abscheren eines Abschnittes von einem Rohr verwendet.
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Moderne Scherverfahren nutzen dabei exzentrische Antriebe für die bewegliche Matrizenschneide. Da von außen erhebliche Kräfte auf den abzulängenden Rohrabschnitt wirken und diese Kraft durch das Rohr auf die gegenüberliegende Innenseite des Rohres weitergeleitet werden muss, ist es notwendigerweise erforderlich, im Rohrinneren einen Schneiddorn anzuordnen, der auf beiden Seiten des Schneidspaltes von innen eine Gegenkraft gegen die Scherbewegung ausübt. Der Schneiddorn ist daher wenigstens zweiteilig ausgebildet. Er weist einen stationären Abschnitt auf, der mit der feststehenden Schneidmatrize zusammenwirkt, und einen auslenkbaren Abschnitt, der mit der beweglichen Schneidmatrize zusammenwirkt.
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In der
CN 101637831 B ist eine Vorrichtung zum Abscheren von Rohren offenbart mit einer feststehenden und einer gegenüber der feststehenden beweglichen Schneidmatrize sowie einem Schneiddorn, wobei der Schneiddorn mit einem stationären Dornabschnitt und einem gegenüber dem stationären Dornabschnitt radial auslenkbaren Dornabschnitt ausgebildet ist. Die beiden Dornabschnitte werden automatisch durch eine Rückstellfeder und eine angefaste Hülse in eine Nullstellung zurückbewegt. Die Rückstellfeder übt eine Kraft auf die angefaste Hülse aus. Die angefaste Hülse ist lang ausgebildet, um Verkippungen entgegenzuwirken.
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In der
DE 1690760 U ist eine Vorrichtung zum Abscheren von Rohren beschrieben, wobei eine Feder über einen Dorn herumgelegt ist und die Feder gegen eine Führungshülse drückt, die die beweglichen Teile wieder in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt.
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In der
US 2,856,997 ist eine Vorrichtung zum Abscheren von Rohren beschrieben mit ebenfalls einer Feder, die um eine Schraube gelegt ist und eine Rückstellkraft auf einen Dornabschnitt ausübt.
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In der
US 4,794,834 ist eine Abschervorrichtung mit einem als elastischen Element ausgebildeten Rückstellmittel offenbart, wobei das elastische Element ringförmig ausgebildet ist und um eine Welle gelegt ist.
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Im Stand der Technik bekannte Schneiddorne weisen eine durch den gesamten stationären Schneiddornabschnitt geführte Halteschraube auf, an deren freien Ende der radial bewegliche Schneiddornabschnitt angeschraubt ist, der mittels einer Federspannung und der elastischen Spannung der ausgelenkten Halteschraube in eine nicht ausgelenkte Schneidstellung selbständig zurückbewegt wird. Das Rohr kann nach dem Ablängvorgang und nachdem der Schneiddorn in die nicht ausgelenkte Schneidstellung zurückbewegt ist, ein Stück weiter durch die beiden Öffnungen der Schneidmatrizen vorgeschoben werden, um den nächsten Ablängvorgang durchzuführen.
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Nachteilig an den bekannten Rohrschneidemaschinen mit Schneiddorn ist die Tatsache, dass die relativ lange Halteschraube nur eine geringe Rückstellkraft erzeugt und durch die beim Abschervorgang auf die Halteschraube wirkenden Drehmomente ein umlaufender Spalt zwischen stationärem Schneiddornabschnitt und auslenkbarem Schneiddornabschnitt in seiner Breite variiert. Für ein erfolgreiches Abscheren ist es jedoch notwendig, dass der Haltedornspalt über den gesamten Umfang um das Rohr innerhalb eines Matrizenspaltes angeordnet ist.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Rohrschneidemaschine der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die die oben genannten Nachteile verringert.
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Die Aufgabe wird durch eine eingangs genannte Rohrschneidemaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Rohrschneidemaschine umfasst eine Matrizenschneide mit einer feststehenden und einer der feststehenden gegenüber beweglichen Schneidmatrize sowie einen Schneiddorn mit einem stationären Dornabschnitt und einem dem stationären Dornabschnitt gegenüber vorzugsweise radial auslenkbaren Dornabschnitt.
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Die Rohrschneidemaschine ist zum Ablängen von Rohrabschnitten eines Rohres bestimmt. Dabei kann es sich um metallische oder Kunststoffrohre handeln. Der Ablängvorgang muss mikrometergenau erfolgen.
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Unter stationär wird hier verstanden, dass der Dornabschnitt zwar grundsätzlich in axialer Richtung des Rohres beweglich ist und auch rotiert werden kann. In radialer Richtung ist der Dornabschnitt aber nicht beweglich, auch nicht während des Schervorganges.
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Vom stationären Dornabschnitt geht eine Zugstange in Richtung des auslenkbaren Dornabschnittes ab, an der der auslenkbare Dornabschnitt ihr gegenüber radial beweglich angeordnet ist Erfindungsgemäß ist die Zugstange entlang der Längsachse des Schneiddornes orientiert, und auch bei radialer Auslenkung des beweglichen Dornabschnitts behält die Zugstange ihre Lage in Längsrichtung bei. Dadurch ist ein umlaufender Schneiddornspalt zwischen dem stationären Dornabschnitt und dem radial beweglichen Dornabschnitt auch während des Abschervorgangs umlaufend konstant, da keine Drehmomente auf die Zugstange wirken, die zu einer Veränderung der Schneiddornspaltbreite führen könnten.
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Gegenüber dem Stand der Technik ist eine Zugstange statt einer Halteschraube vorgesehen, jedoch kann die Zugstange an einem freien Ende über ein ausgebildetes Gewinde verfügen; es ist jedoch auch möglich, dass am freien Ende der Zugstange eine Klemmmutter oder Ähnliches angeordnet ist.
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Günstigerweise ist die Zugstange unmittelbar neben dem stationären Dornabschnitt verdickt ausgebildet, und in die Verdickung sind Aussparungen für wenigstens drei Federn eingebracht, die eine Rückstellkraft auf den ausgelenkten Dornabschnitt ausüben. Die Aussparungen können in Form von kreisförmigen Bohrungen in der Verdickung in axialer Richtung angeordnet sein, sie können entlang des Umfangs der Verdickung äquidistant angeordnet sein. Es können drei, vier oder jede höhere Anzahl an Federn vorgesehen sein, vorzugsweise werden sechs Federn in der Verdickung angeordnet.
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Günstigerweise sind die wenigstens drei Federn zwischen einem am stationären Dornabschnitt positionsfest angeordneten Gegenlager und einer Zentrierscheibe mit einer umlaufenden Fase angeordnet, und die Zentrierscheibe drückt gegen den auslenkbaren Dornabschnitt. Die Zentrierscheibe ist auf die Haltestange aufgefädelt und in radialer Richtung nicht beweglich. Sie ist darüber hinaus in ihrer radialen Richtung durch eine stationäre Schneiddornbuchse, die um die Verdickung gelegt ist, geführt. Die Zentrierscheibe ist unter Krafteinwirkung in die stationäre, aber drehbar gelagerte Schneiddornbuchse hineindrückbar. Die Zentrierscheibe weist vorzugsweise an einer freien Stirnseite eine Fase auf.
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Vorzugsweise weist der auslenkbare Dornabschnitt ebenfalls eine radial auslenkbare Schneiddornbuchse auf mit einer Buchsenfase, die mit der Fase der Zentrierscheibenfase zusammenwirkt. Wenn die maximal ausgelenkte Schneiddornbuchse die Haltestange berührt, berühren sich auch die Buchsenfase und die Zentrierscheibenfase.
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Der Innendurchmesser der auslenkbaren Schneiddornbuchse und der Außendurchmesser der Zugstange sind so aufeinander abgestimmt, dass die Auslenkung der Schneiddornbuchse wenigstens genauso groß wie, vorzugsweise etwas größer als die Dicke der Rohrwandung des abzulängenden Rohres ist. Auch im maximal ausgelenkten Zustand sind die Fasen jedoch so bemessen und angeordnet, dass über sie eine Rückstellkraft auf die Schneiddornbuchse wirkt, um sie in die nicht ausgelenkte Schneidposition , d. h. konzentrisch zur Längsachse, zurückzudrücken.
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Günstigerweise ist die auslenkbare Schneiddornbuchse zwischen einer Haltescheibe und einer um die Verdickung drehbar gelagerten stationären Schneiddornbuchse auslenkbar angeordnet. Während des Abschervorgangs liegen die stationär gelagerte Schneiddornbuchse und die feststehende Schneidmatrize sowie die auslenkbare Schneiddornbuchse und die bewegliche Schneidmatrize derart genau übereinander, dass ein Schneidspalt zwischen den beiden Schneiddornbuchsen umlaufend innerhalb des Matrizenspaltes angeordnet ist. Dadurch wird eine umlaufende Scherbewegung störungsfrei möglich.
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Vorzugsweise ist eine Klemmmutter in axialer Richtung am äußeren Ende der Zugstange angeordnet, deren Position entlang der Zugstange so eingestellt ist, dass die Haltescheibe die auslenkbare Schneiddornbuchse in axialer Position hält, aber eine radiale Auslenkung während des Schneidvorganges ermöglicht, also die Schneiddornbuchse nicht einklemmt.
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Vorzugsweise ist die bewegliche Schneidmatrize mit einem Exzenterantrieb verbunden, und besonders bevorzugt weist die Rohrschneidemaschine eine Vorschubeinrichtung für das abzulängende Rohr auf, die so eingestellt ist, dass sie das Rohr nach jedem Abschervorgang um genau die Länge vorschiebt, die dem darauffolgend abzulängenden Rohrabschnitt entspricht. Ein langes Rohr kann so getaktet in genau vorgegebene Rohrabschnitte zerschnitten werden. Dazu wird das Rohr in einer Rohrschneidemaschine vorab in eine nicht dargestellte Auflage eingelegt und mit der Vorschubeinrichtung durch die beiden Löcher der Schneidmatrizen hindurchgeschoben. Vorab wird der Schneiddorn, der an einem der Schneidmatrize abgewandten Ende mit einer Führungsstange verbunden wird, in das lange Rohr eingefädelt und so positioniert, dass die Spalte, wie oben beschrieben, exakt übereinander liegen und den Schervorgang überhaupt erst ermöglichen.
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Die abgescherten Rohrabschnitte werden eingesammelt und einer Weiterverarbeitung zugeführt.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in sieben Figuren beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 eine Matrizenschneide mit eingespanntem Rohr und in das Rohr eingeführtem Schneiddorn mit bereits abgelängtem Rohrabschnitt gemäß dem Stand der Technik,
- 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II - II in 1,
- 3a eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schneiddornes in einer nicht ausgelenkten Schneidstellung,
- 3b eine Detailansicht der 3a,
- 4 eine perspektivische Ansicht im Schnitt des erfindungsgemäßen Schneiddornes mit Rohr und Matrizenschneide gemäß 3a in der Schneidstellung,
- 5 eine perspektivische Ansicht im Schnitt des erfindungsgemäßen Schneiddornes mit Rohr und Matrizenschneide gemäß 3a in einer ausgelenkten Schneidstellung,
- 6 eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Schneiddornes in der 3a.
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Die Erfindung betrifft eine Rohrschneidemaschine zum Zerschneiden von Rohren 3 im Scherverfahren. Die komplette Rohrschneidemaschine ist in den Figuren nicht dargestellt. Unter Schneiden wird hier auch Scheren verstanden.
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In den 1 und 2 ist ein im Stand der Technik bekannter Schermechanismus dargestellt. Die Erfindung wird zunächst anhand des bekannten Standes der Technik beschrieben, soweit die Funktionen und Bauteile vergleichbar sind.
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In den 1, 2 ist lediglich der Schermechanismus, der insbesondere die Matrizenschneide mit einer beweglichen Schneidmatrize 1 und einer feststehenden Schneidmatrize 2 umfasst, dargestellt, wobei feststehend in Bezug auf einen Rahmen oder die Umgebung der Rohrschneidemaschine zu verstehen ist, und beweglich meint, dass die bewegliche Schneidmatrize 1 gegenüber der feststehenden Schneidmatrize 2 in radialer Richtung, d. h. senkrecht zu einer axialen Richtung L des zum Ablängen eingespannten Rohres 3 beweglich ist.
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Zur Vermeidung von Verformungen während des Schervorganges ist in einem Inneren des Rohres 3 ein erfindungsgemäßer Schneiddorn 4 angeordnet. Dabei muss die relative Anordnung von Schneiddorn 4 und den beiden Schneidmatrizen 1, 2 sehr exakt ausgeführt sein, so dass ein Schneiddornspalt 6 zwischen einem stationären Dornabschnitt 7 und einem ihm gegenüber radial auslenkbaren Dornabschnitt 8 exakt innerhalb eines nach innen gedacht verlängerten Matrizenspalts 9 zwischen beweglicher 1 und feststehender Schneidmatrize 2 angeordnet ist, so dass beim Schervorgang ein Aneinanderstoßen und Beschädigungen der Schneidmatrizen 1, 1 und des Schneiddornes 4 vermieden werden.
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Die bewegliche Schneidmatrize 1 wird in einer Exzenterbewegung, also einer spiralförmig großer werdenden Bewegung in derselben Bewegungsebene gegenüber der feststehenden Schneidmatrize 2 angetrieben, und dabei wird ein Rohrabschnitt 11 vom Rohr 3 abgeschert. Bei dem Rohr 3 kann es sich um ein Metallrohr, Kunststoffrohr oder sonstiges Rohr handeln. Öffnungen in den beiden Schneidmatrizen 1, 2 sind so ausgeführt, dass ein äußerer Rohrdurchmesser in die Öffnungen eingeführt werden kann, ohne zu verklemmen, also ein sehr geringes Spiel von etwa 0,1 mm zwischen Rohraußenwandung und Öffnungsinnenwandung aufweist.
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Am Schneiddorn 4 ist an dem von der Schneidmatrize 1 abgelegenen Ende eine Befestigungsvorrichtung 12 für eine Stange oder Ähnliches vorgesehen, mit der der Schneiddorn 4 in axialer Richtung L des Rohres 3 geführt werden kann, um seine relative Position gegenüber der Matrizenschneide exakt einzustellen. Die Stange ist nicht dargestellt.
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Im Stand der Technik ist eine Halteschraube 13 elastisch verformbar vorgesehen. Sie ist in den stationären Schneiddornabschnitt 7 eingeführt und im Bereich der Befestigungsvorrichtung 12 mit dem stationären Dornabschnitt 7 positionsfest verbunden und in einem freien Inneren 14 des Dornabschnitts 7 bis zum gegenüberliegenden offenen Ende des stationären Dornabschnitts 7 geführt, wo eine im Querschnitt in der axialen Richtung L U-förmige Aufnahme 21 und eine sie umgebende Buchse 22 vorgesehen sind, die den beweglichen Dornabschnitt 8 ausbilden. Die U-förmige Aufnahme 21 umfasst eine Feder 17. Die Feder 17 drückt den auslenkbaren Dornabschnitt 8 federelastisch von einer Halteplatte 16 am freien Ende der Halteschraube 13 zum stationären Dornabschnitt 7 hin. Dabei ist eine am freien Ende des stationären Dornabschnitts 7 vorgesehene Fase 18 in Wirkverbindung mit einer am auslenkbaren Dornabschnitt 8 angeordneten Fase 19.
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Zum einen dient die Halteschraube 13 dazu, den auslenkbaren Dornabschnitt 8 nach dem Abschervorgang in seine nichtausgelenkte Schneidstellung, also in eine Stellung konzentrisch zur Rohrlängsachse, zurückzuschwenken. Zum anderen soll der auslenkbare Dornabschnitt 8 gegen den stationären Dornabschnitt 7 gedrückt werden. Durch die exzentrische Bewegung der beweglichen Schneidmatrize 1 entsteht ein erhebliches Drehmoment an der Halteschraube 13, was insbesondere dazu führt, dass sich der umlaufende Dornspalt 6 in 2 am unteren Ende, also in Richtung der Auslenkbewegung der Schneidmatrize, verringert und in 2 am sich oberen Ende, also an dem Abschnitt, der der Auslenkbewegung entgegenzeigt vergrößert.
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1 und 2 zeigen die Anordnung in einer ausgelenkten Stellung, in der der Rohrabschnitt 11 bereits vom Rohr 3 abgeschoren ist.
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Die Fig. 3a, 3b und 4 zeigen die erfindungsgemäße Rohrschneidemaschine in einer nichtausgelenkten Schneidstellung, während die 5 die Rohrschneidemaschine in einer ausgelenkten Stellung zeigt.
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Die Erfindung macht gegenüber dem Stand der Technik konstruktive Veränderungen. Insbesondere ist eine Zugstange 13a vorgesehen, die kürzer ausgebildet ist als die Halteschraube 13 im Stand der Technik. Darüber hinaus ist die Zugstange 13a im Durchmesser größer als die Halteschraube 13 ausgebildet. Ihr Durchmesser ist entlang der axialen Richtung L konstant. Die Zugstange 13a bleibt während des gesamten Schervorganges idealerweise parallel zur axialen Richtung L des Rohres positioniert und verändert ihre Lage nicht gegenüber der axialen Richtung L des Rohres. Sie wird insbesondere auch nicht gebogen.
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Die Matrizenschneide ist wie im Stand der Technik ausgebildet. Die Beschreibung zu den 1 und 2 gilt auch für die Erfindung.
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Allerdings ist insbesondere der auslenkbare Dornabschnitt 8 des Schneiddornes 4 gegenüber dem Stand der Technik konstruktiv verändert. Zunächst ist der der Schneidmatrize 1 abgewandte Teil des stationären Dornabschnitts 7 wiederum mit der Befestigungsvorrichtung 12 für eine (nicht eingezeichnete) Haltestange oder Ähnliches versehen, mit der der Schneiddorn 4 in seiner Position in axialer Richtung L exakt auf die Position der Matrizenschneide 1, 2 ausgerichtet werden kann.
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Der stationäre Dornabschnitt 7 ist am matrizenseitigen Ende mit der Zugstange 13a versehen, die in der axialen Richtung L von dem stationären Dornabschnitt 7 abgeht. Ein Abschnitt zwischen dem stationären Dornabschnitt 7 und der Zugstange 13a ist gegenüber der Zugstange 13a verdickt und gegenüber dem Durchmesser des stationären Dornabschnitts 7 verkleinert. Eine Verdickung 23 weist an ihrer der Zugstange 13a zugewandten Stirnseite eine Reihe von Bohrungen 24 auf, in die Federn 26 eingesetzt sind. Über die Zugstange 13a ist eine Zentrierscheibe 27 mit einer umlaufenden Fase 18a gelegt, die unter Vorspannung der Federn 26 gegen den radial auslenkbaren Dornabschnitt 8, der in Form einer auslenkbaren Hülse 8a ausgebildet ist, drückt. Die radial bewegliche Hülse 8a hat ein Spiel um die Zugstange 13a, die mindestens einer Dicke der Rohrwandung des Rohres 3 entspricht. Die umlaufende Fase 18a wirkt mit einer die auslenkbare Hülse 8a umlaufenden Fase 19a zusammen.
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Um die Verdickung 23 ist eine stationäre Hülse 30 gelegt. Unter stationär ist hier und im Zusammenhang dieser Anmeldung zu verstehen, dass die Bauteile durchaus beweglich sind, aber die Bewegung in radialer Richtung nicht möglich ist, sondern es sind lediglich Rotationsbewegungen oder Bewegungen in axialer Richtung möglich.
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In der 3b ist die Detailansicht zu sehen. Eine Klemmmutter 28 wird so eingestellt, dass eine Haltescheibe 29 die auslenkbare Hülse 8a in der axialen Richtung L fixiert, aber nicht einklemmt, so dass die radiale Beweglichkeit nicht eingeschränkt ist und beim Schervorgang die bewegliche Schneidmatrize 1 durch radiale Bewegung eine Kraft durch die obere Rohrwandung hindurch auf den oberen Teil der auslenkbaren Hülse 8a ausübt, die auslenkbare Hülse 8a aufgrund ihrer einstückigen Ausbildung eine Kraft auf die Innenwandung des unteren Teils der Rohrwandung ausübt und die untere Rohrwandung abschert. Oben und unten ist dabei auf die Anordnung in den 3a, 3b zu beziehen. Der Schervorgang ereignet sich jedoch umlaufend kontinuierlich aufgrund der exzentrischen Bewegung der beweglichen Schneidmatrize 1, so dass der Rohrabschnitt 11 vom Rohr 3 abgeschert wird.
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4 zeigt eine seitliche Ansicht des abzulängenden Rohres 3, des in das Innere des Rohres 3 eingeführten, erfindungsgemäßen Schneiddornes 4 und der Schneidmatrize 1, 2 in einer nichtausgelenkten Schneidstellung. Die nicht ausgelenkte Schneidstellung ist dadurch ausgezeichnet, dass zentrale Öffnungen der beiden Schneidmatrizen 1, 2 exakt übereinander liegen.
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In 5 ist der ausgelenkte Zustand gezeigt, in dem der Rohrabschnitt 11 des Rohres 3 bereits abgeschert ist.
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Ein Vergleich der 4 und 5 zeigt, dass die Zugstange 13a im nicht ausgelenkten und im ausgelenkten Zustand axial angeordnet ist, sich also nicht wie im Stand der Technik verbiegt. Die auslenkbare Hülse 8a erfährt ihre Rückstellkraft dadurch, dass die Federn 26 beim Abscheren zusammengedrückt werden, weil die auslenkbare Hülse 8a gegen die Zentrierscheibe 27 drückt und diese in die stationäre Hülse 30 hineindrückt. Eine Stirnfläche der Zentrierscheibe 27 fluchtet mit einer Stirnfläche der stationären Hülse 30 in ausgelenktem Zustand gemäß 5.
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6 zeigt den erfindungsgemäßen Schneiddorn 4 in einer Explosionsansicht. Von dem zylindrischen stationären Dornabschnitt 7 geht die zylindrische Verdickung (23) ab, von der wiederum die Zugstange 13a abgeht. Die Zugstange 13a hat die Funktion der Halteschraube 13 im Stand der Technik. In die Verdickung 23 sind sechs Bohrungen 24 eingebracht, die in ihrem Innendurchmesser dem Außendurchmesser von den sechs ihnen zugeordneten Federn 26 entsprechen. Die Federn 26 setzen die Zentrierscheibe 27 unter Federspannung. Die Zentrierscheibe 27 wird durch die stationäre Hülse 30 radial geführt. Der bewegliche Teil des Schneiddorns 4 ist als die auslenkbare Hülse 8a ausgeführt, die an dem dem stationären Dornabschnitt 7 abgewandten Ende von der Haltescheibe 29 in axialer Richtung fixiert wird. Am freien Ende der Zugstange 13a ist die Klemmmutter 28 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- bewegliche Schneidmatrize
- 2
- feststehende Schneidmatrize
- 3
- Rohr
- 4
- Schneiddorn
- 6
- Schneiddornspalt
- 7
- stationärer Dornabschnitt
- 8
- radial auslenkbarer Dornabschnitt
- 8a
- auslenkbare Hülse
- 9
- Matrizenspalt
- 11
- Rohrabschnitt
- 12
- Befestigungsvorrichtung
- 13
- Halteschraube
- 13a
- Zugstange
- 14
- freie Innere des Dornabschnitts
- 17
- Feder
- 18
- Fase
- 18a
- Fase
- 19
- Fase
- 19a
- Fase
- 21
- U-förmige A
- 22
- Buchse
- 23
- Verdickung
- 24
- Bohrungen
- 26
- Federn
- 27
- Zentrierscheibe
- 28
- Klemmmutter
- 29
- Haltescheibe
- 30
- stationäre Hülse
- L
- axiale Richtung
