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Die Erfindung betrifft eine Querteilvorrichtung.
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Derartige Querteilvorrichtungen werden generell dazu eingesetzt, ein kontinuierlich gefördertes Bandmaterial zuzuschneiden, wobei insbesondere das Bandmaterial in einem kontinuierlichen Arbeitsprozess zu Tafeln zugeschnitten wird.
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Das Bandmaterial besteht im Allgemeinen aus einem Blech. Generell kann das Bandmaterial auch aus anderen metallischen Werkstoffen oder auch aus Kunststoffen bestehen.
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Der Begriff Querteilvorrichtung ist dabei allgemein so auszulegen, dass diese auch Bestandteil größerer Anlagen wie Pressenanlagen, Querteilanlagen oder dergleichen sein kann.
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Generell ist die Funktion der Querteilvorrichtung derart, dass das Bandmaterial mittels einer geeigneten Fördergeschwindigkeit einer Querteilschere zugeführt wird, die das Bandmaterial zu Tafeln zuschneidet.
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Prinzipiell kann hierbei das Bandmaterial der Querteilschere intermittierend zugeführt werden. Das Bandmaterial wird dann angehalten, wenn ein Schneidevorgang erfolgt, und nach dem Schneidevorgang weiterbewegt.
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Dieser Bewegungsablauf ist aufwändig zu steuern. Zudem ist der Durchsatz des Bandmaterials begrenzt, da es für die einzelnen Schneidevorgänge angehalten werden muss.
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Weiterhin ist es bekannt, bei kontinuierlich gefördertem Bandmaterial die Querteilschere während der Schneidevorgänge mit dem Bandmaterial mitlaufen zu lassen, um während dieser Bewegung Schneidevorgänge durchzuführen. Nach einem Schneidevorgang wird dann die Querteilschere gegen die Bewegungsrichtung des Bandmaterials zurückbewegt, so dass nachfolgend die Querteilschere für den nächsten Schneidvorgang wieder mit dem Bandmaterial mitlaufen kann.
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Nachteilig hierbei ist, dass die gesamte mechanische Konstruktion zur Halterung der Querteilschere bewegt werden muss, was äußerst aufwändig ist. Zudem sind separate Antriebssysteme erforderlich um einerseits die Schneidvorgänge mit der Querteilschere und andererseits die Bewegung der Halterung mit der Querteilschere durchzuführen.
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Die
DE 20 2012 005 349 U1 betrifft eine Querteilschere für Richt-Querteilanlagen für Bleche, bestehend aus einem Scherengerüst mit einem Durchlaufspalt für ein Blech, einem im Bereich des Durchlaufspaltes angeordneten Auflageteil für das Blech, einem Untermesser sowie einem zum Untermesser hin und von diesem weg bewegbaren Obermesser. Am Scherengerüst ist ein Hilfsrahmen angeordnet, der mittels eines ersten Stellantriebs parallel zur Durchlaufrichtung des Bleches und entgegen dieser Richtung verstellbar ist, von dem das Auflageteil und das Untermesser relativ zum Hilfsrahmen unbeweglich fixiert ist und an dem das Obermesser mittels eines zweiten Stellantriebs quer zur Durchlaufrichtung des Bleches zum Untermesser hin und von diesem weg verstellbar gehalten ist.
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Vorteilhaft bei diesem System ist, dass zur Durchführung von Zuführbewegungen der Querteilschere nicht das gesamte Scherengerüst bewegt werden muss, sondern nur noch der Hilfsrahmen, wodurch das Gewicht der zu bewegenden Einheit erheblich reduziert ist.
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Nachteilig bei diesem System ist, dass zur Durchführung der Schneidvorgänge mit der Querteilschere einerseits und für die Bewegung des Hilfsrahmens andererseits unterschiedliche Antriebssysteme benötigt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Querteilvorrichtung bereitzustellen, welche bei konstruktiv einfachem Aufbau eine hohe Funktionalität aufweist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die Erfindung betrifft eine Querteilvorrichtung mit Fördermitteln, mittels derer Bandmaterial mit einer Fördergeschwindigkeit gefördert ist, und mit einer Querteilschere, mittels derer das Bandmaterial in Tafeln aufgeteilt ist. Mittels eines Stellantriebs und einer mechanischen Umsetzung ist sowohl eine Schneidbewegung der Querteilschere quer zur Förderrichtung als auch eine Translationsbewegung der Querteilschere in Förderrichtung bewirkt.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, einen Stellantrieb einer mechanischen Umsetzung derart zuzuordnen, dass die Antriebsbewegung des Stellantriebs in zwei Bewegungen umgesetzt wird, nämlich in eine Translationsbewegung der Querteilschere und andererseits in eine Schneidbewegung der Querteilschere.
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Besonders vorteilhaft ist dem Stellantrieb als mechanische Umsetzung eine Exzenteranordnung zugeordnet, mittels derer Antriebsbewegungen des Stellantriebs in eine Schneidbewegung der Querteilschere und eine Translationsbewegung der Querteilschere umgesetzt wird.
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Durch das Vorsehen unterschiedlicher Exzenter, die alle vom Stellantrieb angetrieben werden, lassen sich besonders einfach die Translationsbewegungen und die Schneidbewegungen der Querteilschere erzeugen.
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Da mit nur einem Stellantrieb, das heißt einem einzigen Antrieb beide Bewegungen der Querteilschere erzeugt werden, weist die erfindungsgemäße Querteilvorrichtung einen besonders einfachen und auch kostengünstigen Aufbau auf.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit der Querteilschere nur relativ leichte Komponenten beweglich gelagert sind, jedoch schwere Komponenten, insbesondere die erforderlichen Antriebskomponenten, stationär angeordnet sind. Dadurch können die beweglichen Massen gering gehalten werden.
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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Querteilvorrichtung ist derart, dass die Querteilschere mit dem mit einer vorzugsweise konstanten Fördergeschwindigkeit kontinuierlich geförderten Bandmaterial mitbewegt wird, um das Bandmaterial zu schneiden und so Tafeln mit vorbestimmten Abmessungen zu erzeugen.
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Die Querteilschere führt hierzu periodische Bewegungen derart aus, dass diese zur Durchführung dieses Schneidvorgangs mit dem Bandmaterial mitbewegt wird und zwischen zwei Schneidvorgängen die Querteilschere gegen die Förderrichtung des Bandmaterials zurückbewegt wird.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass die periodische Translationsbewegung und die ebenfalls periodische Schneidbewegung in geeignete mechanische Anordnungen, insbesondere die Exzenteranordnung umgesetzt sind, so dass die Bewegungsabläufe der Translationsbewegung und Schneidbewegung vollständig mit der mechanischen Umsetzung, insbesondere der Exzenteranordnung vorgegeben sind, so dass keinerlei separate elektrische Antriebs- oder Steuermittel mehr erforderlich sind.
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Besonders vorteilhaft treibt der Stellantrieb eine Hauptwelle an, an welcher zwei Exzenter-Paare gelagert sind. Erste Exzenter eines ersten Exzenter-Paares bewirken eine Schneidbewegung der Querteilschere. Zweite Exzenter eines zweiten Exzenter-Paares bewirken eine Translationsbewegung der Querteilschere.
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Dabei sind die Exzenter jedes Exzenter-Paares identisch ausgebildet und gegenüberliegend an den beiden Enden der Hauptwelle angeordnet.
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Allein durch die Vorgabe der Geometrien der Exzenter der beiden Exzenter-Paare kann das Bewegungsprofil der Translationsbewegung und Schneidbewegung genau vorgegeben werden. Dabei kann durch die gemeinsame Ankopplung der Exzenter an die Hauptwelle des Stellantriebs die Translationsbewegung auf die Schneidbewegung abgestimmt werden.
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Bei dieser Abstimmung werden die Förderrichtung und Fördergeschwindigkeit des Bandmaterials als bekannte Größen vorausgesetzt und in die Abstimmung mit einbezogen. Gleichermaßen ist die Bewegungsrichtung der Querteilschere bei der Durchführung von Schneidvorgängen bekannt. Eine besonders geeignete Konstellation sieht dabei vor, dass mittels einer Fördereinheit das Bandmaterial der Querteilschere in horizontaler Richtung zugeführt ist, während die Querteilschere Schneidbewegungen in vertikaler Richtung ausführt.
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Besonders vorteilhaft sind die Umlaufgeschwindigkeit der Hauptwelle und die Exzentritäten der ersten und zweiten Exzenter so aufeinander abgestimmt, dass ein Schneidvorgang mit der Querteilschere dann erfolgt, wenn deren Translationsgeschwindigkeit zumindest näherungsweise der Fördergeschwindigkeit entspricht.
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Dadurch wird eine optimierte Abstimmung der Translationsbewegung und der Schneidbewegung erhalten. Da während des Schneidvorgangs die Relativgeschwindigkeit zwischen Bandmaterial und Querteilschere näherungsweise oder bevorzugt exakt null ist, ist ein reproduzierbarer, exakter Schneidvorgang mit der Querteilschere gewährleistet.
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Diese Optimierung erfolgt periodisch in gleicher Weise durch die Ankopplung der Exzenter an der Hauptwelle, so dass für alle Schneidvorgänge dieselben optimierten Bedingungen erhalten werden.
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Durch eine geeignete Dimensionierung der Exzenter lassen sich die Schneidvorgänge mit der Querteilschere noch weiter optimieren.
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Insbesondere sind die Exzentrizitäten der ersten Exzenter hinsichtlich der Generierung einer Schnittkraft der Querteilschere und/oder der hierfür erforderlichen Antriebsleistung des Stellantriebs optimiert.
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Überraschender Weise lassen sich beide Parameter durch eine geeignete Auswahl des Exzenterhubs der Exzenter der Exzenteranordnung optimieren.
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Gemäß einer konstruktiv vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Querteilschere ein Obermesser und ein Untermesser auf. Die Schneidbewegung der Querteilschere ist dadurch bewirkt, dass nur das Obermesser eine Hubbewegung ausführt.
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Zwischen dem Obermesser und dem Untermesser wird ein Spalt gebildet, durch welchen das Bandmaterial gefördert wird.
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Das Obermesser und das Untermesser führen gemeinsam die Translationsbewegung aus.
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Vorteilhaft sind hierzu die Obermesser und die Untermesser an einem Rahmen gelagert, der die Translationsbewegung ausführt.
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Das Untermesser ist vorteilhaft in einem Scherentisch integriert, auf welchem das Bandmaterial aufliegend gefördert wird.
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Die Schneidbewegung zum Schneiden des Bandmaterials wird allein von dem Obermesser ausgeführt, das durch den Stellantrieb und die Exzenter in Richtung Untermesser bewegt wird. Um ein unerwünschtes Flattern des Bandmaterials zu verhindern, wird dieses mittels eines Niederhalters gegen den Scherentisch gedrückt. Vorteilhaft ist eine mechanische Zugangsführung zwischen Niederhalter und Obermesser derart vorgesehen, dass der Niederhalter kurz vor Beginn des Schneidvorgangs gegen das Bandmaterial geführt wird und dann während des Schneidvorgangs in dieser Position verbleibt und nach Beenden des Schneidvorgangs wieder vom Bandmaterial angehoben ist, so dass dann das Bandmaterial ungehindert weiter bewegt werden kann. Weiterhin kann dann auch die Querteilschere ungehindert gegen die Förderrichtung des Bandmaterials zurückbewegt werden.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Stellantrieb von einem Schwungrad-Kupplungsantrieb gebildet. Dieser stellt einen ungeregelten Antrieb dar, der vorteilhaft mit einem Drehstrommotor betrieben wird. Dieser Stellantrieb zeichnet sich durch einen einfachen, robusten und kostengünstigen Aufbau aus.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Stellantrieb ein Servo-Antrieb.
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Ein Servo-Antrieb weist einen geringen Bauraum auf. Zudem ist dieser gut regelbar, insbesondere ist die Drehzahl gut regelbar.
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Die erfindungsgemäße Querteilvorrichtung kann zur Bearbeitung von verschiedenartigen Bandmaterialien eingesetzt werden. Insbesondere können die Bandmaterialien aus metallischen Werkstoffen oder Kunststoffen bestehen. Weiterhin kann das Bandmaterial aus Verbund- oder Sandwichmaterialien bestehen. Besonders vorteilhaft besteht das Bandmaterial aus einem Blech.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1: Schematische Darstellung eines Ausschnitts der erfindungsgemäßen Querteilvorrichtung.
- 2: Beispiel einer konstruktiven Realisierung der Anordnung.
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1 zeigt in Form eines Blockschaltbilds einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Querteilvorrichtung 1.
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Die erfindungsgemäße Querteilvorrichtung 1 dient dazu ein kontinuierliches Bandmaterial 2, das im vorliegenden Fall aus einem Blechmaterial besteht, in Form von Tafeln zuzuschneiden.
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Das Bandmaterial 2 wird mittels einer nicht dargestellten Fördereinheit gefördert. Dabei wird das Bandmaterial 2 in einer in horizontaler Richtung verlaufenden Förderrichtung (in 1 bezeichnet mit dem Pfeil I) gefördert, besonders vorteilhaft mit einer konstanten Fördergeschwindigkeit.
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Zum Zuschneiden des Bandmaterials 2 in Tafeln ist eine Querteilschere 3 vorgesehen, die in einer geradlinigen Schnittlinie das Bandmaterial 2 über dessen gesamte Breite durchtrennt.
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Die Querteilschere 3 weist ein Obermesser 4 und ein Untermesser 5 auf. Das Untermesser 5 ist in einem Scherentisch 6 integriert, der eine Auflage für das Bandmaterial 2 bildet. Zur Durchführung eines Schneidvorgangs wird nur das Obermesser 4 gegen das Untermesser 5 geführt, das heißt das Untermesser 5 führt keine Schneidbewegung aus. Das Obermesser 4 führt eine Hubbewegung in senkrechter Richtung aus, das heißt eine Hubbewegung erfolgt senkrecht zur Förderrichtung. Um ein störendes Flattern des Bandmaterials 2 zu verhindern, wird das Bandmaterial 2 während des Schneidvorgangs mittels eines Niederhalters 7 gegen den Scherentisch 6 gepresst.
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Die Komponenten der Querteilschere 3 sind in einem beweglichen Rahmen 8 gelagert. Der bewegliche Rahmen 8 kann gegenüber einem feststehenden, stationären Basisrahmen 9 Translationsbewegungen in horizontaler Richtung ausführen (in 1 mit dem Doppelpfeil II bezeichnet).
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Erfindungsgemäß wird die Schneidbewegung der Querteilschere 3 und auch die Translationsbewegung des Rahmens 8 und damit der Querteilschere 3 mit nur einem elektrischen Antrieb realisiert. Der elektrische Antrieb umfasst einen nicht dargestellten Stellantrieb, der eine Hauptwelle 10 antreibt. Der Stellantrieb ist im vorliegenden Fall von einem Kupplungs-Schwungradantrieb gebildet. Alternativ kann der Stellantrieb von einem Servo-Antrieb gebildet sein. Die Hauptwelle 9 ist im Basisrahmen 9 gelagert. Die Längsachse der Hauptwelle 10 verläuft in horizontaler Richtung senkrecht zur Förderrichtung.
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Für die Erzeugung der Translationsbewegung und Schneidbewegung der Querteilschere 3 ist erfindungsgemäß eine mechanische Umsetzung in Form einer Exzenteranordnung vorgesehen.
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Die Exzenteranordnung umfasst zwei Exzenter-Paare, wobei die Exzenter 11a, 11b beider Exzenter-Paare an gegenüberliegenden Enden der Hauptwelle 10 angeordnet sind. Dabei bewirken erste Exzenter 11a eines ersten Exzenter-Paares die Schneidbewegung der Querteilschere 3, während zweite Exzenter 11b des zweiten Exzenter-Paares die Translationsbewegung der Querteilschere 3 bewirken. Die Exzenter 11a des ersten Exzenter-Paares sind identisch ausgebildet. Ebenso sind die Exzenter 11b des zweiten Exzenter-Paares identisch ausgebildet.
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Die Exzenter 11a, 11b beider Exzenter-Paare sind fest mit der Hauptwelle 10 verbunden, wobei diese Ebenen senkrecht zur Längsachse der Hauptwelle 9 orientiert sind. Die Exzenter 11a, 11b der Exzenter-Paare bilden eine zum Zentrum der Hauptwelle 9 spiegelsymmetrische Anordnung.
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Die ersten Exzenter 11a sind mit ersten Kopplungsmitteln 12 an das Obermesser 4 der Querteilschere 3 gekoppelt. Die zweiten Exzenter 11b sind über zweite Kopplungsmittel 13 mit dem Rahmen 8 verbunden.
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2 zeigt eine konstruktive Realisierung der Anordnung gemäß 1. 2 zeigt zwei identische Rahmenteile 8a des Rahmens 8, zwischen welchen die Querteilschere 3 mit dem Niederhalter 7 und dem Scherentisch 6 gelagert sind. Weiterhin zeigt 2 ein Basisrahmenteil 9a des Basisrahmes, in welchem ein Ende der Hauptwelle 9 gelagert ist. Das hierzu identische zweite Basisrahmenteil 9a zur Lagerung des zweiten Endes der Hauptwelle 9 ist in 2 nicht dargestellt.
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Wie 2 weiter zeigt, sind die Kopplungsmittel 12, 13 in Form von PleuelStangen ausgebildet, die gelenkig mit dem Obermesser 4 beziehungsweise dem Rahmen 8 verbunden sind.
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Mittels der Exzenteranordnung wird einerseits eine Translationsbewegung des Rahmens 8 bewirkt. Zudem wird die Schneidbewegung des Obermessers 4 mit der Exzenteranordnung bewirkt. Vorteilhaft ist daran der Niederhalter 7 mechanisch gekoppelt, wodurch eine mechanische Zwangsführung erhalten wird, die den Niederhalter 7 mit dem Obermesser 4 bewegt.
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Die Funktionsweise der Querteilvorrichtung 1 wird im Folgenden anhand der 1 und 2 erläutert.
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Durch die Exzenteranordnung sind die Translationsbewegungen des Rahmens 8 und die Schneidbewegungen derart abgestimmt, dass kurz vor und während eines Schneidvorgangs der Rahmen 8 und damit die Querteilschere 3 mit dem Bandmaterial 2 mitbewegt wird, wobei die Relativgeschwindigkeit zwischen beiden Einheiten wenigstens näherungsweise, vorzugsweise exakt null ist. Der Schneidvorgang wird dann dadurch durchgeführt, dass das Obermesser 4 als Schneidbewegung eine Hubbewegung in Richtung des Bandmaterials 2 durchführt. Kurz vor dem Schneidvorgang ist der Niederhalter 7 gegen das Bandmaterial 2 gefahren und fixiert dieses, so dass der Schneidvorgang exakt durchführbar ist, wodurch das Bandmaterial 2 über dessen gesamte Breite abgeschnitten ist.
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Nach erfolgtem Schneidvorgang wird der Niederhalter 7 vom Bandmaterial 2 abgehoben und das Obermesser 4 nach oben gefahren. Der Rahmen 8 wird gegen die Förderrichtung zurückbewegt in seine Ausgangsstellung.
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Ausgehend von der Ausgangsstellung wird dann der Rahmen 8 wieder in Förderrichtung mit dem Bandmaterial 2 bewegt und der nächste Schneidvorgang kann durchgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- (1)
- Querteilvorrichtung
- (2)
- Bandmaterial
- (3)
- Querteilschere
- (4)
- Obermesser
- (5)
- Untermesser
- (6)
- Scherentisch
- (7)
- Niederhalter
- (8)
- Rahmen
- (8a)
- Rahmenteil
- (9)
- Basisrahmen
- (9a)
- Basisrahmenteil
- (10)
- Hauptwelle
- (11a)
- Erster Exzenter
- (11b)
- Zweiter Exzenter
- (12)
- Erstes Kopplungsmittel
- (13)
- Zweites Kopplungsmittel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202012005349 U1 [0010]
