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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung mit einer Antriebseinheit zum
Antreiben eines Schneidelements, das eine Hauptachse (H) aufweist, wobei das
angetriebene Schneidelement eine lineare, reziproke Bewegung entlang der Hauptachse (H)
durchführt.
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Eine solche Schneidvorrichtung ist allgemein bekannt. Solche Schneidvorrichtungen
werden dazu verwendet, um Materialblöcke aus im Grunde beliebigen Materialien zu
schneiden und Materialstücke daraus herzustellen. Insbesondere werden solche
Schneidvorrichtungen aber dazu eingesetzt, Materialien, wie Polyurethanschaum, Steinwolle oder
Styropor zu bearbeiten und aus Blöcken dieser Materialien beispielsweise Platten, Keile oder
Gefälleplatten heraus zu schneiden.
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In der Regel wird ein flexibles Schneidelement verwendet, z. B. ein Draht, das in einer
reziproken Bewegung angetrieben ist und durch den Materialblock hindurch geführt wird.
Wenn z. B. Platten von vorbestimmter Stärke aus einem Materialblock geschnitten werden
sollen, muß ein solches Schneidelement Schnitt für Schnitt durch den Materialblock
hindurch geführt werden. Ein solches Vorgehen ist sehr zeitaufwändig.
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Aus der DE 100 46 531 ist eine Schneidvorrichtung bekannt, bei der ein flexibles
Schneidelement über Umlenkrollen geführt ist und zueinander parallele Schneidabschnitte
aufweist, wobei das flexible Schneidelement zu einer monodirektionalen Bewegung
angetrieben wird. Dadurch ist es möglich, mehrere Platten gleichzeitig aus einem Materialblock
auszuschneiden.
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Allerdings führt die Verwendung eines einzelnen flexiblen Schneidelements, das über
Umlenkrollen geführt ist, dazu, daß dieses bei längerer oder zunehmender Beanspruchung
reißt. Eine solche Vorrichtung ist materialbedingt anfällig und führt in der Praxis zu
erheblichen Standzeiten.
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Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe eine Schneidvorrichtung zum
Herausschneiden vorbestimmter Materialstücke aus einem Materialblock zu schaffen, mit der in
technisch einfacher Weise eine Mehrzahl von Materialstücken gleichzeitig aus dem
Materialblock heraus geschnitten werden können.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird dadurch gelöst, daß mehrere
Schneidelemente vorgesehen sind, deren Bewegungen phasenverschoben zueinander sind.
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Mit der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung ist es möglich, mehrere Schneidelement
gleichgerichtet aber phasenverschoben zu bewegen, so daß aus einem Materialblock
mehrere Materialstücke gleichzeitig ausgeschnitten werden können. Die Phasenverschiebung
ermöglicht, daß die in Bewegungsrichtung wirkenden Kräfte der einzelnen
Schneidelemente so dosiert werden können, daß der Materialblock ruhig liegt oder eine vorbestimmte
Bewegung durchführt.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die Schneidelemente derart
phasenverschoben sein können, daß die Summe der in Bewegungsrichtung wirkenden Kräfte im
wesentlichen Null ist. Dadurch wird ermöglicht, daß ein Materialblock keine seitliche
Verschiebung aus seiner vorgesehen Vorschubbahn erfährt. Die ganze Anlage bedarf keiner
aufwändigen Dämpfung, z. B. durch pneumatische oder hydraulische Zylinder.
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Die Phasenverschiebung kann vorteilhaft durch eine Nockenwelle erreicht werden, die
zwischen einer Antriebseinrichtung und den Schneidelementen vorgesehen ist. Eine solche
Nockenwelle weist eine Anzahl vorzugsweise identischer Nocken auf, die in gleichen
Winkelabständen zueinander um den Umfang der Nockenwelle herum angeordnet sind.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand der
Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer als Dreirahmengatter ausgebildeten
erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung mit Spanneinrichtung; und
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Fig. 2 eine schematische Vorderansicht auf Spannrahmen der Spanneinrichtung aus
Fig. 1.
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In Fig. 1 ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Schneidvorrichtung 1 dargestellt. Die Schneidvorrichtung 1 ist in der bevorzugten Ausführungsform ein sogenanntes Dreirahmengatter. Die Schneidvorrichtung 1 weist ein
Untergestell 3 auf, das auf einem Untergrund waagerecht ausgerichtet werden kann. Auf der vom
Untergrund weg gerichteten Oberseite 3.1 ist ein Tragteil 5 montiert. Das Tragteil 5 weist
in einer normalen Betriebsposition (Fig. 1) einen horizontalen Schenkel 5.1 auf, der auf der
Oberseite 3.1 des Untergestells 3 aufliegt. In einem Winkel zu dem ersten Schenkel 5.1 ist
ein vertikaler zweiter Schenkel 5.2 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform
schließen der erste und der zweite Schenkel 5.1 bzw. 5.2 somit einen Winkel von 90° ein.
Es ist denkbar, daß das Tragteil 5 in anderen Ausführungsformen anders ausgebildet ist, so
daß die Schenkel 5.1 bzw. 5.2 in einem anderen Winkel als 90° zueinander ausgerichtet
sind. Die Ausbildung des Tragteils 5 ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich und
kann daher bedarfsweise konstruktiv an andere Ausführungsformen angepaßt sein.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist auf dem ersten Schenkel 5.1 eine Antriebseinheit
7 abgestützt. Die Antriebseinheit 7 ist in der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise
ein Elektromotor, der eine Drehzahl von 1400 U/min erreicht oder übersteigen kann.
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An dem zweiten Schenkel 5.2 ist winkelinnenseitig ein Linearlager 9 angebracht, an
welchem wiederum eine Spanneinrichtung 11 angebracht ist. In der vorliegenden
Ausführungsform umfaßt die Spanneinrichtung 11 drei ineinander liegende Spannrahmen 11.1,
11.2 und 11.3 (siehe Fig. 2). In der als Dreirahmengatter ausgebildeten, Ausführungsform
sind die Spannrahmen daher sogenannte Gatterrahmen. Sämtliche Spannrahmen 11.1, 11.2,
11.3 liegen in einer gemeinsamen Flächenebene, die in Fig. 1 eine vertikale Flächenebene
ist. Der Spannrahmen 11.1 umspannt somit eine größere Fläche als der Spannrahmen 11.2
und dieser umspannt wiederum eine größere Fläche als der Spannrahmen 11.3. Obwohl die
Spannrahmen 11.1, 11.2, 11.3 eine unterschiedliche Größe aufweisen, aben sie in der
vorliegenden Ausführungsform dennoch ein identisches Gewicht. In anderen
Ausführungsformen können die Spannrahmen 11.1, 11.2 und 11.3 auch nicht ineinanderlaufend
angeordnet sein, das heißt, in jeweils eigenen Flächenebenen nebeneinander und parallel
zueinander liegen. In den Spannrahmen 11.1, 11.2, 11.3 sind Schneidelemente 15 eingespannt.
Diese Schneidelemente 15 sind in der vorliegenden Ausführungsform flexible
Schneidelemente, wie z. B. Drähte. In anderen Ausführungsformen können die Schneidelemente 15auch eine höhere Biegesteifigkeit haben, wie z. B. Sägeblätter. Die Schneidelemente 15
sind in der vorliegenden Ausführungsform sowohl rahmenweise als auch insgesamt
parallel zueinander angeordnet und weisen eine Hauptachse H auf. Es ist aber denkbar, daß die
parallele Anordnung bedarfsweise einmal aufgehoben sein kann. Die Schneidelemente 15
sind auch in gleichem Abstand zueinander angeordnet. Es kann aber eine Stelleinrichtung
(nicht dargestellt) vorgesehen sein, um die Schneidelemente 15 im jeweiligen
Spannrahmen 13.1, 13.2, 13.3 zu verstellen und dadurch den Abstand zu variieren. Es können dann
z. B. Platten unterschiedlicher Dicke ausgeschnitten werden.
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Zwischen der Antriebseinrichtung 7 und der Spanneinrichtung 11 ist eine Nockenwelle 13
angeordnet. Die Nockenwelle 13 weist in der vorliegenden Ausführungsform drei Nocken
13.1, 13.2 und 13.3 auf, die in gleichem Winkelabstand von 120° zueinander auf der
Nockenwelle 13 angeordnet sind. In anderen Ausführungsformen kann eine beliebige Anzahl
von Nocken > 2 vorgesehen sein, solange die Nocken in einem gleichen Winkelabstand
zueinander um den Umfang der Nockenwelle 13 herum angeordnet sind. Die Höhe der
Nocken 13.1, 13.2 und 13.3 ist identisch und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 20 mm
bis 50 mm. Jeder Nocken 13.1, 13.2, 13.3 ist einem Spannrahmen 11.1, 11.2 und 11.3
zugeordnet und mit diesem konstruktiv verbunden. Anstelle einer Kurbelwelle 13 kann
auch eine Kurbelwelle oder ein beliebiges anderes Bauteil mit ähnlichen
Funktionsmerkmalen eingesetzt werden.
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Wenn die Antriebseinheit 7 eingeschaltet wird, beginnt die Nockenwelle 13 zu drehen, so
daß der Nocken 13.1 den Spannrahmen 11.1 in eine vorbestimmte Richtung bewegt, der
Nocken 13.2 den Spannrahmen 11.2 in eine vorbestimmte Richtung bewegt und der
Nocken 13.3 den Spannrahmen 11.3 in eine vorbestimmte Richtung bewegt. Aufgrund des
zwischen den Nocken 13.1, 13.2, 13.3 liegenden Winkelsabstandes setzten sich die
Spannrahmen 11.1, 11.2 und 11.3 jeweils um 120° phasenverschoben in Bewegung. Die
Phasenverschiebung ändert sich mit der Anzahl der Nocken 13.1, 13.2, 13.3 und den entsprechend
größer oder kleiner werdenden Winkelabständen.
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Die vorbestimmten Richtungen verlaufen entlang der Hauptachse H der in den jeweiligen
Spannrahmen 11.1, 11.2 und 11.3 eingespannten Schneidelementen 15. Die Bewegungen
der Spannrahmen 11.1, 11.2, 11.3 sind also vorzugsweise alle gleichgerichtet. In der
vorliegenden Ausführungsform soll die Bewegungsrichtung der Spannrahmen 11.1, 11.2, 11.3horizontal verlaufen. Es ist aber in anderen Ausführungsformen denkbar, daß die
Bewegungsrichtung vertikal verläuft oder in jeder anderen beliebigen Richtung.
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Das Tragteil 5 ist an seinem ersten Schenkel 5.1 drehbar auf der Oberseite 3.1 des
Untergestells 3 gelagert. Eine Drehachse D verläuft horizontal und quer zum Tragteil 5. In
anderen Ausführungsformen kann die Drehachse D auch in einer anderen Richtung verlaufen.
Vorzugsweise liegt die Drehachse D in Fig. 1 in der gleichen vertikalen Ebene wie die
Spanneinrichtung 11. Der zweite Schenkel 5.2 des Tragteils 5 ist mit einer
Führungseinrichtung 17 verbunden, die auf einer Rückseite des zweiten Schenkels 2 auf der Oberseite
3.1 des Untergestells 3 montiert ist. Die Führungseinrichtung 17 weist eine zu der
Drehachse D konzentrischen Führungskanal 17.1 auf, in den ein am zweiten Schenkel 5.2
montiertes Führungsteil (nicht dargestellt) eingreift. Mit dieser Konstruktion ist es möglich, das
gesamte Tragteil 5, einschließlich Antriebseinrichtung 7, Nockenwelle 13 und
Spanneinrichtung 11 zu schwenken (in Fig. 1 nach links). Die gewünschte Schwenkposition kann
dann mit Hilfe einer Feststellschraube an der Führungsschiene 17.1 festgestellt werden, so
daß eine stufenlose Verschwenkung zwischen der in Fig. 1 dargestellten normalen
Betriebsposition in einer um einen Winkel verstellte Betriebsposition stufenlos festlegbar ist.
Der Winkelbereich ist nicht auf den in Fig. 1 dargestellten Bereich von ca. 45° beschränkt.
Es ist in anderen Ausführungsformen durchaus denkbar, eine Verschwenkung um bis zu
90° vorzusehen. Die Anpassung des Tragteils 5 an das Untergestell 3 für einen derartigen
Schwenkvorgang ist für den Fachmann allgemein bekannt. Durch die Verschwenkung des
Tragteils kann die Stärke der aus einem Materialblock heraus zu schneidenden Platte
variiert werden.
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Die Antriebseinheit 7 kann auf dem ersten Schenkel 5.1 verstellbar angeordnet sein, so daß
eine ggf. variierende Anzahl von Spannrahmen 11.1, 11.2, 11.3 und eine ggf. entsprechend
variierende Länge der Nockenwelle 13 ausgeglichen werden kann.
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Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung geht dahin, daß mehrere Spannrahmen 13.n
derart angetrieben werden, daß die Summe der in Bewegungsrichtung wirkenden Kräfte im
wesentlichen Null wird. Die Kräfte sollen sich also aufheben. Dadurch ist es möglich,
einen Materialblock bei hoher Schneidleistung auf einer vorbestimmten Bewegungsbahn
durch die Schneidvorrichtung 1 hindurch zu führen, ohne daß die Schneidvorrichtung
aufwändig gedämpft werden muß.
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Dieses Antriebsprinzip läßt sich auf sehr viele Schneidvorrichtungen übertragen. So ist
z. B. denkbar, daß in anderen Ausführungsformen Schneidelemente nicht in einem
Spannrahmen eingespannt sind sondern in einer anderen Spanneinrichtung oder aber direkt
konstruktiv mit einer Nockenwelle verbunden sind. Es ist auch denkbar für die
Phasenverschiebung ein anderes Bauteil als eine Nockenwelle 13 vorzusehen. Solche
phasenverschiebenden Bauteile sind dem Fachmann allgemein bekannt.
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In der vorliegenden Ausführungsform sollen die Spannrahmen 11.1, 11.2, 11.3 jeweils ein
identisches Gewicht haben. Ferner soll die Anzahl der Schneidelemente 15 in jedem
Spannrahmen 11.1, 11.2, 11.3 gleich sein. Es ist aber in anderen Ausführungsformen auch
denkbar, die Anzahl der Schneidelemente 15 und die Gewichte der Spannrahmen 11.1,
11.2, 11.3 unterschiedlich zu wählen. In diesem Fall müßte ein Ausgleich durch
entsprechende Gestaltung der Nockenwelle 13 bzw. eines anderen Betätigungselements erfolgen,
um die Bedingung zu erfüllen, daß die Summe aller Kräfte der Schneidelemente in
Bewegungsrichtung im wesentlichen gleich Null sein sollen.