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Vorrichtung zum Abtrennen eines über eine Ebene vorspringenden Teils
eines räumlichen Flächengebildes längs dieser Ebene Die Erfindung bezieht sich auf
eine Vorrichtung zum Abtrennen eines über eine Ebene vorspringenden Teils eines
räumlichen Flächengebildes längs dieser Ebene, mittels eines Scherwerkzeugs, von
dem der eine Teil mindestens eine von einer scharfen Schnittkante berandete Öffnung
aufweist, die dem Querschnitt der zu zertrennenden Teile in der Trennstelle entspricht,
während der andere Teil eine dem Umriß der Öffnung im ersten Teil entsprechende
Außenschnittkante besitzt, wobei die Schnittkanten der beiden Teile während des
Schneidens, in einer Ebene liegend,'übereinander angeordnet und in dieser Ebene
gegeneinander bis zur vollständigen gegenseitigen Uberschneidung der einander entsprechenden
Schnittkanten verschiebbar sind.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist der eine Werkzeugteil
als Stempel und der andere als Hülse ausgebildet. Der Antriebsmechanismus zum Verschieben
der Hülse relativ zum Stempel besteht darin, daß eine vertikale Senkbewegung des
Stempels ausgenutzt wird, um einerseits den zu beschneidenden Formkörper am Boden
festzuklemmen, gleichzeitig den Stempel aus der Hülse abzustützen und damit die
relative Schneidlage einzuhalten und andererseits die Vertikalbewegung des Stempels
auf die Schneidhülse zu übertragen und durch entsprechende Anlenkung der Hülse am
festen Gestell der letzteren eine Kreisbewegung in einer Vertikalebene zu erteilen,
deren Horizontalkomponente die Schneidbewegung ergibt. Hierbei schleift der Stempel
mit seinen Abstützstiften auf der Schneidhülse. Da die den Formkörper umschließende
äußere Schneidhülse die Schneidbewegung ausführt, wird stets auch die Wand des festgeklemmten
Formkörpers etwas eingedrückt.
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Auch das relative Schleifen der Hülse gegenüber dem Stempel ist eine
unerwünschte, weil bremsende und zu Abnutzungen führende Bewegung. Weitere Nachteile
der bekannten Vorrichtung bestehen darin, daß die Teile komplizierte Bewegungen
ausführen, daß die Bewegungen nicht auf eindeutigen Bahnen verlaufen und daß die
Vorrichtung einen erheblichen Platzbedarf mindestens in vertikaler Richtung erfordert.
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Aufgabe der Erfindung ist es deswegen, die der bekannten Vorrichtung
anhaftenden Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine solche Vorrichtung zu schaffen,
bei welcher die Bahn der Werkzeugbewegung veränderbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden
Teile Platten sind, von denen die eine Platte mittels mindestens zweier Kurbelgetriebe
in zwei zueinander senkrecht stehenden Rich-
tungen verschiebbar ist, während die
zweite Platte längs der genannten Ebene unverschiebbar gehalten ist.
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Die als Platten ausgebildeten Schneidwerkzeuge besitzen einfache
Formen und beanspruchen wenig Platz. Der Antrieb der einen Platte mittels Kurbeltrieben
hat den wesentlichen Vorteil, daß sich der Kreisbahndurchmesser der Platte durch
Exzenterverstellung beliebig variieren läßt. Durch ungleiche Exzentereinstellungen
können auch elliptische Bahnen der Platte erreicht werden, was bei unregelmäßigen
Trennlinien besonders wichtig ist. Bei der bekannten Vorrichtung ist dagegen eine
Veränderung der Bahn der Werkzeuge nicht möglich, da die Schnittbewegung vom Vertikalhub
des Stempels ausgeht. Schließlich werden gemäß der neuen Vorrichtung durch die Kurbeltriebe
eindeutige, nur in einer Ebene starr ablaufende Scherplattenbewegungen erzeugt.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Vorrichtung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung,
in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigt F i g. 1
einen Antriebsmechanismus zum Bewegen einer Platte in schematischer Darstellung,
F i g. 2 ein Beispiel einer Bahn, F i g. 2 a und 2 b zwei Diagramme zur Erläuterung
von Fig. 2, Fig. 3 in perspektivischer Ansicht die Vorrichtung, wobei die auswechselbaren
Platten weggelassen sind, F i g. 4 in schematischer Darstellung einen Teil der Vorrichtung
nach Fig.3 im Schnitt nach der Linie IV-IV von F i g. 5 und
F i
g. 5 ebenfalls in schematischer Darstellung den in F i g. 4 gezeigten Teil der Vorrichtung
in Ansicht von oben.
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Zum Hin- und Herbewegen einer Platte 6 dienen, wie aus Fig. 1 schematisch
ersichtlich, drei Kurbelgetriebe A1, A2, B, die von einer gememsamen Antriebswelle
64 aus angetrieben werden. Die beiden ersten unter sich gleichen Kurbelgetriebe
A1,A2 dienen zur Verschiebung der Platte 6 nach vorn und hinten sowie zu ihrer Parallelführung.
Sie umfassen je eine Kurbelwelle 50 mit Stirnkurbel 51 und eine an diese angelenkte,
an einem Zapfen 52 an der Platte 6 angreifende Schubstange 53. Die beiden Kurbelwellen
50 werden von einem gemeinsamen Kettenrad 54 über eine Kette 55 und auf ihnen sitzende
Kettenräder 56, deren Durchmesser zwei Drittel desjenigen des Kettenrades 54 beträgt,
synchron und phasengleich angetrieben, so daß die Verbindungsgerade der Achsen der
Zapfen der beiden Stirnkurbeln 51 und somit diejenige der Achsen der beiden Zapfen
52 stets parallel zu derjenigen der Achsen der Kurbelwellen 50 bleibt. Das dritte
Kurbelgetriebe B dient zur Verschiebung der Platte 6 nach links und rechts und umfaßt
eine Kurbelwelle 57, die von einem Kettenrad 58 über eine Kette 59 und ein auf der
Kurbelwelle 57 sitzendes Kettenrad 60 angetrieben wird, dessen Durchmesser ebenfalls
zwei Drittel desjenigen des Kettenrades 58 beträgt.
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Die Kurbelwelle 57 trägt eine Stirnkurbel 61, an der eine an einem
Zapfen 62 der Platte 6 angreifende Schubstange 63 angelenkt ist. Die beiden Kettenräder
54 und 58 sind drehbar auf der gemeinsamen Antriebswelle 64 gelagert und werden
von dieser über je eine Kupplung 65 bzw. 66 bekannter Bauart mitgenommen, die, nachdem
sie betätigt worden ist, das betreffende Kettenrad 54 bzw. 58 mit der Antriebswelle
64 kuppelt, es dann mit dieser eine volle Umdrehung ausführen läßt und es bei Vollendung
dieser Umdrehung selbsttätig von der Antriebswelle 54 entkuppelt. Die beiden Kupplungen
65 und 66 sind so ausgebildet, daß sie gemeinsam betätigt werden, daß aber die Kupplung
65 das Kettenrad 54 erst dann mit der Antriebswelle 64 kuppelt, nachdem das Kettenrad
58 von der Antriebswelle 64 mittels der Kupplung 66 über einen Drehwinkel von 600
mitgenommen worden ist. Das Kettenrad 54 wird also auch erst dann von der Antriebswelle
64 entkuppelt, wenn es nach dem Entkuppeln des Kettenrades 58 von dieser eine weitere
Drehung um 600 ausgeführt hat. Die Antriebswelle 64 wird beim Betrieb der Vorrichtung
durch einen Motor 67 ständig angetrieben und trägt ein Schwungrad 68.
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Wenn sich die Stirnkurbeln 51 und 61 in der in F i g. 1 gezeigten
Stellung befinden, halten sie mittels der Schubstangen 53 und 63 die Platte 6 in
ihrer Ausgangsstellung 0 (Fig.2) fest, in der das Werkstück eingelegt werden kann.
Nachdem dies geschehen ist, werden die Kupplungen 65 und 66 von Hand betätigt. Die
vom Motor 30 angetriebene Antriebswelle 64 nimmt dann über die Kupplung 65 das Kettenrad
54 in ihrer Drehung mit, so daß die Kurbelwellen 50 mittels der Kette 55 und der
Kettenräder 56 mit der eineinhalbfachen Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle
64 zu drehen anfangen.
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Die Kupplung 66 hingegen kuppelt das Kettenrad 58 noch nicht mit der
Antriebswelle 64; die Kurbelwelle 57 steht also noch still. Die sich im Pfeilsinn
mit den Kurbelwellen 50 drehenden Stirnkurbeln 51 ziehen
dann mittels der Schubstangen
53 die Platte 6 nach hinten, wobei die Schubstange 63 um ihren stillstehenden Anlenkungspunkt
an der Stimkurbel 61 schwingt und die Platte 6 längs einem flachen Kreisbogen führt.
Wenn das Kettenrad 54 mit der Antriebswelle 64 einen Drehwinkel von 600 und somit
die beiden Kurbelwellen 50 je einen Drehwinkel von 900 durchlaufen haben, stehen
die beiden Stirnkurbeln 51 nach hinten parallel zur Stirnkurbel 61, und die Platte
6 befindet sich in ihrer hintersten Stellung (Stellungl in Fig.2). In diesem Augenblick
kuppelt die Kupplung 66 auch das Kettenrad 58 mit der Antriebswelle 64. Von nun
an bis zur Vollendung der vom Kettenrad 54 begonnenen Umdrehung, d. h. während einer
weiteren Drehung der Welle 64 um 3000, drehen sich alle drei Kurbelwellen 50 und
57 und mit ihnen die Stirnkurbeln 51 und 61 gleichzeitig um gleiche Winkel, und
zwar um das lt/2fache dieses Winkels von 3000, also um 4500 bzw. eineinviertel volle
Umdrehungen. Die Platte 6 führt eine dieser Drehung entsprechende kreisende Bewegung
aus und durchläuft dabei die in Fig.2 mit 2, 3, 4 bezeichneten Stellungen, dann
wieder die Stellung 1 und erreicht schließlich nochmals die linke extreme Stellung
2. In diesem Augenblick wird das Kettenrad 54 durch die selbsttätige Kupplung 65
von der - Antriebswelle 64 entkuppelt und bleibt stehen. Die Kurbelwellen 50 bleiben
ebenfalls stehen, wobei ihre Stirnkurbeln51 gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Stellung
um 1800 gedreht sind. Das Kettenrad 58 bleibt jedoch durch die Kupplung 66 mit der
Antriebswelle 64 gekuppelt und dreht sich mit ihr um weitere 600, bis auch es seine
Umdrehung vollendet hat. Dabei führt die Stirnkurbel 61 eine Drehung um 900 von
der linken in die vordere extreme Stellung aus, durch welche die von den Schubstangen
53 geführte Platte 6 in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht wird. Der Restteil
des zertrennten Werkstückes wird dann weggenommen und ein neues Werkstück eingelegt.
Durch das nun erfolgende Wiederbetätigen der Kupplungen 65 und 66 werden die gleichen
Vorgänge ausgelöst wie bei der vorhergehenden Betätigung, mit dem Unterschied, daß
sich die Stirnkurbeln 51 und die Platte 6 zuerst nach vorn bewegen.
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Bei feststehender Platte 7 beschreibt die Platte 6 eine Bahn nach
F i g. 2, wenn sie um ihre Ausgangsstellung zwei kombinierte und miteinander koordinierte
Hin- und Herbewegungen in senkrecht zueinander stehenden Richtungen ausführt, nämlich
eine Hinundherbewegung nach links und rechts (F i g. 2 a) und eine solche nach hinten
und vorn (Fig. 2b), wobei sie bei jedem Hinundhergang in der ersten Richtung zwei
Hinundhergänge in der zweiten ausführt. Von der AusgangsstellungO aus bewegt sie
sich also zunächst um den Weg 0'-2' (F i g. 2 a) nach links und gleichzeitig um
den Weg 0"-1" (Fig. 2b) nach hinten und wieder um einen gleichen Weg 1"-2" nach
vorn auf die Höhe der Ausgangsstellung 0, hierauf um den Weg2'-4' nach rechts und
gleichzeitig um einen Weg 2"-3" von gleicher Länge wie der Weg 0"-1" nach vorn und
wiederum einen gleichen Weg 3"-4" nach hinten, wodurch sie in bezug auf jede der
beiden Richtungen auf die Höhe der Ausgangsstellung O zurückkehrt. Anschließend
führt sie eine zur bisherigen symmetrische Bewegung nach rechts (4'-6') und-zugleich
nach hinten und wieder nach vorn auf die Höhe der Ausgangsstellung
(4"-5"-6"),
dann nach links (6'-0') und zugleich nach vorn und wieder nach hinten (6"-7"-0")
aus, wodurch sie wieder in die Ausgangsstellung 0 gelangt.
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Infolge der Kombination der beiden Hinundherbewegungen durchläuft
die Platte also eine lemniskatenähnliche Bahn 0-1-2-3-4-5-6-7-0 (Fig.2), die sie
zweimal (4, 0) in die Ausgangsstellung zurück, je einmal in eine extreme Stellung
links (2) und rechts (6) und in je zwei verschiedene extreme Stellungen hinten (1,
5) und vorn (3, 7) führt.
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Da sich die Platte 6 bei ihrer Bewegung von der Stellung 1 über die
Stellung 2 nach der Stellung 3 und von der Stellung 5 nach der Stellung 7 so verschiebt,
daß ihr Abstand von der Ausgangsstellung 0 eine bestimmte Größe nicht unterschreitet,
können die vorspringenden Teile des Werkstückes auch dann, wenn sie kompliziertere
Formen aufweisen, an allen jenen Stellen vom Restteil des Werkstückes abgetrennt
werden, an denen die Kante 12 bzw. 13 der Platte 6 durch eine Verschiebung der letzteren
in einer zwischen den Richtungen 0-1 und 0-3 oder zwischen den Richtungen 0-5 und
0-7 liegende Richtung zur Überschneidung mit den Kanten der feststehenden Platte
7 gebracht werden kann. Dagegen könnten diese vorspringenden Teile an jenen Stellen
der genannten Schnittlinie nicht abgetrennt werden, an denen eine Überschneidung
der genannten Kanten nur durch eine Verschiebung der Platte 6 in einer zwischen
den Richtungen 0-1 und 0-5 oder zwischen den Richtungen 0-3 und 0-7 liegenden Richtung
erreichbar wäre, d. h. im Bereich des Scheitels von einspringenden Teilen der genannten
Schnittlinie, die ganz zwischen zwei ungefähr zu den Richtungen 3-0-5 und 7-0-1
parallelen Tangenten liegen und überdies einen Krümmungsradius gleich kleiner Größenordnung
aufweisen wie der Abstand, den die Kanten 12, 13 von den entsprechenden Kanten der
Platte 7 haben, wenn sich die Platte 6 in ihrer Ausgangsstellung 0 befindet.
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Die in Fig. 3 bis 5 dargestellte Maschine besitzt ein kastenförmiges,
oben offenes Gehäuse 21, von dessen Seitenwänden sich ein rahmenförmiger Flansch
22 nach innen erstreckt. Auf dessen ebener Oberseite liegt ein Plattentragrahmen
23 in der Horizontalebene nach allen Seiten frei verschiebbar auf. An seinem Innenrand
besitzt dieser Rahmen einen Falz 24, in den die bewegbare Platte 6 genau paßt. Auf
einer mit der Rückwand des Gehäuses 21 verbundenen waagerechten Achse 25 ist ein
Deckelrahmen schwenkbar gelagert, der aus zwei parallelen, durch Distanzstäbe 26
miteinander verbundenen Balken 27 besteht. Diese Balken erstrecken sich über die
Achse 25 hinaus nach hinten und tragen zwischen ihren hinteren Enden ein Gegengewicht
28. Mit den vorderen Teilen der Balken 27 ist eine Tragplatte 29 verbunden, auf
deren Unterseite die in Fig. 3 nicht dargestellte feste Platte 7 z. B. mittels Schrauben
zu befestigen ist. Die Platte 7 besitzt in ihrer Unterseite erhabene Partien, die
von Kanten 12 bzw. 13 begrenzte, in einer Ebene liegende Flächen 15 bzw. 16 aufweisen,
und Führungsleisten 14, deren Unterseite in der gleichen Ebene liegen wie die Flächen
15 und 16. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Unterflächen der Führungsleisten
14 beim Abwärtsschwenken des vorderen Teiles des Deckelrahmens genau auf die ebene
Oberseite der in den Falz 24 des Plattentragrahmens 23 eingelegten Platte 6 zu liegen
kommen, so daß diese und der Plattentragrahmen 23
einerseits durch die Leisten 14,
andererseits durch den Flansch 22 horizontal verschiebbar geführt sind.
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Zum Auffangen der durch die Öffnungen der Platte 6 ausfallenden abgetrennten
Stücke ist im Gehäuse unter der vom Flansch 22 umschlossenen Öffnung ein geneigter
Boden 44 angeordnet, auf dem die Stücke durch eine Öffnung 45 der hinteren Gehäusewand
nach außen gleiten.
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Im Gehäuse 21 ist ein Antriebsmechanismus für den Plattentragrahmen
23 untergebracht. Dieser Mechanismus umfaßt einen Motor 30, auf dessen senkrechter
Antriebswelle 31 ein Schwungrad 32 und der treibende Teil einer nur symbolisch dargestellten
Kupplung 33 sitzen. Die Kupplung 33 ist in an sich bekannter Weise so ausgebildet,
daß ihr getriebener Teil jeweils nur eine volle Umdrehung ausführt, wenn er mit
dem treibenden Teil in Eingriff gebracht wird, und dann selbsttätig wieder außer
Eingriff mit diesem kommt. Der getriebene Kupplungsteil sitzt auf einer im Gehäuse
21 gelagerten senkrechten Welle 34, die außerdem ein Kettenrad 35 und eine Kurbel
36 trägt. Die Welle 34 befindet sich unter der rechten hinteren Ecke der vom Flansch
22 umschlossenen rechteckigen Öffnung. Unter der diagonal entgegengesetzten Ecke
ist in gleicher Weise eine zweite senkrechte Welle 37 mit einem gleichen Kettenrad
35 und einer gleichen Kurbel 36 gelagert. Unter den beiden übrigen Ecken der genannten
rechteckigen Öffnung ist wiederum in gleicher Weise je eine senkrechte Welle 38
mit gleicher Kurbel 36, jedoch mit einem Kettenrad 39 vom halben Durchmesser desjenigen
jedes der beiden Kettenräder 35 gelagert. Um die vier Kettenräder 35 bzw. 39 läuft
eine endlose Kette 40. Jede der vier Kurbeln 36 ist durch eine Schubstange 41 mit
einem Zapfen 42 verbunden, der von der Mitte der sich von der betreffenden Ecke
nach rechts erstreckenden Seite des Plattentragrahmens 23 nach unten in die vom
Flansch 22 umschlossene Öffnung ragt.
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Wird die Welle 34 mittels des Motors 30 angetrieben, so dreht sich
infolge der Kraftübertragung durch die Kette 40 die diagonal gegenüberliegende Welle
37 im gleichen Drehsinn und mit gleicher Drehzahl wie die Welle 34, und die beiden
Wellen 38 drehen sich ebenfalls im gleichen Drehsinn, jedoch mit der doppelten Drehzahl.
Durch die auf den Wellen 34 und 37 sitzenden Kurbeln 36 und die an ihnen angreifenden
Schubstangen 41 wird bei jeder Umdrehung der Welle 34, 37 der Plattentragrahmen
23 mit der Platte 6 aus der gezeigten Ausgangsstellung zunächst nach links, dann
um den doppelten Weg nach rechts und schließlich wieder nach links in die Ausgangsstellung
bewegt. In analoger Weise wird der Plattentragrahmen 23 gleichzeitig durch die auf
den beiden Wellen 38 sitzenden Kurbeln 36 und die entsprechenden Schubstangen 41
zuerst nach hinten, dann um den doppelten Weg nach vorn, hierauf wieder um diesen
doppelten Weg nach hinten und nochmals nach vorn und schließlich wieder bis in die
Ausgangsstellung nach hinten bewegt. Infolge dieser Kombination der beiden Bewegungen
beschreiben also der Plattentragrahmen 23 und die Schneidplatte 6 eine Bahn, wie
sie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Drehungen der Platte 6 in ihrer Bewegungsebene
sowie die Abweichungen ihrer Bahn von der in F i g. 2 angegebenen, die sich aus
der endlichen Länge der Schubstangen 41 ergeben, sind unbedeutend, da das Verhältnis
der
Länge dieser Schubstangen zum Radius der Kurbeln 36 groß ist.
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Ein beliebiges der vier Kurbelgetriebe könnte weggelassen werden,
da die Bewegung des Plattentragrahmens 23 mit der Platte 6 schon dann kinematisch
bestimmt ist, wenn nur drei Kurbelgetriebe vorhanden sind. Es könnten auch von der
Antriebsvorrichtung unabhängige Mittel, z. B. Kulissenführungen vorhanden sein,
welche den Plattentragrahmen 23 so führen, daß er nur Translationsbewegungen ohne
Drehung ausführen kann. In diesem Falle wären nur zwei in zueinander senkrechten
Richtungen wirkende Kurbelgetriebe notwendig, so daß beispielsweise die Welle 37
und die eine der Wellen 38 mit den auf ihnen sitzenden Kettenrädern 35 bzw. 39 und
Kurbeln 36 und die zugehörigen Schubstangen 41 und Zapfen 42 weggelassen werden
könnten. Die Kette 40 liefe dann nur über das auf der Welle 34 sitzende Kettenrad
35 und das eine Kettenrad 39 und befände sich ganz auf der einen Seite der Maschine.
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Um vorspringende Teile von einer Reihe gleicher Werkstücke mit HiLfe
der in F i g. 3 bis 5 dargestellten Vorrichtung abzutrennen, fertigt man zunächst
der Form dieses Werkstückes entsprechende Platten 6 und 7 an, paßt die Platte 6
in den Falz 24 des Plattentragrahmens 23 ein und befestigt die Platte 7 an der Tragplatte
29 derart, daß zwischen ihren Kanten und den entsprechenden Kanten 12,13 der Platte
6 überall ein kleiner Zwischenraum vorhanden ist, wenn sich die Platte 6 in ihrer
Ausgangsstellung gemäß F i g. 4 befindet. Dann setzt man den Motor 30 in Gang, wobei
die Kupplung 33 zunächst ausgerückt ist. Die Maschine ist dann betriebsbereit.
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Bei hochgeklapptem Deckelrahmen legt man nun das erste Werkstück
derart auf die Platte 6, daß seine abzutrennenden Teile in den Öffnungen liegen,
und klappt den Deckelrahmen nach unten, so daß die erhabenen Partien der Platte
7 in die Ansätze der abzutrennenden Teile zu liegen kommen und jede seitliche Verschiebung
des Werkstückes verhindern.
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Hierauf rückt man die Kupplung 33 ein; die Welle 34 führt dann eine
volle Umdrehung aus, und die Platte 6 durchläuft einmal die Bahn nach F i g. 2,
wobei die vorspringenden Teile des Werkstückes zwischen den Kanten 12, 13 der Platte
6 und denen der Platte 7 vom Restteil abgetrennt werden, durch die Öffnungen 10
bzw. 11 nach unten fallen und auf dem Boden 44 gleitend die Maschine durch die Öffnun
45 verlassen. Die Kupplung 33 rückt sich selbsttätig aus, man hebt den Deckelrahmen
und entfernt den Restteil des Werkstückes, worauf ein neues Werkstück eingelegt
werden kann.