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Rotierende Schere Die Erfindung betrifft eine rotierende Schere mit
ständig umlaufenden Messerträgern zum Schneiden von Walzgut, insbesondere zum Trennen
von Draht und Feineisenprofilen, bei der die Messerträger in zwei gegenläufig umlaufenden
Trommeln radial verschiebbar angeordnet und über einen mit der Trommel umlaufenden
Exzenterring mit dem Exzenter gekoppelt sind, wobei durch Drehen der Exzenterwelle
die Messerträger in Schnittstellung gebracht werden.
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Rotierende Scheren zum Trennen von laufendem Walzgut sind in vielen
Ausführungsarten bekannt. In der Regel bestehen diese Scheren aus zwei mit einer
dem Walzgutvorschub entsprechenden Geschwindigkeit entgegengesetzt rotierenden Trommeln,
die an ihrem Umfang je ein radial liegendes Messer fest eingesetzt haben. Die Messeraußenkante
beschreibt daher bei der Trommelrotation einen Kreis und das Messer trifft - je
nach Eindringtiefe bzw. Messerübergriff - in verhältnismäßig starker Schräglage
auf den Walzgutstab auf, was einem nicht unbeträchtlichen Schlag gleichkommt und
die Standfestigkeit des Messers herabsetzt. Außerdem erfordert diese Art des Schneidens
ein großes Trommeldrehmoment, d. h. eine große Leistung des Antriebsmotors. Abgesehen
von den erwähnten Nachteilen lassen diese Scheren nur Schnittlängen entsprechend
der ein- oder mehrfachen Umfangslänge der Messertrommel zu. Für größere oder kleinere
Längen sind diese Scheren nicht zu gebrauchen.
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Zur Verbesserung dieser Scheren werden in den Trommeln radial verschiebbare
Messerträger angeordnet, so daß die Messer außer ihrer Kreisbewegung um die Tommelachse
eine zusätzliche radiale Bewegung ausführen. Dabei wird diese radiale Bewegung dadurch
erreicht, daß die mit Laufrollen versehenen Messerträger durch Federkraft oder durch
Fliehkraft während ihres Umlaufes mit der Trommel gegen einen feststehenden Nocken
gedrückt werden. Der Nocken kann auch verstellbar sein, um die Austrittsweite der
Messer aus der Trommel zu verändern, sie kann aber auch mit der Trommel rotieren
und nur fallweise zum Ausschieben des Messerträgers stillgesetzt werden.
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Weiterhin ist eine Schere bekannt, bei welcher die Messer an in der
Trommel radial verschiebbaren Schwinghebeln befestigt sind, die durch die umlaufende
Trommel mitgenommen werden und auf exzentrisch zur Trommelachse liegenden Zapfen
lagern. Die exzentrischen Zapfen können mit der Trommel kurbelartig verdreht werden,
um die Messer fallweise in Schnittstellung zu bringen oder zurückzuziehen.
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In allen diesen Fällen ergibt sich durch die radiale Bewegung der
Messer keine wesentliche Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit, bzw. die radiale Messerbewegung
stellt nur einen unbedeutenden Anteil an der sich aus der kreisenden und der radialen
Bewegung zusammensetzenden eigentlichen Schnittbewegung dar, so daß die eingangs
erwähnten Nachteile, wenn auch im verringerten Maße, bei diesen Scheren ebenfalls
vorhanden sind.
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Dazu kommen noch wegen der hohen Schnittkräfte, insbesondere bei den
nockengesteuerten Messerträgern, große Reibungsverluste, und es ist die Erhöhung
der Laufgeschwindigkeit des Walzgutes und damit der Trommeln unmöglich, weil sonst
das federnde Andrücken der Messerträger bzw. ihrer Laufrollen an den Nockenumfang
bzw. das rechtzeitige Verdrehen des Nockens oder Stillsetzen des Nockens das Verdrehen
des Exzenterzapfens nicht mehr gewährleistet ist.
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Um diese Nachteile zu beseitigen, wurde eine derartige rotierende
Schere mit je einer mit von der Trommeldrehzahl abweichenden, stetig rotierenden
Kurbel versehen, die den Messerträger über eine Pleuelstange od. dgl. in radialer
Richtung bewegt. Ein besonderes Kennzeichen dieser Schere besteht darin, daß die
Kurbeln mit höherer Drehzahl als die Trommeln rotieren.
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Eine andere bekannte Schere weist ständig umlaufende Messerträger
auf, die axial verschiebbar und über einen Exzenterring mit einem Exzenter gekoppelt
sind. Hierbei erfolgt die Steuerung des Exzenters aus der Ruhestellung zurück in
die Schnittstellung innerhalb einer Trommelumdrehung, so daß bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten
beträchtliche Massenbeschleunigungen und somit sehr starke Stöße auftreten. Abgesehen
davon, daß die übertragungsglieder diesen Beanspruchungen bei hohen Geschwindigkeiten
nicht gewachsen wären, sind auch noch sehr hohe Antriebskräfte erforderlich, um
diese Beschleunigungen aufzubringen.
Weiterhin ist eine Schere bekannt,
bei der die Exzenter synchron mitlaufen und nur im Falle eines Schnittes innerhalb
einer Trommelumdrehung in Schnitt- und zurück in Ruhestellung gebracht werden. Obwohl
hier durch elliptische Zahnräder das Kuppeln bei annähernd gleicher Geschwindigkeit
erfolgt, sind die Beschleunigungsmomente bei großen Trommeldrehzahlen, bedingt durch
den Zeitraum einer Trommelumdrehung, sehr groß. Die übertragungselemente würden
diesen Beanspruchungen nicht standhalten oder nach kurzer Zeit zerstört sein.
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Alle diese Scheren genügen nicht mehr den an sie gestellten Anforderungen
in bezug auf die ständig zunehmenden Walzgeschwindigkeiten.
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Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, jedem der radial beweglichen
Messerhalter innerhalb oder außerhalb der Messertrommeln Arbeitskolben zuzuordnen,
die über Druckstangen und über ein oder mehrere Kniehebel mit den Messerhaltern
der Messer gelenkig verbunden sind. Dabei ist es gleichgültig, ob die Zylinder für
die Antriebsrollen mittels Preßluft oder brennbare Gasgemische beaufschlagt werden.
Diese Art der Ausbildung von rotierenden Scheren benötigt einen erheblichen Aufwand
an Steuerorganen, die sowohl elektrische als auch pneumatische Steuerelemente aufweisen.
Der finanzielle Aufwand ist sehr hoch. Weiterhin ergeben sich durch die komplizierte
Steuerung recht oft Störungen und Produktionsausfälle.
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Weiterhin können diese Scheren nur Walzgeschwindigkeiten bis maximal
30 m/s bewältigen. Für Drahtstraßen sind aber bereits Walzgeschwindigkeiten bis
60 m/s vorgesehen, wobei diese Walzgeschwindigkeiten noch erhöht werden sollen.
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Zweck der Erfindung ist es, eine Schere zu schaffen, bei welcher die
genannten Mängel vermieden werden und die Schere den genannten Walzgeschwindigkeiten
angepaßt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Messerantrieb so zu gestalten, daß
bei der Auslösung des Schnittvorganges möglichst geringe Massen beschleunigt werden,
wodurch auch bei hohen Walzgutgeschwindigkeiten ein einwandfreies Trennen möglich
ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß für den Antrieb
der Exzenterwellen ein mit dem Trommelantrieb gekoppeltes Untersetzungsgetriebe
und eine die Verbindung zwischen Untersetzungsgetriebe und Exzenterachse herstellende
an sich bekannte Drehkeilkupplung vorgesehen ist und daß die Ruhestellung des Exzenters
in einem bestimmten nur den Bruchteil des vollen Drehwinkels von 360° betragenden
Winkel vor der Schnittsenkrechten in Abhängigkeit von dem übersetzungsverhältnis
zwischen Trommel- und Exzenterdrehzahl festgelegt ist.
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Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß jeder der beiden Exzenter von
einem gemeinsamen Impulsgeber gleichzeitig oder einzeln unabhängig voneinander steuerbar
ist.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß innerhalb des
ständig umlaufenden Kupplungsteiles zur Verringerung der Schnittlängendifferenzen
mehrere Mitnehmerknaggen vorgesehen sind.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen rotierenden Schere liegen in ihrer
einfachen zweckmäßigen Konstruktion, die die sehr teuren elektrohydraulischen oder
elektropneumatischen Steuerglieder vermeidet und außerdem Walzgeschwindigkeiten
auch größer als 60 m/s zuläßt. Weiterhin ist diese Schere viel weniger störanfällig,
alle dem Verschleiß unterliegenden Teile, wie Messer, Drehkeile und Mitnehmerknaggen
-können schnell und leicht ausgewechselt werden.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung im Prinzip dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch die
rotierende Schere, F i g. 2 die Vorderansicht einer Trommel im Schnitt, F i g. 3
die Kupplung in Stirnansicht.
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Die rotierende Schere nach F i g. 1 besteht aus dem Gehäuse 1, in
dem die beiden Trommeln 2, 2' vertikal übereinander mittels der Hohlwellen 3, 3'
gelagert sind. Auf den beiden Hohlwellen sind die beiden Zahnräder 4,4' fixiert.
Etwa in der Mitte des Gehäuses 1 ist die Antriebswelle 5 gelagert, die mit ihrem
Ritzel 6 einerseits das Zahnrad 4 und andererseits das Ritzel 7 der im Gehäuse 1
gelagerten Vorgelegewelle 8 antreibt.
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Das Ritzel 7 treibt seinerseits das Zahnrad 4' der Trommel 2' an.
Auf den Hohlwellen 3, 3' sind weiterhin die Zahnräder 9, 9' gelagert und stehen
über die Ritzel 10, 11, die auf der Antriebswelle 5 und auf der Vorgelegewelle
8 fixiert sind, miteinander im Eingriff: Die Zahnräder 9,9' sind mit dem
jeweiligen äußeren Kupplungsteil 12,12' fest verbunden. In den beiden Hohlwellen
3, 3' ist je eine Exzenterachse 13, 13' drehbar gelagert. Innerhalb der beiden Trommeln
2, 2' sind die Exzenterachsen 13,13' mit Exzentern 14,14' versehen, auf denen je
ein frei umlaufender Exzenterring 15, 15' angeordnet ist. Mit den Exzenterringen
15,15' sind die beiden radial verschiebbaren Messerträger 16,16' gelenkig verbunden.
Auf den in Führungen gleitenden Messerträgern 16, 16' sind die Messer 17, 17' befestigt.
Die Antriebswelle 5 ist mit einem Motor 18 gekuppelt. Um Walzgutgeschwindigkeit
und Trommelgeschwindigkeit aufeinander abzustimmen, ist zwischen dem Motor 18 und
dem Antriebsmotor des Walzgerüstes eine Drehzahlkopplung vorgesehen. Nach F i g.
3, die nur eine der beiden Kupplungen zeigt, sind am inneren Umfang des äußeren
Kupplungsteiles 12 vier Mitnehmerknaggen 19 angeordnet. Am Umfang des inneren mit
der Exzenterachse 13 verbundenen Kupplungsteiles 20 ist eine halbkreisförmige Nut
21 eingefräst, in die ein halbzylindrischer Drehkeil 22 eingesetzt ist. Der Drehkeil
22 ist mit einem Doppelhebel verbunden, dessen Hebelarm 23 durch eine Zugfeder 24
belastet ist. Der andere Hebelarm 25 ruht auf einem außerhalb des rotierenden Systems
liegenden Anschlag 26, der so angeordnet ist, daß die umlaufenden Mitnehmerknaggen
19 am Drehkeil 22 vorbeilaufen können. Soll die Exzenterachse 13 durch den äußeren
Kupplungsteil 12 mitgenommen werden, so wird durch einen über ein Zählgerät ausgelösten
Impuls der Anschlag 26 aus seiner Ruhestellung gebracht und der Hebelarm 25 freigegeben.
Die Zugfeder 24 dreht den Doppelhebel um einen Winkel von etwa 90°, so daß sich
der Drehkeil 22 vor die umlaufenden Mitnehmerknaggen 19 legt. Nach erfolgter Einrastung
des Drehkeiles 22 und seines Einganges in die rotierende Bewegung schnellt der Anschlag
26 in seine alte Stellung zurück, so daß nach einer Umdrehung der Kupplung der Drehkeil
22 durch Auflaufen des Hebelarmes 25 auf den Anschlag 26 in seine Ruhelage zurückbewegt
wird und die Exzenterachse 13
zum Stillstand kommt. Damit der Stillstand
der Exzenterachse 13 präzise erfolgt, kann im Bedarfsfalle eine auf die Exzenterachse
13 wirkende Bremse vorgesehen sein.
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An Hand der F i g. 2 soll die Anordnung und Wirkungsweise des Exzenters
14 in Verbindung mit den Messerträgern 16 näher erläutert werden.
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Der in einer radialen Führung der Trommel 2 bewegbare Messerträger
16 ist über eine feste Verlängerung mit dem Exzenterring 15 durch ein Gelenk 26
verbunden. Der Exzenterring 15 ist auf dem Exzenter 14 um den Exzentermittelpunkt
27 drehbar. Der Mittelpunkt der Exzenterachse stimmt mit dem Mittelpunkt
28 der Trommel 2 überein. Wird nun die Trommel 2 in Drehrichtung angetrieben und
die Exzenterachse 13 (F i g.1) nicht in Drehung versetzt, dann wird lediglich der
Exzenterring 15 durch die Kopplung mit dem in der Trommel 2 gelagerten Messerträger
16 in gleicher Drehrichtung mitgenommen. Dabei bewegt sich das Gelenk 26' zentrisch
um den Exzentermittelpunkt 27, jedoch exzentrisch um den Mittelpunkt 28 der Trommel
2. Auf Grund dieser Bewegung wird der Messerträger in der Führung der Trommel 2
radial, entsprechend den in der F i g. 2 gestrichelt eingezeichneten Stellungen
1I und III bewegt.
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In Leerlaufstellung der Schere steht der Exzentermittelpunkt 27 bei
ständiger Drehung der Trommel 2 beispielsweise konstant 45° vor der Senkrechten,
die durch den Mittelpunkt 28 der Trommel 2 verläuft. An dieser Stelle erreicht der
Messerträger 16 und somit auch das Messer 17 die äußerste radiale Stellung 1 zum
Mittelpunkt 28, was einer Messerstellung entspricht, die beim Schnittvorgang vorhanden
sein muß. Die Schnittstellung der Schere liegt aber genau in der Senkrechten, die
durch den Mittelpunkt 28 der Trommel 2 geht, also 45° in Drehrichtung hinter der
im Leerlauf vorhandenen äußersten radialen Stellung des Messerträgers 16.
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Die Schneidstellung des Messers 17 wird durch die Einstellung des
Exzentermittelpunktes 27 auf die genannte Senkrechte erreicht. Dies wird durch Einschalten
der Kupplung, die 180° vor Erreichen der Schnittstellung einrastet und daher bei
dem angenommenen Drehzahlverhältnis zwischen Trommel t und Kupplung von 4:1 den
Exzenter 14 um 45° dreht.
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Selbstverständlich können auch andere Drehzahlverhältnisse gewählt
werden, was wiederum eine andere Leerlaufstellung des Exzenters 14 bedingt. Jedem
verschiebbaren Messer 17,17' sind auf der jeweiligen Gegentrommel feste Messer 29,
29' zugeordnet, da der Schnittvorgang immer zwischen einem radial verschiebbaren
und einem auf der Gegentrommel feststehenden Messer erfolgt. Es kann eine Trommel
mit einem, aber auch beide Trommeln mit je einem verschiebbaren Messer versehen
sein. Sind beide Trommeln mit verschiebbaren Messern ausgerüstet, so können zwei
Schnitte kurz aufeinander ausgeführt werden, wobei die Impulsgabe von nur einem
Impulsgeber erfolgt. Diese Schnittfolgen, die nur in längeren Abständen erfolgen,
dienen der Herstellung von Probestäben für die Werkstoffprüfung.