DE19648485A1

DE19648485A1 - Vorrichtung zum Schlagtrennen von Draht- und Stangenmaterial

Info

Publication number: DE19648485A1
Application number: DE1996148485
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Lindemann; Wolfgang Dr Ing Lindemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 1998-05-28

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schlagtrennen von Draht- und Stangenma terial gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Beim Schlagtrennen von Draht- und Stangenmaterial sind zwei voneinander unabhän gige Trennvorgänge zu unterscheiden.

So muß Draht- und Stangenmaterial, welches endlos z. B. in Schäl-, Richt- und/oder Poliermaschinen bearbeitet wurde, für die Weiterbearbeitung und auch für den Weitertrans port kontinuierlich in Materialstücke bestimmter Länge getrennt werden.

So wird bearbeitetes Endlosmaterial, welches eine Schäl-, Richt- oder Poliermaschine soeben verlassen hat, zu Stangen von z. B. 6 m Länge abgelängt, wobei es z. B. möglich ist, an einem Spannwagen, der für den Axialtransport des Materials durch die Schäl-, Richt- und 1 oder Poliermaschinen sorgt, eine Trennvorrichtung anzuordnen und während der Bewegung des Spannwagens in Vorschubrichtung einen Trennvorgang durchzuführen. Bei einer axialen Vorschubbewegung von z. B. 1 m/s verbleibt für das Abscheren des Materials die Vorlaufzeit des Spannwagens, d. h., je nach Ausbildung und Betriebsart des Spannwagens also z. B. knapp drei Sekunden.

Bekannt sind weiterhin verschiedene Vorrichtungen zum Schlagtrennen, die unabhängig von diesen anderen Bearbeitungsmaschinen eingesetzt werden und denen endliches Stangen material oder Draht von Coil zugeführt wird. Dieses Material wird in diesen Vorrichtungen auf weitaus kürzere Längen bis hinab zu Längen, die kleiner sind, als der Durchmesser des Materials, abgelängt. Diesen Vorrichtungen wird das abzulängende Material diskontinuierlich zugeführt, d. h., das Material, wie längere Stangen oder Drahtmaterial vom Coil wird in die Vorrichtung zum Schlagtrennen axial eingeführt, der Einführ-Vorschub wird aber ins besondere bei dickerem Material gestoppt und das Materialstück wird abgetrennt, woraufhin der nächste Abschnitt in die Vorrichtung eingeführt wird, usw.

Eine solche Vorrichtung ist z. B. aus der Zeitschrift "Draht", 36, 1985, Heft 8, Seiten 359 und 365 bekannt. Diese Vorrichtung weist zwei in Schneidringhaltern angeordnete Schneidringe auf, in die das zu trennende Material eingeführt wird und die senkrecht zur Materialachse gegeneinander verschoben werden, wobei ein Abscheren des Materials eintritt. Das Verschieben der Schneidringhalter erfolgt über zwei mit Nockenrollen besetzten Schwungräder, wobei die Nockenrollen je nach Stellung eines zwischen ihnen und den Schneidringhaltern angeordneten Keiles auf die Schneidringhalter einmal pro Umlauf der Schwungrades einwirken oder - bei verschobenen Keilen - keine Einwirkung und damit kein Trennen erfolgt.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Schlagtrennen von Draht- und Stangenmaterial, welches der Vorrichtung axial zugeführt wird, ist durch eine von der Firma Robert Zech Werkzeugbau in 32791 Lage früher gebaute und vertriebene Vorrichtung bekannt geworden (Zeitschrift "Maschine und Werkzeug", 7/1984, S. 57). Diese Vorrichtung weist zwei relativ zueinander bewegbare Scherbuchsen auf, durch die das Material axial hindurchführbar ist, wobei die eine Scherbuchse gegenüber der anderen Scherbuchse senkrecht zur Vorschubrich tung des Materials verschiebbar ist und das Material durch Scheren getrennt wird.

Bei dieser bekannten Vorrichtung weist die bewegliche Scherbuchse eine Kappe auf, auf die ein Stößel schlägt und dabei diese Scherbuchse gegenüber der festen Scherbuchse ver schiebt, wodurch das in den beiden Scherbuchsen befindliche Material schlagartig abgeschert wird. Die Längsachse des Stößels liegt dabei in der senkrecht auf der Materialachse stehenden Mittelebene der beweglichen Scherbuchse. Der Stößel steht unter einer Federvorspannung und "stößt" nach der Freigabe mit einer Geschwindigkeit von über 12 m/s von unten auf die an der Scherbuchse angeordnete Kappe.

Die Feder muß nach dem Abscheren des Materialstückes wieder gespannt werden. Die die Feder und den Stößel aufnehmende Hülse wird zusätzlich im Takt auf und ab bewegt.

Auch bei dieser Vorrichtung wird das Material taktweise zugeführt. Bei beiden bekann ten Vorrichtungen können Abschnitte abgetrennt werden, die in der Größenordnung des Materialdurchmessers liegen. Dementsprechend sind eine Vielzahl von Trennvorgängen über eine bestimmte Materiallänge vorzunehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, mit der das kontinuierlich unmittelbar aus einer Bearbeitungsmaschine, wie Schäl-, Richt- oder auch Poliermaschine kommende Material in relativ kurze Materialabschnitte ohne Zwischenlagerung längerer Stangen oder im Coil gewickelten Drahtes getrennt werden kann und die deshalb insbesondere zum Trennen nur minimalste Zeiteinheiten benötigt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Vorrichtung gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Stößel als Läufer eines elektrischen Linearbeschleunigers ausgebildet. Mit diesem Linearbeschleuniger, einem Linearmotor, wird der Stößel schnellstens und präzisionsgesteuert auf die zu bewegende Scherbuchse zu bewegt. Dadurch lassen sich noch schnellere Taktzeiten erreichen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist für das Zurückstoßen der beweglichen Scherbuchse dem ersten Stößel gegenüberliegend ein zweiter, als Läufer eines zweiten elektrischen Linearbeschleunigers ausgebildeter Stößel angeordnet. Mit diesem zweiten Stößel läßt sich die Scherbuchse genauso schnell wieder in ihre Ausgangsstellung zurückbe wegen. Dieser zweite Linearbeschleuniger startet etwa 0,005 s nach dem ersten Linear beschleuniger seinen ihm zugeordneten Stößel für die Rückbewegung der beweglichen Scherbuchse.

Bevorzugterweise ist an dem der Scherbuchse zugewandten Ende an dem jeweiligen Stößel ein Hammer angeordnet ist. Dadurch wird die auf die Scherbuchse ausgeübte Scher kraft verstärkt. Diese beträgt bei Stahl mit einem Durchmesser von 50 mm etwa 1.000 kN. Eine Vorrichtung zum Abtrennen von Material mit einem Durchmesser von 50 mm wird auch für die folgenden Zahlenangaben angenommen. Der jeweilige elektrische Linearbeschleuni ger benötigt etwa 0,1 s bis der jeweilige Hammer mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 m/s auf der Scherbuchse aufschlägt und einen kontrollierten Trennschlag ausübt bzw. die Scherbuchse in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt. Dieser Trennschlag und das unmittelbar darauf folgende Zurückschieben der beweglichen Scherbuchse dauert etwa 0,01 s, d. h., nach etwa 0,01 s ist die Scherbuchse wieder in ihre Ausgangsstellung, in der beide Scherbuchsen fluchten, zurückgeschoben, woraufhin das Material wieder durch beide Scherbuchsen hindurch bewegt werden kann. Mit dieser Vorrichtung lassen sich gleichmäßige und einwand freie Abschnitte mit geringer Deformierung mit einer Gewichtstoleranz von etwa 0,5% produzieren.

Vorteilhafterweise ist der jeweilige Hammer gegenüber seinem ihm zugeordneten Stößel in Bewegungsrichtung des Stößels geringfügig - von diesem unabhängig - bewegbar. Es reicht aus, daß der Hammer selbst auf die Scherbuchse aufschlägt, so daß der elektrische Linearbeschleuniger, also der spezielle Linearmotor, von dem Aufschlag auf die Scherbuchse nicht mehr tangiert wird.

Da der zweite Hammer nur zum schnellen Zurückbewegen der beweglichen Scher buchse notwendig ist, ist der zweite Hammer wesentlich leichter, als der erste Hammer.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse der Vorrichtung an einem Tisch gelagert und an diesem in Richtung der Materialachse mittels eines dritten elektrischen Linearbeschleunigers hin und her fahrbar. Bei einem konstanten axialen Vor schub von 1 m/s, was für einen Materialdurchmesser von 50 mm schon sehr schnell ist, wird die Vorrichtung in dem kurzen Zeitraum, in dem die Scherbuchsen gegeneinander verschoben sind, etwa 10 mm mit dem Material mitbewegt und nach dem Zurückschieben der be weglichen Scherbuchse in die Grundstellung wieder 10 mm entgegen der Vorschubbewegung des Materials zurückbewegt.

Bei einer anderen Ausführungsform werden nur die Halter der Scherbuchsen zusammen mit diesen in dem Gehäuse in Richtung der Materialachse mittels eines dritten elektrischen Linearbeschleunigers hin und her gefahren.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus im Folgenden anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Schlagtrennen von Draht- und Stangenmaterial im Schnitt gemäß einer ersten Ausführungsform, und

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Schlagtrennen von Draht- und Stangenmaterial im Schnitt gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Eine Vorrichtung 1 zum Schlagtrennen von Draht- und Stangenmaterial, welches der Vorrichtung axial (Materialachse 2) - in der Zeichnung horizontal - zugeführt wird, weist in einem Gehäuse 3 zwei relativ zueinander bewegliche, unmittelbar nebeneinanderliegende Scherbuchsen 4 und 5 auf, durch die das Material axial hindurchführbar ist. Die eine Scher buchse 4 ist - hier - unbeweglich an dem Gehäuse 3 befestigt, während die andere Scher buchse 5 gegenüber der ersten Scherbuchse 4 senkrecht zur Materialachse 2 und damit auch gegenüber dem Gehäuse 3 beweglich angeordnet ist.

Ein erster Stößel 6, der senkrecht auf der Materialachse 2 steht, ist mit hoher Ge schwindigkeit auf die bewegliche Scherbuchse 5 zu - in der Zeichnung nach unten - bewegbar angeordnet. Befindet sich Material in den beiden Scherbuchsen 4 und 5 und wird die eine Scherbuchse 5 gegenüber der anderen Scherbuchse 4 senkrecht zur Achse 2 des Materials bewegt, so wird das Material zwischen den beiden Scherbuchsen 4 und 5 geschert und dabei getrennt.

Insoweit ist die Vorrichtung 1 bekannt.

Am der bewegliche Scherbuchse 5 zuwandten Ende des ersten Stößels 6 ist nun ein erster Hammer 7 angeordnet, der gegenüber diesem Stößel 6 geringfügig in dessen Bewe gungsachse beweglich ist. Der Stößel 6 weist dazu an diesem Ende einen Flansch 8 auf, der in einen Hohlraum des Hammers 7 geringfügig axial beweglich ist. So kann sich der Flansch 8 in dem Hammer 7 axial etwa um eine Länge bewegen, die dem Durchmesser des zu scherenden Materials und damit dem Innendurchmesser der Scherbuchsen 4 und 5 entspricht.

Die beiden Scherbuchsen 4 und 5 sind an ihrem Außenumfang verschieden ausgebildet. In der Grundstellung der Scherbuchsen 4 und 5, in der deren Achsen fluchten, steht die bewegliche Scherbuchse 5 über die feste Scherbuchse 4 dem ersten Hammer 7 entgegen hinaus, wobei dieses Übermaß etwa dem halben bis ganzen Innendurchmesser der Scher buchsen 4 und 5 entspricht.

Der Stößel 6 ist in seinem restlichen, außerhalb des Hammers 7 angeordneten Teils als Läufer eines elektrischen Linearbeschleunigers (Linearmotor) 9 ausgebildet, dessen zu geordneter Stator 10 an dem Gehäuse 3 der Vorrichtung 1 befestigt ist. Hierzu ist der Stößel 6 in dem restlichen Bereich plattenförmig ausgebildet, so daß handelsübliche Bauteile verwendet werden können.

Die Vorrichtung weist nun einen zweiten Stößel 16 mit einem zweiten Hammer 17 auf, wobei die beiden Stößel 6 und 16 in einer gemeinsamen Achse liegen und bewegt werden, allerdings in Bezug auf die Scherbuchsen 4 und 5 in entgegengesetzten Richtungen. Dieser zweite Stößel 16 dient dazu, die bewegliche Scherbuchse 4 wieder in ihre Ausgangsstellung zurück zu bewegen. Dieser zweite Stößel 16 ist als Läufer eines zweiten elektrischen Linearbeschleunigers 19 ausgebildet und weist an seinem einen Ende einen Flansch 8 auf, der in einem zweiten Hammer 17 angeordnet ist.

Mit Ausnahme der Ausbildung der beiden Hämmer 7 und 17 sind beide Stößel 6 und 16 mit ihren Bestandteilen und Antrieben gleich.

Die beiden Hämmer 7 und 17 unterscheiden sich allerdings, wobei der zweite Hammer 17 wesentlich leichter und kleiner ist, als der erste Hammer 7. Dazu ist der zweite Hammer 17 an seinem der Scherbuchse 5 zugewandten Ende konisch ausgebildet, wobei er in seiner Achse einen über den gebildeten Konus hinausstehenden Schlagdorn aufweist. Der erste, schwerere Hammer ist quaderförmig, hier fast würfelförmig, ausgebildet.

Die am Gehäuse 3 feste Scherbuchse 4 dient bei der Bewegung der Hämmer 7 und 17 auf die bewegliche Scherbuchse 5 zu als fester Anschlag für die beiden Hämmer und ist diesen Hämmer entsprechend geformt.

Beim Betrieb wird das zu scherende Material in die beiden fluchtenden Scherbuchsen hinein geschoben. Der erste Linearbeschleuniger 9 wird z. B. durch Kontakt des Materialendes mit einem Microschalter gestartet und beschleunigt den ersten Stößel 6 mitsamt dem ersten Hammer 7 auf die Scherbuchse 5 zu. Der Hammer 7 schlägt auf die Scherbuchse 5 und verschiebt diese - hier nach unten - wodurch das in der Scherbuchse 5 befindliche Material- Teilstück von dem zugeführten Material abgeschert wird. Der Stößel 6 wird daraufhin von dem ersten Linearbeschleuniger 9 wieder zurückbewegt und nimmt den ersten Hammer 7 mit zurück. Die Hin- und die Zurückbewegung des Stößels 6 dauert jeweils etwa 0,1 s.

Etwa 0,005 s nach dem Start des ersten Linearbeschleunigers 9 wird der zweite Linear beschleuniger 19 gestartet und beschleunigt den zweiten Stößel 16 mitsamt dem zweiten Hammer 17 auf die bewegliche Scherbuchse 5 zu. Kurz bevor der zweite Hammer 17 auf die Scherbuchse 5 stößt, war die Scherung erfolgt und hatte der erste Stößel 6 die Zurückbewe gung zusammen mit dem ersten Hammer 7 begonnen. Da die Kräfte zum Zurückbewegen der beweglichen Scherbuchse 5 in ihre Ausgangs- und Grundstellung weitaus geringer sind, als die für das Scheren notwendigen Kräfte kann der zweite Hammer 17 leichter und kleiner ausgebildet sein.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 dadurch, daß das Gehäuse 3 der Vorrichtung 1 an einem Tisch 20 gelagert ist und an diesem in Richtung der Materialachse 2 mittels eines elektrischen Linearbeschleunigers 21 hin und her fahrbar ist. Das Material kann dabei kontinuierlich bewegt werden, da beim Scheren des Materials die Vorrichtung 1 mit dem Material mit bewegt und nach dem Scheren, wenn beide Scherbuchsen 4 und 5 wieder fluchten, entgegen der Vorschubrichtung des Materials zurück bewegt wird. Da der eigentliche Schervorgang nicht länger als etwa 0,01 s dauert, ist bei einer Materialgeschwindigkeit von 1 m/s die Vorrichtung 1 mit einer Ge schwindigkeit von 1 m/s 10 mm vor und 10 mm wieder zurück zu fahren.

Bei nicht dargestellten, ähnlichen Ausführungsformen werden beide Scherbuchsen gegeneinander und relativ zu der Achse 2 des Materials senkrecht dazu bewegt. Dann sind zwei Paare von angetriebenen Stößeln 6 und 16 vorgesehen.

Mit der beschriebenen Vorrichtung 1 können bis zu 200 Schervorgänge pro Minute durchgeführt werden. Diese Vorrichtung kann z. B. unmittelbar hinter einer Nachricht maschine angeordnet sein, wobei die hyperbolischen Richtwalzen das Material bei konstanter Durchlaufgeschwindigkeit durch die Vorrichtung transportieren. Die aus der Vorrichtung 1 ausgestoßenen Materialabschnitte werden mittels eines Wiegesystems kontrolliert und registriert, wobei ein Rechner die nicht in der Gewichtstoleranz gefertigten Abschnitte erkennt und die Steuerung das getrennte Auswerfen dieser Ausschußteile signalisiert.

Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Materialachse

3

Gehäuse

4

feste Scherbuchse

5

bewegliche Scherbuchse

6

erster Stößel

7

erster Hammer

8

Flansch

9

erster elektrischer Linearbeschleuniger (Linearmotor)

10

Stator

16

zweiter Stößel

17

zweiter Hammer

19

zweiter elektrischer Linearbeschleuniger (Linearmotor)

20

Tisch

21

dritter elektrischer Linearbeschleuniger.

Claims

1. Vorrichtung (1) zum Schlagtrennen von Draht- und Stangenmaterial, welches der Vorrichtung (1) axial zugeführt wird, mit zwei relativ zu einander bewegbaren Scherbuchsen (4, 5), durch die das Material axial (Achse 2) hindurchführbar ist, wobei die eine Scherbuchse (5) gegenüber der anderen Scherbuchse (4) senkrecht zur Materialachse (2) mittels eines auf dieser senkrecht stehenden Stößels (6, 16) schlagartig verschiebbar ist und das Material durch Scheren getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (6, 16) als Läufer eines elektrischen Linearbeschleunigers (9, 19) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Zurückstoßen der beweglichen Scherbuchse (5) dem ersten Stößel (6) gegenüberliegend ein zweiter, als Läufer eines zweiten elektrischen Linearbeschleunigers (19) ausgebildeter Stößel (16) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Scher buchse (5) zugewandten Ende an dem Stößel (6, 16) ein Hammer (7, 17) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hammer (7, 17) gegenüber dem Stößel (6, 16) in Bewegungsrichtung des Stößels (6, 16) geringfügig von diesem unabhängig bewegbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hammer (17) wesentlich leichter ist, als der erste Hammer (7).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hammer (17) wesentlich kleiner ist, als der erste Hammer (7) und an seinem der Scherbuchse (5) zugewandten Ende konisch ausgebildet ist und in seiner Achse einen über den Konus hinausstehenden Schlagdorn aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, schwerere Hammer (7) quaderförmig ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Scherbuchse (4) bei der Bewegung der Hämmer (7, 17) auf die bewegliche Scherbuchse (5) zu als fester Anschlag für die beiden Hämmer dient und entsprechend dieser Hämmer geformt ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) der Vorrichtung (1) an einem Tisch (20) gelagert ist und an diesem in Richtung der Materialachse (2) mittels eines dritten elektrischen Linearbeschleunigers (21) hin und her fahrbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter der Scherbuchsen (4, 5) in dem Gehäuse (3) in Richtung der Materialachse (2) mittels eines dritten elektrischen Linearbeschleunigers (21) hin und her fahrbar ist.