DE19914194A1 - Schneidmaschine mit rotierend angetriebenem Schneidmesser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schneidmaschine, insbesondere Laufstreifenschneidmaschine, mit mindestens einem auf einem Messerschlitten (1) zur Erzielung einer Vorschubbewegung linear verfahrbaren und durch einen Motor (2) rotierend angetriebenen Schneidmesser (8). Dabei ist der Motor (2) für den Antrieb des Schneidmessers (8) außerhalb des Messerschlittens (1) angeordnet und es ist ein Drehmomentübertragungsmittel zwischen dem Motor (2) und dem Schneidmesser (8) vorgesehen, wobei der mit dem Messerschlitten (1) verfahrbare Teil des Drehmomentübertragungsmittels gegenüber dem Motor (2) deutlich weniger Masse aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidmaschine mit mindestens einem auf einem Messerschlitten zur Erzielung einer Vorschubbewegung linear verfahrbaren und durch einen Motor rotierend angetriebenen Schneidmesser.

Derartige Schneidmaschinen sind seit vielen Jahren in der betrieblichen Praxis bekannt und dienen beispielsweise als Laufstreifenschneidmaschinen für die Herstellung von Fahrzeugreifen. Zur Erzielung möglichst hoher Produktionsleistungen ist eine hochdynamische Vorschubbewegung des Messerschlittens notwendig. Die bewegbare Masse des Messerschlittens setzt den Bemühungen um eine Verkürzung der Zykluszeiten relativ enge Grenzen bzw. zieht einen erheblichen Aufwand nach sich, da zum Erreichen der Schneidposition und der Ruhestellung jeweils erhebliche Beschleunigungs- bzw. Bremsvorgänge beherrscht werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schneidmaschine der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß eine hochdynamische Vorschubbewegung des Messerschlittens gewährleistet ist, wobei der dafür erforderliche Bauaufwand vergleichsweise gering sein soll.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein wesentlicher Grundgedanke der vorliegenden Erfindung liegt in der Erkenntnis, daß die Masse des üblicherweise als Elektromotor ausgebildeten Antriebssystems für das rotierende Schneidmesser den wesentlichen Bestimmungsfaktor für die Gesamtmasse des Messerschlittens in der bisher üblichen Konstruktion darstellt. Die Erfindung löst sich von der Vorstellung, daß der Antriebsmotor unbedingt auf dem Messerschlitten angeordnet und mit diesem zusammen verfahren werden muß, und sieht statt dessen vor, daß der Motor für den Messerantrieb außerhalb des Messerschlittens, d. h. ortsfest angeordnet ist. Für die Übertragung des Drehmoments vom Motor zum Schneidmesser wird ein Drehmomentübertragungsmittel vorgesehen, das sich dadurch auszeichnet, daß der Teil des Drehmomentübertragungsmittels, der mit dem Messerschlitten verfahren werden muß, eine deutlich geringere Masse aufweist als der ortsfest installierte Motor. Dadurch wird eine drastische Reduzierung des Gesamtgewichts des Messerschlittens erreichbar. Diese Gewichtsreduzierung wiederum ermöglicht eine erhebliche Verbesserung der Dynamik der Vorschubbewegung, da die Kräfte zum Beschleunigen oder Abbremsen des Messerschlittens entsprechend deutlich geringer ausfallen.

Als Drehmomentübertragungsmittel könnte grundsätzlich z. B. eine biegsame Welle eingesetzt werden. Ferner wäre es möglich, eine starre Antriebswelle mit einem von der Kreisform abweichenden Querschnitt (z. B. Viereck oder Sechseck oder Zahnprofil) vorzusehen, die parallel zur Vorschubrichtung des Messerschlittens verläuft und auf der ein Antriebsritzel gleitend verschiebbar ist, das seinerseits aber ortsfest auf dem Messerschlitten montiert ist und das Antriebsdrehmoment über ein entsprechendes Getriebe auf die; Messerwelle überträgt. Vorzugsweise ist das Drehmomentübertragungsmittel jedoch als Mittel zur Übertragung von Zugkräften ausgebildet, also beispielsweise als Kette, Seil oder Riemen. Besonders bevorzugt wird erfindungsgemäß die Ausbildung des Drehmomentübertragungsmittels als umlaufender Zahnriemen, mit dem eine entsprechende Zahnscheibe zusammenwirkt, die an der Antriebswelle des Schneidmessers angeordnet ist. Das Drehmomentübertragungsmittel bzw. der Zahnriemen ist dabei so angeordnet, daß es bzw. er über den Messerschlitten verläuft und seine Bewegungsrichtung außerhalb des Messerschlittens im wesentlichen parallel zur Vorschubbewegung des Schneidmessers, also zur Verfahrrichtung des Messerschlittens liegt. Damit ist der Messerschlitten entlang der Erstreckung des Drehmomentübertragungsmittels verschiebbar, ohne das eine Unterbrechung der Drehmomentübertragung zu irgendeinem Zeitpunkt in Kauf genommen werden muß.

Allerdings ist zu beachten, daß bei einem Verfahren des Messerschlittens in Richtung der Bewegung des umlaufenden Drehmomentübertragungsmittels wegen der Bewegungsüberlagerung eine Reduzierung der Antriebsdrehzahl des Schneidmessers eintritt, während in umgekehrter Weise bei einem Verfahren des Messerschlittens gegen die Bewegungsrichtung des umlaufenden Drehmomentübertragungsmittels eine Erhöhung der Drehzahl des Schneidmessers eintritt. Diese Veränderung der Drehzahl ist ohne Bedeutung, solange das Schneidmesser nicht im Schneideingriff ist. Während der Schneidphase würde eine Drehzahländerung jedoch zu Qualitätseinbußen beim Schneiden führen können. Daher sieht die Erfindung in vorteilhafte Weiterbildung vor, daß der Motor mit einer Drehzahlregelung versehen wird, die dafür sorgt, daß zumindest zeitweilig während einer Vorschubbewegung des Schneidmessers eine Konstanthaltung der Drehzahl gewährleistet ist. Dies muß zumindest dann gewährleistet sein, wenn sich das Schneidmesser gerade im Schneideingriff befindet. Vorzugsweise wird die Drehzahl des Schneidmesser fortlaufend konstant gehalten. Dies läßt sich besonders einfach dadurch bewerkstelligen, daß eine Istwert-Erfassung der Messerdrehzahl erfolgt und dieses Signal an die Drehzahlregelung des Motors gegeben wird.

Alternativ kann statt einer Drehzahlregelung auch eine Steuerung der Messerdrehzahl vorgesehen sein, wobei der Motor des Messers in Abhängigkeit vom Sollwert der Vorschubgeschwindigkeit, der Vorschubrichtung und dem Übersetzungsverhältnis des Zahnriemens gesteuert wird. Sowohl im Fall einer Drehzahlregelung als auch im Fall einer Drehzahlsteuerung bringt die Erfindung als wesentlichen Vorteil eine Reduzierung der mechanischen Belastungen des Riementriebs (z. B. Zahnriemen) wegen entfallender Beschleunigungskräfte (keine Veränderung der Messerdrehzahl) mit sich. Dies wirkt sich besonders wegen der hohen Anzahl an Schneidvorgängen, die z. B. bei 7 Mio. Stück/Jahr liegt, erheblich aus.

Für einen qualitativ hochwertigen Schneidvorgang ist es vielfach wichtig, daß die Schneidrichtung stets dieselbe bleibt. Das bedeutet, daß nach einer Vorschubbewegung eines Schneidvorgangs regelmäßig ein entsprechender Leerhub zurück in die Ausgangsstellung des Messerschlittens zu erfolgen hat. Damit das zu schneidende Gut durch den Leerhub nicht beschädigt wird, ist in an sich bekannter Weise mit Vorteil vorgesehen, daß die erfindungsgemäße Schneidmaschine mit einer Schwingvorrichtung ausgestattet wird, mittels derer das Schneidmesser durch eine Kippbewegung aus der Schneidstellung in eine Neutralstellung bringbar ist und umgekehrt. Zur Betätigung dieser Schwingvorrichtung kann beispielsweise ein Hydraulik- oder Pneumatikzylindersystem vorgesehen sein. Die Kippbewegung erfolgt dabei um eine Achse, die im wesentlichen koaxial zur Bewegungsrichtung des Drehmomentübertragungsmittels ausgerichtet ist. Dadurch kommt es beim Kippen lediglich zu einer entsprechenden leichten Verwindung des Drehmomentübertragungsmittels, die ohne weiteres tolerierbar ist und weder die Drehmomentübertragung stört, noch zu einer Beeinträchtigung des Drehmomentübertragungsmittels selbst führt.

Um den Schneidwinkel den jeweiligen Bedürfnissen anpassen zu können, ist vorteilhaft und ebenfalls in an sich bekannter Weise eine Einstellvorrichtung zur Einstellung des Schneidwinkels des Schneidmessers vorgesehen, die ebenfalls beispielsweise durch ein hydraulisches oder pneumatisches Zylindersystem betätigbar sein kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schneidmaschine und

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Messerschlitten der Schneidmaschine in Fig. 1.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Schneidmaschine ist für den Zuschnitt von Laufstreifen im Rahmen der Herstellung von Fahrzeugreifen vorgesehen. Die Laufstreifen werden von rechts über ein Förderband 13 bis in den Schneidbereich der Schneidmaschine transportiert und dort quer zur Transportrichtung geteilt. Die abgeschnittenen Teilstücke der Laufstreifen werden nach dem Schneiden jeweils über ein System Förderrollen 14 zur weiteren Verarbeitung transportiert. Das Kernstück der Schneidmaschine besteht aus dem Messerschlitten 1, dessen genauer Aufbau aus der Draufsicht der Fig. 2 besser erkennbar ist. Der Messerschlitten 1 ist mit Hilfe einer motorisch angetriebenen Lineareinheit, die beispielsweise mit einem Spindeltrieb versehen ist, auf einem portalartigen Überbau verfahrbar, der sich quer über den durch die Förderbahn 13 und die Förderrollen 14 gebildeten Transportweg erstreckt.

Auf dem Messerschlitten 1 ist ein rotierendes Messer 8 angeordnet, dessen Schneidebene schräg zur Transportebene der Laufstreifen geneigt ist, wie aus Fig. 1 erkennbar ist. Durch die Lineareinheit wird für den Schneidvorgang eine Vorschubbewegung erzeugt, die quer zur Transportebene der Laufstreifen gerichtet ist. Dadurch entstehen Teilstücke der Laufstreifen, die an ihren Enden jeweils eine keilförmig verlaufende Schnittfläche aufweisen. Der gesamte Messerschlitten 1 und die Lineareinheit können um eine Schwenkachse 9 geschwenkt werden, so daß der Schnittwinkel den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden kann. Da eine solche Einstellungsveränderung nur selten vorgenommen werden muß, ist diese Einstellmöglichkeit vorzugsweise manuell vornehmbar. Während des Schneidens wird der zu schneidende Laufstreifen durch einen mittels eines z. B. pneumatischen Druckzylindersystems 11 betätigbaren Niederhalter in seiner Position fixiert.

Das rotierende Messer 8 ist auf dem Messerschlitten 1 am unteren Ende einer stehend angeordneten Messerwelle befestigt, die entsprechend dem gewünschten Schnittwinkel leicht schräg zur Vertikalen angestellt ist. Im Bereich des anderen Endes der Messerwelle ist eine Zahnscheibe 4 drehfest mit der Messerwelle verbunden. Der Antriebsmotor 2, vorzugsweise ein Elektromotor, ist ortsfest im linken Teil des portalartigen Überbaus angeordnet, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Der Motor 2 ist an seiner Antriebswelle mit einer Antriebsrolle 3 versehen, die einen umlaufenden Zahnriemen 7 antreibt. Der Zahnriemen 7 verläuft von der Antriebsrolle 3 geradlinig bis zu einer Umlenkrolle 5 auf der gegenüberliegenden rechten Seite des portalartigen Überbaus, wird dort an einer Umlenkrolle 5 um 180° umgelenkt und läuft über den Messerschlitten 1 zur Antriebsrolle 3 zurück. Im Bereich des Messerschlittens 1 wird der zurücklaufende Teil des umlaufenden Zahnriemens 7 über die Zahnscheibe 4 für den Messerantrieb und zwei symmetrisch zu beiden Seiten der Zahnscheibe 4 angeordnete Umlenkrollen 6 geführt. Auf diese Weise befindet sich der Zahnriemen über einen Umfangswinkel von (im dargestellten Ausführungsbeispiel) etwas mehr als 90° im Eingriff mit der Zahnscheibe 4.

Wenn der Messerschlitten 1 bei laufendem Antrieb durch den Motor 2 über die Lineareinheit verfahren wird, so stellt sich bei konstanter Drehzahl des Motors 2 je nach Richtung des linearen Verfahrens des Messerschlittens 1 an der Antriebswelle des rotierenden Messers 8 eine höhere oder eine niedrigere Drehzahl ein, je nachdem ob das lineare Verfahren gegen die Bewegungsrichtung des antreibenden Teils des Zahnriemens 7 oder in Bewegungsrichtung des Zahnriemens 7 erfolgt. Um auf jeden Fall während des eigentlichen Schneideingriffs des Messers 8 eine konstante Drehzahl zu gewährleisten, ist die erfindungsgemäße Schneidmaschine vorzugsweise mit einer Drehzahlregelung des Motors 2 ausgestattet, die über eine Istwert-Erfassung der Drehzahl des Messers 8 im Bedarfsfall die Antriebsdrehzahl des Motors 2 erhöht oder absenkt, um eine konstante Drehzahl des Messers 8 sicherzustellen. Diese Drehzahlregelung ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Alternativ kann auch eine Steuerung der Messerdrehzahl in Abhängigkeit von dem Bewegungsparametern des Zahnriementriebs vorgesehen sein.

Im Regelfall ist es erwünscht, das Schneiden einzelner Laufstreifen jeweils immer in der gleichen Richtung der Vorschubbewegung auszuführen, um eine gleichbleibende Schnittqualität zu gewährleisten. Aus diesem Grunde muß der Messerschlitten 1 nach Ausführung eines Schneidvorgangs jeweils in seine Ausgangsposition zurückgefahren werden. Damit das ständig weiterrotierende Messer 8 bei einem solchen Leerhub zur Erreichung der Ausgangsposition nicht einen gerade durch den Schneidbereich transportierten Laufstreifen beschädigt, wird das rotierende Messer 8 aus seiner Schneidposition in eine Neutralstellung herausgeschwenkt. Hierzu ist Schwenkzylinder 10 vorgesehen, der das Messer 8 mit der Messerwelle und der Zahnscheibe 4 um eine Schwenkachse 9 verschwenkt, so daß das Messer 8 außer Eingriff gelangt und sicher über den Laufstreifen hinweggefahren werden kann. Dieser Schwenkvorgang führt lediglich zu einer geringen Verwindung des Zahnriemens 7 im Bereich seiner parallel zur Vorschubrichtung liegende Teile. Mit Hilfe des umlaufenden Zahnriemens 7 wird eine bautechnisch außerordentlich einfache Lösung für eine sichere Übertragung des Drehmoments vom Antriebsmotor 2 auf die Messerwelle des Messers 8 gewährleistet. Mit einem Kettenantrieb oder mit einem umlaufenden Seil ließe sich ein ähnlicher Effekt erreichen.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Antriebsmotors an einer Stelle außerhalb des bewegten Messerschlittens ist es möglich, das Gewicht des Messerschlittens um etwa 40% gegenüber der herkömmlichen Bauweise zu reduzieren, die eine Anordnung des Motors auf dem Messerschlitten vorsieht. Infolge der drastischen Gewichtsersparnis sind die Kräfte für die Beschleunigung oder das Abbremsen des Messerschlittens erheblich geringer. Dadurch ist es möglich, die Geschwindigkeit für das Verfahren des Messerschlittens, insbesondere während eines Leerhubs zur Erreichung der Ausgangsposition, deutlich zu erhöhen, so daß auf diese Weise die Leistungsfähigkeit der gesamten Schneidmaschine erheblich gesteigert werden kann.

Claims (8)

1. Schneidmaschine, insbesondere Laufstreifenschneidmaschine, mit mindestens einem auf einem Messerschlitten (1) zur Erzielung einer Vorschubbewegung linear verfahrbaren und durch einen Motor (2) rotierend angetriebenen Schneidmesser (8), dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2) für den Antrieb des Schneidmessers (8) außerhalb des Messerschlittens (1) angeordnet ist und daß ein Drehmomentübertragungsmittel zwischen dem Motor (2) und dem Schneidmesser (8) vorgesehen ist, wobei der mit dem Messerschlitten (1) verfahrbare Teil des Drehmomentübertragungsmittels gegenüber dem Motor (2) deutlich weniger Masse aufweist.

2. Schneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentübertragungsmittel ein Mittel zur Übertragung von Zugkräften umfaßt.

3. Schneidmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentübertragungsmittel einen umlaufenden Zahnriemen (7) und eine mit dem Zahnriemen (7) zusammenwirkende Zahnscheibe (4) an der Antriebswelle des Schneidmessers (8) umfaßt.

4. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung des Drehmomentübertragungsmittels außerhalb des Messerschlittens (1) im wesentlichen parallel zur Vorschubbewegung des Schneidmessers (8) liegt.

5. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2) mit einer Drehzahlregelung oder Drehzahlsteuerung zur zumindest zeitweiligen Konstanthaltung der Drehzahl des Schneidmessers (8) während einer Vorschubbewegung des Schneidmessers (8) versehen ist.

6. Schneidmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlregelung eine Istwert-Erfassung der Messerdrehzahl umfaßt.

7. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidmesser (8) durch eine Kippbewegung aus einer Neutralstellung in die Schneidstellung bringbar ist.

8. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einstellvorrichtung zur Einstellung des Schneidwinkels des Schneidmessers (8) vorgesehen ist.