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Die Erfindung betrifft Einrichtungen zum Schneiden von unbeschichteten oder beschichteten Körpern zur Isolation oder Dämmung mit einem draht- oder bandförmigen Schneidorgan.
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Schneidgeräte mit einem hin- und herbewegbaren Rahmen mit einem Schneidorgan sind bekannt. Dabei ist der Rahmen mit dem Schneidorgan an wenigstens einen Exzenter gekoppelt.
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Ein derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren ist unter anderem durch die Druckschrift
EP 0 770 459 B1 bekannt. Zum Schneiden ist das Schneidmittel längsverschiebbar gelagert und mit einer Antriebseinrichtung für eine hin- und hergehende Bewegung des Schneidmittels verbunden. Das Schneidmittel ist insbesondere ein beheizter Draht in einem Rahmen, der zum Schneiden von Styroporblöcken verwendet wird. Zum Schneiden des Styroporblocks sind zwei derartig ausgebildete Rahmen angeordnet. Diese sind mit der Antriebseinrichtung so gekoppelt, dass die Rahmen gegenläufig bewegt werden. Das Schneiden des Styroporblocks basiert auf der durch den beheizten Draht hervorgerufenen Wärme. Das Material verbrennt lokal am Draht, so dass die Schnittfuge entsteht. Dieser Vorgang wird durch die Bewegung des Drahtes in dessen Längsrichtung unterstützt. Mit dieser Vorrichtung und diesem Verfahren wird ein großer Hub erzielt.
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Durch die Druckschrift
DE 32 13 900 A1 ist ein Verfahren zum Schneiden von Kunststoffblöcken bekannt. Dazu werden oszillierende Schneiddrähte, die zu zusätzlich um ihre Längsachse rotieren, eingesetzt. Die Drähte erwärmen sich durch die Reibung am Block, so dass dieser durch Wärmeeinwirkung thermisch schneidbar ist. Die zusätzliche Rotation des Schneiddrahtes bedingt eine aufwändige Realisierung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unbeschichtete oder beschichtete Körper mit einem Schneidorgan einfach und Maß genau zu schneiden.
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Diese Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
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Die Einrichtungen zum Schneiden von unbeschichteten oder beschichteten Körpern zur Isolation oder Dämmung mit einem draht- oder bandförmigen Schneidorgan zeichnen sich insbesondere durch eine einfache Realisierung aus.
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Dazu ist das draht- oder bandförmige Schneidorgan an beabstandet zueinander angeordnete Einrichtungen für eine hin- und hergehende Bewegung gekoppelt.
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Diese sind weiterhin an wenigstens einen Antrieb gekoppelt. Darüber hinaus sind die Einrichtungen synchron arbeitende Einrichtungen, so dass das draht- oder bandförmige Schneidorgan zum Schneiden in seiner Längsachse schwingt.
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Das Schneidorgan ist günstigerweise ein Schneiddraht oder ein Schneidband. Der Abstand der Einrichtungen für eine hin- und hergehende Bewegung bestimmt die Länge des zu schneidenden Körpers. Das Schneidorgan schwingt und vibriert durch die Bewegungen der Einrichtungen in seiner Längsachse. Die vorhandenen Unebenheiten des Schneidorgans führen zu der Schnittwirkung der Einrichtung. Die Körper werden durch die hin- und hergehenden Bewegungen des Schneidorgans getrennt, wobei durch diese Bewegung eine Schnittfuge im Körper erzeugt wird. Die Schnittfuge entsteht günstigerweise durch eine Schleif- und/oder Schnittwirkung des Schneidorgans.
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Damit sind vorteilhafterweise, unbeschichtete oder beschichtete Körper mit dem Schneidorgan einfach zu trennen. Das sind insbesondere Körper zur Wärmedämmung oder Schallisolation. Darüber hinaus können aber auch Formkörper leicht realisiert werden. Vorteilhafterweise sind das auch beschichtete Körper. Derartige Beschichtungen bestehen bekannterweise aus einem Metall oder einem Kunststoff.
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Weiterhin ist eine minimale bis keine Spanausbildung während des Schneidvorgangs zu verzeichnen.
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Bei geschäumten Körpern verbessert sich weiterhin vorteilhafterweise die Schnittoberfläche durch partielles Aufschmelzen der oberflächennahen Schicht. Derartige Körper bestehen aus bekannten geschäumten Polystyrol.
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Damit lässt sich die Einrichtung vielfältig einsetzen. Insbesondere auch Körper aus nicht brennbaren geschäumten Kunststoffen, Faserstoffen und Naturstoffen, die auch eine Beschichtung aufweisen können, sind leicht schneidbar.
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Der synchrone Betrieb der mechanisch schwingenden Einrichtungen gewährleistet ein sicheres Schneiden der unbeschichteten oder beschichteten Körper.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 13 angegeben.
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Die Einrichtungen sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 2 so an den Antrieb gekoppelt, dass das Schneidorgan mit einer Frequenz von größer 100 Hz und einem Hub kleiner/gleich 3 mm in seiner Längsachse schwingt.
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Der Antrieb ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 ein rotatorisch arbeitender Antrieb. An diesen sind weiterhin zwei Übertragungsmechanismen für die Rotationsbewegung des Antriebs angeschlossen. Weiterhin ist das draht- oder bandförmige Schneidorgan an Exzenter an den Übertragungsmechanismen als Einrichtungen für eine hin- und hergehende Bewegung gekoppelt.
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Der Antrieb ist dazu beispielsweise ein bekannter Elektromotor. An den Läufer sind die Übertragungsmechanismen in Form von Wellen gekoppelt.
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Das draht- oder bandförmige Schneidorgan ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 4 an Linearmotore als Antriebe mit Einrichtungen für eine hin- und hergehende Bewegung gekoppelt. Weiterhin sind die Linearmotore synchron arbeitende Linearmotore, so dass das draht- oder bandförmige Schneidorgan in seiner Längsachse schwingt. Als Linearmotore können dazu günstigerweise Piezoelemente eingesetzt werden, die sich äquivalent einer angelegten elektrischen Spannung deformieren. Mittels einer Wechselspannung schwingen die Piezoelemente mit der Frequenz der Wechselspannung. Der Hub wird durch den Spannungswert bestimmt.
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Nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 5 ist das draht- oder bandförmige Schneidorgan an Unwuchtmotore als Antriebe mit Einrichtungen für eine hin- und hergehende Bewegung gekoppelt. Das sind synchron arbeitende Unwuchtmotore, so dass das draht- oder bandförmige Schneidorgan in seiner Längsachse schwingt. Bestandteile der Unwuchtmotore sind bekannte Elektromotore.
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Die Linear- oder Unwuchtmotore sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 6 geführte Bestandteile von Geradführungen. Weiterhin sind die Geradführungen an einem Grundkörper für den Körper zur Isolation oder Dämmung so angeordnet, dass das Schneidorgan gegenüber dem Grundkörper und damit den Körper zur Isolation oder Dämmung verfahrbar ist. Damit ist eine kompakte Einrichtung zum Schneiden von unbeschichteten oder beschichteten Körpern zur Isolation oder Dämmung mit einem draht- oder bandförmigen Schneidorgan realisiert. Die Geradführungen können auch über feststellbare Drehgelenke mit dem Grundkörper verbunden sein, so dass leicht verschiedene Geometrien schneidbar sind. Diese Schneideinrichtung ist auch mobil ausführbar, so dass eine Anwendung am Bearbeitungsort der Körper zur Isolation oder Dämmung möglich ist.
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Der Antrieb, die Linearmotore oder die Unwuchtmotore sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 7 an einem Bügel angeordnet. Damit ist eine leichte und einfache Handhabbarkeit der Einrichtung gegeben. Das Schneidorgan lässt sich damit leicht per Hand oder mittels einer Führung zum Schneiden des Körpers zur Isolation oder Dämmung bewegen.
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Der Bügel mit dem Antrieb, den Linearmotoren oder den Unwuchtmotoren ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 8 ein lösbarer oder fester sowie geführter Bestandteil von Geradführungen. Darüber hinaus sind die Geradführungen an einem Grundkörper für den Körper zur Isolation oder Dämmung so angeordnet, dass der Bügel und damit das Schneidorgan gegenüber dem Grundkörper und somit den Körper zur Isolation oder Dämmung verfahrbar ist.
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Die Unwuchtmotore nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 9 in Form von permanenterregten Motoren besitzen bekannterweise jeweils einen Stator und einen Rotor mit Magneten. Weiterhin sind die permanent erregten Motore jeweils über einen Stromrichter und einer Einrichtung zur Ermittlung der Lage des Rotors mit einer Steuereinrichtung verbunden, so dass die Lage der Rotoren aufeinander abstimmbar und damit eine synchrone Arbeit der Unwuchtmotore realisierbar ist. Permanent erregte Motore sind bekannte permanent erregte Synchronmaschinen oder bürstenlose Gleichstrommotore, die aus dem Stator und dem Rotor mit Magneten bestehen. Die einzelnen Phasen des Stators sind im Stern oder Dreieck verschaltet. Der Motor wird mit einem Stromrichter betrieben. Mittels der Steuereinrichtung werden die Rotorlage ermittelt und die einzelnen Phasen bestromt.
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Die Rotorlage wird dazu mittels Sensoren oder sensorlos detektiert. Sensoren sind dazu beispielsweise bekannte Hallsensoren. Sensorlos wird in einer ersten Variante die durch Bewegung in den Phasen induzierte Spannung detektiert. In einer zweiten Variante werden die Ständerinduktivitäten variiert, wobei die Sättigung der Ständerinduktivität durch das Rotorfeld der Permanentmagnete und das stromverursachte Statorfeld beeinflusst wird.
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Günstigerweise ist die Einrichtung zur Ermittlung der Lage der Rotoren nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 10 eine Einrichtung zur Ermittlung der Lage der Rotoren im Anlauf und/oder während des Betriebs der Motore. Damit ist ein synchroner Betrieb der Unwuchtmotore leicht realisierbar.
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Nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 11 ist das Schneidorgan ein aus einem Metall oder einer Keramik bestehendes Schneidorgan. Die Breite der Schnittfuge ist durch den Durchmesser des drahtförmigen Schneidorgans oder der Dicke des bandförmigen Schneidorgans bestimmt.
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Das Schneidorgan kann dabei vorteilhafterweise Partikel aus einem Hartstoff aufweisen. Damit wird die Rauheit der Oberfläche des Schneidorgans und daraus folgernd die Schnittwirkung wesentlich erhöht. Günstigerweise können die Partikel aus Diamant, einer Keramik oder Hartmetall bestehen.
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Das drahtförmige Schneidorgan kann darüber hinaus auch aus mehreren miteinander verdrillten Drähten bestehen.
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Die Endenbereiche des Schneidorgans oder an den Enden des Schneidorgans angeordnete Koppelelemente sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 12 in Zwangsführungen geführt. Diese verhindern das Schwingen des Schneidorgans quer zu dessen Längsachse. Das ist insbesondere bei langen Schneidorganen vorteilhaft, so dass auch lange Schnitte mit der Einrichtung realisierbar sind. Zwangsführungen sind dazu beispielsweise entweder in Längsrichtung beabstandet angeordnete und im Umfang jeweils eine Nut aufweisende Rollen oder Rohrstücke.
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Der Körper zur Isolation und Dämmung besteht nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 13 aus geschäumten Kunststoff, organischen Faserstoffen, anorganischen Faserstoffen, Späne aufweisenden Stoffen, einem Verbundwerkstoff, Naturstoffen, Polyrethan selbst oder aus einer Kombination dieser Stoffe.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine Einrichtung zum Schneiden von unbeschichteten oder beschichteten Körpern mit einem Antrieb für das schwingende Schneidorgan,
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2 eine Einrichtung mit einem Antrieb für einen Bügel,
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3 eine Einrichtung zum Schneiden von unbeschichteten oder beschichteten Körpern mit Linear- oder Unwuchtmotoren,
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4 eine Einrichtung mit Linear- oder Unwuchtmotoren an einem Bügel und
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5 eine Schneidvorrichtung mit einem geführten Bügel mit einer Einrichtung.
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Eine Einrichtung zum Schneiden von unbeschichteten oder beschichteten Körpern zur Isolation oder Dämmung besteht im Wesentlichen aus einem Schneiddraht 1 als ein drahtförmiges Schneidorgan, Einrichtungen für eine hin- und hergehende Bewegung 2 und wenigstens einem Antrieb 3.
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In einem ersten Ausführungsbeispiel besteht eine Einrichtung zum Schneiden von unbeschichteten oder beschichteten Körpern zur Isolation oder Dämmung aus dem Schneiddraht 1, den Einrichtungen 2 für eine hin- und hergehende Bewegung, dem Antrieb 3 und Übertragungsmechanismen.
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Die 1 zeigt eine Einrichtung zum Schneiden von unbeschichteten oder beschichteten Körpern mit einem Antrieb für das schwingende Schneidorgan in einer prinzipiellen Darstellung.
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Der Antrieb 3 ist ein rotatorisch arbeitender Antrieb 3 in Form eines bekannten Elektromotors. An den Antrieb 3 sind zwei Übertragungsmechanismen für die Rotationsbewegung des Antriebs 3 angeschlossen. Das sind zwei Wellen 4, die entweder beidseitig an den Läufer des Elektromotors oder über ein Getriebe an den Elektromotor angekoppelt sind. Die Wellen 4 sind vorteilhafterweise biegsame Wellen 4. Die Einrichtungen 2 sind in Verbindung mit dem Schneiddraht 1 in einer Ausführungsform als Exzenter ausgebildet. Die Exzentrizität bestimmt den Hub und die Drehzahl ist äquivalent der Frequenz des Schneiddrahts 1. Die Einrichtungen 2 sind Vibrationen erzeugende Vorrichtungen für den Schneiddraht 1. Mit bekannten Konstruktionen und Halterungen ist damit leicht ein Bügel realisierbar. Der eine Antrieb 3 und die Wellen 4 gewährleisten synchron arbeitende Einrichtungen 2, so dass der Schneiddraht 1 in seiner Längsachse schwingt.
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In einer Ausführungsform bestehen die Übertragungsmechanismen jeweils aus zwei über ein Getriebe 5 miteinander verbundenen Wellen 4a, 4b. Das Getriebe 5 ist als bekanntes Kegelradgetriebe 5 ausgeführt, so dass die Wellen 4a, 4b winklig zueinander anordenbar sind.
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Die 2 zeigt eine Einrichtung mit einem Antrieb für einen Bügel in einer prinzipiellen Darstellung.
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Der Bügel ist dazu U-förmig ausgebildet. Im Mittelteil befinden sich der Antrieb 3 und die ersten Wellen 4a. In den Schenkeln des Bügels sind die zweiten Wellen 4b angeordnet.
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Eine Einrichtung zum Schneiden von unbeschichteten oder beschichteten Körpern zur Isolation oder Dämmung besteht in einem zweiten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus einem Schneiddraht 1 als drahtförmiges Schneidorgan mit Unwuchtmotoren 7 am Schneiddraht 1 und einer Steuereinrichtung 8 zur synchronen Arbeitsweise der Unwuchtmotore 7.
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Die 3 zeigt eine Einrichtung zum Schneiden von unbeschichteten oder beschichteten Körpern mit Unwuchtmotoren 7 in einer prinzipiellen Darstellung.
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Ein Unwuchtmotor 7 besitzt sowohl einen Antrieb 3 als auch eine Einrichtung 2 für eine hin- und hergehende Bewegung.
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Zum Schneiden unbeschichteter oder beschichteter Körper sind die Unwuchtmotore 7 geführt angeordnet und/oder sind an einem Bügel 9 befestigt.
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In einer Ausführungsform befinden sich die Unwuchtmotore 7 an Geradführungen, die weiterhin mit einem Grundkörper 10 für den zu schneidenden Körper verbunden sind.
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Die 4 zeigt eine Einrichtung mit Unwuchtmotoren 7 an einem Bügel 4 in einer prinzipiellen Darstellung.
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In einer weiteren Ausführungsform mit den Unwuchtmotoren 7 an dem Bügel 9 ist eine Schneideinrichtung realisiert, die selbst zum Schneiden von Körpern entweder per Hand oder in Verbindung mit Führungen 11 an einem Grundkörper 10 einsetzbar ist.
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Die 5 zeigt eine Schneidvorrichtung mit einem geführten Bügel 9 mit Unwuchtmotoren 7 in einer prinzipiellen Darstellung.
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In Fortführung der weiteren Ausführungsform ist der Bügel 9 an Führungen 11 lösbar angeordnet. Die Führungen 11 sind über feststellbare Drehgelenke 12 mit dem Grundkörper 10 für den unbeschichteten oder beschichteten Körper zur Isolation oder Dämmung verbunden. Damit ist der Bügel 9 mit dem Schneiddraht 1 gegenüber dem Grundkörper 10 verführbar. Weiterhin ist der Winkel zwischen den Führungen 11 und dem Grundkörper 10 einstellbar, so dass verschiedene Schnittwinkel realisierbar sind.
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Die Unwuchtmotore 7 als Einrichtungen 2 für eine hin- und hergehende Bewegung in Form von Vibrationen erzeugenden Vorrichtungen sind beispielsweise als an Rotationsantriebe gekoppelte Exzenter ausgeführt. Die Frequenz der Schwingung für den Schneiddraht 1 wird durch die Drehzahl des Rotationsantriebs bestimmt. Der Hub ist von der Exzentrizität abhängig. Der Exzenter ist bekannterweise insbesondere eine außer mittig angeordnete Scheibe am Rotationsantrieb. An die Scheibe ist der Schneiddraht 1 gekoppelt.
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Die Unwuchtmotore 7 als Rotationsantriebe besitzen permanenterregte Motore jeweils mit einem Stator und einem Rotor mit Magneten. Die permanenterregten Motore sind jeweils über einen Stromrichter und einer Einrichtung zur Ermittlung der Lage des Rotors mit der Steuereinrichtung 8 verbunden, so dass die Lage der Rotoren aufeinander abstimmbar und damit eine synchrone Arbeit der Unwuchtmotore 7 realisierbar ist. Die Einrichtung zur Ermittlung der Lage der Rotoren ist dazu eine Einrichtung zur Ermittlung der Lage der Rotoren im Anlauf und/oder während des Betriebs der Motore.
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Eine weitere Ausführungsform des Ausführungsbeispiels besitzt Linearmotore anstelle der Unwuchtmotore 7. Das sind schwingende Piezoelemente, die sich mit der Frequenz einer angelegten elektrischen Spannung deformieren und damit schwingen. Die Amplitude der Schwingungen wird durch die Größe der Wechselspannung bestimmt. Somit wird der Hub durch die Größe der Wechselspannung und die Frequenz der Schwingung durch die Frequenz der Wechselspannung bestimmt.
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Bei einem langen Schneiddraht 1 sind in einer weiteren Ausführungsform der Ausführungsbeispiele Zwangsführungen für den Schneiddraht 1 oder Koppelelemente mit dem Schneiddraht 1 vorgesehen. Diese sind mit dem Bügel 9 verbunden. Die Koppelelemente dienen gleichzeitig vorteilhafterweise zur Befestigung des Schneiddrahtes 1 selbst.
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In einer Ausführungsform der Zwangsführung besteht diese aus in Längsrichtung des Schneiddrahtes 1 beabstandet zueinander angeordneten Rollen, die eine umlaufende Nut besitzen. Zwischen den Rollen ist das Koppelelement geführt. Der Abstand der Rollen ist entweder fest oder einstellbar. Die Rollen können in einer Variante federnd so angeordnet werden, dass die Rollen in Richtung Koppelelement gedrückt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Zwangsführung besteht diese aus einem Rohrstück, in dem das jeweilige Koppelelement geführt ist. Der Hohlraum des Rohrstücks ist zylindrisch oder konisch ausgebildet.
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Günstigerweise schwingt der Schneiddraht 1 mit einer Frequenz von größer 100 Hz und einem Hub kleiner/gleich 3 mm in seiner Längsachse. Der Schneiddraht 1 selbst besteht aus einem Metall. Weiterhin kann dieser mit Partikeln aus einem Hartstoff versehen sein. Dieser ist dazu vorteilhafterweise Diamant, eine Keramik oder Hartmetall.
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Der Körper zur Isolation oder Dämmung besteht beispielsweise aus einem geschäumten Kunststoff, organischen Faserstoff, anorganischen Faserstoff, Späne aufweisenden Stoff, Verbundwerkstoff, Naturstoff, Polyurethan jeweils aus dem Stoff selbst oder aus einer Kombination dieser Stoffe.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0770459 B1 [0003]
- DE 3213900 A1 [0004]
