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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ablängen von Kunststoffprofilen gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
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Zum Ablängen von Kunststoffprofilen ist es beispielsweise aus dem
deutschen Gebrauchsmuster 94 16 948 bekannt, zwei in der Schnittebene fluchtende und gegenläufig rotierende Sägeblätter auf das Werkstück abzusenken. Dabei führen die beiden Sägeblätter zwei sich überlappende Schnitte aus und teilen auf diese Weise das Werkstück. Derartige Sägen eignen sich auch zur Verwendung in Extrusionsstraßen zur Herstellung von Endlosprofilen, wobei in diesem Falle die Sägen fliegend gelagert sind. Der Einsatz von Sägen zum Ablängen von Kunststoffprofilen ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass durch den Sägeschnitt Sägespäne entstehen, die nach dem Ablängen sorgfältig von den Kunststoffprofilen entfernt werden müssen. Darüber hinaus ist mit jedem Sägeschnitt ein entsprechend der Breite der Sägeblätter zwar geringer, sich im Laufe der Zeit aber zu einem beträchtlichen Materialverlust summierender Nachteil verbunden. Ein weiterer Nachteil besteht in dem zeitaufwändigen Wechsel der Sägeblätter, sobald diese stumpf geworden sind, sowie in der hohen Lärmbelastung während des Sägens.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile sind daher auch schon sogenannte ”Guillotinen” bekannt, bei denen ein feststehendes Messer auf das abzulängende Profil abgesenkt wird, wobei das Profil durchtrennt wird. Dazu ist die Schneide des Messers schräg zur Absenkbewegung an einem Messerträger befestigt, der mit Hilfe eines Antriebs entlang einer Linearführung auf und ab bewegt werden kann. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus der
DE 201 10 794 U1 und
DE 20 2005 016 168 U1 bekannt und haben sich im Betrieb bestens bewährt.
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Bei unregelmäßigen Querschnitten des Kunststoffprofils, wie sie in der Regel bei Fensterprofilen anzutreffen sind, kommt es häufig zu der Situation, dass das schräg stehende Messer beim Absenken auf das Kunststoffprofil zunächst auf einen seitlich über die Aufstandsfläche auskragenden und daher nicht unterstützten Teilquerschnitt des Kunststoffprofils trifft. Beim Auftreffen des Messers auf das Kunststoffprofil entsteht daher eine außerhalb der Aufstandsfläche verlaufende Druckkraft, die für eine Verformung des Profilquerschnitts während des Schneidvorgangs ursächlich sein kann, mit der Folge, dass der Schnitt nicht präzise in der gewünschten Schnittebene erfolgt und das Profil vor seiner weiteren Verwendung noch einmal exakt geschnitten werden muss.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, bekannte Vorrichtungen derart weiterzuentwickeln, dass mit ihnen auch Kunststoffprofile mit unregelmäßig geformtem Querschnitt problemlos abgelängt werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der Grundgedanke der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die relative Lage des Messers zum Kunststoffprofil während des Schneidvorgangs wesentlichen Einfluss auf die Schnittqualität hat und dass sich eine Schrägstellung der Schneide im Bezug auf die Absenkbewegung des Messers positiv auf die Schnittqualität auswirkt. Bei einer schräg gestellten Schneide kann die beim Eindringen des Messers in das Kunststoffprofil wirkende Kraft in eine in Absenkbewegung gerichtete Kraftkomponente und eine senkrecht zur Absenkbewegung gerichtete Kraftkomponente aufgeteilt werden, die zusammen auf den Profilquerschnitt einwirken. Bei Profilquerschnitten mit horizontal über den Profilquerschnitt auskragenden Teilquerschnitten ist es dabei entscheidend, ob der schräge Schnitt am freien Rand des Teilquerschnitts ansetzt und sich in Richtung zur Wurzel fortsetzt, wo der Teilquerschnitt aus dem Kernquerschnitt hervorgeht, oder umgekehrt. Im ersten Fall wird durch die horizontale Komponente der Schnittkraft das auf den Teilquerschnitt aufgebrachte Biegemoment und die damit einhergehende Verformung verstärkt, während im zweiten Fall die Horizontalkomponente zu einer Verringerung des Biegemoments führt.
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Es ist der Verdienst der Erfindung, diese Zusammenhänge erkannt und daraus eine Lösung entwickelt zu haben, die das Problem einer unpräzisen Schnittführung beim Ablängen eines Kunststoffprofils in überraschend einfacher Art und Weise löst. Die erfindungsgemäße Lösung sieht dazu vor, das schräggestellte Messer um eine zur Absenkbewegung parallel verlaufende Achse um 180° zu drehen, so dass der beim Absenken des Messers erfolgende Lastangriff auf das Profil von der gegenüberliegenden Profilseite erfolgt, wo im Regelfall der Schnitt durch das Profil am ausreichend unterstützten Kernquerschnitt beginnt. Auf diese Weise gelingt es, einen sauberen Schnitt durch das Profil zu führen, der eine Verwendung des abgelängten Kunststoffprofils ohne weitere Nachbearbeitung möglich macht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzt die Vorrichtung hierfür eine am Schneidtisch drehbar gelagerte Tischplatte, an der die Schneideinheit montiert ist. Auf diese Weise ist es möglich, innerhalb kürzester Zeit den Tisch auf ein verändertes Querschnittsprofil einzustellen, indem lediglich die Tischplatte um 180° gedreht wird.
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Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Tischplatte mit Hilfe von Feststellmitteln in ihrer relativen Lage zum Schneidtisch arretierbar ist. Dies kann einerseits durch Arretierbolzen an der Tischplatte erreicht werden, die in vorgegebene Passbohrungen am Schneidtisch eingreifen. Durch geeignete Anbringung der Bohrungen können auf diese Weise häufig benutzte Winkel wie z. B. 180° oder, wenn auf Gärung geschnitten werden soll, 45° schnell und einfach ausgewählt werden. Es ist aber auch möglich, die Feststellung der Tischplatte über Klemmschrauben vorzunehmen, die eine Feststellung der Tischplatte stufenlos in jeder beliebigen Drehposition erlauben.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung besitzt die Schneideinheit einen Messerrahmen, an dem das Messer befestigt ist. Die Rahmenform der Schneideinheit gewährleistet eine starre gleichbleibende Geometrie, so dass Verformungen im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgrund der auftretenden Belastungen minimal bleiben. Dies gewährleistet eine dauerhaft hohe Schnittqualität.
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Die Schneideinheit ist innerhalb einer Linearführung am Schneidtisch gelagert, entlang der die Hub- und Senkbewegung des Messerrahmens erfolgt. Zur Erzielung eines kompakten Aufbaus sind die beiden Rahmenstangen des Messerrahmens Teil der Linearführung, weisen also eine Doppelfunktion auf. Als Antrieb für die Hub- und Senkbewegung des Messerrahmens sind Spindeltriebe oder hydraulisch angetriebene Zylinderkolbeneinheiten denkbar. Demgegenüber bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der ein Exzenterantrieb den Antrieb des Messers besorgt, wobei über eine Pleuelstange die Hub- und Senkbewegung auf die Schneideinheit übertragen wird. Diese Form des Antriebs erweist sich als äußerst wirtschaftlich, da auf ein hydraulisches System vollständig verzichtet werden kann. Zudem kann durch die Rotationsgeschwindigkeit des Exzenters die Leistung der Schneideinheit stufenlos eingestellt werden.
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Vorteilhafterweise sind sowohl die gesamte Schneideinheit als auch der dazugehörige Antrieb derart an der drehbaren Tischplatte montiert, dass beim Umrüsten der Vorrichtung auf eine andere Profilgeometrie alle funktionswesentlichen Komponenten in ihrer relativen Lage zueinander mitbewegt werden.
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In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung wird die Tischplatte händisch in die gewünschte Position gedreht. Von der Erfindung mit umfasst sind jedoch auch Ausführungsformen, bei denen der Antrieb motorisch erfolgt, beispielsweise mittels eines elektronisch gesteuerten Motors, der über ein Getriebe ein Antriebsritzel in Rotation versetzt, das mit einem den Außenumfang der Tischplatte oder des Drehkranzes 6 umlaufenden Zahnkranz kämmt.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Integration in den Extrusionsprozess von Kunststoffprofilen. Um dabei einen Schnitt am sich bewegenden Kunststoffprofil vornehmen zu können, ist die Schneideinheit in Profillängsrichtung verschieblich gelagert und folgt für die Dauer des Schnittvorgangs dem extrudierten Profil.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung offenbar werden.
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Es zeigt
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1 eine Schrägansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung, teilweise in aufgebrochener Darstellung,
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2 eine Ansicht auf die in 1 dargestellte Vorrichtung in Richtung der Längsachse des abzulängenden Kunststoffprofils,
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3 eine Seitenansicht auf die in 1 dargestellte Vorrichtung und
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4 eine Draufsicht auf die in 1 dargestellte Vorrichtung.
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Die 1 bis 4 zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung in verschiedenen Ansichten, wobei auf die Darstellung des Maschinenrahmens verzichtet worden ist, um die Erkennbarkeit der erfindungsgemäßen Komponenten zu verbessern. Mit dem Bezugszeichen 2 ist die Längsachse eines nicht weiter dargestellten Kunststoffprofils bezeichnet, das beispielsweise mit konstanter Geschwindigkeit von einem Profilabzug aus einer Kalibrierungsvorrichtung einer Extrusionsanlage gezogen wird. Das Kunststoffprofil kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen, wobei sich die Erfindung insbesondere zum Ablängen von Kunststoffprofilen eignet, deren Querschnitt Teilbereiche aufweist, die horizontal über den Kernquerschnitt hinausreichen, was beispielsweise bei Fensterprofilen gang und gäbe ist.
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Die Vorrichtung 1 besitzt einen in der Draufsicht rechteckförmigen Schneidtisch 3, an dessen Unterseite entlang der zur Achse 1 parallel verlaufenden Ränder Führungsbuchsen 4 einer Linearführung angeordnet sind. Die Führungsbuchsen 4 umgreifen dabei nicht dargestellte Führungsstangen, die Teil des Maschinengrundrahmens sind und entlang denen der Tisch 3 in Richtung der Achse 1 hin- und herbewegbar ist. Somit ist der Schneidtisch 3 in der Lage, der Bewegung des mit konstanter Geschwindigkeit aus dem Profilabzug kommenden Profilstrang für die Dauer eines Schnittes zu folgen.
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Darüber hinaus ist an der Unterseite des Schneidtisches 3 der feststehende Außenring 5 eines Drehkranzes 6 befestigt, an dem der Innenring 7 des Drehkranzes 6 über Wälzkörper drehbar geführt ist. Der Innenring 7 trägt eine kreisförmige Tischplatte 8, die bündig in die Oberfläche des Schneidtisches 3 eingesetzt ist und somit um eine senkrecht zur Oberfläche des Schneidtisches 3 verlaufende Achse gegenüber dem Schneidtisch 3 verdrehbar ist.
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Entlang des Kunststoffprofils, also entlang der Achse 2, sind sowohl Schneidtisch 3 als auch Tischplatte 8 mit einer Beplankung 9 versehen, die dem Kunststoffprofil als Auflage dient. Die Beplankung 9 ist in der Mitte der Tischplatte 8 zur Bildung eines sich bis in die Tischplatte 8 erstreckenden Schneidspalts 10 unterbrochen, worauf später noch zurückgekommen wird. An der Rückseite der Vorrichtung 1 setzt sich die Beplankung 9 in einem geschlossenen Kanal 11 fort, aus welchem das abgelängte Kunststoffprofil der Vorrichtung 1 zur weiteren Verarbeitung entnommen wird.
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Zur Zentrierung und Führung des Kunststoffprofils sieht man an den seitlichen Rändern der Beplankung 9 paarweise angeordnete Führungselemente 12, die in Richtung der Achse 2 einstellbar und über Klemmschrauben in der gewählten Position feststellbar sind. Das Kunststoffprofil ist somit in horizontaler Richtung zwischen den Klemmelementen 12 für den Schneidvorgang gehalten. In vertikaler Richtung sorgen nicht dargestellte auf das Profil absenkbare Niederhalter für dessen Fixierung.
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An der Unterseite der drehbaren Tischplatte 8 ist zudem eine weitere vertikale Linearführung starr befestigt. Diese Linearführung umfasst zwei Führungsbuchsen 13, die in seitlichem Abstand zueinander in etwa auf einem Durchmesser der Tischplatte 8 senkrecht zur Achse 2 angeordnet sind. Die Bohrungen in den Führungsbuchsen 13 setzen sich nach oben in Öffnungen in der Tischplatte 8 fort.
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Die Führungsbuchsen 13 dienen der vertikal verschieblichen Aufnahme eines Messerrahmens 14, der sich zusammensetzt aus zwei jeweils in den Führungsbuchsen 13 angeordneten Rahmenstangen 15, deren obere Enden über einen oberen Jochträger 16 und deren untere Enden über einen unteren Jochträger 17 biegesteif miteinander verbunden sind. Der obere Jochträger 16 besitzt die Gestalt eines auf dem Kopf stehenden U, dessen unterschiedliche lange Schenkel nach unten in Richtung der Tischplatte 8 weisen. Die Enden der beiden Schenkel 16 tragen jeweils eine Klemmeinheit 19, mit deren pneumatisch betätigten Zylinderkolbeneinheiten 21 das Messer 20 lösbar am oberen Jochträger 16 fixiert ist. Eine weitere Zylinderkolbeneinheit 22 besorgt das Spannen des Messers 20 in dessen Längsrichtung, um einen möglichst sauberen Schnitt zu erzeugen. Aufgrund der unterschiedlichen Länge der Schenkel des oberen Jochträgers 16 verläuft die Schneide des Messers 20 in einem spitzen Winkel zur Tischplatte 8.
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Der untere Jochträger 17 ist über einen mittig angeordneten Lagerzapfen 23 und eine daran angelenkte Pleuelstange 24 mit einem Antrieb 25 zur Erzeugung einer Hub- und Senkbewegung des Messerrahmens 14 gekoppelt. Der Antrieb 25 ist nach Art eines Exzenterantriebs ausgebildet und umfasst einen elektronisch gesteuerten Elektromotor 26 mit angeschlossenem Getriebe 27. Über das Getriebe 27 wird eine Steuerscheibe 28 in Rotation versetzt, deren exzentrischer Antriebszapfen 29 mit dem oberen Ende der Pleuelstange 24 verbunden ist. Im Zuge der Rotation des Antriebszapfens 29 wird über die Pleuelstange 24 die Hub- und Senkbewegung des Messerrahmens 14 initiiert. Auch der Antrieb 25 ist fest mit der Unterseite der Tischplatte 8 verbunden.
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Zur Ausführung eines Schneidtaktes führt der Antrieb 25 eine vollständige Umdrehung aus, wobei zunächst der Messerrahmen 14 und damit das Messer 20 auf das Kunststoffprofil abgesenkt und durch das Profil geführt wird. Dabei taucht die Schneide des Messers 20 vollständig in den Schneidspalt 10 der Tischplatte 8 und Beplankung 9 ein. Nachdem der Antriebszapfen 29 den unteren Totpunkt durchlaufen hat, wird der Messerrahmen 14 wieder in die Ausgangsstellung angehoben, womit der Schneidvorgang beendet ist.
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Um eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 beim Wechsel auf ein anderes Kunststoffprofil mit anderer Querschnittsgeometrie anzupassen, kann im Bedarfsfall die Verriegelung der Tischplatte 8 gegenüber dem Schneidtisch 3 gelöst werden, indem die Arretierbolzen 31 aus ihrer Verankerung gezogen werden. Anschließend wird die Tischplatte 8 um 180° gedreht und in dieser Lage erneut durch Einstecken der Arretierbolzen 31 in der neuen Stellung fixiert, in der die Schneide des Messers 20 nun eine gegenüber der vorherigen Betriebsstellung entgegengesetzte Neigung aufweist. Mit dem Drehen des Schneidtisches 3 und damit der Schneideinheit 18 wird gleichzeitig ein Wechsel der Seite erreicht, auf der die Klinge des Messers 20 aufgrund ihrer Schrägstellung zuerst in den Querschnitt des Längsprofils eintaucht.
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Es versteht sich, dass die Tischplatte 8 nicht zwangsläufig um 180° gedreht werden muss, sondern auch in jeder beliebigen Zwischenposition festgeklemmt werden kann. Dies ist vor allem dann von Interesse, wenn Profile auf Gärung geschnitten werden sollen, wozu die Tischplatte lediglich um 45° gegenüber ihrer Ausgangsstellung zu drehen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9416948 U [0002]
- DE 20110794 U1 [0003]
- DE 202005016168 U1 [0003]
