DE2142932C3 - Glasschneider mit einer Andruckvorrichtung für den Schneidkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Glasschneider mit einer Andruckvorrichtung für den Schneidkopf.

Derartige Glasschneider sind bekannt, s. USA.-Patente 3 107 834, 3 146 926, 3 151794 und 3 253 756.

Der Andruck des Schneidkopfs gegen das Glas erfolgt bei diesen bekannten Glasschneidern entweder durch Federeinrichtungen oder durch pneumatisch betätigte Kolbenzylinder. In beiden Fällen ergeben sich wesentliche Nachteile. Fcdereinrichtnngen können während eines Schneidvorgangs nicht schnell genug nachgestellt werden. Zum Beispiel ist es beim Schneiden einer Windschutzscheibe nötig, einen größeren oder kleineren Druck auszuüben, um eine Ritzung von größeier oder kleinerer Tiefe in der Nähe der Ecken zu erzeugen. Pneumatische Einrichtungen haben den Nachteil, daß sie kostspielig zu installieren und zu warten sind. Außerdem wirken sie verhältnismäßig langsam, so daß es normalerweise nicht möglich ist, mit ihrer Hilfe die gewünschte Ritztiefe in gewünschter Weise schnell genug zu veiändern.

Den Schneidkopf eines Glasschneiders elektrisch oder elektromagnetisch anzutreiben ist nicht neu. Es sei dazu auf die USA.-Patente 1 856 128 und 3 276 302 verwiesen. Das Patent 1856 128 lehrt einen mittels Elektromagneten gesteuerten Glasschneider. Durch Betätigung der Elektromagneten wird das Schneidegerät in Schnittstellung gebracht. In dieser Stellung sorgen dann Federn für einen gleichmäßigen Andruck.

Das Patent 3 276 302 offenbart eine Einrichtung, die mittels, eines Magneten das Schneidrad mit der Glasoberfläche in Eingriff bringt.

Nachteilig ist in beiden Fällen, daß der Luftspalt des Betätigungsmagneten „ich verändert, wenn das Schneidrad auf Höhenänderungen der Glasoberfläche trifft. Derartige, z. B. durch Verwerfungen entstehende oder durch Glasdickenänderungen erzeugte Höhenänderungen sind keineswegs selten und liegen bei einigen tausendstel Millimeter bei Gläsern von 2 bis 12 mm Dicke. Luftspaltveränderungen bei einem Magneten ändern jedoch sehr stark die Magnetkraft und damit die Ritztiefe. Es besteht zwar die Möglichkeit, in der Nähe des Schneidrads ein Referenzrad zu verwenden, das auf der anschließend zu ritzenden Glasfläche entlanglauft, aber es war meist unmöglich, den Abstand zwischen einem derartigen Referenzrad und dem Schneidrad während des Schneidvorgangs zu verändern. Es waren keine genügend schnell wirkenden Einrichtungen bekannt, eine solche Anpassung an die zu erzeugende Schnitttiefe zu erlauben.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Glasschneider zu schaffen, der es ermöglicht, den Schneidkopf mit von der Glashöhe unabhängiger und schnell in gewünschter Weise veränderlicher Andruckkraft zu betätigen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Andruckvorrichtung für den Schneidkopf aus einem elektrischen Motor mit konstanter Reluktanz, einer Hebelverbindung zwischen dem Motor und dem Schneidkopf und einer einstellbaren Stromquelle begeht.

Gleichstromdrehmomentmotoren sind an sich bekannt. Sie bestehen aus einem Rotor aus permanentmagnetischen Vfaterial von hoher Permeabilität, das an einer Welle angebracht ist. In Wirkverbindung mit dem Permanentmagnetrotor sind mehrere Spulen vorgesehen, die durch eine veränderbare Gleichspannung betätigt werden, so daß bei Zuführung von Strom zu den Spulen der Permanentmagnetrotor eine bestimmte Stellung einzunehmen bestrebt ist, und daß immer dann, wenn der Permanentmagnetrotor sich außerhalb dieser Stellung befindet, auf die Welle ein Drehmoment ausgeübt wird, das proportional zur Größe des den Spulen zugeführten Gleichstroms ist.

Verwendet man als Antrieb füi den Schnittkopf einer Glasschneidemaschine einen derartigen Gleichstromhebelmotor, so ergeben sich erfindungsgemäß folgende Vorteile:

Schnittlinien von vorherbestimmter Tiefe werden trotz kleiner Veränderungen in der Dicke des Glases erhalten, ohne daß ein pneumatisches System verwendet werden muß, das langsam wirkt und schwierig zu warten ist. Der von dem Schneidkopf ausgeübte Druck reagiert schnell auf V t· änderungen de·- Gleichstrompotentials, das dem Drehmomentmotor zugeführt wird. Dadurch kann die Tiefe der Ritze Y.-.irend der Herstellung eines Schnittprofil«¹ in gewünschter Weise verändert werden, was mit pneumatischen oder Federeinrichtungen nicht möglich ist.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist parallel zum Eingang des Motors ein Kondensator geschaltet. Dadurch wird der Strom im Einschaltmoment reduziert und eine langsamere Absenkung des Schneidkopfs auf das Glas erreicht.

Bei einer anderen günstigen, besonders einfach aufzubauenden Ausführungsform der Erfindung enthält die einstellbare Stromquelle einen veränderlichen Widerstand.

Nachdem die Ritzlinie auf das Glas aufgebraehl ist, kann bei einer weiteren Ausbildung der Erfindung mittels einer entsprechenden Vorrichtung auf die Ritzlinie ein Biegemoment ausgeübt werden, um das Stück Glas zu trennen. Vorrichtungen dazu sind allgemein bekannt.

In manchen Fällen, wo z. B. der Schneider einer scharfen Schnittwinkel besitzt und unter verhältnismäßig hohem Druck auf das Glas angewendet wird verursacht der Schneider eine Fraktur, die sich bi: zu der Bodenfläche des Glases erstreckt. Ein Biege moment ist dann nicht mehr notwendig, um das Glas stück zu trennen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Darstellung eines Ausführungsbeispiels sowie aus der folgenden Beschreibung, wobei die Figuren diagrammarüg und nicht maßstäblich sind, wenn es nicht besonders vermerkt wird. Li zeigt

F i g. 1 in perspektivischer, schematischcr Ansicht den erfindungsgemäßen Glasschneider, während er ein Stück Glas schneidet,

Fig. 2 ein Schaltschema der Siromversorgung für <-o den Motor,

F i g. 3 eine Seitenansicht des Schneidkopfs von F i g. 1 vor und während des Schnejdvorgangs,

F i g. 4 eine Schnittansicht des Schneidkopfs,

Fig. 5 eine Schrittansicht eines Blocks zur Montage des Schneidkopfs auf den Schaft gemäß F i g. 3,

F i g. 6 einen Schaft zur Montage des Schneidkopfs an den Rotor des Motors,

F i g. 7 ein Blockdiagramm einer A .-sführungsfoi m der Erfindung,

F i g. 8 ein Glasstück, das für eine Fahrzeugwindschutzscheibe verwendbar ist und

F i g. 9 eine grafische Darstellung der zeitlichen Veränderungen der dem Motor mit konstanter Reluktanz zugeführten Spannungen während des Schneidens des in F i g. 8 gezeigten Glasstücks.

F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Glasschneider, der eine Schnitt- oder Ritzlinie 2 auf ein Stück Glas G aufbringt, das sich in Richtung des Pfeüs 4 bewegt. Der Schneidkopf 50 ist an einem Block 40 befestigt, der wiederum an einem Schaft 30 montiert ist. Dieser Schaft ist fest mit dem Rotor von Gleichstromdrehmomentmotoren 10 verbunden. In dieser Ausführungsform sind zwei Motoren dargestellt. Die tatsächlich benötigte Anzahl der Motoren bestimmt sich jedoch aus dem Drehmoment, das für die benötigte Druckkraft auf das Glas erforderlich ist und aus der Leistung eines jeden Motors. Wenn z. B. jeder Drehmomentmotor ein Drehmoment von 10 cm kg ausüben kann und der effektive Hebelarm 2 cm beträgt, wird eine Ritzkraft von 5 kg ausgeübt. Diese Kraft kann durch Veränderung des dem Motor zugeführten Stroms oder durch die Länge des Hebelarms verändert werden. Es braucht nicht unbedingt ein rotierender Drehmomentmotor, wie er hier gezeigt ist, verwendet werden. Ein linea- arbeitender Drehmomentmotor, bei dem ein bewegliches Teil mit Bezug auf ein stationäres Teil gleitet, kann gleichfalls verwendet werden, wobei der Schneidkopf am beweglichen Teil befestigt ist. In diesem Fall ist jedoch eine höhere Trägheit vorhanden, als bei dem rotierenden Drehmomentmotor. Der rotierende Drehmomentmotor weist einen »Nachfolgehebelarm«- (trailing-arm-)Effekt auf. Das bedeutet, daß der Schneidkopf sich unterhalb der Achsenstellung d^s Rotors befindet, während der Schneidkopf das Glas ritzt. Jede Veränderung in de; Stellung auf der Glasoberfläche veranlaßt den Schneidkopf, sich um die Achse zu drehen.

Diese Drehbewegung besitzt geringe Trägheit gegenüber dem linearen Motor, bei dem es notwendig ist, den Schneidkopf vertikal zu bewegen. Das ergibt sich aus der Tatsache, daß das Trägheitsmoment einer Masse bei Rotation niedriger ist als; bei Translationsbewegung.

Jn Fig. 2 ist ein Gleichstromdrehmomentmotor 10 gezeigt, der aus einem Paar Spulen 12 und 14 besteht, die um einen ringförmigen Statorkern 16 innerhalb eines Gehäuses 18 gewickelt sind. Innerhalb des Statorkerns 16 und der Wicklungen 12 und 14 ist in einem Abstand davon ein Permanentmagnetrotor 20

angeordnet.

Wenn der Schneidkopf 50 in eine Stellung zum Ritzen eines Stücks Glas abgesenkt werden, wird Strom von einer Quelle E durch einen festen Widerstand Λ und einen veränderlichen Widerstand R_n zugeführt. Die Schalter S₂ und S₃ sind geschlossen und die Schalter S₁ und S₁ sind geöffnet, wie in F i g. 2 gezeigt ist. Die Höhe des Stroms, die dem Motor 10 zugeführt wird, kann durch Vergrößerung des veränderlichen Widerstands R_n vermindert werden. Dies ist sehr wichtig, da auf diese Weise sowohl die Kraft, mit der der Schneidkopf anfänglich in das Glas G umgreift, als auch die Kraft, mit der der Schneidkopf das Glas C schneidet, vermindert werden kann. Weiterhin ist eine Kapazität C parallel zum Motor 10 angeordnet, um die Stromversorgung zu dem Motor 10 zn verzögern. Die Größe der Kapazität C ist so gewählt, daß wenig Strom zum Motor 10 geführt wird, bis der Schneidkopf das Stück Glas berührt. Dies reduziert auch die Kraft, mit der der Schneidkopf anfänglich auf dem Glas C auftrifft. Da diese kleine Stromstärke dem Drehmomentmotor 10 zugeführt wird, wird eine Gegen-EMK (elektromotorische Kraft) innerhalb des Motors erzeugt, der einer schnellen Rotation des Permanentmagnetrotors 20 entgegenwirkt. Die tatsächlich dem Schneidkopf zugeführte Kraft, bevor er in das Glas eingreift, ist sehr klein (ungefähr 0,45 kg).

Der Gleichstrom durch die Spulen 12 und 14 erzeugt innerhalb des Motors 10 ein Feld, das die Stellung des Rotors 20 zu beeinflussen sucht. Der Rotor besteht aus Permanentmagnetmaterial, wie z. B. aus einer Alniko-fAluminium-NickcI-Kobalt-JLegieruns hoher Energie. Der Rotor hat einen Nordpol 22 und einen Südpol 24 und besitzt eine zentrale Öffnung 26. die mit einem Gewinde versehen sein kann, um den Schaft 30 aufzunehmen. Wenn der Rotor 20 sich ir der in F i g. 2 durch gestrichelte Linien angedeuteter Stellung befindet, und ein Gleichstrom an den Drehmomentmotor angelegt wird (wobei gemäß Fig. 2 die Schalter £3 und S3 geschlossen und die Schalter Sy und S₄ geöffnet sind), wird auf den Rotor 20 eine Kraft ausgeübt, die ihn in eine Stellung zu drehen versucht, die durch ausgezogene Linien in F i g. 2 angedeutet ist.

Es gibt eine direkte Beziehung zwischen der Stellung des Rotors 20 und der Stellung des Schneidkopfs 50. Wenn sich der Rotor 20 in der durch gestrichelte Linien in F i g. 2 angedeuteten Stellung befindet, ist der Schneidkopf von dem Glasstück G abgehoben, s. die gestrichelten Linien in F i g. 3 Wenn der Rotor 20 sich in die Stellung bewegt, die in F i g. 2 mittels durchgezogener Linien gezeichnei ist, bewegt sich der Schneidkopf 50 in eine Glasschneidestellung, s. in Fig. 3 die ausgezogener Linien. Dies ergibt sich, weil der Schneidkopf 50 fesi am Block 40 montiert ist, der wiederum fest arr Schaft 30 befestigt ist, der seinerseits fest mit derr Rotor 20 verbunden ist.

Naciidem eine Ritzlinie 2 beendet wurde und dei Schneidkopf 50 in die in F i g. 2 in gebrochener Linien gezeigte Stellung gehoben werden soll, werden die Schalter S₂ und S₃ geöffnet und die Schalter S₁ und 5., geschlossen (nicht illustriert). Das bewirkt eine Umkehrung der Polarität am Drehmomentmotor 10

so daß die Gleichspannung in Gegenrichtung zu- in der Linie 84. Wenn dann der Schneidkopf der

geführt wird, um den Rotor 20 zu seiner in Fig. 2 Teil 95 des Glasstücks 84 überfährt, erzeugt dci

mittels gebrochener Linien gezeigten Stellung zurück- Funktionsgenerator 70 den Teil 96 der Linie 86, wo-

zubringen. Der Widerstand R,-> kann verstellt werden, bei der durch den Schneidkopf 82 auf das Glas aus-

um den dem Drehmomentmotor 10 zugeführten 5 geübte Druck erhöht wird, während der Teil in dei

Strom zu verändern und den Kopf 50 anzuheben. Nahe der Ecke 98 geschnitten wird, wie durch den

Dieser veränderliche Widerstand/?,₂ steuert zusam- Hügel 100 auf der Linie 86 angedeutet ist. In ähn-

men mit der Kapazität C die Geschwindigkeit, mit lichcr Weise entsprechen die Hügel 102 und 104 den

der der Schneidkopf 50 angehoben wird. Ecken 106 und 108 auf dem Glasstück 84.

Die Fig. 4. 5 und 6 zeigen verschiedene Einzel- io Meist ist es wichtig, daß die vom Schneidkopf auf

heilen des erfindungsgemäßen Glasschneiders. In dem Glas ausgeübte Kraft in der Größenordnung von

Fig. 4 sind Einzelheiten eines typischen Schneid- 4"., kg liegt, vorzugsweise aber 9 kg oder mehr be-

kopfs 50 dargestellt. Der Kopf 50 enthält ein Schneid- trägt, damit sich eine Ritze von geeigneter Tiefe er-

rad52, das mittels einer Radachse 54 auf einer Säule gibt. Wenn das Rad des Schneidkopfs extrem scharf

56 montiert ist. Das Schneidrad 52 katm aus jedem 15 ist, kann in einigen Fällen auch mit geringerem Druck

Standardmaterial, wie z. B. gesintertes Wolfram- gearbeitet werden. Andererseits sollte ein so großer

Carbid, hergestellt werden, mit einem möglichen Druck ausgeübt werden, daß ein unmittelbarer Bruch

durchmesser von ungefähr 12 mm oder weniger und des ge: dp geschnittenen Glases durch seine Dicke

mit einem Schnittwinkcl von etwa 160° oder weniger. hindurch verursacht wird.

Die Säule 56 ist innerhalb des Körpers 58 montiert. 20 Meistens ist es wünschenswert, daß der Schnitt (mit

Die Lager 60 erlauben der Säule 56 und damit dem Ausnahme, wenn ein Glasband vollständig mit Kan-

Schneidrad 52, sich innerhalb des Körpers 58 zu tcnteilcn und oder Eckcnwulsten quer durchgeschnit-

drchen. Ein schaftartiges Teil 62 erstreckt sich von ten werden soll) in einem geeigneten Abstand zur

dem Kopf des Körpers 58 nach oben. Kante des Glasstücks angesetzt wird, z. B. mit einem

In Fig. 5 und 6 ist ein Block 40 mi« Löchern 42 25 minimalen Absland \on der sechs- bis achtfachen

und 44 gezeigt, die sich durch den Block hindurch Dicke das Glases,

erstrecken, außerdem ein Schaft 30 mit Gewinden an Die vorliegende Erfindung ist besonders wichtig

den Endteilen 32, um den Schaf! 30 in mit Gewinde beim Schneiden einer großen Glasplatte oder Glas-

verseheneii zentralen Öffnungen 26 des Rotors 20 zu Streifens zu mehreren Abschnitten mit Hilfe mehrerer

montieren. 3° Schneidköpfe, die auf einem Schncidbalken angeord-

Während des Betriebs ist der ..chaftartige Teil 62 net sind. Bisher war es notwendig, entweder das pneu-

de« Schneidkopfs 50 in eine Öffnung 4? des Blocks 40 matischc System zu verwenden, mit den damit ver-

cingesenkt und geeignete Mittel, vie ζ. B. Allen- bundencn Nachteilen (Knicken und Verschleißen der

Schrauben 16, halten den schaftartigcn Teii 62 (und Schnüre und Verbindungsleitungen, die die pncuinaii

Ja;::;t den Schneidkopf 50) innerhalb des Blocks 40 35 sehe Druckquelle mit den Schneidköpfen verbinden

in Stellung. Das Loch 44 hat eine .solche Größe, daß oder aber federbclastete Geräte zu verwenden, die

das Zentraltcil 34 des Schafts 30 aufgenommen wird. ebenfalls Nachteile haben (schwierige Anpassung der

Eine longitudinal Projektion 36 paßt in einen mit jedem Schneidkopf verbundenen Federmittel, so

Schlitz 48. um den Schaft 30 an einer Drehung inner- daß eine Ritzlinie von gewünschter Tiefe erhalten

halb des Blocks 40 zu hindern. Die Allen Schrauben 40 wird).

38 verhindern, daß ucr Sch "ft 30 innerhalb des Statt einem Gleichstromdrehmomcntmotor könnet Blocks 40 gleitet. auch andere geeignete Motoren mit konstanter Rein Fig. 7 ist eine Anordnung gezeigt, die besonders luktanz verwendet werden. Es ist lediglich erforder gut für das Schneiden von einem geformten oder mit lieh, daß die dazu verwendeten elektrischen, magneti einem Muster versehenen Gl-ostuck geeignet ist. wie 45 sehen Mittel auf der Basis eines im wesentlichen z.B. das in Fig. 8 gezeigte. Die in Fig. 7 gezeigte konstanten Luflspalts und einer im wesentlichen Anordnung enthält einen Funktionsgenerator 70, der konstanten Umgebung von magnetischer Permeabili über ein Nullpegclpotemiometer 72 mit einem Motor tat arbeiten. Dies ist zu unterscheiden von der Ver 78 von konstanter Reluktanz verbunden ist. der ein Wendung eines Elektromagneten oder Solenoiden. be linearer oder ein rotierender Drehmomentmotor sein 50 dem der Luftspalt von einem großen Wert, wie 7. B kann. Der Motor steht bei 80 in Wirkverbindune mit 3 mm oder mehr, bis auf im wesentlichen Null ab dem Schneidkopf 82, der wie der Schneidkopf 50 für nimmt, möglicherweise mit gelegentlichen Auslenkun das Ritzen von einem Stück Glas verwendet wird. gen danach von bis zu ungefähr 2 mm. Bei Anwen Beim Schneiden einer Rohglasscheibc für z. B. eine dung dieser letztgenannten Ausrüstung ist es in' Windschutzscheibe, eine Scitcnscheibe oder Rück- 55 Gegensatz zur Erfindung praktisch nicht möglich, eine Sichtscheibe, die möglicherweise die in Fig. S gc- konstante Kraft auszuüben,
zeigte Form hat. wird im Funktionsgenerator 70 ein Besondere Vorteile werden erreicht, wenn eine Glcichspannungspolential erzeugt, wie es z. B. durch Serie von Platten oder ein sich bewegendes Band mi die Linie 86 in F i g. 9 angedeutet ist. In F i g. 9 zeigt Hilfe von Schneidern der hier gelehrten Art geschnit die Linie 88 ein Basis- oder Nullpotentia! an. 60 ten wird, die so arbeiten, daß ein Satz das Glas trans-Das Stück 84 kann aus einem größeren Stück Glas vcrsal und ein anderer Satz longitudinal schneidet, herausgeschnitten oder gebrochen werden, und wobei die Schneidköpfe automatisch gesteuert und zu zweckmäßigerweisc so, daß der Schneidkopf 82 so genau ausgewählten Zeitpunkten angehoben und ab betätigt wird, daß er z. B. bei der Stelle 90 (F i g. 8) gesenkt werden. Die Betätigung ist so schnell und startet, daß darn die Ecken geschnitten werden, und 65 genau, daß es möglich wird, eine unterbrochene zwar mit einem passend erhöhten Druck des Schneid- Schnittweisc zu planen, wie es bisher unmöglich war kopfs 82 auf das Glas, wie es z. B. durch ein Erhöhen Die Verluste beim Wechseln von einem Schnittmustc des Signals (Linie 72) erzeugt wird, s. den Hügel 94 zu einem anderen sind stark vermindert. Mit rip

schnelleren und zuverlässigeren Wirkung, die durch die vorliegende Erfindung erreicht wird, ist es möglich, enger um eine Fehlstelle herumzuschneiden, so daß weniger Glas weggeworfen wird. Das Schneiden von flachem Glas zur Einhaltung vorgeschriebener Größenangaben kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Glasschneiders dadurch wesentlich wirksamer, schneller und bequemer erreicht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Glasschneider mit einer Andruckvorrichtung für den Schneidkopf, dadurchgekennzeichnet, daß die Andruckvorrichtung für den Schneidkopf (50). aus einem elektrischen Motor (10) mit konstanter Reluktanz, einer Hebelverbindung (30, 40) zwischen dem Motor (10) und dem Schneidkopf (50) und einer einstellbaren Stromquelle (E) besteht.

2. Glasschneider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Eingang des Motors (10) ein Kondensator (C) geschaltet ist.

3. Glasschneider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Stromquell·' (E) einen veränderlichen Widerstand enthält.

4. Glasschneider nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasschneider eine Einrichtung zum Zuführen eines Biegemoments an der Ritze aufweist.