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Vorrichtung zum Ausstanzen von Flächenstücken aus einer Materialbahn,
insbesondere Teppichbahn Die Erfindung betiii.oft eine Vorrichtung zum Ausstanzen
von Flächenstücken aus einer kontinuierlich bewegten Materialbahn, insbesondere
Teppichbahn, mit einem Stanzmesser und.
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einer Gegenplatte.
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Derartige Stanzarbeiten, insbesondere das Ausstanzen. von Teppichfliesen
aus einer Teppichbahn, wurden bisher in den meisten Fällen bei ruhender Materialbahn
durchgeführt. Nach Jenem Stanzvorgang wurde die Materialbahn um eine der Stanzmesserbreite
entsprechende Länge vorgeschoben, angehalten und erneut gestanzt, Auf diese Weise
konnten bei der Herstellung von Teppichfliesen ungefähr 12 bis 15 Stanzvorgänge
pro Minute ausgeführt werden; der Abfall betrug mindestens 3%.
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Das kontinuierliche Ausstanzen von Flächenstücken aus einer Materialbahn,
wie beispielsweise einer Teppichbahn. setzte bisher voraus, dass das Stanzmesser
und die Gegenplatte jeweils
Teil einer Walze sind, wobei die Materialbahn
zwischen den beiden mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufenden Walzen hindurchbewegt
wird. Dabei treten aber Schwierigkeiten bei verhältnismäßig dicken Materialbahnen,
insbesondere bei dickem Teppichmaterial auf, weil die S nicht genau serArecht zu
der zu stanzeliden Materialbahn b wegt werden, sondern eine Abwälzbewegung ausführen.
Durch beim Durchlauf zwischen den beiden Walzen auftretande Dchnu@ gen der Materialbahn
ist die erzielbare Stanzgenanigkeit beeinträchtigt.
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Aufgabe der Erfindun£> ist es daher, elne Vorrichtung der ein gangs
genannten Art so auszugestalten5 dass in kontinuierlicher Arbeitsweise in rascher
Folge genaue Stanzschnitte mit möglichst geringem Abfall ausgeführt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfinduiigsgemäß dadurch gelöst, dess die Materialbahn
auf einem endlosen angetriebenen Stanzband liegt, dass das Stanzmesser und die Gegenplatte
Jeweils an einer Kurbeltrieb mit quer zur Bandlängsrichtung liegender Kurbelachse
angelenkt sind und parallel geführt werden, dass beide Kurbeltriebe gegensinnig
im Gleichlauf angetrieben werden und dass der Stanzbandantrieb in Abhängigkeit von
der Winkelstellung der Kurbeltriebe derart gesteuert wird, dass die Stanzbandgeschwindigkeit
während des Stanzvorgangs gleich der Längskomponente der Geschwindigkeit des Stanzmessers
und der Gegenplatte ist.
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Da die Naterialbahn auf dem Stanzband liegt, das angetrieben wird,
sind Dehnungen und dadurch bedingte Stanzungenauigkeiten ausgeschlossen. Die Hubbewegung
des Stanzmessers erfolgt
genau senkrecht zur Materialbahn, wobei
sich das Stanzmesser und die in gleicher Weise bewegte Gegenplatte während des gesamten
Stanzvorgangs mit genau der gleichen Längsgeschwindigkeit bewegen, wie das die Materialbahn
tragende Stanzband.
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Da nicht die gegen Dehnungen anfällige Materiabahn direkt angetrieben
wird, sondern das keinen spürbaren Dehnungen unterworfene Stanzband, kann der Stanzbandantrieb
so ve: dert werden, dass die gewünschten Ges'chwindigkeitsverhältnisse zwischen
der Materialbahn und dem Stanzmesser gegebei sind.
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Beim Stanzen von Teppichfliesen können auf diese Weise etwa 60 Stanzhübe
pro Minute ausgeführt werden, wobei der Abfall 0,5 bis 1% beträgt.
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In besonders zweckmäßiger Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist
vorgesehen, dass die Kurbeltriebe g@ichförmig angetrieben werden und dass
der Stanzbandantrieb zwischen aufeinanderfolgenden Stanzvorgängen beschleunigt wird,
Dadurch wird eine Anpassung an unterschiedliche Stanzlängen erreicht, ohne dass
der Bewegungsablauf der das Stanzmesser und die Gegenplatte bewegenden Kurbeltriebe
geändert werden müsste.
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Zweckmässigerweise werden die Kurbeltriebe und. das Stanzband von
einem gemeinsamen Motor angetrieben, wobei dem Stanzbandantrieb ein Differentialgetriebe
vorgeschaltet ist, in dem abhängig von der Winkelstellung der Kurbeltriebe der Stanzbandgeschwindigkeit
eine Differenzgeschwindigkeit überlagert wird. Dadurch wird eine genaue Abstimmung
der Stanzbandgeschwindigkeit und der Stanzmesserbewegung erzielt, so dass mit sehr
geringem Abfall gearbeitet werden kann, da aufeinanderfolgende Stanzschnitte auf
der Materialbahn in sehr geringem
Abstand hintereinander gelegt
werden können.
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In besonders zweckmässiger Ausführungsform des Erfindungsgedankens
ist vorgesehen, dass das Differentialgetriebe zwei über Freiläufe in eine Richtung
antreibbare Eingänge aufweist, dass eine mit den Kurbeltrieben verbundene Kurvenscheibe
über eine Schubstange den einen Eingang des Differentialgetriebes während des Stanzvorgangs
antreibt und dass eine weitere, mit den Äurbeltrieben verbundene Kurvenscheibe über
eine Scflubstange und einen motorisch verstellbaren Übersetzungshebel den anderen
Eingang des Differentialgetriebes zwischen aufeinanderfolgenden Stanzvorgängen antreibt.
Uber den einen Getriebeeingang wird während des Stanzvorgangs der erforderliche
genaue Gleichlauf des Stanzmessers und der Gegenplatte mit dem Stanzband hergestellt,
während über den anderen Getriebeeinige g - je nach gerEnschter Stanzlänge verstellbar
-- die bchleunigte Bewegung des Stanzbandes erreicht wird, während sich das Stanzmesser
ausser Eingriff befindet.
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Mit geringerem mechanischem Aufwand kann die für Jeden Stanzzyklus
gewünschte Veränderung der Stanzbandgeschwindigkeit in Weiterbildung des Erfindungsgedankens
auch dadurch erreicht werden, dass ein Eingang des Differentialgetriebes mit einem
in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Kurbeitriebe gesteuerten Positioniermotor
verbunden ist.
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Um die Stillstandszeiten der Vorrichtung beim Ausfall eines Stanzmessers
möglichst gering zu halten, hat es sich in Weiterbildung des Erfindungsgedankens
als sehr vorteilhaft erwiesen, zwei gesondert zuschaltbare Baugruppen
von
Jeweils einem Stanzmesser und einer Gegenplatte vorzu sehen. Wenn ein Stanzmesser
ausfällt, kann mit dem anderen Stanzmesser zunächst weitergearbeitet werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 eine vereinfachte Seitenansicht der Stanzvorrichtung,
wobei die Einrichtungen zum Antrieb und zur Steuerung dos Stanzbanles des Stanzmessers
usd der Gegenplatte weggelassen sind, Figur 2 in vereinfachter räumlicher Darstellungsweise
eine Stanzvorrichtung mit zwei Stanzmessern und mechanischer Steuerung der Bandgeschwindigkeit,
wobei das Maschinengestell weggelassen wurde, Figur 3 einen vereinfachten Funktionsplan
der in Figur 2 gezeigten Vorrichtung und Figur 4 in gleicher Darstellungsweise wie
Figur 2 eine ähnliche Vorrichtung, Jedoch mit elektrischer Steuerung der Stanzbandgeschwindigkeit.
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Auf dem in Figur 1 angedeuteten, aus. Stahl bestehenden Stanzband
1, das über eine Antriebsrolle 2 geführt wird, liegt eine Teppichbahn 3, aus der
Teppichfliesen ausgestanzt werden sollen. Ein Stanzmesser 4 ist über eine Messerplatte
5 mit einer Kurbelwelle 6 verbunden, deren Achse quer zur Längsrichtung des Stanzbandes
1 verläuft und die in Richtung des
Pfeiles mit konstanter Geschwindigkeit
angetrieben wird. In ähnlicher Weise ist unter dem Stanzband 1, das die Teppich
bahn 3 trägt, eine Gegenplatte 7 bewegbar angeordnet, die r: einer gegensinnig und
synchron zur Kurbelwelle 6 angetriebe Kurbelwelle 8 verbunden ist, deren Achse ebenfalls
quer zur Längsrichtung des Stanzbandes 1 verläuft.
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Die messerplatte 5 und die Gegenplatte 7 führen sich gegenseitig parallel
mittels einer Parallelführung, die als Führungsschienen 9, die an der einen Platte
befestigt sind, und Gleitschuhen 10 besteht, die an der anderen Pl.atte befestigt
sind. Beim Stanzvorga liegt die Gegenplatte 7 unmittelbar unter dem Stanzband 1
und stützt dieses ab, während das Stanzmesser 4 senkrecht von oben in die Teppichbahn
n hineinbewegt wind.
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Während Jedes Umlaufs der Kurbelwellen 6 und 8 wird die Geschwindigkeit
des Stanzbandes 1 so geändert, dass während des Stanzvorgangs selbst die Längskomponente
der Geschwindigkeit des Stanzmessers 4 und der Gegenplatte 7 gleich der Stanzhandgeschwindigkeit
ist. Solange sich das Stanzmesser 4 auser Eingriff mit der Teppichbahn 3 befindet,
wird die Stanzbandgeschwindigkeit so geädert, dass der nächstfolgende Stanzschnitt
unmittelbar, d.h. mit nur geringem Verschnitt hinter dem vorangehenden Stanzschnitt
auf der Teppichbahn 3 erfolgt.
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Einzelheiten des Antriebs des Stanzbandes, der Stanzmesser und der
Gegenplatten ergeben sich aus Figur 2. Der Deutlichkeit halber sind dort ebenso
wie in Figur 4 das Maschinengestell, das Stanzband 1 und die Teppichbahn 3 weggelassen.
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Die gezeigte Vorrichtung weist zwei Stanzgruppen auf, die jeve.ils
ein Stanzmesser 4 und eine Gegenplatte 7 mit dazugehörigen Antriebseinrichtung besitzen.
Die beiden Stanzgruppen können wechselweise betrieben werden. Dies hat den Vorteil,
dass beim Stumpfwerden oder Ausfall eines Messers ohne wesentliche Unterbrechung
mit der anderen Stanzgruppe weitergearbei tet werden kann, bis ohnehin eine Arbeitsunterbrechung
für Wartungsarbeiten vorgesehen ist.
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Die Vorrichtung wird durch einen regelbaren Gleichstrommotor 12 angetrieben,
der an die zentrale Steuerung der Teppichfertigungsstrasse angeschlossen sein kann,
der aber auch im Einzelbetrieb gefahren werden kann. Über einen Keilriementrieb
13 wird ein Winkelgetriebe 14 angetrieben, das über eine Kardanwelle 15 unmittelbar
mit einem Winkelgetriebe 16 der anderen Stanzgruppe verbunden ist. Die Winkelgetriebe
sind üblicherweise als Kegelgetriebe ausgebildet. Die beiden Winkelgetriebe 14 und
16 treiben über Jeweils eine elektromagnetische Zahnlrupplung 17 Je ein Winkelgetriebe
18 mit zwei Ausgängen.
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Der eine Ausgang des Winkelgetriebes 18 treibt über eine Kardanwelle
19 und eil; Aufsteekgetriebe 20 die untere Kurbelwelle 8.
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Der zweite Ausgang des Getriebes 18 treibt über eine Kardanwelle 21,
ein Winkelgetriebe 22, eine horizontale Kardanwelle 23 und ein Aufsteckgetriebe
24 die obere Kurbelwelle 6.
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Das Winkelgetriebe 16 der einen Stanzgruppe treibt über einen Zahnriementrieb
25 ein Schneckenplanetengetriebe 26 an, dessen anderer Eingang von einem Bremsmotor
27 angetrieben wird. Der Ausgang des Planetengetriebes 26 ist mit einem Winkelgetriebe
28 verbunden, das über ein Stirnradplanetengetriebe 29 die
Stanzband-Antriebswalze
2 antreibt. Zwei weitere Eingänge des Stirnradplanetengetriebes 29 sind jeweils
über einen Freilauf durch Schubstangen 30, 31 antreibbar.
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Von beiden Aufsteckgetrieben 20 der unteren Kurbelwellen 8 wird ueber
Kettentriebe 32 eine Zwischenwelle 33 angeorieben, die zwei exzenterähnliche Kurvenscheiben
34, 35 trägt. Durch nicht im einzelnen dargestellte Freiläufe ist sichergestellt,
dass die Zwischenwelle 33 mit den Kurvenscheiben.34, 35 stets von derjenigen Stanzgruppe
angetrieben wird, die sich in trieb befindet.
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Die über einen Freilauf auf das Aussenrad des Stirnradplnetengetriebes
29 wirkende Schubstange 30 gleitet mit einer an ihrem anderen Ende angeordneten
Rolle auf der einen Kurvenscheibe 34. Während der Zeitspanne, , in der der Stanzvorgang
erfolgt, d.h. etwa von 300 vor bis 300 nach dem unteren Toto punkt der Kurbelwellen
überlagert die Kurvenscheibe 34 über die Schubstange 32 und das Aussenrad des Stirnradplanetengetriebes
29 dem Stanzbandantrieb derart eine Differenzgeschwindigkeit, dass die Längsgeschwindigkeit
des Stanzbandes genau gleich der sich sinusförmig ändernden Längsgeschwindigkeitskomponente
der Stanzmesser 4 und der Gegenplatten 7 ist.
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Die ebenfalls über einen Freilauf auf das Aussenrad des Stirnradplanetengetriebes
29 einwirkende Schubstange 31 ist zweiteilig ausgeführt; beide Schubstangenteile
sind über einen Übertragungshebel 36 verbunden, der schwenkbar gelagert ist und
dessen Länge über einen Motor 37 und einen Spindeltrieb 38 verstellt werden kann,
uii die Obertragungsverhältnisse der
Schubstange 31 zu verändern.
An ihrem einen Ende gleitet di.
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Schubstange 31 über eine Rolle auf der Kurvenscheibe 55.
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Ausserhalb des für den Stanzvorgang vorgesehenen Zeitabschnitts wird
dem als Differentialgetriebe wirkenden Stirnradplanetengetriebe 29 derart eine Geschwindigkeit
überlagert, dass de@ Stanzbandantrieb das Stanzband 1 so beschleunigt, und zwar
zweckmässigerweise sinusförmig, dass die aufeinanderfolgenden Stanzschnitte in möglichst
geringem Abstand hintereinander auf die Teppichbahn erfolgen. Wenn sich die Stanzlänge
ändert, beispielsweise beim Austausch von Stanzmessern mit unterschied hohen Abmessungen
in Bandlängsrichtung, kann über den ver stellbaren Übertragungshebel 36 eine Anpassung
des Stanzbandantriebs vorgenommen werden Um auch beim Umschalten von der einen Stanzgruppe
auf die andere Stanzgruppe die genaue Zuordnung der Winkelstellung der Kurbelwellen
zu den Änderungen des Stanzbandantriebes sicherzustellen, sind die im Antrieb der
Ketten 32 vorgesehenen Frei-.
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läufe so gestaltet, dass sie nur in einer bestimmten Winkelstellung
einrasten.
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Aus Sicherheitsgründen ist für Jede Stanzgruppe auf dem Winkelgetriebe
22 eine elektromagnetische Sicherheitskupplung 39 angebracht, die verhindert, dass
sich die nicht in Betrieb befindliche Stanzgruppe bewegt.
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Der Bremsmotor 27, der über einen Riementrieb mit dem Aussenrad des
Schneckenplanetengetriebes verbunden ist, ermöglicht ein langsames Fahren in jeder
Richtung, während der Hauptantriebsmotor 12 abgeschaltet ist, um das-Einrichten
und Auswechseln
der Werkzeuge zu erleichtern.
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Die als Ausführungsbeispiel beschriebene Rotationsstanzvorrichtung
dient zum Stanzen von quadratischen Teppichflich mit 400 bis 500 mm Kantenlänge.
Sie ist für eine maximale Bandgeschwindigkeit von 30 m/min und eineGesamtdruckbelastung
zwischen Stanzmesser und Unterplatte von 70 Tonnen ansgelegt.
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Während die Gleichlaufkorrektur des Bandantriebs für den Stanzvorgang
in einem Winkelbereich von 30° vor bis 30° nach dem Totpunkt des Kurbeltriebes erfolgt,
geschieht die Korrek tur des Längenvorschubs des Stanzbandes in einem Bereich von
45° bis 315° nach Durchlaufen des Totpunktes. Das Verhältnis der Drehzahl der Kurbelwellen
zur mittleren Bandabtriebsdrch zahl ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel 5:3,7.
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In Figur 3 sind die vorstehend geschilderten Antriebsverbindungen
unter Verwendung gleicher Bezugszeichen noch einmal vereinfacht dangestellt.
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Die in gleicher Weise wie in Figur 2 dargestellte, abgewandelte Ausführungsform
der Stanzvqrrlchtung in Figur 4 unterscheidet sich von der vorher beschriebenen
Ausführungsform mir dadurch, dass die beiden Kurvenscheiben 34, 35 und das von ihnen
über die Schubstangen 30, 31 gesteuerte Stirnradplanetengetriebe 29 im Stanzbandantrieb
entfallen. Während die übrigen
Teile gleich sind und deshalb mit
gleichen Bezugszeichen vor sehen wurden, ist auf der Zwischenwelle nur eine einzige
Kurvenscheibe 41 angebracht, die von einen Geber 42 abgc>-tastet wird, der ein
der Kurvenhöhe entsprechendes Signal a eine Steuereinrichtung 43 gibt, die den Positioniermotor
27 steuert, dass er im Schneckenplanetengetriebe 26 der' Antric@ für das Stanzband
jeweils eine derartige Geschwindigkeit überlagert, dass das Stanzband während eines
Stanzzyklus Cr gewünschten ungleichförmigen Geschwindigkeitsverlauf hat, nämlich
nahe dem Totpunkt der kurbelwellen 6 und 8 eine mit der horizontalen Geschwindigkeitskomponente
des Stanzmessers 4 und der Gegenplatte 7 übereinstimmende Längsgeschwindigkeit und
zwischen zwei Stanzvorgängen eine derartig gesteigerte Geschwindigkeit, dass die
in der Teppichbaim ausgeführten Stanzschnitte dicht hintereinander liegen. Durch
Voreinstellung der Steuerungseinrichtung 43 kann auch die erforderliche Anpassung
an unterschiedliche Stanzlängen erreicht werden.