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Verfahren und Einrichtung zum
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Trennen von Metallprofilen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und
eine Einrichtung zum Trennen von Metallprofilen mit offenem oder geschlossenem Querschnitt,
bei dem das Werkstück unter gleichzeitigem Heraustrennen eines Materialstreifens
mittels eines Schnittstempels quer durchtrennt wird.
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Verfahren zum Trennen von Metallprofilen unter Anwendung eines Schnittstempels
sind bereits bekannt (OS 2 130 581; 2 244 347).
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Diesen Verfahren ist gemeinsam, dass vor Infunktiontreten des Schnittstempels
in das betreffende Metallprofil, und zwar in ein Rohr, an einer oder an diametral
einander gegenüberliegenden Umfangsstellen des Rohrmantels tangential eine die Profilwandung
durchdringende Quernut eingebracht werden muss.
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Danach dringt dann der Schnittstempel in die mindestens eine durch
das Nuten gebildete schlitzförmige Mantelöffnung ein, wobei dieser mit seiner Schneide
an den durch das Nuten erzeugten, einander gegenüberliegenden Querschnittsflächen
der Profilwandung auftrifft und dann aus dieser sukzessive den Materialstreifen
heraustrennt.
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Diese Verfahren sind demgemäss in zwei nacheinander durchzuführende
Arbeitsgänge aufgegliedert, was sowohl technisch uniständlich als auch zeitraubend
ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, das Trennen von Metallprofilen
einfacher und schneller zu bewerkstelligen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die mindestens
eine Schneidkante des Schnittstempels zu Beginn des Trennvorganges an mindestens
einer Stelle in die Profilwand eindringt und diese in einem Zuge über den gesamten
Profilquerschnitt durchdringt. Bei Anwendung dieses Verfahrens lassen sich somit
Metallprofile rohrförmigen oder offenen Querschnitts in Bruchteilen einer Sekunde
scharfkantig trennen.
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Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich mit besonderem Vorteil
insbesondere zum Durchtrennen von Metallprofilen mit U-förmigem oder rechteckigem
bzw. quadratischem Querschnitt.
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Dabei lässt sich eine Deformation des Profils unter dem Einfluss der
Schnittkraft wirksam verhindern, wenn der Schnittstempel zu Beginn des Trennvorganges
im wesentlichen an einer durch zwei Profilschenkel definierten Profilkante angesetzt
wird, wobei sich insbesondere die Bildung eines störenden Grates vermeiden lässt,
wenn die beim Trennvorgang wirksame Schnittkraft in eine das Material der Profilwand
stauchende und eine es abscherende Teilkraft zerlegt wird, derart, dass mindestens
zu Beginn des Trennvorganges die Resultierende beider Teilkräfte in das Profilinnere
gerichtet ist. Es ist in diesem Falle sichergestellt, dass das Material, solange
es aus den in Richtung des Schnittstempels konvergierenden Wandteilen herausgetrennt
wird, in jeder Phase des Trennschnittes in das Profilinnere hineingezogen wird.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens
besteht darin, dass Trennschnitte bei ungespanntem Werkstück durchführbar sind.
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Das Verfahren ermöglicht es ausserdem, winkelförmige Metallprofile
zu durchtrennen, wenn der Schnittstempel an den beiden Profilschenkeln angesetzt
wird. In diesem Falle wird dann allerdings der Materialstreifen beim Trennvorgang
nach aussen gebogen.
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In weiterer zweckmässiger Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens
ist es günstig, das Metallprofil während des Trennvorganges in Längsrichtung festzustellen
und gegebenenfalls zu spannen und beim Rückhub des Schnittstempels freizugeben,
wodurch erreicht wird, dass sich an der Schneidkante des Schnittstempels keine die
Qualität der Trennfläche nachteilig
beeinflussende Kaltaufschweissungen
aufbauen können.
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Die zur Durchführung des Verfahrens dienende Einrichtung zeichnet
sich durch eine in Art eines Prismenstückes ausgebildete Werkstückaufnahmevorrichtung
mit zueinander im rechten Winkel und zur Horizontalen unter 450 angeordneten Prismenflächen,
in die das Material zum Spannen lose einlegbar ist, aus. Diese Werkstückaufnahmevorrichtung
ist durch zwei im Abstand hintereinander angeordnete Prismenteilstücke gebildet,
zwischen die der Schnittstempel eintauchbar ist. Dabei ist es günstig, wenn der
Schnittstempel zwei in stumpfem Winkel zueinander liegende Schneidkanten aufweist,
wobei der Winkel der Schneidkanten vorteilhaft eine Grösse zwischen 1250 und 1550,
vorzugsweise 1400 aufweist.
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Mit Hilfe der eingangs bereits erläuterten, bekannten Verfahren lassen
sich jeweils nur einzelne Rohre in Teilstücke bestimmter Länge aufteilen, so dass
die erreichbaren Stückzahlen in der Zeiteinheit, insbesondere wegen der Notwendigkeit
des Nutens der Rohre vor dem eigentlichen Trennen, relativ gering sind.
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Aus diesem Grunde war es bisher rationeller, Metallprofile auf Hochleistungs-Sägemaschinen
abzusägen, wobei man jeweils mehrere Profile zusammengespannt und gemeinsam abgesägt
hat.
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Durch die notwendige Verwendung von Kühlmittel war jedoch nachträglich
ein Entfetten der angefallenen Profilteilstücke notwendig. Ausserdem behinderten
häufig an den Profilteilstücken haftende Sägespäne und Gratbildung eine reibungslose
Weiterverarbeitung beispielsweise auf Stumpfschweissmaschinen, indem z.B. durch
Sägespäne Nebenschlüsse verursacht wurden.
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Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht jedoch auch im Vergleich
mit
dem durch Sägen bewerkstelligten Ablängen eine beträchtliche Leistungssteigerung.
Dies beruht entsprechend den obigen Ausführungen darauf, dass mittels des Schnittstempels
in Bruchteilen einer Sekunde ein einwandfreier scharfkantiger, gratfreier Schnitt
ohne eine Deformierung des betreffenden Metallprofiles erzielbar ist, wobei zur
Durchführung des Trennschnittes das Metallprofil in der Aufnahmevorrichtung nicht
festgespannt zu werden braucht. Es können somit bei automatisiertem Materialvorschub
in schneller Folge Trennschnitte durchgeführt werden, die von solcher Qualität sind,
dass die Profile ohne Nachbehandlung sofort weiterverarbeitbar sind. Dabei bietet
das Prismenstück der erfindungsgemässen Einrichtung den wesentlichen Vorteil, im
Querschnitt U-förmige oder rechteckige bzw. quadratisch ausgebildete Metallprofile
in verschiedenen Abmessungen aufnehmen zu können, ohne dass veränderte Profilabmessungen
eine Veränderung der Aufnahmevorrichtung erforderlich machen.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten des Verfahrens sowie der Einrichtung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung gezeigten
Ausführungsbeispieles einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens und/oder
aus den Patentansprüchen.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht der Einrichtung
in ihrer Ausgangsstellung; Fig. 2 eine Darstellung entsprechend Fig. 1., wobei sich
jedoch der Schnittstempel der Einrichtung
in einer Zwischenstellung
befindet; Fig. 3 eine Seitenansicht der Einrichtung verkürzt und schematisch dargestellt;
Fig. 4 eine Vorderansicht eines mit Hilfe der Einrichtung bei Durchführung eines
Trennschnittes zum Trennen beispielsweise eines U-förmigen Metallprofiles anfallenden
Materialstreifens; Fig. 5 eine Vorderansicht eines bei Trennen eines im Querschnitt
rechteckförmigen Metallprofiles anfallenden Materialstreifens, und Fig. 6 eine Darstellung
ähnlich Fig. 1 zur Veranschaulichung der Verarbeitungsmöglichkeit verschiedener
Profile.
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Die arfindungsgemässe Einrichtung weist eine Werkstückaufnahmevorrichtung
auf, die durch zwei im Abstand hintereinander angeordnete Prismenteilstücke 10,12
gebildet ist, wobei das Prismenbett durch zwei einander rechtwinklig zugeordnete
ebene Auflageflächen 14,16 gebildet ist, die unter 450 zur Horizontalen angeordnet
sind. In der Ebene des durch den Abstand der beiden Prismenteilstücke 10,12 zwischen
diesen vorhandenen Zwischenraumes a befindet sich oberhalb der Werkstückaufnahmevorrichtung
ein als Ganzes mit 18 bezeichneter Schnittstempel, dessen Arbeitsende 20 eine Dicke
hat, die der Breite des Zwischenraumes a zwischen beiden Prismenteilstücken derart
entspricht, dass es sich mit geringem seitlichen
Spiel zum Trennen
eines in die Werkstückaufnahmevorrichtung eingelegten Metallprofiles durch die letztere
hindurchbewegen kann. Die Prismenteilstücke 10,12 sind auf einer maschinenfesten
horizontalen Auflage 22 montiert. Die Werkstückaufnahmevorrichtung ist derart ausgelegt,
dass der Schnittstempel 18 in seiner untersten Stellung mit seiner Schneide vor
der Auflage 22 stillgesetzt werden kann. Das Arbeitsende des Schnittstempels 18
weist zwei in stumpfem Winkel dC einander zugeordnete Schneidkanten 24,26 auf. Mit
28 ist als Ganzes ein in die Werkstückaufnahmevorrichtung eingelegtes, zu durchtrennendes
Metallprofil mit beispielsweise U-förmigem Querschnitt bezeichnet. Dabei ist zu
beachten, dass ein solches Profil so einzulegen ist, dass der Schnittstempel 18
zu Beginn des Trennvorganges an einer seiner beiden durch dessen Profilschenkel
30,32 gebildeten Profilkanten 34 auftrifft. Bei einer derartigen Positionierung
des Metallprofiles befinden sich dessen Schenkel 30,32 in senkrechter Lage zu den
Auflageflächen 14,16 der Prismenteilstücke 10,12. Dadurch wird beim Trennen von
Metallprofilen mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt vermieden, dass sich
die dem Schnittstempel 18 zugekehrten Profilschenkel 30,32 unter dem Einfluss der
wirksamen Schnittkraft P deformieren können, indem nämlich während des Trennschnittes
durch deren Abstützung an den Prismenauflageflächen eine auf diese Profilschenkel
in deren Ebene und der Schnittkraft P entgegengerichtete Reaktionskraft P' wirksam
wird. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Knickfestigkeit der Profilschenkel
30,32 im Bereich der Trennebene b-b dann nicht überschritten wird bzw. erhalten
bleibt, wenn die Dicke des Arbeitsendes 20 des Schnittstempels in einem geeigneten
Verhältnis zur Materialdicke der Profilschenkel 30,32 steht. Als vorteilhaft hat
sich hierbei ein
Verhältnis von 1:1 bis 1:1,90, vorzugsweise 1:1,66
erwiesen.
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Fig. 2 veranschaulicht dabei das Entstehen eines in Fig. 4 gezeigten
Material streifens 36 während des Arbeitshubes des Schnittstempels 18. Der Winkel
c< der einander stumpfwinklig zugeordneten Schneidkanten 24,26 des Schnittstempels
ist dabei derart zu wählen, dass die beim Trennschnitt wirksame Schnittkraft P in
eine das Material der Profilwände stauchende Teilkraft P1 und eine es abscherende
Teilkraft P2 zerlegt wird, derart, dass die Resultierende R beider Teilkräfte in
das Profilinnere gerichtet ist, so dass also der herauszumindestens zu Beginn des
Tremschnitts trennende Teil der Profilschenkel 30,32/nicht nach aussen gedrückt
sondern in das Profilinnere hineingezogen wird.
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Dadurch entstehen gratfreie ebene Trennflächen. In jeder Hinsicht
befriedigende Trennschnitte sind hierbei zu erzielen, wenn die einander stumpfwinklig
zugeordneten Schneidkanten 24,26 des Schnittstempels 18 mit dem diesen jeweils gegenüberliegenden
Schenkel des zu durchtrennenden Profiles 28 einen Winkel 0 von ungefähr 650 definieren.
Demgemäss sind die Schneidkanten 24,26 einander in einem Winkelvon ungefähr 140°
zuzuordnen.
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Fig. 4 zeigt, dass der anfallende Materialstreifen 36 durch zwei aneinander
gefaltete Streifenteilstücke 38,40 gebildet ist, wobei das Streifenteilstück 38
durch den Profilschenkel 33 gebildet ist, während das Streifenteilstück 4O durch
den Schenkel 32 und dem dem Schenkel 33 gegenüberliegenden Profilschenkel 3O gebildet
ist. Sofern anstelle eines U-för migen Metallprofiles beispielsweise ein im Querschnitt
geschlossenes rechteckförmiges Metallprofil getrennt wird, fällt ein Materialstreifen
42 gemäss Fig.5 an,
der durch zwei symmetrische, aneinander angeklappte
bzw.
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aneinander anliegende und die Schneidenform des Schnittstempels aufweisende
Streifenteilstücke 44,46 gebildet ist. Das gegebenenfalls Durchtrennen kann/auch
mit einem Schnittstempel erfolgen, der lediglich eine in einer schrägen Ebene liegende
Schneidkante aufweist, wozu beispielsweise die Schneidkante 26 entsprechend verlängert
ausgebildet sein könnte. Mit 48 ist als Ganzes ein in den angegebenen Pfeilrichtungen
hin- und herverstellbarer Anschlag bezeichnet, mit dessen Hilfe das Metallprofil
während des Trennvorganges in Längsrichtung festgestellt werden kann. Dadurch wird
verhindert, dass sich an den Schneidkanten des Schnittstempels Kaltaufschweissungen
aufbauen können. Der Anschlag 48 wird dabei während des Stempelrückhubes mittels
einer geeigneten Steuerung zurückgezogen, so dass das abgetrennte Profilteilstück
freigegeben wird und dadurch nicht vom Schnittstempel nach oben mitgerissen werden
kann.
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Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist die durch die beiden Schneidkanten
24,26 gebildete Schneidenspitze 27 des Schnittstempels 18 zur Längsmitte c der Werkstückaufnahmevorrichtung
in seitlicher Richtung um den Abstand d versetzt. Dieser Abstand ist so gewählt,
dass sich, ohne die gegenseitige Zuordnung von Werkstückaufnahmevorrichtung und
Schnittstempel verändern zu müssen, eine Vielzahl von im Querschnitt U- oder rechteckförmigen
Metallprofilen mit im wesentlichen gleicher Wandstärke durchtrennen lassen. Durch
Versuche konnte dabei festgestellt werden, dass bei einem Abstand von ungefähr 7
mm z.I3. mindestens sechs solcher Metallprofile bearbeitet werden können, wobei
es wesentlich ist, dass bei U-förmigem Material stets der dessen Schenkel 30,33
miteinander verbindende
Verbindungssteg 32 und bei im Querschnitt
rechteckförmigem Profil stets eine der schmäleren Längsseiten auf der Prismenauflagefläche
16 zur Abstützung kommen, oberhalb der sich die Schneidenspitze 27 befindet.
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In Fig. 6 ist beispielsweise die Möglichkeit der Verarbeitung von
insgesamt sechs IIetallprofilen I bis VI folgenden Abmessungen veranschaulicht:
I = 20 x 10 mm II = 25 x 15 mm III = 30 x 15 mm IV = 30 x 20 mm V = 40 x 20 mm VI
= 40 x 30 rnm Aus dieser Darstellung ist somit zu ersehen, dass die Profile I; II;
IV; VI mit ihrer dem Schnittstempel zugekehrten Längs kante 34 sich in der Ebene
der Schneidenspitze 27 befinden, während die Profile I und V mit ihrer entsprechenden
Längskante 34 sich auf der gleichen Seite in seitlichem Abstand e bzw. f von der
Schneidenspitze 27 befinden. Der grössere Seitenabstand f entspricht dabei dem Seitenabstand
d der Schneidenspitze 27 von der Längsmitte der Werkstückaufnahmevorrichtung, wobei
man bei Einsatz der oben bezeichneten Normalprofile mit einem Seitenversatz d von
7 mm für alle diese Profile auskommt.