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Fliegende Wälzschere
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Die Erfindung bezieht sich auf eine fliegende Wälzschere für eine
Verwendung in einer Abscheranordnung zum Abscheren einer wandernden Stahlplatte
mit Hilfe eines eine Wälzbewegung bzw. eine Abrollbewegung ausführenden gekrümmten
Messers.
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Zur Erhöhung der Produktion beim Abscheren von Stahlplatten und nichteisenhaltigen
Werkstücken wird vorzugsweise eine sog. fliegende Schere verwendet, deren Schneidmesser
sich# beim Abschervorgang synchron mit dem sich bewegenden Werkstück bewegen.
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Figur 1 zeigt eine bekannte fliegende Schere. Ein Obermesser mit einer
schräg verlaufenden geraden Schneidkante ist über eine Pleuelstange b mit einer
Kurbelwelle c verbunden, so dass das Obermesser a in vertikaler Richtung hin- und
herbewegt werden kann. Das Obermesser a ist ferner mit einer Antriebsstange d verbunden,
so dass es während des Abschervorgangs synchron mit einem sich bewegenden Werkstück
e bewegt werden kann. Zum vollständigen Abscheren des Werkstückes e muss das Obermesser
a um eine Strecke < bewegt werden, so dass das Obermesser a so lange nicht in
seine horizontale Ausgangsstellung zurückkehren kann, bis es vom Werkstück e abgehoben
ist. Folglich muss die horizontale Bewegung des Obermessers a über eine lange Strecke
synchron zur Bewegung des Werkstückes e erfolgen, so dass der Hub der Antriebsstange
d länger wird. Daher
weisen die Kurbel elemente einer synchronen
Antriebseinrichtung eine erhöhte Länge auf, wodurch die Schere selbst grösser wird,
so dass aufgrund der erhöhten Trägheit die Genauigkeit beim Abscheren der Länge
von Werkstücken abnimmt. Darüber hinaus bewegen sich das Obermesser und das Untermesser
aneinander vorbei, wobei die Uberlappung beträchtlich ist, so dass das Werkstück
Biegebeaspruchungen ausgesetzt ist und in unerwünschter Weise verbogen wird. Ferner
ist der beim Abstechen mit einem geraden Messer erzeugte Lärm sehr gross und treten
Schwingungen auf, wodurch die Arbeitsbedingungen verschlechtert werden.
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Aus den vom Betrieb mit den herkömmlichen feststehenden Wälzscheren
gewonnenen Erfahrungen darf erwartet werden, dass das Ausmass der Verbiegungen und
der Lärm reduziert werden können, wenn anstelle eines geradlinigen Abstechens ein
Wälzschnitt durchgeführt wird.
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Wenn das Abschneiden in einem Wälzvorgang erfolgt, ist die überlappung
zwischen dem Ober- und dem Untermesser sehr klein und liegt in der Grössenordnung
von einigen Millimetern. Ferner kann das Obermesser, sobald das Werkstück abgeschert
worden ist, schnell von dem Werkstück weggezogen werden, so dass die horizontale
Strekke, entlang der das Obermesser in Berührung mit dem Werkstück steht, verkürzt
und die Schergeschwindigkeit erhöht werden kann.
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Jedoch ist es aufgrund der unten beschriebenen Probleme nach dem Stand
der Technik unmöglich, einen Wälzschnitt bei einem sich bewegenden Werkstück durchzuführen.
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Figur 2 zeigt eine herkömmliche feststehende Wälzschere.
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Zwei Kurbelwellen h liegen parallel zur Bewegungsrichtung g eines
Werkstückes, so dass ein Obermesser f eine Wälz- bzw.Abrollbewegung ausführen kann.
Daraus ergibt sich, dass die Bewegungsrichtungen von Pleuelstangen k nicht mit der
Bewegungsrichtung g des Werkstücks zusammenfallen. Wenn das Obermesser f in der
horizontalen
Richtung bewegt werden muss, müssen daher die Kurbelwellen
h ebenfalls mitgeführt werden. Jedoch sind die Kurbelwellen h über einen aus vielen
Zahnrädern i bestehenden Getriebezug an Motoren j angeschlossen, so dass bei einer
Fortbewegung der Kurbelwellen h die Motoren j und der Getriebezug i ebenfalls zusammen
mit den Kurbelwellen h mitgeführt werden müssen. Daher ist die Trägheit beträchtlich,
wenn diese Einrichtungen synchron mit dem Werkstück mitgeführt werden. Aufgrund
der begrenzten Motorleistung ist es praktisch unmöglich, eine solche Wälzschere
so auszubilden, dass sie sich synchron mit dem Werkstück bewegt.
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Mit der vorliegenden Erfindung sollen nun die oben angesprochenen
Probleme überwunden werden, was mit Hilfe der Merkmale gemäss Anspruch 1 möglich
ist.
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Im folgenden wird nun anhand der beiliegenden Zeichnung eine genauere
Beschreibung der Erfindung gegeben. Aus dieser Beschreibung gehen auch weitere Vorteile
und Merkmale der Erfindung hervor.
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In der die Erfindung veranschaulichenden Zeichnung stellen dar: Figur
3 (A) schematisch einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung,
Figur 3 (B) eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III B der Figur 3 (A), Figur 4
(A) einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung und Figur 4 (B)
eine Ansicht in Richtung des Pfeiles IV B der Figur 4 (A).
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Es wird zunächst auf die Figuren 3 (A) und (B) Bezug genommen. Ein
unterer
Messerhalter 2, der Führungsrillen für eine vertikale Führung eines oberen Messerhalters
1 aufweist, ist an den einen oder oberen Enden eines Parallelgestänges 3 angelenkt,
dessen andere oder untere Enden am Boden eines Rahmengestells 4 angelenkt sind.
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Der untere Messerhalter 2 ist ferner mit einer Antriebsstange 6 verbunden,
die für eine synchrone Bewegung der Messer mit einem Werkstück 5 von einer herkömmlichen
Antriebseinrichtung (wie sie beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung Nr.
122 335/1970 gezeigt ist) angetrieben ist.
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Eine Exzenterwelle 7 ist am Rahmengestell 4 parallel zum und oberhalb
des oberen Messerhalters 1 gelagert und antriebsmässig über ein Antriebszahnrad
40 mit einem nicht gezeigten Antriebsmotor verbunden. Die oberen Enden von Verbindungs-
bzw. Pleuelstangen 12 und 13 sind über sphärische Lager 10 und 11 mit Exzentern
8 und 9 verbunden, die an der Exzenterwelle 7 ausgebildet und zueinander phasenverschoben
sind. Die unteren Enden der Pleuelstangen 12 und 13 sind über Kugelgelenke 14 und
15 mit der Oberseite des oberen Messerhalters 1 verbunden. Der obere Messerhalter
1 und der untere Messerhalter 2 sind über eine Führungsstange 16 miteinander verbunden.
Ein gekrümmtes Obermesser 17 ist fest mit dem oberen Messerhalter 1 verbunden und
führt um das Gelenk zwischen dem oberen Messerhalter 1 und der Führungsstange 16
in Längsrichtung des oberen Messerhalters 1 eine Wälzbewegung aus, wobei es mit
einem geraden Messer 18, das fest mit dem unteren Messerhalter 2 verbunden ist,
zusammenarbeitet, um das Werkstück 5 abzuscheren.
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Die Schere weist ferner eine Rutsche 19 sowie eine Fördereinrichtung
20 zum Abführen des Verschnitts oder Abfalls auf.
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Es wird nun die Arbeitsweise der Wälzschere beschrieben. Das Werkstück
5 wird über nicht gezeigte Treibrollen vorwärtsbewegt, wobei die Vorschublänge des
Werkstücks 5 gemessen wird. Wenn das Werkstück 5 an einer vorgegebenen Stelle vorbeiläuft,
werden der
Antriebsmotor für die Exzenterwelle und der Antriebsmotor
für die Antriebsstange eingeschaltet, so dass sowohl der obere als auch der untere
Messerhalter 1 und 2 synchron mit dem sich bewegenden Werkstück 5 mitgeführt werden.
Der obere Messerhalter 1, der von der Führungsstange 16 geführt wird, führt dann
bei Drehung der Exzenterwelle 7 eine Wälz- oder Schwingbewegung aus, weil die oberen
Enden der Pleuelstangen 12 und 13 über die Exzenter 8 und 9 an der Welle 7 gelagert
sind. Daher wird also das an dem oberen Messerhalter 1 befestigte gekrümmte Obermesser
17 derart bewegt, dass es auf dem Werkstück 5 abrollt und mit dem geraden Untermesser
18 zusammenwirkt , so dass das Werkstück 5, das sich in Bewegung befindet, abgeschnitten
wird. In diesem Falle werden Rollen eines Aufnahmetisches 21 zusammen mit dem oberen
Messerhalter 1 gesenkt, so dass ein Niederdrücken des Werkstückes 5 durch das Obermesser
17, das sich nach unten bewegt, vermieden wird.
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Nach dem Abscheren des Werkstücks 5 werden der obere Messerhalter
1 und damit das Obermesser 17 schnell von dem abgescherten Werkstück abgehoben und
in die Ausgangsstellung zurückgefahren.
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Es wird nun auf die Figuren 4 (A) und (B) Bezug genommen, in der die
zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Ein gerades Obermesser 22
ist fest mit einem oberen Messerhalter 23 verbunden, der seinerseits fest an einem
Rahmengestell 24 angeordnet ist. Das Rahmengestell 24 ist seinerseits an einer Exzenterwelle
29 schwingbar gelagert, die über Lager 28 an einer Stützungerlage 27 befestigt ist.
Exzenter 25 und 26, die zueinander phasenverschoben sind, sind an der Exzenterwelle
29 ausgebildet, wobei sphärische Lager 30 und 31 der Exzenter- bzw. Pleuelstangen
32 und 33 auf den Exzentern 25 und 26 befestigt sind. Die oberen Enden der Pleuelstangen
32 und 33 sind mit der Unterseite eines unteren Messerhalters 37 über Kugelgelenke
34 und 35 verbunden. Der untere Messerhalter 37, an dem ein gekrümmtes Untermesser
36 befestigt ist, ist in Führungsrillen, die im Rahmengestell 24 vorgesehen
sind,
eingesetzt und mit einer Führungsstange 38 verbunden. Daher wird, wenn die Exzenterwelle
29 gedreht wird, der untere Messerhalter 37 um das Gelenk zwischen dem Messerhalter
37 und der Führungsstange 38 eine Wälzbewegung wie im Falle der ersten Ausführungsform
ausführen, so dass das gekrümmte Untermesser 36 sich derart bewegt, als ob es auf
der Unterseite des Werkstückes 39 abrollen würde, wobei es mit dem geraden Obermesser
22 zum Abscheren des Werkstücks 39 zusammenwirkt.
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Erfindungsgemäss wird also ein Wälzschnitt mit Hilfe eines geraden
und eines eine Wälzbewegung, wie oben beschrieben, ausführenden gekrümmten Messers
durchgeführt. Daher kann das gekrümmte Messer nach dem Abschneiden des Werkstückes
schnell von dem abgescherten Werkstück wegbewegt werden, und die Steuerung des horizontalen
Vorschubs des Messers wird wesentlich erleichtert. Folglich kann die Schergeschwindigkeit
beträchtlich erhöht und das Abscheren mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden.
Darüberhinaus werden Scherverbiegungen (shear bow) beim abgescherten Werkstück vermieden
und können der Lärm und die Stosskräfte beträchtlich reduziert werden. Ferner weist
die fliegende Wälzschere gemäss der Erfindung nur eine Exzenterwelle auf, die sich
in Längsrichtung eines gekrümmten Messers bzw. über dessen Weite, oder anders gesagt,
quer zu einem bewegenden Werkstück erstreckt. Das heisst, dass die Exzenterwelle
senkrecht sowohl zu dem sich bewegenden Werkstück als auch zu den Pleuel- bzw. Exzenterstangen
verläuft, so dass die Wälzbewegung des Ober- oder des Untermessers sowie seine Vorwärtsbewegung
in Richtung der Bewegung des Werkstücks ausgeführt werden kann, ohne die Exzenterwelle
bewegen bzw. verschieben zu müssen.
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Die fliegende Wälzschere gemäss der vorliegenden Erfindung ist im
Vergleich zu einer Schere mit zwei Exzenterwellen sehr einfach aufgebaut. Aufgrund
des einfachen Aufbaus und des geringen Gewichts ist die beim Anlaufen der Vorrichtung
wirksam werdende Trägkeitskraft geringer, so dass die Schergenauigkeit erhöht werden
kann, der Leistungsverbrauch reduziert und die Kosten gesenkt werden können.