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Verfahren, Vorrichtung und Schaltanordnung zum Trennen
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von Material durch Trennschleifen Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Trennen von Material durch Trennschleifen, insbesondere
von geraden und geformten Rohren, wobei eine rotierende Trennscheibe um den festgelegten
Gegenstand herumgeführt wird, sowie eine Schaltanordnung für das Antriebssystem
der Vorrichtung.
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Das Trennen von Material durch Trennschleifen wird derzeit durch
drei bekannte, für diesen Zweck angepaßte Anordnungen ausgeführt. Das erste der
bekannten Verfahren ist ein Einstichabschnitt, wo die Trennscheibe eine schwingende
Bewegung ausführt, die senkrecht zur Längsachse des festgelegten Materials verläuft.
Beim zweiten Vorgehen rotiert die Trennscheibe an einem festen Ständer und das Material
wird vorgeschoben. Beide Vorgehensweisen erfordern einen großen Durchmesser der
Trennscheibe. Schließlich besteht ein Verfahren für Trennschleifen durch Rotationsschnitt,
wo die Trennscheibe eine schwingende Bewegung an einem festen Ständer ausführt
und
das getrennte Material rotiert. Von diesen drei bekannten Verfahren wird am häufigsten
- insbesondere zum Trennen von Rohrmaterial - der Rotationsschnitt verwendet, wo
das zu trennende Rohr sich um seine Längsachse dreht bei gleichzeitigem Einstich
durch eine rotierende Trennscheibe. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist die Möglichkeit,
eine Trennscheibe von minimalem Durchmesser zu verwenden, der durch die Wanddicke
des getrennten Rohres bestimmt ist. Ein Nachteil ist jedoch, daß man dieses Verfahren
nur für axial symmetrische Gegenstände verwenden kann. Rohrkrümmer, geschweißte
Bögen und Formstücke. können nicht geschnitten werden.
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Sein Anwendungsbereich ist somit wesentlich beschränkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Trennschleifen auch bei geringem
Platz bei geformten Gegenständen wie Rohrkrürnmer, mit geringem technischen Aufwand
anzuwenden.
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während Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß/wenigstens zweier
Umläufe der Trennscheibe um das Material bei minimaler Materialabnahme im Material
eine Ausgangsnut gebildet wird, worauf die Geschwindigkeit des zwangsläufigen Vorschubes
der Trennscheibe auf den Arbeitswert erhöht wird.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besitzt einen Halter
zum Einspannen des Materials, ferner eine Trennscheibe, die an einem Schwenkarm
gelagert ist, dessen Bewegung senkrecht zur Achse des geteilten Materials verläuft
und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkarm mit der Trennscheibe an einer
drehangetriebenen Tragkonstruktion gelagert ist, die auf Laufrollen umläuft, wobei
der Antrieb der Trennscheibe über
ein erstes Getriebe von einem
Hauptelektromotor und der Vorschub des Schwenkarmes über ein zweites Getriebe von
einem Hilfselektromotor abgeleitet ist, wobei ferner das rotierende Gebilde einen
Vorschubmechanismus, einen Elektromotor, ein zweites Getriebe, eine Spindel und
eine Mutter besitzt.
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Die Tragkonstruktion kann mit einer Riemenscheibe zum Über tragen
der Drehbewegung vom Hauptelektromotor zur Welle der Trennscheibe ausgestattet sein.
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Die Tragkonstruktion kann auch einen Zahnkranz, ein Stirngetriebe,
oder ein Kegelradgetriebe zum Über tragen der Rotatiosbewegung vom Hauptelektromotor
zur Welle der Trennscheibe haben.
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Der Schwenkarm kann ein Doppelarmhebel sein, dessen kürzerer Arm
eine Ausnehmung zum Eingriff mit einem Mitnehmerbolzen besitzt, der auf einer Spindel
befestigt ist, die einen Teil des zweiten Getriebes des Hilfselektromotors des Vorschubmechanismus
bildet.
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Die Ausnehmung kann an einem verlängerten Ende des Schwenkarmes vorgesehen
sein.
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Zwischen dem Hilfselektromotor des Vorschubmechanismus und dem Bolzen
des Schwenkarmes kann eine Schneckenübersetzung angeordnet werden.
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Dem Hilfselektromotor des Vorschubmechanismus kann eine Mutter für
den Eingriff mit einer Spindel zugeordnet sein, an welche ein Zahnstangentrieb angeschlossen
ist, der aus einer mit der Spindel gekoppelten Zahnstange und einem mit dem Bolzen
des Schwenkarmes verbundenen Zahnsegment besteht.
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Der kürzere Arm des Doppelarmhebels kann auch mittels einer Kolbenstange
mit einem hydraulischen Zylinder in Verbindung stehen, der durch einen geschlossenen
hydraulischen Kreis gesteuert wird, bestehend aus einem Behälter, einer Pumpe, einem
Drosselventil und einem Verteiler.
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Die Trennscheibe kann an einem mit einer Mutter eines Spindeltriebes
verbundenen verschiebbaren Arm gelagert sein, wobei die Spindel an der Tragkonstruktion
gelagert ist und durch den Hilfselektromotor des Vorschubmechanismus über ein zweites
Getriebe angetrieben wird, wobei die Trennscheibe mit dem Hauptelektromotor über
ein Zahnradgetriebe gekoppelt ist.
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Die entsprechende Schaltanordnung weist wenigstens einen Elektromotor
zum Antrieb der Tragkonstruktion, einen Hauptelektromotor zum Antrieb der Trennscheibe
und einen Hilfsmotor zum Vorschub der Trennscheibe auf, wobei zum Regeln des Vorschubes
im Speisekreis des Hauptelektromotors ein Abnehmer mit einem Wandler vorgesehen
ist, der an einen Drehzahlregler des Hilfselektromotors angeschlossen ist. Diese
Schaltanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß der Drehzahlregler für zwei verschiedene
Arbeitsbedingungen ausgelegt ist, wobei die erste Arbeitsbedingung einen minimalen
und die zweite einen maximalen Eingriff der Trennscheibe im Material bewirken und
im Eintrittskreis des Drehzahlreglers ein Umschalter für die Arbeitsbedingungen
vorgesehen ist, wobei für eine Änderung des Zustandes des Schaltelementes zwischen
diesem und der Tragkonstruktion ein Abnehmer der Drehzahl des rotierenden Gebildes
und ein Impulszähler des Abnehmers angeordnet sind.
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Der höhere Effekt des neuen Verfahrens, der Vorrichtung und der Schaltanordnung
zum Trennen von Material durch Trennschleifen ist darauf zurückzuführen, daß zu
Beginn des Trennschleifens im Verlauf von wenigstens zwei Umläufen der Trennscheibe
um das Material bei minimaler Materialabnahme eine Ausgangsnut gebildet wird, die
in einer zur Drehachse senkrechten Ebene steht, und zwar ohne Beschädigung der Trennscheibe,
und daß dann erst die Vorschubgeschwindigkeit in Eingriff auf den benötigten Arbeitswert
erhöht wird. Die Erfindung ermöglicht nicht nur ein Trennschleifen gerader Rohre
mit voller Ausnützung der Vorteile eines Rotationsschnittes, sondern auch von Formstücken,
von Krümmern und geschweißten Bögen, da das fest eingespannte Material in Ruhe verbleibt
und die rotierende Trennscheibe um das Material bei gleichzeitigem Vorschub in Eingriff
umläuft. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
ausführlich beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht einer
Trennschleifmaschine; Fig. 2 eine Stirnansicht einer Trennschleifmaschine; Fig.
3 einen schematischen Axialschnitt der Trennschleifmaschine; Fig. 4, 5 ainen. Längsschnitt
und eine Stirnansicht einer zweiten Ausführung einer Trennschleifmaschine; Fig.
6 - 12 weitere Ausführungen für die Antriebssysteme einer Trennschleifmaschine;
Fig. 13 eine Schaltanordnung einzelner Antriebselemente mit ihren Funktionselementen;
Fig. 14 ein Blockschaltbild der eigentlichen elektrischen Schaltanordnung.
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Zum erfindungsgemäßen Trennen von Material durch Trennschleifen wird
z. B. ein Rohr 2 in prismatischen Backen eines stationären Halters festgeklemmt.
Eine drehangetriebene Trennscheibe ist an einem rotierenden Gebilde schwenkbar gelagert
und wird bei gleichzeitigem Vorschub in Eingriff mit dem festgeklemmten Rohr gebracht.
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Die dargestellte Anordnung besitzt einen Rahmen 1, der fest oder
in der Längsachse des Rohres 2 verfahrbar gelagert ist. Am Rahmen 1 sind der Halter
3 für das Rohr 2 und eine Führung 4 für die umlaufende Tragkonstruktion 5 angeordnet.
Ferner sind am Rahmen 1 ein Hauptantriebsmotor 6 für die verschiedenen Bewegungen
der Trennwerkzeuge und ein Elektromotor 7 mit Getrieben zum Antrieb der Tragkonstruktion
5 gelagert. Die Tragkonstruktion 5 besteht aus einer kreisringförmigen Platte 8
mit einer rohrförmigen Nabe 9, die im vertikalen Teil des Rahmens 1 drehbar gelagert
ist. Zur Führung der Ringplatte 8 dient ein System von Laufrollen 10. Die Ringplatte
8 trägt einen Schwenkarm 11, an dem eine Trennscheibe 12 drehbar gelagert ist. Die
Bewegung des Schwenkarmes 11 wird von einem Hilfselektromotor 13 über ein Getriebe
14 auf eine Spindel 15 übertragen, deren Mutter 16 mit dem Schwenkarm 11 der Trennscheibe
12 fest verbunden ist. Die Stromzufuhr für diesen Hilfselektromotor 17 erfolgt durch
einen Kollektor 17 und Schleifbürsten 18. Die Bewegungsenergie des Hauptelektromotors
6 wird z. B.
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durch Keilriemen 19 auf eine Riemenscheibe 20 über tragen, die an
der Nabe 9 der Ringplatte 8 gelagert ist, von wo diese Drehbewegung weiter über
einen Drehbolzen 21 des Schwenkarmes 11 und den eigenen Schwenkarm 11 auf die Welle
de trennscheibe 12 übertragen wird.
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Der Arbeitsraum der Anordnung ist durch einen starren Deckel 22 abgedeckt
und an eine Absauganordnung 23 angeschlossen. Die Steuerung der Maschine, d. h.
des Haup#elekpromotors 6, des Hilfse#lektromotors 13 für den Antrieb des Schwenkarmes
11, des Elektromotors 7 zum Antrieb der Tragkonstruktion 5 und der Bewegung der
gesamten Anordnung wird von einem Steuerpult 24 ausgeführt.
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Ein Rohr 2 wird zwischen Backen 25 des Halters 3 derart festgeklemst,
daß die Schnittstelle sich unterhalb der Trennscheibe 12 befindet. Durch Anlassen
des Haupt-. e elektromotor«6 wird die Trennscheibe 12 in Drehung in Pfeilrichtung
T# versetz~ und durch Anlassen des Hilfselektromotors 13 wird die Trennscheibe 12
in Richtung des Pfeiles S verschwenkt. Nach Kontakt der Trennscheibe 12 mit dem
zu schneidenden Gegenstand 2 wird durch Anlassen des Elektromotors 7 die Tragkonstruktion
5 in Drehbewegung in Richtung des Pfeiles R versetzt. In diesem Augenblick befindet
sich die Schaltanordnung in dem in Fig. 14 dargestellten Zustand. Ein Schaltelement
560 schaltet über einen Kontakt 561 eine Steuerspannungs-Quelle 507 an einen Drehzahlregler
522. Diese Steuerspannung wird auf einen derartigen Wert eingestellt, daß die Vorschubgeschwindigkeit
und die Zustellung der Trennscheibe 12 eine minimale Materialabnahme bewirkt.
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Durch Verdrehen der Tragkonstruktion 5 wird am Umfang des Gegenstandes'2
eine seichte Nut ausgeführt. Bei jeder Umdrehung der Tragkonstruktion 5, das ist
jeweils bei Durchgang des beweglichen Teiles 541 des Abnehmers 504 um seinen festen
Teil 542 wird in einem Zähler 505 ein Impuls zugeführt.Nach einer vorbestimmten
Zahl von Impulsen,
z. B. nach zwei Impulsen, die zwei Umdrehungen
der Tragkonstruktion 5 entsprechen, sendet der Zähler 505 einen Impuls zum Umschalten
des Schaltelementes 560 des Umschalters 506. In diesem Augenblick ist an der Oberfläche
des getrennten Gegenstandes 2 eine Nut ausgeführt, die den geforderten Verlauf des
folgenden Trennschleifens sichert. Nach dem Umschalten ist der Drehzahlregler 522
über den zweiten Kontakt 562 des Umschalters 506 mit einem Wandler 533 verbunden.
Von diesem Augenblick an ist die Größe der Materialabnahme durch die Trennscheibe
12 wesentlich größer als in der einleitenden Phase und wird in Abhängigkeit von
dem, vom Hauptelektromotor 6 abgenommenen Strom gesteuert. Nach dem Abtrennen des
Gegenstandes 2 wird mittels eines nicht dargestellten Schaltkreises der Schwenkarm
11 in Richtung des Pfeiles S verdreht und kehrt in seine Ausgangslage zurück.
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Der Abnehmer 506 kann durch magnetische, photoelektrische oder Kontaktelemente
gebildet werden. Gleichfalls kann der Umschalter 506 aus kontaktlosen Halbleiterelementen
bestehen und gemäß Fig. 14 angeordnet sein, oder er kann ein Bestandteil des Drehzahlreglers
522 sein.
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Das Beenden des Schnittes kann visuell oder durch den Abfall des
Strom- oder Leistungsverbrauches am Stromabnehmer festgestellt werden. Nach Beenden
des Schnittes wird das Drehen der Ringplatte 8 eingestellt und die Trennscheibe
12 wird durch Schnellvorschub von der Schnittstelle bis außerhalb des äußeren Durchmessers
des geteilten Gegenstandes 2 zurückgeschwenkt.
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Die Backen 25 des Halters 3 werden gelöst, der Gegenstand 2 entfernt
und die Maschine ist für eine weitere Bearbeitung bereit.
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Zum Trennen eines geraden langen Rohres oder von Hohlzylindern großer
Abmessungen wird die ganze Maschine verfahren. Das Rohr 2 wird durch die prismatischen
Backen 25 des Halters 3 zentriert, die auf den Außendurchmesser des Rohres elektrisch
eingestellt werden.
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Die Abnahme des abgeschnittenen Teiles erfolgt vom hinteren Maschinenteil.
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Bei der Ausführung nach Fig. 4, 5, die für die Trennschleifen von
z. B. Rohrkrümmern großer Abmessungen dient, ist die Trennscheibe 12 im Innenraum
des Rohrkörpers 2 angeordnet. Ein Vorteil dieser Ausführung ist ein Verkleinern
der Maschinenabmessungen auf ein Minimum. Bei dieser Ausführung ist die Trennscheibe
12 auf einem verschiebbaren Arm 26 angeordnet und ihr Antrieb erfolgt durch einen
Hauptelektromotor 6 und ein am Rahmen 1 gelagertes Zahnradgetriebe 27. Eine Spindel
15 wird über ein Getriebe 14 durch einen Hilfselektromotor 15 angetrieben. Auf der
Spindel 15 verschiebt sich eine Mutter 16, die einen Teil des verschiebbaren Armes
26 bildet. Der Antrieb der drehbaren Tragkonstruktion 5 geschieht durch den Elektromotor
7 über ein Getriebe direkt über Treibrollen 10. Die Trennscheibe 12 wird am Arm
26 auf den zu trennenden Gegenstand 2 zugestellt und in Drehung versetzt. Der Antrieb
für die Drehbewegung der Ringplatte 8 wird eingeschaltet. Das Rohr ist dabei in
einer Klemmvorrichtung außerhalb der Maschine eingespannt. Nach Beenden des Schnittes
wird die Trennscheibe 12 aus der Schnittstelle entfernt, die Drehbewegung
der
Trennscheibe 12 und der Ringplatte 8 wird eingestellt und die Maschine wird in eine
Position verfahren, wo sie ein Entfernen des abgeschnittenen Teiles nicht behindert.
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In den Fig. 6, 7, 7a, 7b sind alternative Ausführungen des Antriebes
der Trennscheibe 12 dargestellt. Gemäß Fig. 6 erfolgt der Antrieb der Trennscheibe
12 vom Hauptelektromotor 6, der an der Ringplatte 8 angeordnet ist. Das Gewicht
des Hauptelektromotors 6 ist durch ein Gegengewicht 28 ausgeglichen und der Kollektor
für die Kraftübertragung ist gegen Berührung durch die Bedienung geschützt. Der
Antrieb der Trennscheibe 12 kann gemäß Fig. 7 von einem Hauptelektromotor 6 abgeleitet
werden, der außerhalb der Ringplatte 8 angeordnet ist, und zwar gemäß Fig. 7a über
einen Zahnkranz 29 und eine Stirnradübersetzung 20 auf eine Kegelradübersetzung
31 oder gemäß Fig. 7b über einen Zahnkranz 29 und Stirnradgetriebe 30.
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Fig. 8 bis 12 zeigen alternative Ausführungen des Antriebes des Schwenkarmes
11. Gemäß Fig. 8 ist die Trennscheibe 12 an einem Schwenkarm in Form eines Doppelarmhebels
32 gelagert, dessen kürzerer Arm 33 eine Ausnehmung zum Eingriff mit einem Mitnehmerbolzen
35 aufweist. . Der Mitnehmerbolzen ist an einer Spindel 36 befestigt, deren Drehbewegung
von einem Elektromotor 13 abgeleitet ist. Dieser kürzere Arm 33 ist an der Rückseite
der Ringplatte 8 angeordnet.
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In Fig. 9 ist eine Alternative des in Fig. 8 dargestellten Antriebes
gezeigt, bei der die Ausnehmung 34
für den Eingriff des Mitnehmerbolzens
35 am freien Ende des Schwenkarmes 11 ausgeführt ist.
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In Fig. 10 und 11 sind Ausführungen dargestellt, bei denen der Antrieb
des Schwenkarmes 11 durch ein Schneckengetriebe 37 (Fig. 10) oder gemäß Fig. 11
durch einen Zahnstangentrieb 38 an der Rückseite der Ringplatte 8, bestehend aus
einer Zahnstange 39 und einem Segment 40, ausgeführt ist.
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Schließlich zeigt Fig. 12 einen Antrieb des Schwenkarmes 11, der
wieder einen Doppelarmhebel 32 enthält, dessen kürzerer Arm mit einer Kolbenstange
41 eines hydraulischen Zylinders 42 gekoppelt ist. Ein geschlossenes Druckmittelsystem
besteht aus einem Behälter 43, einer Zahnpumpe 44, einem Drosselventil 45, einem
Verteiler 46 und dem entsprechenden Leitungssystem 47. Der Verteiler 46 wird von
Elektromagneten 48 und dem Drosselventil 45 durch einen Schrittmotor 49 gesteuert.
Das ganze hydraulische System wird elektrisch vom Steuerpult gesteuert.
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