DE3219358C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zerteilen eines von einem Extruder kontinuierlich vorgeschobenen, aus Kunststoff bestehenden Rohres mit einem in einer Linearführung eines Gestelles verschiebbaren, mittels anstellbarer Backen mit dem Rohr verbindbaren Wagen, der einen kraftbetriebenen, das Rohr umschließenden Rotor aufweist, der an seiner dem Extruder zugewandten Stirnfläche einander gegenüberliegend ein radial gegen das zu zerteilende Rohr anstellbares Fas- sowie ein Trennwerkzeug trägt, und der von einer kraftbetrie­ benen axial verlagerbaren Schiebehülse umfangen ist, welche bei ihrem Vorschieben über zugeordnete Getriebe das Anstellen des Fas- sowie des Trennwerkzeuges bewirkt.

Bei der Herstellung von Kunststoffrohren durch Extruder hat es sich als wesentlich erwiesen, kontinuierlich mit gleicher Vorschubgeschwindigkeit zu arbeiten, um die Abmessungen des erstellten Rohres innerhalb enger Toleranzen konstant zu halten. Zur Lagerung und zum Transport des extrudierten Rohres ist es jedoch erfor­ derlich, dieses in Rohrabschnitte aufzuteilen. Im all­ gemeinen wird hierbei gewünscht, daß mindestens eine der beiden Stirnflächen eines solchen Rohrabschnittes angefast ist. Die Anwendung üblicher fliegender Sche­ ren oder Trennsägen verbietet sich im Interesse der Ein­ haltung des vorgegebenen Querschnittes des Rohres so­ wie glatter Fas- und Trennflächen. Es werden daher ver­ breitet gemäß der Gattung ausgebildete und der DE-AS 11 90 767 entsprechende Dreheinrichtungen benutzt, bei denen je ein das Abstechen sowie das Anfasen bewirken­ des Werkzeug um den Trennbereich des vorgeschobenen Rohres geführt werden. Es hat sich jedoch herausge­ stellt, daß mit einer solchen, mittels des extrudierten Rohres vorgeschobenen Trenneinrichtung weder die ge­ wünschten, glatten und exakten Stirnflächen noch aus­ reichend saubere Fasflächen erreicht werden, und daß die Trennleistung der bekannten Einrichtungen erhebliche Wünsche offen läßt.

Bereits in der AT-PS 76 274 ist eine Anordnung zum Zer­ teilen von Rohren mit einem kraftbetriebenen rotierenden, Schneidwerkzeuge aufweisenden Ring gezeigt. Der nicht­ lineare Vorschub der Schneidwerkzeuge wird durch Nocken der Werkzeughalter bewirkt, die in Nuten eines zweiten, ebenfalls kraftbetriebenen Rohres geführt sind. Ein An­ fasen ist bei dieser Anordnung nicht berücksichtigt.

Die DE-OS 23 61 405 sieht eine einen auf einem Wagen ver­ fahrbaren Rotor umfangende Schiebehülse vor, die mit den Vorschub der Werkzeuge bewirkenden Nocken ausgestattet ist, die zunächst synchron mit dem Rotor betrieben wird und zur Durchführung eines Schnittes durch Eingriff in die Trumme der treibenden Riemen eine Phasenverschiebung er­ fährt, die ein Anstellen der Werkzeuge bewirkt. Der hier für die Betätigung vorgesehene Differentialantrieb über zwei parallele Zahnriemen begünstigt die Neigung zu Schwingungen dieses Antriebes und damit der Werk­ zeuge, so daß die Qualität und Genauigkeit derart geschaffener Stirnflächen und Fasen den zu stellenden Ansprüchen nicht genügt.

Bei der DE-PS 8 77 689 wird der Vorschub je eines in einem Rotor radial geführten Fas- und Trennwerkzeuges durch axiales Verschieben einer den Rotor umfangenden Schiebe­ hülse bewirkt, der vermittels keilartiger Nocken die Werkzeughalter abstützt. Ein exaktes, sauberes Trennen und Anfasen ist auch mit dieser Anordnung nicht möglich.

Die DE-OS 25 52 432 empfiehlt eine ähnliche Anordnung, bei der die Schiebehülse zur Erleichterung des Anstellens vermittels von Laufrollen mit den Werkzeugen verbundene Hebel abstützt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß auch mit dieser mittels des extrudierten Rohres vorge­ schobenen Trenneinrichtung nicht die gewünschten, sauber bearbeiteten und exakten Stirn- und Fasflächen erhalten werden, selbst wenn zur Vermeidung überlanger Späne die Werkzeuge mit Spanbrechernuten ausgestattet sind oder das Vorschieben der Werkzeuge intermittierend bewirkt wird. Nachteilig macht sich hierbei bemerkbar, daß die Werk­ zeuge mit der gleichen Geschwindigkeit zurückgezogen werden, mit der die Anstellung erfolgte, so daß durch längeres Verbleiben in den Endstellungen und nur langsames Abheben von der bearbeiteten Fase, verbunden mit einer mangelhaften Führung des zu zerteilenden Rohres, bei nur geringen Trennleistungen auch nur die mangelhafte Fasung erreichbar ist.

Die die Gattung bestimmende DE-AS 11 90 767 offenbart eine auf einem Rotor axial verschiebbare Schiebehülse, die vermittels von Schrägflächen mit ihrem Vorschub die Anstellung des Fas- und des Trennwerkzeuges be­ stimmt. Durch axiale Einstellbarkeit des das Fas­ werkzeug anstellenden Nockens kann zwar der Vorschub des Faswerkzeuges gegenüber dem des Trennwerkzeuges verlagert werden, das Faswerkzeug wird jedoch ebenfalls nach Erreichen seines Endhubes mit der gleichen Geschwin­ digkeit zurückgezogen, mit der die Anstellung erfolgte, wenn auch ein nochmaliges Anlegen des Faswerkzeuges wäh­ rend des Rückhubes der Schiebehülse unterbunden ist, so daß auch hier bei mangelhafter Trennleistung keine exakten Fas- und Trennflächen erreicht werden.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, eine Vor­ richtung der in Rede stehenden Gattung zu schaffen, die auch im hochtourigen Betrieb für hohe Trennleistungen bei einem dem Trennen zeitlich vorgelagerten Anfasen glatte, rattermarkenfreie, exakt koaxiale und präzis kegelstumpf­ mantelförmige Stirnflächen liefert.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch ge­ kennzeichneten Maßnahmen. Als wesentlich hat es sich hierbei gezeigt, daß der kritische Antrieb des Faswerkzeuges über ein Winkelhebelgetriebe erfolgt, welches den Stahlhalter des Faswerkzeuges über einen Querbolzen vorschiebt. Kurz vor dem Erreichen des Maximalhubes verlangsamt sich nach Art des Erreichens eines Totpunktes die Vorschubgeschwin­ digkeit, und beim Überschreiten des Totpunktes springt das Faswerkzeug spontan zurück, ohne die geschaffene Fläche nochmals zu berühren. Durch diesen Anstellvorgang in Verbindung mit einer sauberen Führung lassen sich auch bei hohen Trennleistungen die geforderten sauberen Fas­ flächen sicher erreichen.

Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt hierbei

Fig. 1 die Seitenansicht einer Einrichtung zum Abtrennen von Rohrabschnitten, und

Fig. 2 einen Schnitt durch den abgebrochen dargestellten Rotor mit Frontscheibe, Schiebehülse und den Werk­ zeugen.

In der Fig. 1 ist beidseitig abgebrochen ein von einem Extruder extrudiertes und mit konstanter Geschwindigkeit vorgeschobenes aus Kunststoff bestehendes Rohr 1 gezeigt, das durch ein aus Streben 2 und Traversen 3 gebildetes Gestell 4 geführt ist. Das Gestell ist mit Laufbahnen 5 ausgestattet, auf denen vermittels von Laufrollen 6 ein Wagen 7 geführt ist, der als Antriebsvorrichtung mit einem Fahrzylinder 8 ausgestattet ist, der einendig mittels eines Stützbockes an den Wagen 7 und mit seiner Kolbenstange an einen Ausleger 9 des Gestelles 4 angelenkt ist.

Rechtsseitig ist der Wagen 7 mit zwei parallelen Platinen 10 ausgestattet, die durch Teile von Holmen 15 und 17 sowie einen Backenhalter 11 miteinander verbunden sind. In den Backenhalter 11 ist ein Backeneinsatz 12 einlegbar, welcher eine untere feste, dem Außendurchmesser des Rohres 1 angepaßte Spannbacke darstellt. Die Platinen 10 sind weiterhin durch zwei Böcke überbrückt, in die ein Spann­ zylinder 13 eingehängt ist, welcher eine Hauptbacke 14 gegen den Backeneinsatz 12 anzustellen vermag.

Am linksseitigen Ende des Wagens 7 sind zwei weitere, ebenfalls mit den Holmen 15, 17 verbundene Platinen 18 dargestellt, welche mit den Lagern eines fliegend gelagerten Rotors 19 ausgestattet sind, der von einem oben am Wagen angeordneten Motor 20 über Keilriemen 21 angetrieben wird. An seinem freien rechten Ende ist der Rotor 19, wie auch in Fig. 2 gezeigt, durch eine Frontscheibe 22 abgeschlossen, und umfangen ist er von einer Schiebehülse 23, auf der ein Druckring 24 gelagert ist, dessen Stellzapfen von einem Gabelhebel 25 umfaßt werden. Die Welle 16 des Gabelhebels ist auf den Holmen 17 gelagert und weist zwei gabelartig nach oben führende und die Schiebehülse 24 umgreifende Hebelarme sowie einen weiteren, nach unten führenden Hebelarm auf. Dieser ist über einen Lenker und einen Winkelhebel 26 mit dem Kolben eines hydraulischen Schubzylinders 27 verbunden. Parallelgeschaltet ist diesem Gestänge ein Dämpfungszylinder 28, der in das Langloch 29 einer mit dem Winkelhebel 26 verbundenen Kulisse eingreift.

Eine zweite Spannvorrichtung ist mit einer der Kulissen 18 verbunden: Ein Spannzylinder 30 schiebt ein Spannfutter 31 in Richtung auf das zu spannende Rohr 1 vor, das von einem Backeneinsatz 12 untergriffen ist.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, ist die mit dem Rotor 19 umlaufende Frontscheibe 22 mit zwei Führungsböcken 32 ausgestattet, in denen ein Stahlhalter 33 radial verschiebbar geführt ist. Gezeigt ist die extreme obere Stellung des Faswerkzeuges 35, bei der dessen Spannvorrichtung 34 als Anschlag am unteren Ende der Führungsböcke 32 dient. In diese Extremlage vorgespannt ist der Stahlhalter durch die zwischen dem oberen Ende der Führungsböcke 32 und der Spannvorrichtung 34 wirksame Zugfeder 36, der zur Dämpfung der Bewegungen eine Dämpfungsvorrichtung 37 parallel angeordnet ist. Die Schiebehülse 23 ist mittels eines mit einem Spannschloß verstellbaren Lenkers 38 mit einem Arm eines als doppelarmiger Winkelhebel ausgebildeten Anstellhebels 39 verbunden, dessen gabelartig nach rechts auskragende Arme mit je einem angelenkten, durch eine Momentenfeder 41 vorgespannten Schwenknocken 40 ausgestattet sind. In ihrer dargestellten, im Linkssinne sich abstützenden Stellung übergreifen die Schwenknocken 40 auf einem Querbolzen 42 des Stahlhalters vorgesehene Rollen 43. Gegen Verdrehen ist die Spannvorrichtung 34 des Stahlhalters 33 mit einer geraden Fläche ausgestattet, die entlang der Verdrehsicherung 44 gleitet, und das Faswerkzeug selbst weist ein gabelartig geöffnetes freies Ende auf, das vom Querbolzen 42 durch­ griffen ist. Am in Fig. 2 unten dargestellten Ende ist die Frontscheibe 22 ebenfalls mit zwei Führungsböcken 45 ausge­ stattet, die einen Stahlhalter 46 für ein Trennwerkzeug 47 in Form eines Abstechstahls radial verschiebbar halten. Auch dieser ist von einem Bolzen 48 durchgriffen, der beidendig Rollen 49 aufweist, und die das Trennwerkzeug 47 haltende Spannvorrichtung 54 des Stahl­ halters 46 liegt mit einer ebenen Fläche auf einer Verdreh­ sicherung 50 auf. Die Schiebehülse 23 ist im Bereiche dieses Stahlhalters mit einem gekrümmten, die Frontscheibe 22 durch­ greifenden Kulissenhebel 51 verbunden. Hierbei greifen die Rollen 49 jeweils in Schaltkulissen 52 der beiden parallelen Hebelarme des Kulissenhebels 51 ein. Auch zwischen der Spannvorrichtung 54 und einem der Führungsböcke 45 ist ein Dämpfungszylinder 53 angeordnet.

Zum Betriebe wird mittels des Fahrzylinders 8 der Wagen 7 entlang der Laufbahn 5 des Gestelles 4 nach rechts verschoben, und zwar dem in Pfeilrichtung zugeführten Rohr 1 entgegen. Das zwischen den Backeneinsätzen 12 hindurchgeführte Rohr 1 schiebt sich unter Einwirkung eines vorgeordneten Raupenab­ zuges über die Trennebene 55 durch den Rotor und über das Spannfutter 31 vor.

Ist das Rohr in vorgegebener Länge über die vor der Front­ scheibe 22 angeordnete Trennebene 55 hinaus vorgeschoben, so werden die Spannzylinder 13 und 30 betätigt, und das Rohr 1 wird damit beidseitig der Trennebene 55 fest eingespannt. Hierbei ist die dem Spannzylinder 13 zugeordnete Spannvor­ richtung mit relativ großem Anpreßdruck betätigt, und die Spannvorrichtung ist durch in den Backenhalter 11 und den Hauptbacken 14 eingelegte Backeneinsätze dem Außendurchmesser des Rohres 1 angepaßt. Bei der Spannvorrichtung 31 jedoch wird eine nur geringe Kraft aufgewendet, und im unteren Backen wird zwar eine Anpassung an den Außendurchmesser des Rohres durch einen Backeneinsatz 12 vorgenommen, das Spannfutter 31 jedoch liegt nur auf einem relativ schmalen Mantelabschnitt auf, ist dem größten zu verarbeitenden Rohrdurchmesser ange­ paßt und wird infolge der relativ geringen Kolbenfläche des Spannzylinders 30 auch nur mit geringerer Kraft beaufschlagt als der Hauptbacken 14. Durch diesen ist nunmehr der Wagen 7 mit dem Rohr verbunden und wird daher mit diesem vorgeschoben, und durch entsprechende Druckluftbeaufschlagung des Fahr­ zylinders 8 wird das Rohr von den hierbei auftretenden Längs­ kräften fast völlig entlastet.

Während der Wagen 7 nun auf seiner Laufbahn 5 vorläuft, wird der ebenfalls pneumatisch arbeitende Schubzylinder 27 beauf­ schlagt. Sein erster Hubbereich verläuft ungedämpft; nach Durchfahren des Langloches 29 jedoch wird der Dämpfungszylinder 28 wirksam und sorgt für eine konstante Vorschubgeschwindigkeit. Im Verlaufe des Hubes des Schubzylinders 27 wird der Gabelhebel 25 im Linkssinne verschwenkt; über die Stellzapfen des Druckringes 24 zieht er hierbei diesen Druckring mit der in ihm gelagerten Schiebehülse 23 nach links. Wie insbesondere Fig. 2 zeigt nimmt die Schiebehülse über den Lenker 38 den Anstellhebel 39 mit, der die Schwenknocken 40 gegen die Rollen 43 führt, und drückt hiermit während des Laufes des Rotors 19 und der mit ihm verbundenen Frontscheibe 22 den Stahlhalter 33 gegen die Kraft der Zugfeder 36 nach innen. Hierbei wird das Faswerkzeug 35 gegen das Rohr 1 geführt und beginnt zunächst einmal, die Fase an die zu erstellende Trennstelle in Form einer Nut anzudrehen. Die Einstellung ist hierbei so bewirkt, daß beim Erreichen der vorgegebenen Fase die Schwenknocken 40 die Rollen 43 passieren und damit den Stahlhalter freigeben, der sowohl unter Einwirkung der Zentrifugalkräfte als auch der Zugfeder 36 in seine in der Zeichnung dargestellte Grundstellung zurück gleitet, bis seine Spannvorrichtung 34 sich auf den unteren der Führungsböcke 32 auflegt. Gedämpft werden die hierbei auftretenden Bewegungen durch eine der Zugfeder 36 parallel wirksame Dämpfungsvorrichtung 37. Durch den beschriebenen mechanischen Antrieb wird erreicht, daß der Vorschub zunächst relativ schnell und dann, mit zunehmender Annäherung an die zu erstellende Fase, langsamer erfolgt, bis nach Fertig­ stellen ein schneller Rückzug einsetzt. Bewährt hat es sich, den Schubzylinder 27, beispielsweise durch ein vorgeordnetes Ventil, intermittierend zu beaufschlagen, so daß der Vorschub zumindest im Bereiche der Fertigstellung der Fase intermittierend erfolgt; hierdurch wird die Ableitung der Späne begünstigt und gleichzeitig eine einwandfreie, glatte und streng konische Nut erreicht.

Beim weiteren Einschieben des Kolbens des Schubzylinders 27 und damit Entfernen der Schiebehülse 23 von der Frontscheibe 22 werden die Schwenknocken außerhalb des Eingriffsbereiches der Rollen 43 weiter verschwenkt. Bereits während der Wirksam­ keit des Faswerkzeuges 35 war auch der Kulissenhebel 51 mit der Schiebehülse 23, mit der er verbunden ist, nach links verschoben. Hierbei wurden die dessen Schaltkulissen 52 durchgreifenden Rollen 49 des Stahlhalters 46 zur Drehachse der Einrichtung hin vorgeschoben, ohne daß das Trennwerkzeug 47 hierbei wirksam wurde. Beim weiteren Vorschub nun versteilt sich die Kurve der Kulisse 42, und das Trennwerkzeug wird durch die Wandung des Rohres 1 hindurchgeführt, so daß nunmehr anschließend an die die Fase bildende Nut ein Durchtrennen der Rohrwandung erfolgt. Auch hier kann gegebenenfalls mit einem intermittierenden Vorschub gearbeitet werden, um ein besseres Abfließen der Kunststoffspäne zu erreichen. Die Gefahr des Verlaufens des Trennwerkzeuges durch Schwingen der Rohrenden besteht hier nicht mehr, daß seine jeweilige Angriffs­ fläche wesentlich geringer ist, als die des breiten Faswerkzeuges.

Nach Vollenden des Durchtrennens wird der Schubzylinder 27 entgegengerichtet beaufschlagt, und das Trennwerkzeug 47 wird durch die Schaltkulisse 52 nach außen hin radial zurückgezogen. Gleichzeitig wird der Anstellhebel 39 in seine Grundstellung zurück geschwenkt. Hierbei knicken die Schwenknocken 40 ein, so daß er mühelos und ohne auf den Stahlhalter 33 wesentliche Kräfte auszuwirken in die in der Zeichnung dargestellte Grund­ stellung zurück gelangt. Parallel hierzu werden die Kolben der Spannzylinder 13 und 30 hochgefahren, so daß die Spann­ vorrichtungen sich öffnen und das Rohr sowie den abgetrennten Rohrabschnitt freigeben. Dieser kann der Einrichtung entnommen werden, und gleichzeitig fährt der Fahrantrieb 8 den Wagen 7 innerhalb des Gestelles 4 nach rechts in seine Ausgangsstellung zurück. So wird ein zyklisches Arbeiten erreicht, ohne daß Rückwirkungen auf die Extrusionsgeschwindigkeit des Rohres 1 möglich sind, die dessen Maßhaltigkeit beeinträchtigen würden.

Die Einrichtung ist einer Vielzahl von Varianten fähig. So können beispielsweise die Druckluftzylinder durch Hydraulik­ zylinder ersetzt werden. Zweckmäßig jedoch würde hierbei dem Fahrzylinder 8 ein Druckspeicher zugeordnet, um die An­ passung an die Vorschubgeschwindigkeit des Rohres 1 ohne das Rohr belastende Längskräfte zu ermöglichen.

Es ist auch möglich anstelle eines Abstechstahls Rollenmesser einzusetzen, sobald die Wandstärke und das Material des aufzutrennenden Rohres es erlauben. Diese können im Bedarfsfalle mit einer Schnellwechselfassung versehen werden, so daß der Austausch verschlissener und Schäden aufweisender Rollenmesser in kürzester Zeit und praktisch ohne Stillstand erfolgen kann. Anstelle des Abstechstahls wird dann eine entsprechend ausgestaltete Halterung verwendet, die mit einem schrägen Schlitz zur Aufnahme der Achse der Messerrolle ausgestattet ist. Ein Festlegen kann durch in Endstellung gegen die Achse geführte Druckschrauben erfolgen, und die Achse läßt sich gegen axiale Verschiebungen sichern, indem sie mit Nuten in die dem Nutdurchmesser angepaßten Schlitze eingeführt wird. Ferner kann die Aufhängung des Wagens im Gestell mittels von Kugelführungen verläßlich und hoch­ belastbar erfolgen. In allen diesen Fällen wird eine verläßlich arbeitende und mit relativ geringem Aufwande erstellbare Einrichtung geschaffen, die in kurzen Taktzeiten sowohl saubere Trennschnitte als auch eine exakte Anfasung erlaubt.

Claims (3)

1. Einrichtung zum Zerteilen eines von einem Extruder kontinuierlich vorgeschobenen, aus Kunststoff bestehenden Rohres mit einem in einer Linearführung eines Gestelles verschiebbaren, mittels anstellbarer Backen mit dem Rohr verbindbaren Wagen, der einen kraftbetriebenen, das Rohr umschließenden Rotor aufweist, der an seiner dem Extruder zugewandten Stirnfläche einander gegenüberliegend ein radial gegen das zu zerteilende Rohr anstellbares Fas- sowie ein Trennwerkzeug trägt, und der von einer kraftbetriebenen axial verlagerbaren Schiebehülse umfangen ist, welche bei ihrem Vorschieben über zugeordnete Ge­ triebe das Anstellen des Fas- sowie des Trennwerkzeuges bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebehülse (23) über einen Lenker (38) mit einem zweiarmigen Anstellhebel (39) gekuppelt ist, der mittels angelenkter, gegen Anschläge vorgespannter Schwenknocken (40) die Enden eines Querbolzens (42) des das Faswerk­ zeug (35) aufweisenden Stahlhalters (33) mit so geringem Überstande übergreift, daß er nach einem vorgegebenen Hube des Stahlhalters von deren Anstellflächen abgleitet und der Stahlhalter von einer ihm zugeordneten Zugfeder (36) in seine Grundstellung rückführbar ist und die rück­ schwenkenden Schwenknocken bei der Rückführung des An­ stellhebels die Anstellflächen zu passieren vermögen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Zugfeder (36) eine Dämpfungsvorrichtung (37) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Enden des Querbolzens (42) des Stahlhalters (33) Rollen (43) gelagert sind.