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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung für Röhren nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Damit sollen insbesondere Röhren aus Papier und ähnlichen
Materialien auf vorbestimmte Längen in einem Abstand oder in unterschiedlichen Abschnitten
geschnitten werden.
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Übliche Papierröhren werden unter Verwendung von Messerträgern geschnitten,
von denen jeder mit einer Messerklinge versehen ist. Die Messerträger sind parallel
zu der Röhre angeordnet. Durch aufeinanderfolgende Bewegung der einzelnen Messerträger
zu der Papierröhre werden die Klingen gegen die in Drehung befindliche Papierröhre
gedrückt (veröffentlichte japanische Patentanmeldung SH 0 49-37 238). Jedoch kann
diese Vorrichtung die Papierröhre nicht in kleinere Längenabschnitte schneiden als
die kleinste Länge, die durch den Abstand zwischen den Messerträgern bestimmt ist.
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Weiterhin muß jedesmal, wenn die Schneidposition gewechselt werden
soll, die montierte Stellung des Messerträgers umständlich wieder eingerichtet werden.
Darüber hinaus muß dann die Schneidvorrichtung auf eine richtige Einstellung durch
versuchsweises Schneiden mehrerer Papierröhren überprüft werden. Diese dann Abfall
darstellende Röhren haben erhöhte Materialkosten zur Folge.
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Eine andere zum Stand der Technik gehörende Schneidvorrichtung zum
Schneiden einer Papierröhre 9 in mehrere Stücke durch ein einziges, auf einem einzigen
Schlitten 3 montiertes Messer ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt: Der Apparat
weist einen Kernstab 8 auf, um die darauf aufgebrachte Papierröhre 9 drehbar zu
unterstützen, und ein Betätigungsstab 7 ist parallel zu der Papierröhre 9 und
linear
durch eine (nicht dargestellte) Zylinderanordnung hin und her bewegbar. Der Schlitten
3 ist verschiebbar auf Schienen 12 angeordnet, die parallel zu dem Betätigungsstab
7 liegen. Wenn der Betätigungsstab 7 vorgerückt wird, ist der Schlitten 3 an ihm
durch Klemmen 71 festgehalten und rückt somit mit dem Betätigungsstab vor. Wenn
dagegen der Betätigungsstab zurückgezogen wird, ist der Schlitten 3 gelöst, so daß
der Schlitten 3 insgesamt schrittweise vorrücken kann.
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Mit dieser Schneidvorrichtung ist es jedoch nicht möglich, die Röhre
9 in verschiedenen Längenabschnitten zu schneiden, da der Abstand, um den sich der
Betätigungsstab 7 zu einem Zeitpunkt bewegt, durch den Hub der Zylinderanordnung
bestimmt ist.
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In den vergangenen Jahren sind Röhren aus Papier und ähnliche Röhren
auf vielen Gebieten verwendet worden, und es besteht ein Bedarf für solche Röhrenstücke
unterschiedlicher Längen.
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Ferner sind für besondere Verwendungsfälle solche Röhren zur Auftragserledigung
in der Einheit von ein oder zwei Röhren gehandhabt worden.
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Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schneidvorrichtung
so weiterzubilden, daß aus einer einzelnen länglichen Röhre wahlweise Stücke kontinuierlich
veränderbarer Längenabschnitte geschnitten werden können, was mit den bekannten
Schneidvorrichtungen, insbesondere nach den Fig. 3 und 4,nicht möglich war. Die
Schnitte sollen dabei mit hoher Genauigkeit positioniert werden.
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Diese Aufgabe wird durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 angegebene Erfindung gelöst.
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Demnach umfaßt die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung eine drehbare
Gewindestange, die parallel zu der zu schneidenden Röhre anzuordnen ist, einen mit
der Gewindestange in Gewindeverbindung stehenden Schlitten, ein auf einem Schlitten
angeordnetes Messer, das auf diesem bezüglich der Röhre vor und zurück bewegt werden
kann und einen mit der Gewindestange in Verbindung stehenden Servomotor, der durch
eine numerische Steuereinheit steuerbar ist.
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Die Abmessungen, auf die die Röhre geschnitten werden soll, oder die
Positionen, bei denen die Schnitte anzusetzen sind, werden vor den eigentlichen
Schneidvorgängen in die numerische Steuereinheit eingegeben. Der Servomotor dreht
sich entsprechend den eingestellten zu schneidenden Abmessungen um die Gewindestange,
um eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen oder einenvorgegebenen Winkel zu drehen.
Daraufhin wird die Gewindestange gestoppt. Entsprechend der Anzahl Umdrehungen und
dem Drehwinkel der Gewindestange wird somit der Schlitten exakt vorgerückt und dann
angehalten. In dieser Stellung wird das Messer auf dem Schlitten vorgerückt, so
daß es mit der in Drehung befindlichen Röhre in Eingriff kommt. Wenn die Röhre vollständig
geschnitten ist, wird dies selbsttätig erkannt, worauf das Messer zurückgezogen
wird.
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Der Steuermotor dreht sich dann wieder und der vorangehende Arbeitsablauf
wird in ähnlicher Weise wiederholt.
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Wenn verschiedene zu schneidende Längen in die numerische Steuereinheit
eingegeben sind, kann eine einzelne längliche Röhre in verschiedenen Längenabschnitten
geschnitten werden.
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Da der Schlitten an einer eigenen Bewegung durch die Schraubverbindung
auf der Gewindestange zu jeder Zeit gehindert ist, kann sich der Schlitten nicht
axial auf der Gewindestange bewegen, wenn diese Gewindestange sich nicht dreht.
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So werden Vibrationen des Schlittens während des Schneidvorgangs unterdrückt,
um einen genauen Schnitt zu gewährleisten.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben, das in der Zeichnung dargestellt ist.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung:
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 11-11 in Fig. 1; Fig. 3 eine Vorderansicht
auf einen Ausschnitt einer bekannten Schneidvorrichtung, und Fig. 4 einen Schnitt
entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 Die Schneidvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung umfaßt zwei Tragstäbe 8, 8a, die parallel zueinander horizontal angeordnet
sind und von denen jeder an einem Ende in Form eines Kragarms von einem drehbaren
Verbindungsglied 81 unter stützt wird, welches an einem Endabschnitt eines Rahmens
1 vorgesehen ist.
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Das Verbindungsglied 81 hat eine drehbare Welle 82, die mit einer
hin und her bewegbaren Umkehreinrichtung 85 in Verbindung steht, welch letztere
ein Ritzel 83 und eine Zahnstange 84 umfaßt. Während eine Röhre 9 auf einem der
Tragstäbe, nämlich 8, aufgebracht ist und geschnitten wird, ist eine andere Röhre,
die anschließend geschnitten werden soll, um den anderen Tragstab 8a angeordnet.
Nachdem die erstgenannte Röhre geschnitten worden ist, werden die Stellungen die
Stellungen der Tragstäbe 8, 8a durch die Umkehreinrichtung 85 gegeneinander ausgetauscht,
um eine ruhige Arbeitsweise zu ermöglichen.
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An dem anderen Ende des Rahmens 1 ist eine Dreheinrichtung 2 angeordnet,
um lösbar ein Ende der Röhre 9 zu halten, die drehbar, lose auf dem Tragstab 8 sitzt,
um die Röhre 9 zu drehen. Ein Schlitten 3 steht verschiebbar in Eingriff mit parallel
zueinander angeordneten Schienen 12, 12, die an Seitenwänden 11, 11 des Rahmens
1 angebracht sind, und der Schlitten ist parallel zu dem Tragstab 8 verschiebbar.
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Auf einem Messerträger 32 ist ein kreisförmiges Messer 31 gelagert.
Der Messerträger ist auf dem Schlitten 3 angebracht und rechtwinklig zu der Bewegungsrichtung
des Schlittens 3 verschiebbar. Mit dem Messerträger 32 steht eine Kolbenstange 34
einer hin und her bewegbaren Zylinderanordnung 33 unter Zwischenschaltung einer
Feder in Verbindung, so daß der Messerträger hin und her geschoben werden kann.
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Eine Anordnung eines Drosselventils 37 und eines Prüfventils ist in
einer Fluid-Leitung 36 eingeschaltet, die mit einem Einlaß der Zylinderanordnung
an dessen einem Ende in Verbindung steht. Wenn der Einlaß 35 durch Umschalten eines
Umschaltventils 38 mit einer Druckluftquelle in Verbindung gebracht wird, wird die
Kolbenstange 34 langsam herausgedrückt, wodurch sie das Messer 31 mit gleicher Geschwindigkeit
vorschiebt, um das Messer allmählich die Röhre 9 auf dem Tragstab 8 durchschneiden
zu lassen.
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Das Messer 31 ist auf dem Messerträger 32 unter Zwischenlage einer
Isolierbuchse montiert. Der Tragstab 8 und das Messer 31 sind mit einem Fühlerschalter
13 verbunden. Wenn das Messer 31 mit dem Tragstab 8 in Berührung kommt, nachdem
es die Röhre 9 vollständig durchgeschnitten hat, wird ein elektrischer Schaltkreis
durch den Tragstab 8 und das
Messer 31 gebildet, worauf der Fühlerschalter
13 ein Ausgangssignal abgibt. Das Signal wird verstärkt und in eine Steuereinheit
6 eingespeist, die ihrerseits sofort das Messer von dem Tragstab 8 entsprechend
einem Steuerzyklus wegbewegt. Es ist zweckmäßig, daß das Messer 31 so durch einen
(nicht dargestellten) Zeitgeber gesteuert wird, daß es mit dem Tragstab 8 wähnend
ungefähr 0,1 - 0,2 nach der ersten Kontaktbildung in Berührung gehalten bleibt,
bevor der Messerträger 32 zurückgezogen wird. Dadurch wird die Bildung von Graten
an der Schneidkante verhindert.
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Der Rahmen 1 ist mit einer drehbaren Gewindestange 4 versehen, die
parallel zu den parallelen Schienen 12, 12 gelagert ist. Ein von der Unterseite
des Schlittens herunterragender Support ist auf die Gewindestange 4 aufgeschraubt.
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Ein mit einem Gewindegang ausgeformtes Kugellager ist zwischen der
Gewindestange 4 und dem Support vorgesehen, um die Reibung zwischen diesen Teilen
herabzusetzen und um eine störungsfreie Bewegbarkeit des Supports 39 und damit des
Schlittens 3 ohne toten Gang zu bewirken.
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Mit einem Ende der Gewindestange 4 ist ein Servomotor oder ein ähnlicher
Steuermotor 5 verbunden, der seinerseits an die numerische Steuereinheit 6 angeschlossen
ist.
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Die Gewindestange 4 wird durch den Motor 5 um eine Anzahl von Umdrehungen
und um einen Winkel gedreht, die durch Signale von der Steuereinheit 6 bestimmt
sind.
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Die Stnereinheit 6 ist mit einer Eingabetastatur 61, einem Programmeingabeteil
62 und einem (Kathodenstrahlrohr-) Bildschirm 63 zur Darstellung der eingegebenen
Daten ausgestattet Die Steuereinheit 6 umfaßt ferner einen Rechnerteil zum
arithmetischen
Verarbeiten der numerischen Werte der Röhrenlänge und der eingegebenen Schnittabmessungen,
um die Anzahl der Umdrehungen und den Drehwinkel der Gewindestange 4 zu bestimmen.
Mit strichpunktierten Linien sind in Fig. 1 Steuerleitungen zum Steuern der Arbeitsfolge
der Anordnung angedeutet. Endschalter oder ähnliche Fühler 41, 42 sind an entgegengesetzten
Enden der Bewegungsbahn des Schlittens 3 angebracht, um den Bewegungsbereich des
Schlittens 3 zu begrenzen.
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Zum Betrieb der Vorrichtung wird die zu schneidende Röhre 9 zunächst
um den Tragstab 8 aufgebracht, und ein Ende der Röhre wird von einem frei drehbaren
Teil 80 an dem nach vorne ragenden Ende des Stabs 8 und einem Halter 21 der Dreheinrichtung
2 gehalten. Obwohl der Tragstab 8 nicht mit seinem an dem Verbindungsglied 81 befestigten
Ende drehbar ist, wird ein frei drehbarer Teil 80 an dem vorderen Ende von einem
Zentrierglied der Dreheinrichtung 2 unterstützt, so daß die Röhre 9 mit hoher Geschwindigkeit
dreht, wie sie von der Dreheinrichtung 2 gehalten wird. Die Eingabetastatur 61 auf
der Steuereinheit wird betätigt, um die Gesamtlänge der Röhre und die gewünschten
Schnittabmessungen einzugeben. Die Schnittabmessung kann für jeden Schnitt wie gewünscht
bestimmt werden. Beispielsweise kann die Röhre in Längen von zunächst 100 mm, dann
200 mm und zum dritten Mal 250 mm geschnitten werden.
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Durch den Programmeingabeteil 62 der numerischen Steuereinheit 6 ist
in diese ein Programm eingegeben worden, mit dem folgende Arbeitsweise gesteuert
wird: a. In Abhängigkeit von dem Signal der Steuereinheit dreht die Dreheinrichtung
2 die Röhre 9.
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b. Ein Signal von der Steuereinheit 6 setzt den Steuermotor 5 und
damit die Gewindestange 4 in Drehung.
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c. Der Schlitten 3 bewegt sich von dem freien Ende der Röhre 9 zu
der Dreheinrichtung 2 um eine Entfernung, die der ersten Einstellung der Schnittlänge
entspricht, worauf die Drehung der Gewindespindel 4 beendet wird.
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d. Als nächstes wird die Zylinderanordnung 3 betätigt, um die Kolbenstange
4 vorzuschieben und damit das Messer 31 zu der Röhre zu bewegen. Da die Kolbenstange
4 sich mit einer niedrigen Geschwindigkeit, wie oben erwähnt, vorwärts bewegt, schneidet
das Messer 31 die Röhre 9 allmählich und bildet herrlich glatte Schnittflächen ohne
Rauhigkeit.
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e. Wenn das Messer 31 mit dem Tragstab 8 in Berührung kommt, wird
der Zeitgeber ausgelöst, der das Messer mit der Tragstange während ungefähr 0,1
- 0,2 Sekunden in Kontakt hält. Dann zieht sich die Kolbenstange 34 mit hoher Geschwindigkeit
zurück und bewegt damit rasch das Messer mit 31 von der Röhre 9 weg. Da das Messer
31dem Tragstab 8 während ungefähr 0,1 - ungefähr 0,2 Sekunden, wie oben ausgeführt,
in Verbindung gehalten wird, ist die Röhre 9 vollständig durchgeschnitten.
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f. Wenn das Messer 31 zurückgezogen ist, gibt die Steuereinheit 6
wiederum ein Signal ab, infolge dessen die Gewindestange 4 entsprechend der zweiten
Einstellung der Schnittlänge gedreht wird. So wird der voranstehend beschriebene
Schnittvorgang im wesentlichen wiederholt.
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Demgemäß können röhrenförmige Stücke 91 unterschiedlicher Längen von
der Röhre 9 erhalten werden, deren Abmessungen vollständig den in die Steuereinheit
eingegebenen Einstellungen entsprechen.
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Wenn die Positionen, bei denen die Röhre 9 geschnitten werden soll,
zu ändern sind, werden die Eingabewerte unter Beobachtung des Bildschirms der Steuereinheit
variiert.
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Weiterhin lassen sich, selbst wenn Dutzende von Mustern an Schneidstellen
eingegeben werden sollen, die gewünschten Musterzahlen eintasten und auf dem Bildschirm
63 anzeigen.
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Dadurch kann exakt entsprechend den Abmessungseinstellungen ohne die
sonst erforderlichen Versuchs schnitte geschnitten werden. So macht die vorliegende
Erfindung Abgleichvorgänge entbehrlich und vermeidet Materialverlust infolge von
Versuchsschnitten, die bisher bei einem Wechsel von Schneidpositionen erforderlich
waren. naher zeitigt die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung eine Reihe bemerkenswerter
Vorteile.
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Die Erfindung ist nicht auf das voranstehende Ausführungsbeispiel
beschränkt.