DE3621978A1 - Schneidmaschine fuer saeulenfoermiges material - Google Patents
Schneidmaschine fuer saeulenfoermiges materialInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum rechtwinkligen
Trennen einer säulenförmigen Metallstange oder eines Me
tallrohres bezüglich der Mittellinie der Stange oder des
Rohres.
Es sind Schneidmaschinen für Metallrohre bekannt, bei de
nen ein Dorn in das Metallrohr eingesetzt wurde um das
Rohr von der Innenfläche zu halten, um das Metallrohr
vor einer Deformation zu schützen, wobei ein Abscher
messer hydraulisch rechtwinklig zum Metallrohr bewegt
wurde, um dieses zu Trennen oder bei der ein scheiben
förmiges Schneidmesser unter Drehung um das Metallrohr
herumgeführt wurde, wobei der äußere Umfangsrand des
Schneidmessers zum Trennen des Rohres benutzt wurde.
Diese Schneidmaschine erzeugt zwar keine Schnittspäne
beim Trennen des Rohres, jedoch wird an der Schnittfläche
ein Grat erzeugt, weswegen es notwendig ist, die Schnitt
fläche nach dem Schneiden durch Polieren nachzubearbeiten.
Auch gibt es Schneidmaschinen für Metallstangen, bei de
nen die Schnittfläche uneben wird und eine glatte Schnitt
fläche nicht erzielbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schneidmaschine
zu schaffen, um festes säulenförmiges Metall oder ein
Metallrohr mit einer glatten Schnittfläche abzutrennen
ohne daß Schneidspäne anfallen.
Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben wird eine Schneid
maschine vorgeschlagen, die ein säulenförmiges stationä
res Schneidelement umfaßt, das eine innere Öffnung auf
weist, die dieselbe Form wie das zu schneidende Material
hat und auf derselben koaxialen Mitte angeordnet ist und
die ein exzentrisch bewegliches Schneidelement aufweist,
das dieselbe innere Öffnung wie das stationäre Schneid
element und das zu schneidende säulenförmige Material
hat, das in das bewegliche Schneidelement eingesetzt ist,
um den gesamten Umfang des säulenförmigen Materials durch
exzentrische Bewegung des beweglichen Schneidelementes zu
trennen. Die Schneidmaschine für das säulenförmige Mate
rial umfaßt somit ein säulenförmiges stationäres Schneid
element, das eine innere Öffnung aufweist, die längs eines
Teiles eines Durchgangsloches eines Grundkörpers ausgebil
det ist, weiterhin ein zylindrisches exzentrisch bewegli
ches Schneidelement, das im Grundkörper angeordnet ist,
derart, daß ein Ende des stationären Schneidelementes,
mit einem Ende des beweglichen Schneidelementes in
Berührung steht, um das stationäre Schneidelement in Aus
richtung mit der Mittellinie der inneren Öffnung zu
bringen, wobei das bewegliche Schneidelement eine inne
re Öffnung derselben Form wie die des stationären Schneid
elementes hat, während das Außenprofil Kreisform aufweist,
weiterhin ein Innenlager, das am Außenumfang des beweg
lichen Schneidelementes angeordnet ist, einen zylindri
schen Antriebszylinder, der auf dem Außenumfang des Innen
lagers angeordnet ist, sodaß die äußere Zylinderfläche
sich exzentrisch zur inneren Zylinderfläche bewegt und
mit einer Antriebseinheit zum Drehen, die an der äußeren
Zylinderfläche angreift, um beim Drehen die innere Zylin
derfläche exzentrisch zu bewegen und schließlich ein Außen
lager, das zwischen dem Grundkörper und dem Antriebszylin
der angeordnet ist.
Die Schneidmaschine gemäß der Erfindung schneidet ein Metall
rohr oder eine Stange, die zur Gänze durch das stationäre
und das exzentrisch bewegliche Schneidelement umfaßt ist,
um das Rohr oder die Stange unter Verwendung dessen Innenflä
che abzuscheren und das bewegliche Schneidelement ohne Drehung
relativ zum stationären Schneidelement exzentrisch zu bewe
gen, um so gleichmäßig den gesamten Umfang durch Abscheren
abzutrennen. Das Schnittende der Stange oder des Rohres
wird somit nicht deformiert, vielmehr wird eine glatte
Schnittfläche erzeugt.
Dank der erfindungsgemäßen Schneidmaschine kann ein säulenför
miges Rohr oder eine Stange aus Vollmaterial glatt geschnit
ten werden, ohne daß am Schneidende eine Verformung oder eine
Unebenheit eintritt, wobei weder Schnittspäne anfallen noch
ein Geräusch auftritt, sodaß es nicht notwendig ist, das
Schnittende nachzubearbeiten, weswegen die Maschine vor
teilhaft in der Massenproduktion eingesetzt werden kann.
Weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbin
dung mit der Zeichnung, die ein bevorzugtes Ausführungsbei
spiel darstellt.
Es zeigt
Fig. 1 eine vordere Schnittansicht einer Ausfüh
rungsform der Schneidmaschine gemäß vorlie
gender Erfindung,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 mit Darstellung
eines, bezüglich eines stationären Schneid
elementes exzentrisch bewegten Schneidelementes,
und
Fig. 4 eine Seitenansicht mit Darstellung der exzentri
schen Beziehung zwischen dem stationären und
dem beweglichen Schneidelement.
Eine Ausführungsform der Schneidmaschine gemäß der Erfindung
wird anschließend anhand der Fig. 1 bis 4 beschrieben.
ein Grundkörper 1 hat gemäß Fig. 1 einen säulenartigen
Querschnitt, kann aber auch einen Rechteckquerschnitt
aufweisen. Im Grundkörper 1 ist eine Durchgangsöffnung
2 gebildet, die säulenartig ist und sich aus einem Ab
schnitt großen Durchmessers und einem Abschnitt kleinen
Durchmessers zusammensetzt, die beide durch eine dazwi
schen gebildete Stufe 3 unterteilt sind.
Die Stufe 3 hat eine ebene Fläche, die rechtwinklig zur
Mittellinie des Grundkörpers 1 liegt. Ein zylindrisches
stationäres Schneidelement 4 von ringsherum gleichmäßiger
Dicke ist mittels eines Keils lösbar an der Innenfläche
des Abschnittes mit kleinem Durchmesser der Öffnung 2
des Grundkörpers 1 befestigt und zwar so, daß das eine
Ende des stationären Schneidelementes 4 mit der Stufe 3
ausgerichtet ist. Ein zylindrisches exzentrisch beweg
liches Schneidelement 5, das dieselben Innen- und Außen
durchmesser wie das Schneidelement 4 aufweist, steht mit
einem Ende in Berührung mit dem Ende des Schneidelementes
4. Das bewegliche Schneidelement 5 ist in dem Abschnitt
großen Durchmessers der Öffnung 2 aufgenommen. Die Schneid
elemente 4 und 5 sind so in die Öffnung 2 eingesetzt, daß
die Mittellinien der Schneidelemente 4 und 5 vor dem
Schneidvorgang fluchten. Ein inneres Kugellager 7 ist in
zylindrischer Form auf dem Außenumfang des Schneidelementes
5 angeordnet. Das Schneidelement 5 besteht aus Karbid
hartmetall. Stände das Schneidelement 5 direkt mit dem
Lager 7 in Berührung, würde das Lager 7 zerstört werden.
Um dies zu verhindern und Schneidspäne nicht in das Lager
7 gelangen zu lassen, ist ein Schutzzylinder 6 aus unle
giertem Stahl, wie er normalerweise als zylindrische Lager
buchse verwendet wird und mit gleichbleibender Dicke längs
des gesamten Umfanges des Schneidelementes 5 auf diesem
angeordnet, wodurch das Schneidelement 5 mit dem Lager 7
durch den Zylinder 6 in enger Verbindung steht. Die Innen-
und Außenflächen haben Zylinderform, sodaß die Mittellinien
der Innen-und Außenflächen parallel zueinander auf dem
Außenumfang des Lagers 7 exzentrisch bewegt werden, wenn
ein Antriebszylinder 8 aus unlegiertem Stahl mit maxima
len und minimalen Dickenabschnitten a und b, die einander
um 180° an den Umfangsenden gegenüberliegen, eingesetzt
wird. Ein Zahnkranz 9 ist in der Mantelmitte am Außen
umfang des Zylinders 8 ausgebildet und ein zylindrisches
Außenlager 10 ist zwischen dem Außenumfang des Zylinders
8 und der Innenfläche des Abschnittes großen Durchmes
sers der Öffnung 2 des Grundkörpers 1 beidseitig rechts und
links vom Zahnkranz 9 eingesetzt. Das Lager 10 kann ein
ausgegossenes Lager oder ein Kugellager sein.
Der Abschnitt großen Durchmessers der Öffnung 2 des
Grundkörpers 1 ist an der Stufe 3 bezüglich des Abschnit
tes kleinen Durchmessers exzentrisch versetzt mit dem
Betrag, mit dem die inneren und äußeren Umfangsflächen
des Zylinders 8 exzentrisch versetzt sind.
Das stationäre Schneidelement 4 kann mit dem Grundkörper 1
einstückig ausgebildet sein. Dann würde aber der Grundkör
per 1 sehr teuer werden, da er aus Karbidhartmetall be
stehen müßte. Deswegen wird gewöhnlich nur das Schneid
element 4 aus Karbidhartmetall hergestellt, während der
Grundkörper 1 aus unlegiertem Stahl besteht und das
Schneidelement 4 wird am Grundkörper 1 befestigt. Da
die Schneidelemente 4 und 5 beim Schneiden einander nur
an den Enden berühren, würde es genügen, die kurzen Be
rührungsabschnitte aus Karbidhartmetall herzustellen.
Eine Aussparung 11 ist an der Stelle des Zahnkranzes 9
am Außenumfang des Grundkörpers 1 vorgesehen und ein An
triebselement 12, hier ein Zahnrad steht mit dem Zahn
kranz 9 durch die Ausnehmung 11 hindurch in Eingriff.
Das Zahnrad 12 ist in einem Lager 13 gelagert, welches am
Grundkörper 1 befestigt ist. Statt des Zahnrades 12 kann
auch eine Zahnstange verwendet werden. Der Grundkörper 1
ist an einem Stützbock befestigt und das Zahnrad 12
wird mittels eines Hydraulikmotors gedreht.
Ein säulenförmiges Material, wie ein Metallrohr oder
-stange, das abzuschneiden ist, hat vorzugsweise eine
Außendurchmessergröße, die eng in die Bohrungen der
Schneidelemente 4 und 5 paßt. Dies sollte so sein,
weil das Schnittende des Metallrohres oder der Me
tallstange während des Schneidens verformt wird, wenn
das Spiel zwischen dem Metallrohr oder der -stange und den
Schneidelementen 4, 5 groß wäre.
Wenn das Metallrohr geschnitten wird, werden die Mitte
des Schneidelementes 4 und diejenige des Innenumfangs
des Schneidelementes 5 in Ausfluchtung gebracht. Die
Seite des Schneidelementes 4 wird vorzugsweise als
Einsatzseite des säulenförmigen Materials benutzt,
während die Seite des Schneidelementes 5 als Abgabesei
te für das geschnittene säulenförmige Material verwendet
wird.
Genauer gesagt, wenn man beim Schneiden eines langen
säulenförmigen Materials umgekehrt vorgehen würde, wäre
es nötig, das gesamte lange säulenförmige Material in
Ausfluchtung mit der Bewegung des Schneidelementes
5 zu bewegen, weswegen eine große komplizierte Einrich
tung vorgesehen werden müßte.
Da ein eingesetztes Rohr 14 gemäß Fig. 1, das über beide
Seiten der Schneidelemente 4 und 5 reicht, an den
Schneidflächen deformiert werden würde, wird das
Rohr 14 von Dornen 15 gestützt, die von beiden
Seiten eingesetzt sind und an der Stufe 3 zusammen
stoßen. In diesem Fall kann ein Spiel zwischen dem
Außendurchmesser des Dorns 15 und der Innenfläche
des Rohres 14 vorzugsweise so klein wie möglich sein.
Wenn der Zahnkranz 9 vom Zahnrad 12 gedreht wird,
dreht sich der Zylinder 8, der sich an den Zentren
0 und 0′ seiner inneren und äußeren Umfangsflächen
exzentrisch bewegt, wie in Fig. 2 gezeigt ist
und oben beschrieben ist, weil die maximalen und mi
nimalen Dickenabschnitte a und b an der Umfangswand
einander um 180° gegenüber liegen, sodaß sich die
äußeren und inneren Umfangsflächen des Zylinders 8
unterschiedlich bewegen.
Der Mittelpunkt des Schneidelementes 4 muß im Zentrum 0
liegen. Das säulenförmige Material wird von der Seite
des Schneidelementes 4 an der Stelle exzentrisch
verschoben, daß der Mittelpunkt der äußeren Umfangs
seite des Zylinders 8 im Zentrum 0 liegt, um in das
Schneidelement 5 eingesetzt zu werden.
Genauer gesagt, bewegt sich die äußere Umfangsseite
des Zylinders 8 in einer kreisförmigen Bewegung längs
der Umfangsfläche des Abschnittes großen Durchmessers
an der Innenfläche des Grundkörpers 1 durch das Außen
lager 10 mit dem Zentralpunkt 0′ als ein koaxiales
Zentrum (das koaxiale Zentrum des Abschnittes großen
Durchmessers des Grundkörpers 1 ist 0′).
Da andererseits die innere Umfangsseite des Zylinders
8 einen Zentralpunkt im Zentrum 0 hat, der vom Zentral
punkt 0′ exzentrisch versetzt ist, bewegt sich der Zylinder
8 exzentrisch durch das Lager 10, wenn der Zylinder 8
längs der Umfangsfläche der Innenseite des Abschnittes
großen Durchmessers des Grundkörpers 1 rotiert. Der Zen
tralpunkt 0 rotiert um 360° um den Zentralpunkt 0′,
wenn der Zylinder 8 sich dreht und kehrt in seine An
fangsstellung zurück. Mit anderen Worten zieht der Zen
tralpunkt (d.h. der Zentralpunkt des Schneidelementes 5)
der inneren Umfangsseite des Zylinders 8 eine kreisförmige
Bahn mit dem Zentralpunkt 0′ als Zentrum und der Zentral
punkt 0 des Schneidelementes 4 liegt an einem Punkt auf
dem Umfang dieser Kreisbahn.
Wenn daher das zu schneidende säulenförmige Material ein
gesetzt wird, müssen die Zentralpunkte 0 der Schneidele
mente 4 und 5 zusammenfallen, wenn jedoch der Zylinder 8
um 180° gedreht wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, bewegt
sich der Zentralpunkt des Schneidelementes 5 leicht
exzentrisch, um eine kreisförmige Bahn zu ziehen, der
anfängliche Zentralpunkt 0 des Schneidelementes 5 be
wegt sich nach 0′′, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Bei
Drehung um 180° werden die Positionen an den maxima
len und minimalen Dickenabschnitten a und b des Zylin
ders 8 wie von Fig. 1 nach Fig. 3 ersetzt. Das Schneid
element 5 bewegt sich somit auf kreisförmiger Bahn ohne
Drehung bezüglich des Schneidelementes 4, wie in Fig. 4
gezeigt ist, um ein Ende des Materials das mit einem
anderen in Kontakt steht, abzuscheren.
Der Scherbetrag kann in seiner Länge gleich oder gering
fügig größer als im Falle eines Rohres die Dicke des zu
schneidenden Rohres sein.
Wenn das Schneidelement 5 bezüglich des Schneidelemen
tes 4 an der Innenseite des Zylinders 8 während dessen
Drehung exzentrisch bewegt wird, wird das zu schneidende
Metallrohr bezüglich des Schneidelementes 5 gedreht, wo
bei beim Schnitt eine Verformung eintritt mit dem Ergeb
nis, daß die glatte Schnittfläche nicht erzielt werden
kann.
Noch genauer: gemäß vorliegender Erfindung ist ein Schneid
element 5 vorgesehen (ähnlich dem zu schneidenden säulen
förmigen Material) das nicht gedreht wird, sondern parallel
in entgegengesetzter Richtung von 180° bewegt wird sogar
wenn das Lager 7 zwischen Zylinder 8 und Schneidelement 5
eingesetzt ist, wobei der Zylinder 8 gedreht wird. Bei der
vorbeschriebenen Ausführungsform ist es schwierig, die Nach
schubseite (stationäre Seite) des säulenförmigen Materials
in der Praxis zu bewegen. Die stationären und beweglichen
Seiten werden deswegen getrennt beschrieben, jedoch können
beide im Grundkörper 1 relativ bewegt werden. Das zu
schneidende Rohr oder die Stange ist nicht auf einen kreis
zylindrischen Querschnitt beschränkt, sondern kann einen
elliptischen Querschnitt, einen quadratischen Querschnitt
oder einen sechseckigen Säulenquerschnitt haben. Das säu
lenförmige Material hat eine Form derart, daß die Formen
der inneren Öffnungen des stationären Schneidelementes
und des exzentrisch beweglichen Schneidelementes diesel
be Außenprofilform wie das zu schneidende säulenförmige
Material haben.
Wenn das lange Rohr von einem Ende aufeinanderfolgend
geschnitten wird, können die Dorne, die in das bewegliche
Schneidelement eingesetzt werden, in Form eines Zylinders
ausgebildet sein, der teleskopartig in das bewegliche
Schneidelement eingreift und entsprechend der exzentri
schen Bewegung des beweglichen Schneidelementes beweglich
ist. Dann wird der Dorn in das Rohr eingesetzt und pneuma
tisch in das stationäre Schneidelement eingeführt bis
er mit dem Dorn der beweglichen Schneidelementenseite,
der durch den Zylinder eingeführt worden ist, zusammen
stößt, so daß er mit einem Ende des beweglichen Schneid
elementes ausgefluchtet ist, um das Material abzutrennen.
Nach dem Trennvorgang wird der Dorn auf der Seite des be
weglichen Schneidelementes aus diesem nach außen entfernt,
das Rohr wird dann in Richtung des beweglichen Schneidele
mentes von dem stationären Schneidelement vorgeschoben,
das abgeschnittene Rohr fällt heraus. Der Dorn auf der Sei
te des beweglichen Schneidelementes wird in das Rohr einge
setzt, das in das bewegliche Schneidelement hineinreicht,
um den Dorn auf der Seite des stationären Schneidelementes
zu schieben und in das stationäre Schneidelement zurückzu
bringen, dann wird in das Rohr erneut pneumatischer Druck
eingegeben, um einen Druckverbund des Dorns auf der Sei
te des stationären Schneidelementes gegen den Dorn auf der
Seite des beweglichen Schneidelementes zu erzielen und
das Material abzuschneiden.
Wenn dickes Material zu schneiden ist, kann das Material
geschnitten werden, wenn der Betrag der exzentrischen
Bewegung des beweglichen Schneidelementes vergrößert wird.
In diesem Fall jedoch kann, wenn die Schneidmaschine maß
geblich vergrößert wird, die Seite des stationären Schneid
elementes das exzentrisch bewegliche Schneidelement in
derselben Weise wie das bewegliche Schneidelement aufweisen.
Claims (10)
1. Schneidmaschine für säulenförmiges Material, gekenn
zeichnet durch ein stationäres Schneidelement (4),
das in einem Grundkörper (1) befestigt ist und
eine Innenöffnung im wesentlichen gleich dem Außen
profil des zu schneidenden Materials (14) aufweist,
ein bewegliches Schneidelement (5) das an seinem ei
nen Ende mit einem Ende des stationären Schneidele
mentes (4) in Berührung steht und eine innere Öffnung
im wesentlichen gleich der Form des stationären
Schneidelementes (4) hat und gekennzeichnet durch
eine Antriebseinrichtung (8, 9, 12) zur Bewegung des
beweglichen Schneidelementes (5) auf einer kreisför
migen Bahn ohne daß das bewegliche Schneidelement (5)
gedreht wird.
2. Schneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Antriebseinrichtung (8, 9, 12) ein
Innenlager (6, 7) aufweist, das auf dem Außenumfang
des beweglichen Schneidelementes (5) angeordnet ist,
daß ein zylindrischer Antriebszylinder (8) vorgesehen
ist, dessen innere Zylinderfläche auf dem Außenumfang
des Innenlagers (6, 7) angeordnet ist, der bezüglich
seiner inneren Zylinderfläche exzentrisch beweglich
ist und um die Mittellinie seiner äußeren Zylinderflä
che als Zentrum durch eine Antriebseinheit (9, 12) dreh
bar ist und daß ein Außenlager (10) zwischen dem
Grundkörper (1) und dem Antriebszylinder (8) angeordnet ist.
3. Schneidmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Innenlager (7) aus einem Kugellager
besteht.
4. Schneidmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Außenlager (10) ein Kugellager
oder ein ausgegossenes Lager ist.
5. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (9, 12)
einen Zahnkranz (9) im Außenumfang des Antriebszylin
ders (8) aufweist und ein gezahntes Antriebselement
(12) mit dem Zahnkranz (9) kämmt.
6. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenumfang
des beweglichen Schneidelementes (5) und dem Innen
lager (7) ein Schutzzylinder (6) angeordnet ist.
7. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß das säulenförmige Material
(14) aus einem Rohr besteht, das durch einen einge
setzten Dorn abgestützt ist.
8. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß mindestens die einander be
rührenden Teile des stationären Schneidelementes (4)
und des beweglichen Schneidelementes (5) aus Karbid
hartmetall bestehen.
9. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß das säulenförmige Material (14)
von der Seite des beweglichen Schneidelementes (5) her
eingesetzt ist.
10. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (9, 12)
ein Zahnrad (12) aufweist, das mit dem Zahnkranz (9)
des Antriebszylinders (8) in Eingriff steht.
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1986
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- 1986-07-01 DE DE19863621978 patent/DE3621978A1/de active Granted
- 1986-07-02 US US06/881,063 patent/US4676128A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD55202A (de) * |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
LERCH,Arthur L.: Rapid cycling cylinders cut tubing, In: Hydraulics & Pneumatics, Dez.1986, S.92 * |
LUEGER Lexikon der Technik, Bd.Werkstoff und Werkstoffprüfung, 4.Auflage, S.99 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3621978C2 (de) | 1989-05-11 |
US4676128A (en) | 1987-06-30 |
CA1262405A (en) | 1989-10-24 |
JPS629814A (ja) | 1987-01-17 |
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