DE4305812A1 - Mitlaufende Leichtschub- Sägeeinrichtung (MLS) für in Linie hergestellte starre Profile - Google Patents

Description

1. Beschreibung der Problematik

Viele starre Profile werden in Linie hergestellt. Das sind z. B. extrudierte Kunststoffprofile, in Linie geformte Blechprofile, usw. Diese Profile werden meist durch Sägeeinrichtungen, die am Ende der Linie stehen, auf eine bestimmte Länge geschnitten.

Das Problem dieser Sägeeinrichtungen besteht darin, die "Vorschubgeschwindigkeit des Sägeblattes" der "laufenden Geschwindigkeit des hergestellten Profiles" anzupassen und gleichzeitig die Schnittlänge einzustellen. Erst beim Gleichlauf kann dann der Sägeschnitt vollzogen werden.

Für dieses "Anpassen der Geschwindigkeit mit Einstellung der Schnittlänge" ist hier eine Neuentwicklung vorgestellt.

2. Bekannte Sägeeinrichtungen

Zum Verständnis der hier vorgestellten Neuentwicklung seien vorab zwei bekannte Sägeeinrichtungen vorgestellt. Diese funktionieren nach den unten beschriebenen Prinzipien I und II.

2.1 Prinzip I - Klemmitnahme 2.1.1 Funktion Prinzip I

Die Säge besteht aus 2 Einheiten. Die Einheit 1 ist das feststehende Gestell mit der Führung für die 2. Einheit. Die 2. Einheit besteht aus einer Klemmeinrichtung (z. B. pneumatischer Schraubstock) mit einem Anschlag (zum genauen Ablängen) für das laufende Profil, sowie aus einem Motor mit/ohne Getriebe und angeflanschtem Sägeblatt. Die 2. Einheit ist, in Richtung des laufenden Profiles, linear beweglich auf der 1. Einheit befestigt.

Beim Sägevorgang geschieht nun folgendes:
Das laufende Profil wird mittels der Klemmeinrichtung gefaßt. Nun muß das Profil die gesamte 2. Einheit linear fortbewegen. Der Sägeschnitt wird vollzogen. Nach dem Sägeschnitt öffnet sich die Klemmeinrichtung. Jetzt muß das Sägeblatt wieder in die Ausgangsposition gebracht werden. Die Rückstellfunktion für die gesamte 2. Einheit erledigt meist ein Pneumatikzylinder oder ein ähnliches System. Danach kann der nächste Sägevorgang starten.

Längeneinstellung:
Die Schnittlänge wird hier mit einem Zeitschalter eingehalten. Er schaltet, bei konstanter Vorschubgeschwindigkeit des Profiles, nach einer gewissen Zeit und gibt das Signal zum Schließen der Klemmeinrichtung. Der Zeitschalter muß, je nach Fahrgeschwindigkeit der Anlage, manuell verstellt werden, oder geschieht über einen Sensor oder mechanischem Schalter, der bei Erreichen der Länge schaltet und die Klemmeinrichtung schließt.
Schnittlänge [m] = Vorschubgeschwindigkeit [m/s] · Zeit [m]

2.1.2 Nachteile Prinzip I

• 1. Dieses System kann wegen der hohen Masse der 2. Einheit nur bei großen, extrem starren und knicksicheren Profilen angewendet werden. Denn das Profil muß nach dem Klemmen die gesamte 2. Einheit beschleunigen. Der Anwendungsbereich ist dadurch sehr begrenzt.
• 2. Aus den Längeneinstellverfahren resultiert oft ein Schneiden mit Überlänge und anschließendem Nachschneiden, um systembedingte Längenschwankungen auszugleichen.
• 3. Außerdem entsteht bis zur optimalen Einstellung der Länge ein großer Teil an Ausschuß.
• 4. Zusätzlich werden durch die oft große Klemmkraft die Enden stark gequetscht. Dadurch wir das Endstück unbrauchbar und muß nachträglich entfernt werden.

2.2 Prinzip II - Automatische Geschwindigkeitsanpassung 2.2.1 Funktion Prinzip II

Mittels Steuer- und Regelsystemen wird ein Sägeautomat der Geschwindigkeit des laufenden Profiles angepaßt und beim Erreichen dieser Geschwindigkeit wird geschnitten. Die Schnittlängenbestimmung erfolgt wie im I. Prinzip.

2.2.2 Nachteile Prinzip II

• 1. Es ist ein äußerst kompliziertes und teueres System, welches hohe Anforderungen an Steuerung, Sensoren und Regler stellt.
• 2. Bis zur optimalen Einstellung, d. h. Anpassung an die Liniengeschwindigkeit entsteht auch hier viel Ausschuß.
• 3. Außerdem sind, bei nur minimal ungleichmäßigem Lauf von Profilvorschub zu linearem Sägeblattvorschub, die Profile im Klemmbereich oft gequetscht, was ein nachträgliches Schneiden erforderlich macht.

3. Neuentwicklung MLS (MLS = Mitlaufende Leichtschub- Sägeeinrichtung) 3.1 Prinzip MLS

Dieses Prinzip ähnelt dem I. Prinzip mit dem gravierenden Unterschied, daß die vom Profil bewegte Masse der Sägeeinrichtung extrem reduziert wird. Dies geschieht durch den Entfall von Motor- und/ oder Klemmeinrichtung, sowie Leichtbauweise der bewegten Teile.

3.1.1 Funktion MLS (siehe auch 3.13 und 3.1.4)

Das Sägeblatt (1), mit Gleitaufnahme (3), befindet sich axial verschiebbar auf einer rotierenden Formschlußwelle (2).

Sägevorgang:
Das abzulängende Profil (7) kommt an der Säge an. Es fährt in die Einfädelöffnung (10). Dabei wird es von der Matrize (6) gegen Verdrehung gesichert. Beim Erreichen des Anschlags (4e), in senkrechter Stellung, schiebt das Profil (7) nun den Schieber (4) und das Sägeblatt (1) mit Gleitaufnahme (3) vor, der Beschnittvorgang kann beginnen. Das Sägeblatt (1) bewegt sich mit Gleitaufnahme (3) und Welle (2) zum Schnitt nach unten. Nach dem Beschneiden und dem Herauffahren des Sägeblattes (1) fährt Anschlag (4e) in waagerechter Stellung. Dann wird durch die Rückschiebeeinrichtung (5) das Sägeblatt (1) mit Schieber (4) wieder in die Ausgangsposition gebracht. Rückschiebeeinrichtung (5) fährt ein (Ausgangsposition). Der nächste Schneidevorgang kann beginnen.

Zusatzbauteil Vorbeschleuniger (9):
Als Bauteil, welches die MLS weiter optimiert, wäre hier der Vorbeschleuniger (9) zu nennen. Er sorgt dafür, daß, bevor das Profil (7) den Anschlag (4e) erreicht, die Bauteile (4) (3) (1) schon eine geringe Vorschub- Geschwindigkeit besitzen. Das Profil muß somit nicht mehr die Haftreibung dieser Bauteile überwinden, es erfährt einen noch geringeren, also günstigeren, Gegendruck.

Bemerkung zum Anschlag (4e):
Der Anschlag (4e) kann auch in waagerechter Stellung gebracht werden (manuell od. automatisch betätigt). Damit kann unabhängig von irgendeiner Länge geschnitten werden. Außerdem sollte dieser Anschlag (4e) so ausgelegt sein, das er bei Überlastung von der senkrechten in die waagerechte Stellung übergeht und damit das Profil auch ungeschnitten durch die MLS fahren kann (Sicherheit). Die Schnittlänge wird durch das Einbauen des Schnittlängensegmentes (4d) mit der Länge x eingestellt. Auch verstellbare Schnittlängensegmente (4d) können hier eingesetzt werden.

Bemerkung zur Leichtbauweise:
Durch die Konstruktion der in Vorschubrichtung beweglichen Bauteile (3) und (4) aus Leichtmaterialien wie Kunststoff oder Aluminium o. ä. und einem leichten Sägeblatt wird eine sehr niedrige linear zu beschleunigende träge Masse erreicht.

Bemerkung zu Bauteilen (5) und (9):
Die Bauteile (5) und (9) können auch als ein Bauteil ausgeführt werden (z. B. doppeltwirkender Pneumatikzylinder) und fest an Bauteil (4) angeflanscht sein. Als Nachteil wäre dabei jedoch zu nennen, das zusätzliche Kraft für das Bewegen eines solcherart angeflanschten Bauteiles erforderlich wäre. Der Vorteil wäre beispielsweise das Einsparen eines Bauteiles.

Bemerkung zur Führung:
Die Bauteile (4b), (4c) und (8) können mit Gleit-, Kugel-, Rollen-, o.a. Führungen ausgelegt sein.

Bemerkung zur Matrize (6):
Die Matrize (6) kann nur bei formschlüssigen Profilen (7) eingesetzt werden. Sie hat den Vorteil der Gewichtsersparnis gegenüber Klemmeinrichtungen (Schraubstock o. ä.). Jedoch kann auch hier eine Klemmeinrichtung für nicht formschlüssige Profile eingesetzt werden.

Bemerkung zur Steuerung der MLS:
Zur vollautomatischen Ansteuerung der Bauteile (5) und (9) und ggf. (4e) müssen hier die Schnittlänge des Profiles (7), die Vorschubgeschwindigkeit des Profiles (7) und die Dauer des Schnittes für die Auf- und Abbewegung der Bauteile (1) (2) (3) als entscheidende Parameter berücksichtigt werden. Auf die Ausführung der Steuerung wird hier nicht näher eingegangen. Sie sollte bei der Auslegung der MLS mit praktischen Versuchen und theoretischen Berechnungen fundiert werden.

3.1.2 Vorteile MLS

Die bewegte, also durch das Profil (7) linear beschleunigte Masse (träge Masse) der Bauteile (3) und (4) ist extrem klein.

Das Profil benötigt daher wenig Vorschubkraft = weniger Energieverbrauch. Das Profil wird nicht bzw. extrem wenig) in Vorschubrichtung zusammengedrückt. Daraus folgt, daß auch filigrane Profile, die leicht knicken, hiermit geschnitten werden können. Diese Vorteile sind entstanden:

• a) durch das Herausnehmen von Bauteilen aus der Vorschubbewegungs- Baugruppe, herausgenommen sind:
  Rückschiebeeinrichtung (5),
  Vorbeschleuniger (9),
  Auf- und Abbewegungseinheit
  Motor zur Erzeugung der Rotation und
  Klemmeinrichtung,
• b) durch die Leichtbauweise der Vorschubbewegungs- Baugruppe

Der Vorbeschleuniger (9) sorgt dafür, daß, bevor das Profil (7) den Anschlag (4e) erreicht, die Bauteile (4) (3) (1) schon eine geringe Vorschub- Geschwindigkeit besitzen. Das Profil muß somit nicht mehr die Haftreibung dieser Bauteile überwinden, es erfährt einen noch geringeren, also günstigeren, Gegendruck.

Durch die geringen angreifenden Kräfte am Sägesystem können die Bauteile kleiner ausgeführt werden als bei vergleichbaren Sägeeinrichtungen. Das macht diese Säge extrem preiswert und vom Gewicht her leichter, woraus weniger Transportkosten und -Aufwendungen durch kleineres Volumen und niedrigerem Gewicht entscheidend sind.

Die Säge ist in der Linie schnell und einfach justierbar durch das längenmäßige Einstellen des Anschlags. Das ist besonders wichtig. Denn gerade lange Einstellzeiten verursachen hohe Kosten durch ungenutzte Maschinenzeiten bei der Sägevoreinstellung, Arbeitsaufwand und Ausschußproduktion. Durch die hier verwendete Längeneinstellung mit dem Schnittlängensegment (4d) resultieren sehr genaue Schnittlängen. Es treten auch keine Schnittlängenschwankungen beim Verändern der Vorschubgeschwindigkeit ein.

Außerdem kann bei verdrehsicheren Profilen auf eine Klemmeinrichtung verzichtet werden (siehe den Einsatz der Matrize (7)). Daraus folgt: kein Nachschneiden der Enden bei weichen Profilen, da ein Verquetschen dieser Enden dadurch verhindert wird. Es entsteht also auch weniger Abfall.

Der Anschlag (4e) kann auch in waagerechter Stellung gebracht werden (manuell od. automatisch betätigt). Damit kann unabhängig von irgendeiner Länge geschnitten werden. Außerdem soll dieser Anschlag (4e) so ausgelegt sein, das er bei Überlastung von der senkrechten in die waagerechte Stellung übergeht und damit das Profil auch ungeschnitten durch die MLS fahren kann (Sicherheit).

3.1.3 Bauteile zur Zeichnung

1 Sägeblatt
2 Formschlußwelle (Zahn- od. Polygonwelle o. ä.)
3 Gleitaufnahme für Sägeblatt
4 Schieber (beinhaltet Bauteile 4a . . . 4e)
4a Sägeblattmitnehmer
4b großer Gleitschieber mit Matrizenaufnahme
4c kleiner Gleitschieber
4d Schnittlängensegment
4e Anschlag
5 Rückschiebeeinrichtung (z. B. Pneumatikzylinder)
6 Matrize zur Führung des Profils
7 Profil
8 Gleitschiene
9 Vorbeschleuniger
10 Einfädelöffnung

Claims (8)

1. Die Formschlußwelle (2) mit dem darauf befindlichen verschiebbaren Sägeblatt (1), geführt vom Schieber (4) ist eine neue Art, die Säge in Vorschubbewegung zu versetzen. Das Sägeblatt (1) wird durch den Anschlag (4) optimal angesteuert, wobei sich durch die enorm verringerte Masse die unter 3.1.2 genannten Vorteile ergeben.

2. Die formschlüssige Führung des Profiles mittels einer Matrize als Gewichtserleichterung (nur bei Profilen möglich, die diesen Formschluß gestatten, und dementsprechende Stabilität aufweisen, sonstige Profile müssen hier mit Klemmeinrichtungen Vorlieb nehmen) beinhaltet Patentanspruch 2.

3. Als Bauteil, welches die MLS weiter optimiert, wäre hier der Vorbeschleuniger (9) zu nennen. Er sorgt dafür, daß, bevor das Profil (7) den Anschlag (4e) erreicht, die Bauteile (4) (3) (1) schon eine geringe Vorschub-Geschwindigkeit besitzen. Das Profil muß somit nicht mehr die Haftreibung dieser Bauteile überwinden, es erfährt einen noch geringeren, also günstigeren, Gegendruck.

4. Der verstellbare Anschlag (4e) kann in waagerechter und senkrechter Stellung gebracht werden (manuell od. automatisch betätigt). Damit kann unabhängig von irgendeiner Länge geschnitten werden. Außerdem soll dieser Anschlag (4e) so ausgelegt sein, das er bei Überlastung von der senkrechten in die waagerechte Stellung übergeht und damit das Profil auch ungeschnitten durch die MLS fahren kann (Sicherheit).

5. Die Konstruktion der Bauteile (3) und (4) aus Leichtmaterial (Kunststoff, Aluminium, o. ä.) als zusätzliche Gewichtsersparnis.

6. Die Rückschiebeeinrichtung (5) als Bauteil, welches nach dem Zurückschieben der Bauteile (1) (3) (4) und vor dem erneuten Anschieben des Schiebers (4) durch das Profil (7) zurückfährt und dadurch nicht vom Profil (7) zurückgedrückt werden muß. Würde das Profil (7) das Bauteil (5) zurückschieben müssen, wären wieder größere Kräfte erforderlich.

7. Die Ausführung der Bauteile (5) und (9) als ein Bauteil (siehe 3.1.1 Bemerkung zu Bauteilen (5) und (9)).

8. Die Matrize (6) als Bauteil, welches zur Gewichtsersparnis beiträgt und ein verquetschen der Profilenden verhindert.