DE4427389A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Querschneiden und Unterteilen von Stäben beliebigen Querschnitts und Profils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Querschneiden und Unterteilen von Stäben beliebigen Querschnitts und Profils in Stablängsrichtung mit einem ro­ tierbaren Schneidwerkzeug, das um eine zur Stabachse wenig­ stens annähernd parallele Rotationsachse umläuft.

Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind auf mancherlei Weise bekannt.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren dieser Art, wie es etwa nach der DE-OS 31 38 339 benutzt wird. Dort ist ein mehrgliederiges Parallel-Hebelgetriebe an der Frontseite ei­ ner Druckplatte gelagert, was eine Verschiebung dieser Druck­ platte parallel zu sich und in Richtung einer Lotrechten zu ihrer Ebene ermöglicht.

Dabei ist aber wie bei den meisten vergleichbaren Verfahren die Messerführung nicht steuerbar, was dazu führt, daß beim Eintauchen des Messers in den Werkstoff und beim Schneiden des Werkstoffs die gleiche Zuggeschwindigkeit verwendet wird bzw. verwendet werden muß. Dies führt vor allem bei elastischen Werkstoffen zu ungleichmäßigen Bewegungen der Druckplatte und gegebenenfalls der an dieser gehaltenen Werkzeuge.

Die Erfindung verfolgt daher die Aufgabe, die Geschwindig­ keitsregelung und Steuerung des Schneidwerkzeuges durch getrennte Antriebsregelungen zweier Antriebsorgane zu be­ wirken.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß das Schneid­ werkzeug durch zwei quer zu einer oder der Stabachse wirken­ de Antriebszüge angetrieben, wobei zwischen beiden Antriebs­ zügen bzw. Antriebsrotoren eine Geschwindigkeitsdifferenz eingerichtet wird. Diese Geschwindigkeitsdifferenz kann zu­ dem auf einfache Weise durch einen Steuermotor bewirkt und nach den jeweiligen Anforderungen während des Betriebes ver­ ändert werden, etwa durch eine Differentialanordnung, wie sie mit einem Neben- oder Differentialgetriebe aufgebracht werden kann.

Ein solches Verfahren hat gegenüber anderen den Vorteil, daß man den Stab bzw. stabförmigen Gegenstand komplett durch die Antriebseinheiten hindurchführen kann, ohne die maximale Abschnittslänge zu reduzieren. Auf diese Weise wird auch die Länge oder die Dicke der Druckscheibe, die sonst als ungün­ stig angesehen wird, aus der Betrachtung herausgenommen. Es entstehen nicht die sonst auftretenden Klemmerscheinungen und die Druckscheibe kann wesentlich kürzer oder dünner sein als bisher angenommen.

Durch das Trennen des stabförmigen Gegenstandes mit einem einfachen Messer, das auf dem rotatorischen Antriebszug mon­ tiert wird, kann ein optimaler ziehender Schnitt erreicht werden, wobei der Schnittwinkel in Vorschubrichtung ebenso wie die Schnittkraft gegen Null geht. Es kann also mit einer sehr geringen Schnittkraft gearbeitet und doch eine erheb­ liche resultierende Schnittleistung erzielt werden.

Da es sich bei den stabförmigen Gegenständen oft um ein labi­ les Material handelt, ist es notwendig, dieses Material durch entsprechende Träger abzustützen. Dadurch kann ein Ausweichen des Werkstoffes verhindert werden.

Durch das Steuern der Eindringgeschwindigkeit des Messers läßt sich bei Werkstoffen beziehungsweise Stäben, welche schichtweise aus verschiedenen Werkstoffen zusammengesetzt sind, zum Beispiel Kupferkabel, mit verschiedenen Isolierungen, die für den Trennvorgang optimale schichtspezifische Geschwindigkeit einstellen, auch wenn diese Geschwindigkeit oftmals durch spezielle Schnittversuche ermittelt werden muß.

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, die Verstellung bzw. Zustellung des Messers durch das Abfahren einer Steigungs­ kurve zu ermitteln, wenn sonst eine gleichmäßige Zustellung nicht erreicht werden kann. Vorzugsweise wird hierzu eine Sinuskurve eingesetzt, die einen wenigstens annähernd line­ aren Kurvenabschnitt aufweist bzw. sich einem solchen Kurven­ abschnitt anschließt.

Das Verfahren zum Querschneiden und Unterteilen von stabför­ migen Gegenständen wird zweckmäßigerweise in zwei Abschnit­ ten ausgeführt. Beim ersten Abschnitt geht es um die Erzeu­ gung zweier voneinander unabhängig einstellbarer Gliedsträn­ ge, welche über ein Stellglied (zueinander) im Winkel ver­ stellt werden können. Im vorliegenden Fall dient hierzu ein Überlagerungsgetriebe, welches durch einen Drehstrommotor mit variabler Drehzahl angetrieben wird. Die Winkelverstel­ lung der Antriebszüge erfolgt dabei durch einen Stellmotor, vorzugsweise einen positionierbaren Schrittmotor.

Die beiden getrennten Antriebszüge treiben gemeinsam ein Schneidwerkzeug an, welches aus zwei drehbar gelagerten Zahnriemenscheiben gebildet ist. Eine Zahnriemenscheibe dient zur Linearführung des Trennmessers, die andere zur Nachsteuerung einer vorzugsweise sinusförmigen Kurve. Die Kurve läuft in einem Kugellager, welches mit dem Messer verbunden ist. Durch die Verstellung eines ersten Antrieb­ zuges wird insbesondere die steuerbare lineare Bewegung des Messers erzielt.

Auf diese Weise läßt sich eine präzise Zustellung des Mes­ sers in allen Bereichen erzielen, in welchen stabförmige Ge­ genstände verschiedener Werkstoffe abgelängt werden müssen.

Vorgesehen ist hier vor allem der Einsatz von zwei Schneid­ messern, die um 180 Grad zueinander versetzt angeordnet sind. Es läßt sich natürlich auch jede andere in Betracht kommende Messeranzahl einbauen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Ausübung des vorgeschilderten Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Schneidwerkzeug für eine Kombination von trans­ latorischem und rotatorischem Schnitt eingerichtet ist. Dies ermöglicht eine schnelle Umstellung auf unterschiedliche Werkstücke, Werkstoffe und unterschiedliche Schnittgeschwin­ digkeiten.

Vor allem bei hin- und hergehendem Schneidwerkzeug hat sich eine Tendenz zur verstärkten Schwingung des Werkzeuges am Werkstück ergeben, was eine Abstützung des Schneidgutes auf einem Trägerdorn zweckmäßig erscheinen läßt. Dies ebenso wie die Anordnung einer schwingungsdämpfenden Schneidgutfüh­ rung an der Schneidstelle.

Ferner sollte dem Schneidwerkzeug eine Umwandeleinrichtung mit einer Abtriebskurve vorangeschaltet werden, die in wenig­ stens einem Kurvenabschnitt mindestens annähernd linear aus­ gebildet ist und damit eine vorwiegend schwingungsfreie Halte­ rung für Werkzeug und Werkstück ermöglicht.

Auch dabei haben sich als Antriebsmittel Zahnriemen und/oder mit Motorantrieb versehene Synchronscheiben ebenso bewährt wie zusätzlich angebrachte Korrekturmittel zur Korrektur von Abweichungen des Kurvenverlaufs des Kurventrägers von der mathematischen Vorlage.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Quer­ schneiden und Unterteilen von Stäben beliebigen Querschnitts und Profils mit einem rotierbaren Schneidwerkzeug, das um eine zur Stabachse wenigstens annähernd parallele Rotations­ achse umläuft und dadurch gekennzeichnet ist, daß das Schneid­ werkzeug durch zwei quer zu einer oder der Stabachse versetzte Antriebszüge angetrieben wird, wobei zwischen beiden Antriebs­ zügen bzw. Antriebsrotoren eine Geschwindigkeitsdifferenz zum Zustellen wenigstens eines Messers eingerichtet ist.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung des folgen­ den Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Ansicht von oben der in Fig. 1 gezeigten Vor­ richtung und

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1.

Die in der Zeichnung dargestellte Lage der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist die Ruhelage des Antriebs. Am Start nimmt die Vorrichtung die gezeichnete Lage nach der Fig. 1 auto­ matisch ein.

Nachdem die gezeigte Referenzlage erreicht ist, fahren die Messer 19 auseinander und bleiben in Arbeitsstellung stehen. Bei der Arbeitsstellung sind die Werkstoff-Führungsbuchsen 20 und 21 frei und nicht mehr vom Messer bedeckt.

Der Hauptmotor 1 wird über die Synchronscheibe 2, den Zahn­ riemen 3 und die Kulissenscheibe 4 angetrieben.

Als Schneidwerkzeuge kommen solche in Betracht, die nach dem Scher- oder Messerschnittverfahren arbeiten. Vorteilhaft ist beim umlaufenden Schnitt vor allem die leichte und zuver­ lässige Änderung der Schnittiefe.

Vornehmlich dann, wenn nur ein einziges Schneidwerkzeug ein­ gesetzt wird, muß es für eine Kombination von translatorischem und rotatorischem Schnitt eingerichtet sein. Für viele Arbeits­ vorgänge ist es zudem notwendig, das Schneidgut auf einem Trägerdorn abzustützen, wobei zweckmäßigerweise wenigstens an der Schneidstelle eine Schneidgutführung für lineare Zu­ stellung des Schneidgutes 25 vorgesehen sein sollte.

Ferner empfiehlt es sich, dem Schneidwerkzeug (Messer 19) eine Umwandeleinrichtung in Form eines Drehzahl-Überlagerungs­ getriebes 8 mit einer Abtriebskurve vorzuschalten, die in wenigstens einem Kurvenabschnitt mindestens annähernd linear ausgebildet ist.

Als Antriebsmittel sind Zahnriemen (3, 6, 11, 14) und/oder mit Motorantrieb ausgestattete Synchronscheiben (2, 4, 5, 7, 10, 12, 13, 15) vorgesehen. Zudem empfehlen sich Korrekturmittel zur Korrektur von Abweichungen des Kurvenverlaufs des Kurventrägers der mathematischen Vorlage. Solche Mittel werden zweckmäßigerweise in der Software des Steuerprogramms untergebracht.

Die Steuerkurve 22 kann durch den Boden einer geschlossenen oder abgedeckten Kurvennut 23 gebildet sein. Es kann allerdings auch die Kulisse für die Steuerkurve in den sie bildenden Kurventräger oder auch in eine lösbar an einem Antriebsteil angebrachte Platte eingeformt sein.

Der Hauptmotor 1 treibt durch die Synchronscheibe 2 und über den Zahnriemen 3 die Kulissenscheibe 4 an. Parallel dazu wird die Kurvenscheibe 15 über Synchronscheibe 5, Zahnriemen 6 und Synchronscheibe 7 angetrieben. Das zwischengeschaltete Drehzahl-Überlagerungsgetriebe 8 hat in Ruhestellung des Stell­ motors 9 keinen Einfluß auf die Drehzahl der Synchronscheibe 13, welche über den Zahnriemen 14 die Kurvenscheibe 15 an­ treibt.

In dieser Ausgangsstellung drehen sich nun die Kulissenscheibe 4 und die Kurvenscheibe 15 mit gleicher Drehzahl "synchron" Das Messer 19, das in einer Aufnahmevorrichtung 18 fixiert ist, rotiert währenddessen.

In der Arbeitsstellung werden die Messer nach innen zugestellt.

Um den in den Führungsbuchsen 20 und 21 befindlichen stabför­ migen Werkstoff abzulängen, ist eine Winkelverstellung der Kulissenscheibe 4 und der Kurvenscheibe 15 notwendig.

Diese Verstellung wird durch den Stellmotor 9 bewirkt.

Durch Verstellen des Stellmotors 9 über die Synchronscheibe 12, den Zahnriemen 11 und die Synchronscheibe 10 wird eine Winkelverstellvorgabe für das Drehzahl-Überlagerungsgetriebe 8 weitergegeben. Das Drehzahl-Überlagerungsgetriebe verstellt die Kulissenscheibe 4 und die Kurvenscheibe 15 über einen Bereich, der hier zum Beispiel von 0 bis 110 Grad reicht.

Verdreht sich die Synchronscheibe 15, auch Kurvenscheibe ge­ nannt, so wird über das Rillenkugellager 16 eine stoßende Bewegung zum Kulissenstein 17 übertragen. An diesem Kulis­ senstein befindet sich die Messeraufnahme 18. Durch die Über­ tragung des Kurvenabtriebes der Steuerkurve 22 verstellt sich der Kulissenstein 17 innerhalb seiner Führung.

Diese Verstellung des Kulissensteins 17 führt zu einer line­ aren Zustellbewegung des Messers, welches damit den Trennvor­ gang einleitet. Die Verstellung erfolgt nur solange, wie sich die Kurvenscheibe 15 zur Kulissenscheibe 4 verstellt. Ist die Verstellung abgeschlossen, so erfolgt keine Linearbe­ wegung mehr, das Messer 19 rotiert eben. Um das Messer in die Ausgangslage zurückzuführen, wird lediglich die Drehrich­ tung des Stellmotors 9 geändert, der über die Synchronscheibe 12, Zahnriemen 11 und Synchronscheibe 10 wieder eine Winkel­ verstellung der Synchronscheibe 13 erreicht. Diese negative Verstellung, die über das Drehzahl-Überlagerungsgetriebe 8 hervorgerufen wird, führt wieder zu einer Winkelverstellung durch die Synchronscheibe 13, Zahnriemen 14 und die Kurven­ scheibe 15.

Daraufhin läuft die Kurve der Kulissenscheibe 4, das Rillen­ kugellager 16 dann wieder nach außen und der Kulissenstein 17 mit Aufnahmevorrichtung 18 und Messer 19 folgen, wobei das Messer wieder in seine Ausgangslage zurückgelangt.

Der Lagerbock 24 trägt mittels der Aufnahmevorrichtung 18 das Messer 19, ferner den Achshalter 26.

Claims (15)

1. Verfahren zum Querschneiden und Unterteilen von Stäben beliebigen Querschnitts und Profils mit einem rotierbaren Schneidwerkzeug, das um eine zur Stabachse wenigstens annä­ hernd parallele Rotationsachse umläuft, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schneidwerkzeug durch zwei quer zu einer oder der Stabachse zueinander versetzte Antriebszüge angetrieben wird, wobei zwischen beiden Antriebszügen bzw. Antriebsro­ toren eine Geschwindigkeitsdifferenz eingerichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Antriebsachse zwecks Änderung der Differenz­ geschwindigkeit quer zur anderen verstellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug durch einen ersten Antriebszug rota­ torisch und durch einen zweiten Antriebszug translatorisch angetrieben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens eine translatorische Bewegung quer zur Stabachse erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug auf einer Schleifen­ bahn geführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug quer zur Werkstückach­ se hin- und hergehend geführt wird.

7. Vorrichtung nach wenigstens einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug (19) für eine Kombination von translatorischem und rotatorischem Schnitt eingerichtet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Abstützung des Schneidgutes (25) auf einem Trägerdorn.

9. Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenig­ stens vor der Schneidstelle eine Schneidgutführung (20, 21) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schneidwerkzeug (19) eine Umwandelein­ richtung mit einer Abtriebskurve (Kurvennut 23) vorgeschaltet ist, die in wenigstens einem Kurvenabschnitt mindestens an­ nähernd linear ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Antriebsmittel Zahnriemen (3, 6, 11, 14) und mit Motorantrieb versehene Synchronscheiben (2, 4, 5, 7, 10, 12, 13, 15) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Kor­ rekturmittel zur Korrektur von Abweichungen des Kurvenver­ laufs des Kurventrägers von der mathematischen Vorlage (Programmteil).

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (22) durch den Boden einer geschlossenen oder abgedeckten Kurvennut (23) gebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulisse in den sie bildenden Kurven­ träger eingeformt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulisse in eine lösbar an einem Antriebsteil ange­ brachte Platte eingeformt ist.