DE4427389C2 - Vorrichtung zum Querschneiden und Unterteilen jeweils eines Profilstabes mit mindestens einem rotierbaren Messer als Schneidwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Querschneiden und Unterteilen jeweils eines Profilstabes mit mindestens einem rotierbaren Messer als Schneidwerkzeug, das um eine zur Stabachse parallele Rotationsachse verläuft, wobei das Schneidwerkzeug durch eine erste Antriebseinheit rotatorisch und durch eine zweite Antriebseinheit translatorisch antreibbar ist, und zwischen beiden Antriebseinheiten eine Geschwindigkeitsdifferenz zum Zustellen des Messers eingerichtet ist, und eine der Antriebseinheiten mindestens eine gebogene Steuerkurve zum Bewegen des Messers enthält.

Die Erfindung geht von einer aus der DE 31 38 339 A1 bekannten Vorrichtung aus. Dort ist ein mehrgliedriges Parallel- Hebelgetriebe an der Frontseite einer Druckplatte gelagert, was eine Verschiebung dieser Druckplatte parallel zu sich und in Richtung einer Lotrechten zu ihrer Ebene ermöglicht.

Dabei ist aber wie bei den meisten vergleichbaren Vorrichtungen 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.

Aus der DE-PS 10 13 487 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Diese Vorrichtung enthält in der Antriebseinheit einen Zahnkranz, der mit Zahnstangen versehenen Schneidwerkzeugen kämmt, um die in Richtung auf ein Schneidgut zu bewegen. Diese Vorrichtung weist daher den Nachteil auf, daß die nur unter hohem Aufwand herstellbare und daher teure Bauteile enthält.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneidvorrichtung zu schaffen, die effektiv arbeitet und kostengünstig herstellbar ist.

Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Antriebseinheiten parallel zueinander angeordnet sind und die Steuerkurve als Nut an der zweiten Antriebseinheit ausgebildet ist und in der Nut ein Ende eines Kulissensteins bewegbar gelagert ist, an dessen anderem Ende das Messer befestigt ist, und der Kulissenstein durch die erste Antriebseinheit hindurch geführt ist, und über eine durch eine Geschwindigkeitsdifferenz der beiden Antriebseinheiten bewirkte Relativbewegung der beiden Antriebseinheiten zueinander entlang der Nut bewegt ist derart, daß eine derartige Relativbewegung eine translatorische Bewegung des Messers in Richtung senkrecht zur Längsachse des Profilstabes bewirkt.

Diese Vorrichtung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß der Profilstab komplett durch die Antriebseinheiten hindurchführbar ist, ohne die maximale Abschnittslänge zu reduzieren. Auf diese Weise wird auch die Länge oder die Dicke der Druckscheibe, die sonst als ungünstig angesehen wird, aus der Betrachtung herausgenommen. Es entstehen nicht die sonst auftretenden Klemmerscheinungen und die Druckscheibe kann wesentliche kürzer oder dünner sein als bisher angenommen.

Durch das Trennen des Profilstabes mit einem einfachen Messer, das auf dem rotatorischen Antriebszug montiert 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 erhebliche resultierende Schnittleistung erzielt werden.

Da es sich bei den Profilstab oft um ein labiles 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 Steigungskurve zu ermitteln, wenn sonst eine gleichmäßige Zustellung nicht erreicht werden kann. Vorzugsweise wird hierzu eine Sinuskurve eingesetzt, die einen wenigstens annähern linearen Kurvenabschnitt aufweist bzw. sich einem solchen Kurvenabschnitt anschließt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zweckmäßigerweise in zwei Abschnitten ausgeführt. Beim ersten Abschnitt geht es um die Erzeugung zweier voneinander unabhängig einstellbarer Gliedstränge, welche über ein Stellglied (zueinander) im Winkel verstellt werden können. Im vorliegenden Fall dient hierzu ein Überlagerungsgetriebe, welches durch einen Drehstrommotor mit variabler Drehzahl angetrieben wird. Die Winkelverstellung der Antriebszüge erfolgt dabei durch einen Stellmotor, vorzugsweise einen positionierbaren Schrittmotor.

Die beiden getrennten Antriebszüge treiben gemeinsam ein Schneidwerkzeug an, welche zwei drehbar gelagerte Zahnriemenscheiben aufweisen. 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 Antriebszuges wird insbesondere die steuerbare lineare Bewegung des Messers erzielt.

Auf diese Weise läßt sich eine präzise Zustellung des Messers in allen Bereichen erzielen, in welchen stabförmige Gegenstände verschiedener Werkstoffe abgelängt werden müssen. Vorgesehen ist hier vor allem der Einsatz von zwei Schneidmessern, die um 180° zueinander versetzt angeordnet sind. Es läßt sich natürlich auch jede andere in Betracht kommende Messeranzahl einbauen.

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 Schneidgutführung an der Schneidstelle.

Ferner sollte dem Schneidwerkzeug eine Umwandeleinrichtung mit einer Abtriebskurve vorangeschaltet werden, die in wenigstens einem Kurvenabschnitt mindestens annähernd linear ausgebildet ist und damit eine vorwiegend schwingungsfreie Halterung für Werkzeug und Werkstück ermöglicht.

Auch 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.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung des folgenden 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 Vorrichtung 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 automatisch ein.

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

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

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

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

Ferner empfiehlt es sich, dem Schneidwerkzeug (Messer 19) eine Umwandeleinrichtung in Form eines Drehzahl- Überlagerungsgetriebes 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 sich 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 Stellmotors 9 keinen Einfluß auf die Drehzahl der Synchronscheibe 13, welche über den Zahnriemen 14 die Kurvenscheibe 15 antreibt.

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 das in den Führungsbuchsen 20 und 21 befindlichen stabförmigen Werkstück 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 8 verstellt die Kulissenscheibe 4 und die Kurvenscheibe 15 über einen Bereich, der hier zum Beispiel von 0 bis 110° reicht.

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

Diese Verstellung des Kulissensteines 17 führt zu einer linearen Zustellbewegung des Messers, welches damit den Trennvorgang einleitet. Die Verstellung erfolgt nur solange, wie sich die Kurvenscheibe 15 zur Kulissenscheibe 4 verstellt. Ist die Verstellung abgeschlossen, so erfolgt keine Linearbewegung mehr, das Messer rotiert eben. Um das Messer in die Ausgangslage zurückzuführen, wird lediglich die Drehrichtung des Stellmotors 9 geändert, der über die Synchronscheibe 12, Zahnriemen 11 und Synchronscheibe 10 wieder eine Winkelverstellung 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 Kurvenscheibe 15.

Daraufhin läuft die Kurve der Kulissenscheibe 4, das Rillenkugellager 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 (6)

1. Vorrichtung zum Querschneiden und Unterteilen jeweils eines Profilstabes (25) mit mindestens einem rotierbaren Messer (19) als Schneidwerkzeug, das um eine zur Stabachse parallele Rotationsachse verläuft, wobei das Schneidwerkzeug durch eine erste Antriebseinheit (4) rotatorisch und durch eine zweite Antriebseinheit (15) translatorisch antreibbar ist, und zwischen beiden Antriebseinheiten (4, 15) eine Geschwindigkeitsdifferenz zum Zustellen des Messers (19) eingerichtet ist, und eine der Antriebseinheiten (4, 15) mindestens eine gebogene Steuerkurve (22, 23) zum Bewegen des Messers (19) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheiten (4, 15) parallel zueinander angeordnet sind und die Steuerkurve als Nut (22, 23) an der zweiten Antriebseinheit (15) ausgebildet ist und in der Nut (22, 23) ein Ende eines Kulissensteins (17) bewegbar gelagert ist, an dessen anderem Ende das Messer (19) befestigt ist, und der Kulissenstein (17) durch die erste Antriebseinheit (4) hindurch geführt ist, und über eine durch eine Geschwindigkeitsdifferenz der beiden Antriebseinheiten (4, 15) bewirkte Relativbewegung der beiden Antriebseinheiten (4, 15) zueinander entlang der Nut (22, 23) bewegt ist derart, daß eine derartige Relativbewegung eine translatorische Bewegung des Messers (19) in Richtung senkrecht zur Längsachse des Profilstabes (25) bewirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abstützung des Schneidgutes (25) auf einem Trägerdorn.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens vor der Schneidstelle eine Schneidgutführung (20, 21) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (22, 23) in wenigstens einem Kurvenabschnitt annähernd linear ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmittel Zahnriemen (3, 6, 11, 14) und mit Motorantrieb versehene Synchronscheiben (2, 4, 5, 7, 10, 12, 13, 15) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kulissenstein (17) in eine lösbar an einer der Antriebseinheiten (4, 15) angebrachten Platte eingeformt ist.