DE9209160U1

DE9209160U1 - Trennanlage

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Publication number: DE9209160U1
Application number: DE9209160U
Authority: DE
Original assignee: Farudo Sails Rudolf Dorfner 8347 Kirchdorf De; RD-ELEKTRONIK DIETER RIETZEL
Current assignee: Farudo Sails Rudolf Dorfner 8347 Kirchdorf De; RD-ELEKTRONIK DIETER RIETZEL
Priority date: 1992-07-08
Filing date: 1992-07-08
Publication date: 1992-10-08
Anticipated expiration: 2002-07-09

Description

Trennanlage

Die Erfindung betrifft eine Trennanlage in Portalbauweise zum achsengesteuerten Ausschneiden von beliebig geformten Stücken aus einem flachen Werkstoffstück, insbesondere Blech, mit einem X-Vorschub, einem Y-Vorschub und einem Z-Vorschub, wobei der Y-Vorschub als Portal mit zwei in X-Richtung geführt verschiebbaren Säulen mit einer sich dazwischen quer erstreckenden Spureinheit ausgebildet ist, längs welcher ein ein Trennwerkzeug tragendes Z-Element mittels einer Linear-Spureinheit verschiebbar ist.

Mit einer derartigen herkömmlichen Trennanlage war es möglich, aus einem flachen Werkstoffstück, beispielsweise Stoff für Surfsegel, Drachensegel oder Gleitschirme, mittels einer Dreiachssteuerung der X-, Y-, und Z-Bewegung Formen auszuschneiden. Dabei wurde vorwiegend die Heißschneidemethode verwendet, bei welcher das Trennwerkzeug in seiner Schwenklage nicht nachgeführt werden mußte.

Auch ist es bekannt, beliebig geformte Blechstücke aus einer großen Blechplatte mittels herkömmlicher automatischer Blechscheren oder Blechknapper in der vorgenannten Weise auszuschneiden. Dabei ergab sich jedoch das Problem, daß die Blechschere bzw. der Blechknapper nachgeführt werden müssen, da sie nur in einer bestimmten Richtung sauber trennen können. Dies geschah üblicherweise von alleine mittels eines Führungselements, welches der frisch ausgeschnittenen Blechkontur folgte.

Aus Steifigkeitsgründen befand sich die automatische Blechschere etwa auf Höhe der Spureinheit und konnte um 180° schwenken, d.h. vom Anschlag eines Antriebsteils des Trennwerkzeugs gegen die Spureinheit auf der einen Seite bis zu einem Anschlag des Antriebsteils auf der anderen Seite der Spureinheit. Ein größerer Schwenkwinkel konnte nicht verwirklicht werden, weil wie gesagt das gesamte automatische Trennwerkzeug nicht unter der Spureinheit hindurchschwenken

konnte. Daher waren bei den herkömmlichen Trennanlagen nur eine beschränkte Formenfreiheit für die auszuschneidenden Werkstücke gegeben, weil der Schwenkwinkel des Trennwerkzeugs beschränkt war.
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Darüberhinaus funktionierte das Nachschwenken des Werkzeugs von alleine beim Ausschneiden von schärferen Konturen nur unbefriedigend, was zu Maßungenauxgkeiten und einer unsauberen Trennkante führte.

Um eine Schwenkbarkeit um 360° zu gewährleisten, mußte das Portal höher gestaltet werden, also die verschiebbaren Säulen mußten höher gebaut werden. Dadurch können jedoch Probleme mit der Steifigkeit entstehen, insbesondere beim Ausschneiden von Blech, weil hierbei nicht zu vernachlässigende Kräfte auf das Trennwerkzeug einwirken, welche aufgrund der hervorgerufenen Verformungskräfte wegen des sehr hohen Portals eine starke Deformierung und damit eine Maßungenauigkeit für die auszuschneidenden Blechstücke zur Folge hat. Ebenso besteht die Gefahr, daß starke Schwingungen auftreten.

Die Erfindung löst die Aufgabe, ein Trennanlage der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welcher unter Gewährleistung hoher Maßgenauigkeit bei sauberen Trennkanten der heraustrennbaren Werkstücke deren mögliche Formenvielfalt erhöht wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Trennwerkzeug in seiner Einsatzlage unterhalb der sich quer erstreckenden Spureinheit angeordnet ist und um eine Schwenkachse um 360° schwenkbar ist.

Durch die Schwenkbarkeit um 360° können auch Formen ausgeschnitten werden, bei welchen das Trennwerkzeug das Blechstück in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung ausschneidet, wozu der X-Vorschub und der Y-Vorschub in beide Richtungen gesteuert eine Vorschubbewegung ausführen können. Damit können auch Hinterschneidungen in X-Richtung aus dem Werkstoffstück

ausgeschnitten werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine CNC-Steuereinheit vorgesehen ist, mittels welcher die Steuerung der Schwenkbewegung um die Schwenkachse des Trennwerkzeugs durch Steuern eines die Schwenkbewegung ausführenden Schrittmotors erfolgt. Damit lassen sich auch scharfe Konturen sehr genau und mit einer sauberen Trennkante ausschneiden.

Vorzugsweise ist die Spureinheit als Doppelspureinheit hoher Steifigkeit mit zwei Linearschlitteneinheiten ausgebildet. Damit wird eine hohe Steifigkeit der Y-Vorschubeinheit und damit eine hohe Maßgenauigkeit der auszuschneidenden Blechstücke erzielt. Die Linearschlitteneinheiten können jeweils ein oder zwei Kugel- oder Rollenumlaufschuhe aufweisen, welche gegeneinander vorgespannt sind. Auch ist es möglich, eine Gleitführung zu verwenden.

Besonders vorteilhaft hinsichtlich der Steifigkeit hat sich erwiesen, wenn die Doppelspureinheit einen an den beiden verschiebbaren Säulen starr angebrachten Hohlprofilbalken aufweist, in dessen Innerem die eine Linearschlitteneinheit befestigt ist und an dessen einer Außenfläche die andere Linearschlitteneinheit angebracht ist, wobei die Linearschlitteneinheiten jeweils zwei in Y-Richtung verschiebbare Linearlager aufweisen, welche mit einer Befestigungsplatte, an welcher die Z-Einheit befestigt ist, starr verbunden und so gemeinsam mit dieser verschiebbar sind.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Verschieben des Z-Elements in Y-Richtung mittels eines Schrittmotors mit einer Zahnscheibe, von welcher ausgehend sich ein Zahnriemen im Inneren des Hohlprofilbalkens erstreckt und gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Verschieben des Portals in X-Richtung mittels eines Schrittmotors mit einer Zahnscheibe, von welcher ausgehend sich ein Zahnriemen über in einem an der jeweiligen verschiebbaren Säule befestigten Zahnriemengehäuse gelagerte Umlenkrollen und von dort aus

weiter in X-Richtung erstreckt, wobei der Zahnriemen an beiden Enden der Trennanlage befestigt ist.

Es sind jedoch auch andere Antriebseinrichtungen wie Zahnrad-Zahnstangenpaarungen sowie Spindeltriebe oder hydraulische oder pneumatische Vorschubeinheiten möglich, sofern sie eine ausreichend hohe Positioniergenauigkeit gewährleisten und gut zu steuern sind, damit die Maßgenauigkeit der auszuschneidenden Blechstücke nicht leidet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind neben der Steuerung der Schwenkbewegung um die Schwenkachse des Trennwerkzeugs auch der X-Vorschub und der Y-Vorschub von der CNC-Steuereinheit gesteuert. Dies bietet den Vorteil, daß eine kostengünstig im Handel erhältliche und frei programmierbare CNC-Dreiachssteuerung verwendet werden kann.

Ein Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Trennanlage ist beispielsweise das Ausschneiden von Blechen in einer solchen Form, daß aus einem derartigen Blechstück ein Rohr gerollt werden kann, welches eine Gehrung aufweist, oder Teilstücke für einen daraus montierbaren Rohrkrümmer hergestellt werden können. Dazu ist mit der CNC-Steuereinheit ein Computer verbunden, welcher die Formen der auszuschneidenden Blechstücke ausrechnet, sofern in den Computer die Maße des gewünschten Rohrs eingegeben werden. Derartige Blechrohre finden beispielsweise zum Verkleiden von Isolierungen Anwendung.

Die Z-Einheit kann vorteilhaft eine hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit sein, welche mittels Ventilen zwischen zwei Stellungen steuerbar ist, nämlich einer oberen Stellung, in welcher das Trennwerkzeug sich nicht in der Arbeitsstellung befindet, und einer unteren Stellung, in welcher sich das Trennwerkzeug in seiner Arbeitsstellung befindet. Da die Z-Einheit vorteilhaft nur dazu dient, das Trennwerkzeug in seine Arbeitsposition zu bringen und nach dem Ausschneidevorgang wieder hochzufahren, um das Trennwerkzeug zurück zu einer Heimatposition über den verbleibenden

Werkstückteil hinweg fahren zu können, ist es nicht erforderlich, die Z-Einheit in die kontinuierliche Dreiachssteuerung aufzunehmen, sondern es ist zum Steuern nur ein jeweiliges Hoch-Runter-Signal erforderlich. Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich, die Z-Einheit bei Inkaufnahme höherer Kosten für eine als Vierachssteuerung ausgebildete CNC-Steuereinheit in die kontinuierliche Steuerung einzubeziehen, womit beispielsweise auch räumliche Trennvorgänge ausgeführt werden können.

Das Trennwerkzeug kann wie bereits erwähnt eine Heißschneideeinheit für Folien oder Kunstfasergewebe sein oder eine mechanische Schere. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Trennanlage zum Ausschneiden von Blechstücken anwendbar, wozu das Trennwerkzeug eine automatische Blechschere, ein automatischer Blechknapper oder ein Plasmaschneider ist. Derartige automatische Blechscheren, Blechknapper oder Plasmaschneider sind als fertige Einheiten mit eigener Antriebseinheit im Handel erhältlich, wobei die an dem Gehäuse dieser Trennwerkzeuge vorgesehenen Gehäuseschrauben zum Befestigen an der Z-Einheit genutzt werden können. Mit einem Plasmaschneider, bei welchem ein strömendes Gas in einem Lichbogen aufgeheizt wird, können sehr saubere Schnitte durchgeführt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung der Trennanlage;

Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht der Einzelelemente für den X- und Y-Vorschub der Trennanlage in Explosionsdarstellung; und
Fig. 3 einen in Fig. 1 mit A-A bezeichneten Schnitt.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist die Trennanlage einen Tisch 1 auf, auf welchen ein auszuschneidendes Blech 2 einseitig gespannt ist. Der in Fig. 1 mit "X" bezeichnete Pfeil zeigt die

Bewegungsfreiheit des X-Vorschubs, wobei der X-Vorschub mit Schienen 3 versehen ist, längs welcher verschiebbare Säulen mittels Linearlagerelementen 5, beispielsweise Kugel- oder Rollenumlauflagern, spielfrei geführt verschiebbar sind. 5

Die beiden verschiebbaren Säulen sind mittels einer Spureinheit 6 zu einem Portal verbunden. Das gesamte Portal ist mittels eines an dem Portal fixierten Schrittmotors 7 in X-Richtung verschiebbar, wozu der Schrittmotor 7 von einer nicht dargestellten, frei programmierbaren CNC-Steuerung gesteuert wird.

Der Y-Vorschub verschiebt eine Z-Einheit 8 insgesamt längs der Spureinheit 6. Der in Fig. 1 mit "Y" bezeichnete Pfeil zeigt die Bewegungsfreiheit des Y-Vorschubs. Dabei ist die Z-Einheit mittels eines an dem Portal fixierten Schrittmotors 9 in Y-Richtung verschiebbar, wozu der Schrittmotor 7 von einer nicht dargestellten, frei programmierbaren CNC-Steuerung gesteuert wird.

Der Y-Vorschub und der X-Vorschub sind deutlicher in Fig. 2 dargestellt, wie weiter unten beschrieben ist.

Die Z-Einheit ist mit einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit 10 versehen, mittels welcher ein automatisches Trennwerkzeug 11 in seine in Fig. 1 dargestellte Arbeitsposition abgesenkt werden kann oder in eine obere Ruheposition gehoben werden kann. Der in Fig. 1 mit "Z" bezeichnete Pfeil veranschaulicht die Bewegungsfreiheit des Z-Vorschubs, zu dessen Betätigung von der CNC-Steuereinheit ein "Hoch"- oder ein "Herunter"-Signal übermittelt wird.

Ein Schrittmotor 12 kann das Trennwerkzeug 11, hier eine automatische Blechschere, um die Schwenkachse 13 herum um 360° schwenken, wobei die Bewegungsfreiheit des Schwenkens mit einem mit "S" bezeichneten Pfeil angedeutet ist. Ebenso wie die Schrittmotoren 7 und 9 wird auch der Schrittmotor 12, welcher für das Schwenken des Trennwerkzeugs 11 verantwortlich ist, von

der CNC-Steuereinheit gesteuert. Die CNC-Steuereinheit ist damit eine handelsübliche, frei programmierbare Dreiachs-Steuereinheit.

Aus Fig. 1 ist auch eine Trennkante 14 zu erkennen, längs welcher das Blechstück ausgeschnitten wurde. Wie gezeigt ist, können beliebige Formen ausgeschnitten werden, was darauf zurückzuführen ist, daß das Werkzeug 11 mit Hilfe des Schrittmotors 13 gesteuert unter der Spureinheit 6 hindurchschwenken und damit um 360° schwenken kann, wodurch beispielsweise auch eine Hinterschneidung 15 in X-Richtung hergestellt werden kann, wozu eine Richtungsumkehr des X-Vorschubs erforderlich ist.

Fig. 2 zeigt die Spureinheit 6, welche versehen ist mit: einer schematisch als Quader dargestellten Doppelspureinheit 16, einem Hohlprofilbalken 17, einem Zahnriemen 18 für den Y-Vorschub, in dem Hohlprofilbalken 17 gelagerten Zahnscheiben und dem Schrittmotor 9 für den Y-Vorschub. An dem Zahnriemen ist eine Befestigungsplatte 20 angebracht, welche durch einen Schlitz 21 des Hohlprofilbalkens 17 ragt und an welcher die Z-Einheit 8 befestigt ist. Durch Antreiben der bei dem Schrittmotor 9 befindlichen Zahnscheibe 19 wird der Zahnriemen 18 und damit die Befestigungsplatte 20 mit der daran befestigten Z-Einheit 8 längs des Hohlprofilbalkens 17 bewegt. Dabei ist der Schrittmotor 9 bezüglich des Portals wie bereits erwähnt ortsfest angebracht.

In ähnlicher Weise funktioniert der X-Vorschub längs der Schienen 3, wobei der X-Vorschub mit einem Zahnriemen 22 versehen ist, welcher an seinen beiden nicht dargestellten Enden auf dem Tisch 1 derart befestigt ist, daß der Zahnriemen 22 auf dem Tisch 1 flach aufliegt, wobei seine Zahnseite nach oben gerichtet ist. An den in Fig. 2 nicht dargestellten verschiebbaren Säulen 4 ist jeweils ein Zahnriemengehäuse befestigt, welches zwei Seitenwände 24 aufweist, zwischen welchen zwei untere Umlenkrollen 25 und eine obere Umlenkrolle 26 befestigt sind. Die obere Umlenkrollen 26 bei der einen

verschiebbaren Säule 4 ist mittels einer in Fig. 2 mit einer gestrichelten Linie angedeuteten Antriebswelle 27 mit der entsprechenden oberen Umlenkrolle 26 der anderen verschiebbaren Säule 4 verbunden. Der Schrittmotor 7 ist mit der einen verschiebbaren Säule 4 bzw. an dem damit verbundenen Zahnriemengehäuse 23 befestigt und bewegt sich damit mit dem gesamten Portal mit, wenn der Schrittmotor 7 eine mit dem einen Zahnriemen 22 in Eingriff stehende, nicht dargestellte Zahnscheibe antreibt, welche ihrerseits über die obere Umlenkrolle 26 bei der einen verschiebbaren Säule 4 und die Antriebswelle 27 die Umlenkrolle 26 bei der anderen verschiebbaren Säule 4 antreibt. Damit werden also beide verschiebbare Säulen 4 in X-Richtung synchron angetrieben, womit sich das gesamte Portal je nach Drehrichtung des Schrittmotors 7 und der damit verbundenen, nicht dargestellten Zahnscheibe in die dieser Drehrichtung entsprechenden X-Richtung bewegt.

Fig. 3 zeigt schließlich einen in Fig. 1 mit A-A bezeichneten Schnitt durch die Spureinheit 6 und damit weiter in Seitenansicht die Z-Einheit 8 mit einer daran befestigten Schwenkeinheit 37 und dem an der Schwenkeinheit 37 befestigten Trennwerkzeug 11 in Form einer automatischen Blechschere. Die Spureinheit 6 ist als Doppelspureinheit ausgebildet und weist eine erste und eine zweite Linearschlitteneinheit 28 bzw. 29 auf, welche jeweils mit Führungsstangen 30 und Linearlagern ausgestattet sind. Die erste Linearschlitteneinheit 28 ist im Inneren des Hohlprofilbalkens 17 befestigt, während die zweite Linearschlitteneinheit 29 an einer unteren Außenfläche des Hohlprofilbalkens 17 befestigt ist. Beide Linearschlitteneinheiten sind mit einer Befestigungsplatte 32 mittels einer ersten und einer zweiten Schlittenbefestigungsplatte 33 bzw. 34 verbunden. An der Befestigungsplatte 32 ist die Z-Einheit 8 mittels einer weiteren Befestigungsplatte 35 befestigt, welche Bestandteil der Z-Einheit ist. Mittels einer Kolbenstange 36 kann eine Schwenkeinheit 37 hoch und herunter bewegt werden. Die Schwenkeinheit 37 weist einen Schrittmotor 12 und ein Getriebe

38 auf, mittels welchem eine Schwenkwelle 13 angetrieben wird. Mit der Schwenkwelle 13 ist ein Aufnahmeteil 39 drehfest verbunden. An das Aufnahmeteil 39 ist mittels Schrauben 42 das Trennwerkzeug 11 befestigt, welches so mit Hilfe des Schrittmotors 37 gesteuert schwenkbar ist. Die Schrauben 42 können in ohnehin an dem Trennwerkzeug 11 vorhandene Gehäuse-Gewindebohrungen eingeschraubt sein. Dargestellt sind auch Messerplatten 40, welche das angedeutete auszuschneidende Blech 2 ausschneiden. Dieses kann beispielsweise auf einem Borstenfeld 41 aufliegen, durch welches der unterste Teil der Blechschere bewegt werden kann, während das auszuschneidende Blech auf den Borsten fest aufliegt und zumindest auf einer Seite des Tischs 1 längs einer Blechkante festgespannt ist.

Aus Fig. 3 ist weiter die anhand von Fig. 2 erläuterte Antriebswelle 27 zu erkennen und die Zahnriemenscheibe 19, welche von dem Schrittmotor 9 für den Y-Vorschub angetrieben wird.

Claims

iö Schutzansprüche

1. Trennanlage in Portalbauweise zum achsengesteuerten Ausschneiden von beliebig geformten Stücken aus einem flachen Werkstoffstück, insbesondere Blech, mit einem X-Vorschub, einem Y-Vorschub und einem Z-Vorschub, wobei der Y-Vorschub als Portal mit zwei in X-Richtung geführt verschiebbaren Säulen mit einer sich dazwischen quer erstreckenden Spureinheit ausgebildet ist, längs welcher ein ein Trennwerkzeug tragendes Z-Element mittels einer Linear-Spureinheit verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennwerkzeug (11) in seiner Einsatzlage unterhalb der sich quer erstreckenden Spureinheit (6) angeordnet ist und um eine Schwenkachse (13) um 360° schwenkbar ist.

2. Trennanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine CNC-Steuereinheit vorgesehen ist, mittels welcher die Steuerung der Schwenkbewegung um die Schwenkachse (13) des Trennwerkzeugs (11) durch Steuern eines die Schwenkbewegung ausführenden Schrittmotors (12) erfolgt.

3. Trennanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spureinheit (6) als Doppelspureinheit hoher Steifigkeit mit zwei Linearschlittenexnheiten (28,29) ausgebildet ist.

4. Trennanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelspureinheit (6) einen an den beiden verschiebbaren Säulen (4) starr angebrachten Hohlprofilbalken (17) aufweist, in dessen Innerem die eine Lxnearschlitteneinheit (28) befestigt ist und an dessen einer Außenfläche die andere Lxnearschlitteneinheit (29) angebracht ist, wobei die Linearschlittenexnheiten (28,29) jeweils zwei in Y-Richtung verschiebbare Linearlager (31) aufweisen, welche mit einer Befestigungsplatte (32), an welcher die Z-Einheit (8) befestigt ist, starr verbunden und so gemeinsam mit dieser verschiebbar sind.

5. Trennanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschieben des Z-Elements in Y-Richtung mittels eines Schrittmotors (9) mit einer Zahnscheibe (19) erfolgt, von welcher ausgehend sich ein Zahnriemen (18) im Inneren des Hohlprofilbalkens (17) erstreckt.

6. Trennanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschieben des Portals in X-Richtung mittels eines Schrittmotors (7) mit einer Zahnscheibe erfolgt, von welcher ausgehend sich ein Zahnriemen (22) über in einem an der jeweiligen verschiebbaren Säule (4) befestigten Zahnriemengehäuse (23) gelagerte Umlenkrollen (23,26) und von dort aus weiter in X-Richtung erstreckt, wobei der Zahnriemen (22) an beiden Enden der Trennanlage befestigt ist.

7. Trennanlage nach Anspruch 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Steuerung der Schwenkbewegung um die Schwenkachse (13) des Trennwerkzeugs (11) auch der X-Vorschub und der Y-Vorschub von der CNC-Steuereinheit gesteuert sind.

8. Trennanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Z-Einheit (8) eine hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit (10) ist, welche mittels Ventilen zwischen zwei Stellungen steuerbar ist, nämlich einer oberen Stellung, in welcher das Trennwerkzeug (11) sich nicht in der Arbeitsstellung befindet, und einer unteren Stellung, in welcher sich das Trennwerkzeug (11) in Arbeitsstellung befindet.

9. Trennanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennwerkzeug (11) eine automatische Blechschere, ein automatischer Blechknapper oder ein Plasmaschneider ist.