DE1502917C3 - Schermaschine - Google Patents
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Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Schermaschine mit einem feststehenden Untermesser
und einem beweglichen Obermesser und mit einem in einem Rahmen an der Materialauslaufseite geführten
Obermesserschlitten, der über seitlich an der Material-- j einlaufseite des Rahmens befestigte, zur senkrechten'"
Ebene geneigt angeordnete Hydraulikzylinder betätigr_^5
bar ist.
Eine derartige Schermaschine ist in der US-PS 30 54 317 beschrieben. Dort ist der Obermesserbalken
.zur Materialeinlaufseite hin um einen geringen Winiteli
geneigt. Dadurch bedingt werden während des Arbeite-■ hubes des Obermesserbalkens die dabei entstehenden-in;
waagerechter Richtung verlaufenden Kraftkomponenten, sowie die zwischen den Messern auftretenden
Spreizkräfte in den Rahmen der Schermaschine eingeleitet. Daraus resultiert eine verminderte Scherleistung,
bezogen auf die Dimensionierung der Bauteile, die durch die Spreizkräfte erforderlich ist. Es muß der
Rahmen der bekannten Schermaschine zur Aufnahme der genannten Belastungen stark dimensioniert werden,
was insgesamt die Wirtschaftlichkeit derartiger Schermaschinen nachteilig beeinträchtigt.
Ausgehend vom Stand der Technik soll eine Schermaschine geschaffen werden, die hohe Scherkräfte
bei leichter Bauweise der Führungsteile des Obermesserträgers ermöglicht, wobei die auftretenden
Scherkräfte im wesentlichen von den Antrieben als Zugkräfte aufgenommen werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikzylinder zur Materialauslaufseite
hin geneigt angeordnet sind, und daß sie mit kugelkalottenförmiger Lagerung jeweils am unteren
Teil des Rahmens und am Obermesserbalken gelenkig befestigt sind.
Nach der FR-PS 13 78 183 und der US-PS 29 31 182 ist es zwar zum einen bekannt, die Antriebe
kugelkalottenförmig lagern, und zum anderen die Hydraulikantriebe zur Materialauslaufseite hin geneigt
anzuordnen. Der vorliegende Anmeldungsgegenstand geht über das Bekannte allerdings insofern hinaus, als
beim Anmeldungsgegenstand die Scherkräfte durch die Antriebe aufgenommen werden, was bei den Gegenständen
der FR-PS 13 78 183 und der US-PS 29 31 182 nicht gegeben ist. Gerade in der Kombination der auch
aus den letztgenannten Druckschriften bekannten Merkmale in Verbindung mit dem Oberbegriff wird ein
ganz neuer Weg gemäß der vorliegenden technischen Lehre vorgeschlagen. Das wesentliche der vorliegenden
Erfindung liegt also darin, daß die Spreiz- bzw. Scherkräfte nicht mehr durch eine Abstützung, z. B.
durch vertikale Führungen am Obermesserbalken aufgenommen werden, sondern als Zugkräfte in den
Antrieb übertragen werden. Wesentlich ist also die Kraftrichtung in der der Hydraulikantrieb während des
Schervorganges am Obermesserbalken angreift.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 die erfindungsgemäße Schermaschine in Vorderansicht,
F i g. 2 eine Seitenansicht zu F i g. 1,
F i g. 3 eine Draufsicht auf F i g. 1,
F i g. 4 einen Querschnitt der Maschine nach Fig. 1,
F i g. 5 einen Schnitt durch eine Antriebseinheit.
Die Schermaschine weist einen aus zwei Seitenwänden 3,5 bestehenden Rahmen auf, dessen Vorderkante
im oberen Teil 7 zurückgesetzt und im unteren Teil 9 abgeschrägt ist. Ein mit 11 bezeichneter Werkstückträger
besteht aus einer Frontplatte 13, die zwischen den Seitenwänden 3, 5 angeordnet ist, und aus einem
Werkstücktisch 15, der mit der Vorderkante der Frontplatte verschweißt und durch mehrere Knotenbleche
17 versteift ist, die mit dem Tisch und der Frontplatte verschweißt ist.
Das Untermesser 21 ist an der rückwärtigen Kante der Materialauslaufseite des Werkstücktisches 15 in
eine Aussparung an der oberen Kante der Frontplatte eingelassen und mittels Bolzen verschraubt. Oberhalb
des Tisches befindet sich ein Obermesserschlitten 29 mit dem Obermesser 31, das schräg zum Untermesser
angeordnet ist. Der Obermesserschlitten 29 weist einen Obermesserbalken 33 auf, der mit sich zur Materialauslaufseite
erstreckenden Verstrebungen 35 versehen ist, die in senkrechten Führungen 37 (F i g. 4) enden. Die
Führungen werden durch auf die Kanten der Verstrebungen 35 aufgeschraubte Gleitflächen 39 gebildet. Der
Obermesserbalken 33 steht winkelig zu den Führungen 37 und ist in einer Ebene angeordnet, die die
Schneidlinie zwischen den Messern beim Abscheren schneidet. Der Winkel ist verhältnismäßig klein, für den
Abschervorgang nicht kritisch und bedarf daher keiner näheren Erläuterung.
An den Innenflächen der beiden Seitenwände 3,5 ist eine Lagerung 41 vorgesehen, die mit den Führungen 37
zusammenwirkt und der Führung des Obermesserbalkens 33 dient. Die Lagerung 41 besteht aus zwei in
senkrechtem Abstand angeordneten Rollengabeln 45, die mit den Seitenwänden 3, 5 verschraubt sind und
Ausnehmungen aufweisen, in denen auf Wellen 51, 53 gelagerte Rollen 49 angeordnet sind.
Der Gleitkontakt zwischen Obermesserschlitten 29 und Rollen 49 wird durch eine horizontale Kraftkomponente
bewirkt, zu deren Erzeugung vorzugsweise eine Anordnung 57 vorgesehen ist, die aus einem an der
jeweiligen Seitenwand befestigten Arm 61 besteht, durch den eine am Schlitten angelenkte Stange 63 führt.
Das freie Ende der Stange trägt eine Feder 65, die zwischen einer festen Lagerscheibe 69 am Ende der
Stange und einer losen Ringscheibe 67 am Arm angeordnet ist.
Der Antrieb des Obermesserbalkens 33 erfolgt durch zwei hydraulische Antriebseinheiten 75, 77, deren
Kolben auf den Obermesserschlitten 29 eine senkrechte Kraftkomponente zum Abscheren und zum Ausgleich
der Spreizkräfte zwischen dem Ober- (31) und Untermesser (21) gleichzeitig eine waagerechte Kraftkomponente
ausüben. Jede Einheit umfaßt eine obere drehbare Verankerungsvorrichtung 79, die im oberen
Bereich am Obermesserbalken 33 angreift, und eine der oberen ähnliche untere drehbare Verankerungsvorrichtung
89, die an einem tiefer gelagerten Festpunkt in Bodennähe an der Schermaschine angreift und mit der
oberen Verankerungsvorrichtung ausgerichtet ist. Die obere Verankerungsvorrichtung 79 besteht aus einer
Befestigungshülse oder -rohr 81, das an dem Obermesserbalken 33 derart befestigt ist, daß sich seine Achse im
wesentlichen in der Ebene des Obermesserbalkens 33 befindet, und einem an den Enden der Hülse bzw. des
Rohres 81 angeordneten Druckring 83 mit einer konvexen Oberfläche, der in eine Druckscheibe 85 mit
einer konvexen Grundfläche eingreift.
Die untere Verankerungsvorrichtung 89 ist mittels einer Stange 93 an das untere Ende eines Hydraulikzylinders
91 angeschlossen, wobei die Stange sich durch die Verankerungsvorrichtung 89 erstreckt und an ihrem
Ende eine Haltemutter 95 trägt.
In dem Hydraulikzylinder 91 bewegt sich ein Antriebskolben 97, dessen Kolbenstange 99 sich durch
das obere Ende des Hydraulik-Zylinders 91 sowie durch die obere Verankerungsvorrichtung 79 erstreckt und am
Ende ebenfalls eine Haltemutter 101 trägt. Die Zu- und Abführung der Hydraulikflüssigkeit erfolgt durch
Armaturen 103 an den Enden des Hydraulikzylinders 91.
Die beiden Antriebseinheiten liegen im wesentlichen in der Ebene des Obermesserbalkens 33, so daß auf
diesen gleichzeitig eine vertikale und eine nach vorne gerichtete horizontale Kraftkomponente einwirkt. Die
horizontale Kraftkomponente wirkt einer horizontalen Belastung auf die Seitenwände entgegen. Aufgrund des
geringen Neigungswinkels des Obermesserbalkens 33 ist die nach vorne zur Materialeinlaufseite gerichtete
horizontale Kraftkomponente allerdings nicht so groß, um auch noch der von der Anordnung 57 stammenden
Kraftkomponente entgegenwirken zu können, so daß der Gleitkontakt zwischen Obermesserschlitten 29 und
Rolle 49 während des gesamten Abschervorganges aufrechterhalten bleibt.
Sobald das Obermesser 31 in das Werkstück eindringt, entsteht eine erhebliche Kraft, die bestrebt ist,
Ober- 31 und Untermesser 21 voneinander zu trennen. Diese sogenannte Spreizkraft würde, wenn sie sich auf
den Obermesserschlitten 29 auswirken könnte, nicht nur eine große Beanspruchung der Rahmenteile der
Schermaschine, insbesondere der Seitenwände 3, 5 zur Folge haben, sondern würde auch die Abscherkraft von
Ober- 31 und Untermesser 21 beeinträchtigen und an den Kanten des Werkstückes Grate entstehen lassen.
Beim Abscheren von Stahlteilen ist es besonders wichtig, daß an den Messern keine Spreizung auftritt, da
die Messer zum Abscheren tiefer in das Material eindringen müssen.
Während des Abschervorganges bewirkt die Lagerung der Antriebseinheiten, daß die Antriebseinheiten
eine horizontal nach vorne zur Materialeinlaufseite gerichtete Gegenkraftkomponente erzeugen, wodurch
die Übertragung der Spreizkräfte auf den Maschinenrahmen auf ein Mindestmaß beschränkt bleibt und ein
sauberer Schnitt erreicht wird.
Bei der Analyse der Schlittenbewegung gegenüber den antreibenden Einheiten ist festgestellt worden, daß
wenn während der Hubbewegung des Obermesserschlittens nach unten die Antriebseinheiten sich
verkürzen und sie um einen sehr kleinen Winkel um den unteren Festpunkt der Verankerungsvorrichtung nach
hinten zur Materialauslaufseite verschwenken. Wenn daher zu Beginn des Abschervorganges die auf den
Obermesserbalken wirkenden Antriebskräfte so gerichtet sind, daß sie die Schneidlinie schneiden, können sich
ίο die Einheiten, und zwar in dem Augenblick, in dem der
Obermesserbalken seine Endhubstellung erreicht hat, etwas gegenüber der Schneidlinie versetzen, und zwar
vielleicht um etwa 3,1 mm. Obwohl dieser Vorgang ohne große Bedeutung ist, kann seine Wirkung zur Erhaltung
der vollen Antriebsleistung aufgehoben werden, indem die am höher liegenden Ende des Obermessers
befindliche Antriebseinheit gegenüber der am tiefer liegenden Ende des Obermessers befindliche Antriebseinheit
etwas nach vorne zur Materialeinlaufseite hin versetzt wird. Auf diese Weise übernimmt die zuletzt
erwähnte Einheit zu Beginn des Abschervorganges den größeren Teil der Abscherkraft, und die durch diese
Einheit auf den Obermesserbalken ausgeübte Antriebskraft liegt im wesentlichen in einer Richtung, in der sie
-die Schneidlinie schneidet.
Indem der Schervorgang fortschreitet und die Belastung sich in Richtung auf die versetzte Antriebseinheit
verschiebt, wird die Abscherkraft allmählich von dieser Einheit übernommen, wodurch die andere Einheit
3ö; während des Abwärtshubes des Obermesserbalkens
-t sich um einen kleinen Winkel nach hinten zur ; Materialauslaufseite verschwenkt. Das hat zur Folge,
,daß die durch die versetzte Einheit auf den Obermesser-
- balken wirkende Kraft gegen Ende des Abschervorgan-
3S.-ges die Schneidlinie näher schneidet, als es der Fall wäre,
wenn die betreffende Einheit nicht versetzt worden wäre.
Während des Abschervorganges kann sich der Obermesserbalken 33 gegebenenfalls auch in seiner
eigenen Ebene etwas seitlich verschieben. Eine derartige Verschiebung wird durch Verwendung einer
Rollenführung verhindert, wobei der Reibungsverlust auf ein Mindestmaß beschränkt bleibt. Zu diesem Zweck
ist an der Innenfläche der Seitenwände ein Gleitstück 111 mit Hilfe von Bolzen befestigt, das mit der
rückwärtigen Kante der nächsten Verstrebung 35 des Obermesserschlittens 29 ausgerichtet ist. Auf dem
Rücken dieser Verstrebung 35 ist eine Rolle 113 befestigt, die mit dem Gleitstück 111 in Eingriff steht.
so Die Rolle 113 ist auf einer Welle 117 gelagert, die sich in
eine Aussparung 115 der Verstrebung erstreckt.
Aufgrund der verwendeten Rollenlager zur Führung des Obermesserschlittens 29 brauchen die Gleitstücke
nicht geschmiert zu werden, was sich äußerst positiv auf die Einstellgenauigkeit der Schermaschine auswirkt, da
eine Schmiermittelschicht u. U. eine Stärke von 0,02 mm erreichen kann, die dann bei der Einstellung der Messer
berücksichtigt werden müßte. Zudem ändert sich die Stärke der Schmiermittelschicht mit der Schlittenverstellung.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Schermaschine mit einem feststehenden Untermesser und einem beweglichen Obermesser und mit einem in einem Rahmen an der Materialauslaufseite geführten Obermesserschlitten, der über seitlich an der Materialeinlaufseite des Rahmens befestigte, zur senkrechten Ebene geneigt angeordnete Hydraulikzylinder betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikzylinder (91) zur Materialauslaufseite hin geneigt angeordnet sind, und daß sie mit kugelkalottenförmiger Lagerung (83, 85) jeweils am unteren Teil des Rahmens (3, 5) und am Obermesserbalken (33) gelenkig befestigt sind.15
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-
1975
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