DE19520718C2 - Blechschere - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Blechschere gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei derartigen Blechscheren erfolgt der Schervorgang durch eine translatorische Verschiebebewegung eines Schermessers, welches mit einem in der Regel feststehenden Gegenmesser in an sich bekannter Weise zusammenwirkt. Das Schermesser ist hier­ bei von einem beispielsweise rahmenförmigen Ständer aufgenom­ men, der weitere Bauteile, insbesondere den Antrieb für das Schermesser, aufnimmt.

Aus der DE-PS 666 840 ist eine solche Blechschere bekannt. Der Antrieb des Schermessers besteht aus einer umlaufenden Kurbel, die über eine Kulisse an einer Traverse eingreift. An der Traverse sind Kniehebel vorgesehen, die einerseits am Scher­ messer und andererseits am Gegenmesser angreifen. Auf diese Weise ist es möglich, den zwischen dem Schermesser und dem Gegenmesser definierten Schnittwinkel beim Durchlaufen eines Hubzykluses zu variieren. Ein derartiger Kurbeltrieb in Ver­ bindung mit einer Kulissenführung ist vergleichsweise aufwen­ dig. Darüber hinaus führt das unvermeidliche Spiel zwischen der Kurbel und der Kulissenführung zu einer hohen Geräusch­ entwicklung.

Aus der DE-PS 133 779 ist ein Spindelantrieb für eine Kniehe­ belpresse bekannt geworden. Hierbei tritt das Problem auf, daß sich die Position der Spindel in bezug auf das Maschinenge­ stell während des Schneidvorgangs permanent ändert. Es sind deshalb aufwendige Maßnahmen erforderlich, den Antrieb zu realisieren. Darüber hinaus besteht das Problem, daß bedingt durch hohe Reibungskräfte zwischen der Gewindespindel und den Gewindemuttern Vibrationen auftreten, die durch große Zusatz­ massen bekämpft werden sollen.

Bei weiterhin bekannten Blechscheren erfolgt der Antrieb des Schermessers hydraulisch oder pneumatisch. Beide Antriebs­ konzepte weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. So ist beispielsweise keiner der bislang bekannten Antriebe in der Lage, einen gleichmäßigen Vorschub während des Schervorgangs sicherzustellen, wie er an sich zur Erzielung einer sauberen und gleichmäßgen Schnittfläche gewünscht ist. Speziell tritt dieses Problem bei pneumatischen Antrieben auf, bei denen in Abhängigkeit des Scherwiderstandes ein sehr hoher interner Druckaufbau realisiert werden muß.

Speziell am Ende des Schervorgangs muß durch geeignete Maß­ nahmen Sorge dafür getragen werden, daß das Schermesser sanft abgefangen wird, um ein Durchschlagen zu verhindern.

Eine vergleichbare Problematik tritt bei hydraulischen An­ trieben auf, die jedoch wegen des angenähert inkompressiblen Verhaltens des Hydraulikmediums weniger stark ausgeprägt ist. Wegen der stark umweltbelastenden Eigenschaften der Hydraulik­ medien sind weiterhin besondere Maßnahmen erforderlich, um im Falle einer Leckage austretendes Hydraulikmedium aufzufangen.

Generell stellt bei beiden Antriebskonzepten das hohe interne Druckniveau, das für den Schervorgang aufgebaut werden muß, ein hohes Gefahrenpotential dar, so daß zusätzliche Sicher­ heitsvorkehrungen getroffen werden müssen.

Der vorliegenden Erfindung lag daher das Problem zugrunde, eine Blechschere der eingangs genannten Art derart weiter­ zuentwickeln, daß sie die geschilderten Nachteile nicht mehr aufweist. Insbesondere sollte sie einfach und gleichzeitig sicher aufgebaut sein.

Das Problem wird mit einer Blechschere gelöst, die die Merkma­ le des Patentanspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausführungs­ formen der Erfindung sind durch die Unteransprüche angegeben.

Die Erfindung basiert auf der Idee, von hydraulischen oder pneumatischen Antriebskonzepten vollständig abzugehen und statt dessen eine rein mechanische, zwangsgekoppelte Verschie­ bebewegung des Schermessers zu realisieren. Konkret gelingt dies mit einem Hubgestänge, das einerseits am Schermesser angreift und andererseits am Ständer abgestützt ist.

Zur Betätigung des Hubgestänges ist eine im Ständer drehbar gelagerte Gewindespindel mit einer auf ihr axial verfahr­ baren Gewindemutter vorgesehen, wobei die Gewindemutter mit dem Hubgestänge verbunden ist. Das Hubgestänge ist hierbei so gestaltet, daß bei Betätigung der Gewindespindel und der damit verbundenen axialen Verschiebebewegung der darauf geführten Gewindemutter eine zwangsgekoppelte translatori­ sche Verschiebebewegung des Schermessers erfolgt.

Ein derartiger Antrieb läßt sich mit vergleichsweise gerin­ gem Aufwand realisieren. Durch die mechanische Zwangskopp­ lung ergibt sich eine praktisch spielfreie Vorschubbewegung mit der Folge eines hervorragenden Scherergebnisses. Auch ist der Antrieb äußerst geräuscharm und sparsam im Energie­ verbrauch. Weiterhin bietet er Vorteile im Hinblick auf Sicherheit und Umweltverträglichkeit, da keinerlei unter hohem Druck stehende Medien für die Betätigung erforderlich sind.

Gemäß einer konkreten Realisierung dieser Idee besteht das Hubgestänge zumindest aus einer Kopplungseinheit mit drei Hebeln, nämlich einem Drehhebel sowie zwei Lenkhebeln. Der Drehhebel ist an seinem einen Ende an der Gewindemutter schwenkbar gelagert, an seinem gegenüberliegenden Ende sind die beiden Lenkhebel ebenfalls schwenkbar angebracht. Der eine Lenkhebel stützt sich gegenüberliegend am Ständer ab, wohingegen der zweite Lenkhebel am Schermesser schwenkbar befestigt ist.

Diese Konfiguration bewirkt, daß infolge der durch die Drehbewegung der Gewindespindel erzeugten axialen Verschie­ bebewegung der Gewindemutter der Anlenkpunkt des zweiten Lenkhebels, und damit das Schermesser selbst, nach oben bzw. unten ausweichen muß. Eine entsprechende Führung des Scher­ messers am Ständer stellt sicher, daß die Verschiebebewegung rein translatorisch erfolgt.

Die Realisierung dieser Lösung bereitet keinerlei technische Schwierigkeiten, da das Hubgestänge bzw. die Kopplungsein­ heit aus mechanisch simplen Bauteilen besteht. Die Verbin­ dung untereinander sowie mit dem Ständer und dem Schermesser kann durch einfache Lagerbolzen realisiert sein, die durch entsprechende Bohrungen, Lagerböcke oder dergleichen hin­ durchgeführt und gegen Herausfallen gesichert sind.

Eine äußerst kompakte Bauweise ist dann möglich, wenn in der unteren Endlage des Schermessers der Drehhebel zumindest angenähert parallel zur Gewindespindel und die beiden Lenk­ hebel rechtwinklig hierzu verlaufend angeordnet sind. Es ist dies die Position, bei der das Hubgestänge, bzw. die Kopp­ lungseinheit, maximal gespreizt ist.

Eine besonders stabile Bauweise ergibt sich, sofern vier solcher Kopplungseinheiten vorgesehen sind, und zwar in symmetrischer Anordnung in bezug auf die Gewindemutter. In der unteren Endstellung des Schermessers besitzt damit das Hubgestänge die Form eines doppelten "H". Diese Art der Gestaltung des Hubgestänges erzeugt bei symmetrischer An­ bringung am Schermesser keinerlei Dreh- oder Kippmomente in Scherrichtung, so daß eine absolut sichere Parallelführung gegeben ist.

Bevorzugt nimmt die Gewindemutter in der unteren Endlage des Schermessers zumindest angenähert eine Mittenposition in bezug auf die Gewindespindel ein, so daß ein kompletter Hubvorgang, bestehend aus Abwärts-(Scher-)Hub und Rückhub, ohne Drehrichtungsumkehr der Gewindespindel möglich ist. Ausgehend von einer endseitigen Ausgangsposition, die der oberen Endlage des Schermessers entspricht, wird die Gewin­ demutter in Richtung der Mittenposition gezwungen und das Schermesser in Richtung auf die untere Endlage hin bewegt. Durch immer weiter fortwährendes Antreiben der Gewindespin­ del durchschreitet die Gewindemutter die Mittenposition und wird in die gegenüberliegende Endposition bewegt, in der das Schermesser wiederum seine obere Endlage erreicht hat.

Für den Antrieb der Gewindespindel ist vorteilhafterweise ein Elektromotor vorgesehen, der eine weitgehend konstante Drehzahl und damit eine gleichförmige Verschiebebewegung des Schermessers ermöglicht. Gewünschtenfalls kann der Elektro­ motor drehzahlgeregelt sein.

Ein äußerst schonender und energiesparender Betrieb ist dann möglich, wenn die Gewindemutter als Kugelgewindemutter ausgeführt ist. Diese erlaubt eine erhebliche Reduzierung der Reibungsverluste und ist zudem praktisch spielfrei auf der Gewindespindel verfahrbar.

Mit einem derartigen Konzept läßt sich auch auf besonders einfache Weise eine Mehrfachanordnung von Schermessern bzw. Blechscheren realisieren, die durch eine einzige, für sämt­ liche Hubgestänge gemeinsame Gewindespindel antreibbar sind. Eine solche Gewindespindel kann auch durch verdrehfestes Aneinanderflanschen einzelner Gewindespindeln realisiert sein, so daß es möglich ist, durch mehrfaches Aneinanderset­ zen der vorstehend beschriebenen Blechschere nach Art eines Baukastens die Mehrfachanordnung zu realisieren. Dies eröff­ net auch die Möglichkeit zu beliebiger, nachträglicher Erweiterung von bestehenden Anlagen.

Die Erfindung wird nachstehend näher anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Blechschere in Seitenansicht, Schermesser in oberer Endlage,

Fig. 2 Blechschere gemäß Fig. 1, Schermesser in unterer Endlage,

Fig. 3 Blechschere gemäß Fig. 2, Schermesser in oberer Endlage und

Fig. 4 Blechschere gemäß Fig. 3 in Schnittdarstel­ lung.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Blechschere 1 dargestellt, und zwar in verschiedenen Positionen während des Durchlau­ fens eines kompletten Arbeitszyklusses.

Die Blechschere 1 besitzt als Hauptbaugruppen einen Ständer 2, ein Hubgestänge 4 sowie ein Schermesser 6. Das Schermes­ ser 6 ist translatorisch verschiebbar gelagert und arbeitet mit einem hier nicht dargestellten Gegenmesser in an sich bekannter Weise zusammen. Das Schermesser 6 kann zwischen der in den Fig. 1 und 3 dargestellten oberen Endlage O und der in Fig. 2 dargestellten unteren Endlage U hin- und herbewegt werden. Die Richtung der Abwärtsbewegung wird als Scherrichtung S bezeichnet. Ein vollständer Arbeitszyklus besteht demnach aus der Abfolge einer Abwärtsbewegung in Scherrichtung S und einer Rückkehrbewegung in entgegenge­ setzter Richtung.

Zur Realisierung der Verschiebebewegungen des Schermessers 6 dient das Hubgestänge 4, das von einer auf eine Gewindespin­ del 30 laufenden Gewindemutter 34 betätigt wird. Die Gewin­ despindel 30 ist zwischen zwei parallel und vertikal verlau­ fenden Führungsträgern 20 geführt, welche zusammen mit einem Querträger 22 den Ständer 2 bilden. Die Gewindespindel 30 ist horizontal und damit quer zur Scherrichtung S verlaufend angeordnet. Sie ist weiterhin über einen hier nicht näher dargestellten Antrieb rotierend in beide Richtungen antreib­ bar. Durch die Rotationsbewegung in die eine oder in die entgegengesetzte Richtung wird die auf ihr sitzende Gewinde­ mutter 34 in axialer Richtung A oder entgegengesetzt hierzu verfahren. Es versteht sich von selbst, daß zu diesem Zweck die Gewindemutter 34 an einer Drehung gehindert werden muß, wie dies durch eine verdrehfeste Abstützung über das Hubge­ stänge 4 an dem Ständer 2 gegeben ist.

Das Hubgestänge 4 besteht aus vier Kopplungseinheiten, die jeweils im wesentlichen aus einem Drehhebel 40 und zwei Lenkhebeln 50, 54 zusammengesetzt sind. Die Kopplungseinhei­ ten sind identisch aufgebaut und in bezug auf die Gewinde­ mutter symmetrisch angeordnet. In den Fig. 1 bis 3 sind die beiden vorne liegenden Kopplungseinheiten dargestellt, zwei weitere sind dahinterliegend und ebenfalls symmetrisch zur Gewindemutter 34 vorgesehen, wie sich aus Fig. 4 er­ gibt.

Die Drehhebel 40 sind jeweils an einem Ende an der Gewinde­ mutter 34 über Lagerbolzen 35 schwenkbar gelagert. Gegen­ überliegend sind an den Drehhebeln 40 jeweils zwei Lenkhebel 50, 54 angebracht, die über Lagerbolzen 44, 45 ebenfalls schwenkbar aufgenommen sind. Die jeweils nach oben weisen­ den, ersten Lenkhebel 50 sind gegenüberliegend am Querträger 22 schwenkbar abgestützt. Hierzu sind am Querträger 22 Stützblöcke 24 mit Lagerbolzen 25 angebracht. Die nach unten weisenden Lenkhebel 54 sind am Schermesser 6 schwenkbar angelenkt, welches zu diesem Zweck mit Lagerbolzen 65 verse­ hene Anlenkblöcke 64 besitzt.

Der Bewegungsablauf wird nachstehen anhand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Positionen erläutert.

Fig. 1 symbolisiert als Ausgangszustand die Situation, bei der das Schermesser 6 seine obere Endlage O einnimmt. Die obere Endlage kann entweder durch einen nicht dargestellten Anschlag für das Schermesser 6 definiert oder aber durch gleichwertige Mittel, wie beispielsweise Positionsgeber für die Gewindemutter 34 oder dergleichen realisiert sein.

Mit dieser oberen Endlage O korrespondiert die in Fig. 1 ebenfalls dargestellte axiale Position der Gewindemutter 34 auf der Gewindespindel 30. Es ist dies gemäß der Darstellung in Fig. 1 die linke Endposition, die die Gewindemutter 34 einnehmen kann. Die Drehhebel 40 sind gegenüber der Horizon­ talen leicht nach oben verschwenkt und die Lenkhebel 50, 54 nehmen eine schräg verlaufende Position ein.

Mit einsetzender Drehbewegung der Gewindespindel 30 beginnt die Gewindemutter 34 mit einer axialen Verschiebebewegung in axialer Richtung A, d. h. in der Darstellung gemäß den Fig. 1 bis 3 nach rechts. Hierdurch werden die Drehhebel 40 in der gleichen Richtung mitgenommen und zwar zunächst so lange, bis die Gewindemutter 34 die in Fig. 2 angedeutete Position erreicht hat. In dieser Position nehmen die Drehhe­ bel 40 eine horizontal verlaufende Position ein. Dies rührt daher, daß bei der nach rechts gerichteten Bewegung der Gewindemutter 34 die am Ständer 2 abgestützten Lenkhebel 50 nach unten schwenken und damit die Drehhebel 40 nach unten drücken. Gleichzeitig werden die an dem Schermesser 6 ange­ lenkten Lenkhebel 54 nach unten gedrückt und weichen in die in Fig. 2 dargestellte vertikal verlaufende Position aus. Die Ausweichbewegung führt demnach zu einer nach unten gerichteten Bewegung des Schermessers 6, welches die in Fig. 2 gezeigte untere Endlage U einnimmt. In dieser Posi­ tion nehmen die Drehhebel 40 und die Lenkhebel 50, 54 je­ weils rechte Winkel zueinander ein, so daß sich eine H-för­ mige Gestalt für das Hubgestänge 4 ergibt.

Aus dem Vorstehenden wird deutlich, daß für die Abwärtsbewe­ gung des Schermessers 6 und damit für das Aufbringen der Scherkraft letztlich die über die Gewindespindel 30 einge­ brachte Torsionskraft maßgeblich ist. Es kommt deshalb darauf an, die Umsetzung der Drehbewegung in die Verschiebe­ bewegung der Gewindemutter 34 möglichst effektiv zu gestal­ ten. Hierzu wurde deshalb die Gewindemutter 34 als Kugelge­ windemutter gestaltet, die eine äußerst reibungsarme Umset­ zung der Bewegung sicherstellt.

Für eine möglichst gleichmäßige Beaufschlagung des Schermes­ sers 6 ist es vorteilhaft, das Hubgestänge 4 mit den darge­ stellten vier Kopplungseinheiten auszustatten. Diese Konfi­ guration stellt sicher, daß das Schermesser 6 absolut paral­ lel verfahren wird. Es werden deshalb keine besonderen Anforderungen an die hier nicht näher dargestellte Führung des Schermessers 6 im Ständer 2 gestellt.

In der in Fig. 2 dargestellten unteren Endlage des Scher­ messers 6 ist der Schervorgang abgeschlossen und das Scher­ messer muß nunmehr in seine Ausgangslage, die obere Endlage O zurückkehren. Im einfachsten Fall kann dies dadurch ge­ schehen, daß die Gewindespindel 30 stillgesetzt und danach in Gegenrichtung angetrieben wird, so daß die Gewindemutter 34 wiederum nach links wandert und die in Fig. 1 darge­ stellte Position erreicht wird.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es jedoch auch möglich, mit der Gewindemutter 34 über die in Fig. 2 darge­ stellte Position hinaus, d. h. nach rechts, zu verfahren und dadurch die Rückkehrbewegung des Schermessers 6 zu bewirken. Die in Fig. 3 gezeigte Position ist diejenige Stellung, bei der die Gewindemutter 34 die (rechte) Endposition einnimmt und das Schermesser 6 sich in der oberen Endlage O befindet. Das Hubgestänge 4 hat somit eine im Vergleich zu der in Fig. 1 dargestellten Position eine spiegelbildliche Stel­ lung eingenommen.

Zur Initiierung des nächsten Schervorgangs erfolgt eine Drehrichtungsumkehr der Gewindespindel 30 mit der Folge, daß sich die Gewindemutter 34 nunmehr nach links bewegt und das Schermesser 6 eine Verschiebung in Scherrichtung S voll­ zieht. Wiederum wird die in Fig. 2 angedeutete untere Endlage U des Schermessers 6 angefahren, bei der das Hubge­ stänge die angedeutete H-Form besitzt. Die Rückkehrbewegung wird durch weiteres Verfahren der Gewindemutter 34 nach links eingeleitet, bis schließlich die in Fig. 1 gezeigte obere Endlage O erreicht ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, ausgehend von der in Fig. 2 gezeigten Mittenlage M der Gewindemutter 34 die Drehrichtung der Gewindespindel 30 erneut umzukehren, um die in Fig. 3 gezeigte Endposition anzufahren.

Bevorzugt wird zur Realisierung des vollständigen Arbeits­ zyklusses die Gewindemutter 34 durchgehend, d. h. ohne Unterbrechung, verfahren, da auf diese Weise ein Anhalten und eine Drehrichtungsumkehr in der Mittenstellung M nicht erforderlich ist. Dies führt zu einer erheblichen Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit. Auch ist diese Art des Betriebs energiesparender, da ein Anhalten und ein erneutes Beschleu­ nigen zur Einleitung der Rückhubbewegung des Schermessers 6 vollständig entfällt. Ferner ist ein sogenannter reversie­ render Betrieb ohne Leer- oder Rückstellhübe möglich, da in jeder der beiden Verfahrrichtungen der Gewindemutter 34 ein vollständiger Arbeitszyklus abläuft.

Es versteht sich von selbst, daß hinsichtlich der konkreten Abmessungen des Hubgestänges und der Wahl der Anlenkpunkte weitgehende Gestaltungsfreiheit besteht, ohne das erfin­ dungsgemäße Konzept zu verlassen. In Abhängigkeit der Anfor­ derung seitens der Maschinengeometrie ist damit ohne weite­ res eine Abstimmung möglich.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Blechschere

2

Ständer

4

Hubgestänge

6

Schermesser

20

Führungsträger

22

Querträger

24

Stützblock

25

Lagerbolzen

30

Gewindespindel

34

Gewindemutter

35

Lagerbolzen

40

Drehhebel

44

Lagerbolzen

45

Lagerbolzen

50

Lenkhebel

54

Lenkhebel

64

Anlenkblock

65

Lagerbolzen
A axiale Richtung
S Scherrichtung
M Mittenposition
O obere Endlage
U untere Endlage

Claims (9)

1. Blechschere mit einem Ständer, einem im Ständer gelager­ ten Schermesser, das zwischen einer oberen und einer unteren Endlage translatorisch verschiebbar ist, sowie einem Gegenmesser, gekennzeichnet durch

• 1. eine im Ständer (2) drehbar gelagerte Gewindespindel (30),
• 2. eine auf der Gewindespindel (30) verfahrbare Gewinde­ mutter (34) und
• 3. ein Hubgestänge (4), das die Gewindemutter (34) mit dem Ständer (2) einerseits und dem Schermesser (6) andererseits verbindet, derart, daß eine axiale Ver­ schiebebewegung der Gewindemutter (34) eine zwangs­ gekoppelte translatorische Verschiebebewegung des Schermessers (6) bewirkt.

2. Blechschere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubgestänge (4) zumindest eine Kopplungseinheit mit einem Drehhebel (40) und zwei Lenkhebeln (50, 54) auf­ weist, wobei

• 1. der Drehhebel (40) einenends an der Gewindemutter (34) schwenkbar gelagert ist und andererends sowohl mit dem ersten Lenkhebel (50) als auch mit dem zweiten Lenkhe­ bel (54) jeweils an deren einem Ende schwenkbar ver­ bunden ist,
• 2. der erste Lenkhebel (50) gegenüberliegend am Ständer (2) und
• 3. der zweite Lenkhebel (54) gegenüberliegend am Scher­ messer (6) schwenkbar befestigt ist.

3. Blechschere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der unteren Endlage (U) des Schermessers (6) der Dreh­ hebel (40) zumindest angenähert parallel zur Gewindespin­ del (30) verlaufend angeordnet ist.

4. Blechschere nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß in der unteren Endlage (U) des Schermessers (6) der erste Lenkhebel (50) und/oder der zweite Lenkhebel (54) zumindest angenähert rechtwinklig zur Gewindespindel (30) verlaufend angeordnet sind.

5. Blechschere nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekenn­ zeichnet durch vier symmetrisch in bezug auf die Gewinde­ mutter (34) angeordnete Kopplungseinheiten (40, 50, 54).

6. Blechschere nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in der unteren Endlage (U) des Schermessers (6) die Gewindemutter (34) zumindest angenä­ hert eine Mittenposition (M) in bezug auf die Gewinde­ spindel (30) einnimmt und ausgehend hiervon eine axiale Verschiebebewegung in beide Richtungen möglich ist.

7. Blechschere nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (30) elek­ tromotorisch antreibbar ist.

8. Blechschere nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gewindemutter (34) eine Kugelgewindemutter ist.

9. Blechschere nach einem der vorstehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch eine Mehrfachanordnung von zumindest Schermessern (6), die gemeinsam durch die (einzige) Ge­ windespindel (30) betätigbar sind.