DE2403872C2

DE2403872C2 - Werkzeugmaschine, insbesondere Schlittenziehmaschine, zum Bearbeiten strangförmigen Materials bei dessen gleichbleibendem Durchlauf

Info

Publication number: DE2403872C2
Application number: DE19742403872
Authority: DE
Inventors: Johann Greven; Wilhelm Roemer; Walter Dr. Eynatten Wetzels (Belgien)
Original assignee: Schumag Schumacher Metallwerke AG
Current assignee: Schumag Schumacher Metallwerke AG
Priority date: 1973-05-03
Filing date: 1974-01-28
Publication date: 1975-12-18
Also published as: DE2403872B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere Schlittenziehmaschine, zum Bearbeiten strangförmigen Materials bei dessen gleichbleibendem Durchlauf mit quer zum Durchlauf wirkenden Werkzeugen und mit Einrichtungen zur Steuerung der jeweiligen Arbeitsgeschwindigkeit mit erhöhter Genauigkeit, nach Patent 23 22 279.

Danach können die quer zum Durchlauf wirkenden Organe (Werkzeuge) die Ziehbacken bei einer Schlittenziehmaschine sein. Es können aber auch eine Säge, eine Schere od. dgl. sein, mit denen das strangförmige Material auf bestimmte Längen abgeschnitten wird. Bekannt sind sogenannte fliegende Trennvorrichtungen (s. deutsches Patent 11 08 046), die beim Abtrennen jeweils ein Stück mit dem strangförmigen Material mitlaufen. Schwierig ist dabei die Synchronisierung des Mitlaufens in Übereinstimmung mit der Arbeitsgeschwindigkeit. Man hat hierzu die fliegende Trennvorrichtung zeitweilig mit dem Werkstück fest gekuppelt.

Dies führte aber zu der Schwierigkeit, daß die beim Kuppeln wegen des Gewichtes der Trennvorrichtung auftretenden großen Massen- bzw. Beschleunigungskräfte das Werkstück beschädigten. Man hat daher auch schon auf einem Hauptschlitten einen leichteren Hilfsschlitten angebracht, der das Trennwerkzeug trug. Aber auch bei dieser Konstruktion mußten vom Werkstück so große Kräfte übertragen werden, daß das Werkstück dabei beschädigt wurde. Außerdem war bei dieser bekannten Vorrichtung eine genaue Positionierung des Werkstückanfanges nicht möglich, so daß die abgetrennten Längen des Materials verhältnismäßig stark unterschiedlich waren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden durch Ausgestaltung des Gegenstandes des Hauptpatents 23 22 279 unter Ausnutzung der dort beschriebenen Steuerung der jeweiligen Arbeitsgeschwindigkeit mit erhöhter Genauigkeit, wobei auch eine Positionierung in bezug auf den Werkstückanfang erreicht werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Werkzeuge als eine mit dem strangförmigen Material jeweils ein Stück mitlaufende Trenneinrichtung zum Abtrennen vorgegebener Längen des Materials, durch eine Ausbildung der Trenneinrichtung mit einem auf einer Bahn parallel zur Arbeitslaufrichtung geführten Trennunterschlitten und einem parallel zur Arbeitslaufrichtung auf dem Trennunterschlitten geführten, das Trennwerkzeug tragenden Trennoberschlitten, durch eine mit der Hauptwelle

f>o der Arbeitsmaschine ständig synchron laufende Trennhauptwelle, die während des Millaufens der Trenneinrichtung über eine gesteuerte Kupplung bewegungsschlüssig kuppelbar ist mit einer Antriebskurve zum Hin- und Herbewegen des Trennunterschlittens, wobei die Hinbewegung synchron mit dem Arbeitsantrieb des Materials vorgesehen ist, und durch ein gesteuertes Positionierungsorgan zum Positionieren des Trennoberschlitten? vor dem Trennvorgang in bezug auf das An-

fangsende des Materials.

Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die Steuerung der jeweiligen Arbeitsgeschwindigkeit gemäß dem Hauptpatent 23 22 279 so genau erfolgen kann, daß die Trennschlitten im Gegensatz zur Vorrichtung gemäß dem deutschen Patent 11 08 046 nirht unmittelbar an das strangförmige Material angekuppelt zu werden brauchen, sondern, daß es genügt, die Trennhauptwelle mit der Hauptwelle der Arbeitsmaschine ständig synchron laufen zu lassen. _|0

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf die Trenneinrichtung und auf das Positionierungsorgan.

Die Trenneinrichtung ist zweckmäßig dadurch gekennzeichnet, daß das Positionierungsorgan ein Steuerbares Verschiebeorgan aufweist, dessen eines Ende am Trennoberschlitten und dessen anderes Ende am Trennunterschlitten befestigt ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsart kann das Verschiebeorgan einen druckmiüelbeaufschlagbaren Zylinder und Kolben und eine Kolbenstange aul weisen.

Für eine zweckmäßige Art der Positionierung ist eine Ausführung der Trenneinrichtung gekennzeichnet durch eine am Trennoberschlitten befestigte, parallel zur Arbeitslaufrichtung gerichtete Distanzstange, auf der ein der Steuerung des Verschiebeorgans dienender Steuerfinger sitzt, der entsprechend der vorgegebenen abzutrennenden Länge des Materials einstellbar ist und vom Anfangsende des Materials zu betätigen ist.

Außerdem kann eine Ausführungsart der erfindungsgemäßen Trenneinrichtung gekennzeichnet sein durch einen am Unterrahmen· einstellbar befestigten, dem Steuerfinger vorgeschalteten, vom Anfangsende des Materials zu betätigenden Auslösekontakt zum gesteuert zeitverzögerten Einschalten der Kupplung /wisehen der Trennhauptwelle und der Antriebskurve.

Eine besondere Art der erfindungsgemäßen Trenneinrichtung bezieht sich auf ein als Trennmesser ausgebildetes Trennwerkzeug. Diese Art ist gekennzeichnet durch einen das Trennmesser nähernden ersten Hebel, der am Trennoberschlitten schwenkbar gelagert ist und sich etwa parallel zur Arbeitslaufrichtung erstreckt, durch einen mit dem ersten Hebel zusammenwirkenden zweiten Hebel in Form eines Winkelhebels, der am Trennunterschlitten schwenkbar gelagert ist, an seinem einen Schenkel eine Rolle aufweist zur Übertragung der Schneidkraft etwa quer zur Arbeitslaufrichtung auf den ersten Hebel und mit seinem anderen Schenkel in den Bereich der Bahn zur Führung des Trennunterschlittens hineinragt zur Erzeugung der Schneidkraft bei der Vorbeibewegung an einer Anschlag/olle auf der Bahn.

Zu den Vorteilen der Erfindung ist auch noch folgendes zu sagen.

Bekannt sind Trenneinrichtungen mit Servosteuerungen. Bei diesen wird bereits die Trcnnstelle zum Materialanfang hin positioniert, damit ein genaues Ablängen erreicht werden kann. Die bekannten Einrichtungen dieser Art sind aber schwerfällig und aufwendig und insbesondere für große Materialdurchlaufgeschwindigkeiten nicht geeignet, da sehr lange l.aufwege für die Positionierung erforderlich sind. Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Trenneinrichtung auch für große Geschwindigkeiten zuverlässig geeignet.

In Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 in verkleinertem Maßstab die erfindungsgemäße Trenneinrichtung in Ausgangsposition,

F i g. 2 im Maßstab der F i g. 1 die Trenneinrichtung mit korrigierter Trennsteile zum Materialanfang hin,

F i g. 3 im Maßstab der F i g. 1 und 2 die Trenneinrichtung nach erfolgtem Trennen des Materiaistranges,

Fig.4 in größerem Maßstab einen Querschnitt des zweiteiligen Schlittens und

F i g. 5 in noch etwas größerem Maßstab den Auslösekontakt und den Steuerfinger.

Der zweigeteilte Wagen oder Trennschlitten besteht aus dem Trennunterschlitten 1 und dem Trennoberschiitten 2. Der Trennunterschlitten 1 ist auf einer Bahn 4, 5 im Maschinenrahmen gleitend gelagert und parallel zur Materialdurchlaufrichtung beweglich. Der Oberschlitten 2 ist auf dem Unterschlitten 1 mit den Wälzlagern 3 gelagert und zum Unterschlitten und parallel zur Materialdurchlaufrichtung hin und her beweglich. Auf dem Oberschlitten 2 befindet sich das Trennwerkzeug 6. Die Verschiebung des Oberschlittens 2 erfolgt durch das Verschiebeorgan 7, 8 mittels eines kleinen, separat angetriebenen Hydraulikzylinders 7, dessen Gesamthüb etwa 50 mm beträgt. Der Hydraulikzylinder 7 ist am Oberschlitten 2 befestigt, seine Kolbenstange 8 am Unterschlitten 1.

Die Vor- und Rücklaufbewegung des Unterschliuens 1 mit seinem Oberschlitten 2 erfolgt durch die Antriebskurve 9, 10 (Kurventrommel 9, Kurvenbahn 10). Bei einer Umdrehung der Kurventrommel 9 vollführt der gesamte Trennschlitten 1, 2 eine Hin- und Herbewegung bzw. einen Vor- und Rücklaufhub. Der Verlauf der Kurvenbahn 10 ist derart, daß bei der Drehung der Kurventrommel 9 die Hinbewegungs- bzw. Vorlaufgeschwindig;keit der Trennschlitten während des Trennvorganges gleich der Arbeitsgeschwindigkeit bzw. Materialvorlaufgeschwindigkeit ist. Die Kurvenirommel 9 wird — jeweils beim Trennvorgang — über die gesteuerte Kupplung (Schaltkupplung) 11 mit der Trennhauiptwelle 12 bewegungsschlüssig bzw. kraftschlüssig verbunden. Die Trennhauptwelle 12 ist über ein nicht dargestelltes Zwischengetriebe mit einer nicht dargestellten Produktionsmaschine verbunden, und die Umdrehungen der Trcnnhauptwelle stehen wegen der Genauigkeit der Arbeitsweise gemäß dem Hauptpatent 23 22 279 immer in einem aufeinander abgestimmten Zusammenhang mit der Materialvorlaufgeschwindigkeit. Besondere zusätzliche Steuereinrichtungen oder zusätzliche regelbare Antriebseinrichtungen sind hierbei nicht erforderlich. Somit ist während des Trennvorganges der Synchronlauf gesichert.

Der Vorlaufweg A (Fig. 1) des Unterschliuens 1 setzt sich gemäß F i g. 4 aus dem Beschleunigungsweg 31, dem Gleichlaufweg ai und Verzögerungsweg <n zusammen. Auf der Gleichlaufstrecke ai wird die exakte Positionierung des Trennwerkzeuges 6 bzw. der Trennstelle zum Materialanfang bzw. zum Anfangsende D hin vorgenommen (Länge L). Hierbei verschiebt sich der Oberschlitten 2 zum Unterschlitten 1, und zwar je nach dem vom Steuerfinger 23 abgegebenen Signal in Richtung ßoder C Der Positioniervorgang wird in maximal 80 ms durchgeführt, so daß, bevor der Schneid-•organg durch ilen weiteren Vorlauf der Trennschlitten 1 und 2 eingeleitet wird, zwischen beiden Schlitten keine Bewegung mehr vorhanden ist.

Die Schneidbewegung des Trennwerkzeuges 6 erfolgt durch die Vorlaufbcwegung des gesamten Trennschlittens 1, 2 über ein Hebelsystem 13 und 14. Die erforderliche Schnittkraft wird ebenfalls durch diese Bewegung (in Richtung A) des Trennschlittens 1, 2 übertragen. Hierbei wird die Kraftrichtung umgelenkt, und

zwar so, daß eine restliche Kraftkomponente in der Verstellrichtung ßoder C des Oberschlittens 2 so klein ist, daß man diese unberücksichtigt lassen kann. Der Winkelhebel 13 ist auf dem Unterschlitten I im Drehpunkt 13' gelagert. Der eine Schenkel 13" stößt gegen die Rolle 22 an, und dabei drückt der andere Schenkel über eine Rolle 24 gegen die Fläche 14'|des|(Messer) Hebels 14. Die Lage der Fläche 14' ist etwa parallel zur Bewegungsrichtung des Oberschlittens 2. Nach erfolgtem Trennvorgang wird die Reststrecke ai für den Gleichlauf und die Verzögerungsstrecke ai als Vorlaufstrecke A zurückgelegt. Mit erhöhter Rücklauf geschwindigkeit erreichen die Trennschlitten 1, 2 über die Rücklaufstrecke a4 die Ruhelage in Punkt 0. Mittels einer Druckfeder 15 wird der Trennunterschlitten 1 über eine Führungsrolle 16 stets gegen die Kurvenbahn 10 der Kurventrommel 9 angedrückt und nun in seine Ruhelage 0 zurückgeschoben. Kurz vor Erreichen der Ruhelage in Punkt 0 wird die Trommelkurve 9 durch Lösen der (Schalt-)Kupplung 11 von der Trennhauptwelle 12 getrennt und durch eine nicht dargestellte Haltevorrichtung in ihrer Null-Position gehalten, bis ein neues Kommando den nächsten Trennvorgang einleitet.

Zur Einstellung der (Trenn-)Länge L werden der Auslösekontakt 17 und der Steuerfinger 23 gemäß dem hierfür erforderlichen Abstand von der Trennstelle eingestellt. Der Auslösekontakt 17 wird auf dem Unterrahmen 25 befestigt, während der Steuerfinger 23 parallel zur Materialdurchlaufrichtung A über eine Kugelführung leicht verfahrbar bleibt. Der Halter 26 des Steuerfingers 23 ist mit einer Kugelführung 27 gelagert und an der Distanzstange 28 festgeklemmt. Die Distanzstange 28 ist wiederum am Oberschlitten 2 befestigt. Sobald sich der Oberschlitten 2 verschiebt, verändert sich zwangsweise auch der Abstand zwischen dem Haller 26 des Steuerfingers 23 und dem Auslösekontakt 17. Steht der Steuerfinger 23 senkrecht zur Materialachse, ist die Soll- oder Schnittstelle erreicht, und somit ist die Gewähr für eine exakte Materiallänge L gegeben.

Im einzelnen ergibt sich der folgende zeitliche Ablauf des Regelvorganges für die Positionierung der Trennstelle 6 zum Anfangsende D des Materials hin.

Der Materialanfang D löst beim Durchlaufen des Auslösekontaktes 17 (Ringsonde 17) über eine bekannte, geschwindigkeitsabhängige zeitliche Verzögerung das Kommando für den Abschnitt aus. Zusätzlich zu der geschwindigkeitsabhängigen zeitlichen Verzögerung ist noch eine variable Verzögerung vorgesehen. Diese zusätzliche zeitliche Verzögerung kann wahlweise manuell oder automatisch über einen Stellmotor verstellt werden. Statistische Auswertungen von Versuchsreihen haben gezeigt, daß normale Längentoleranzen innerhalb einer bestimmten Größenordnung immer vorhanden sind, die einem Sollbereich zuzuordnen sind. Darüber hinaus können längerfristige Schwankungen, z. B. durch Temperatureinflüsse, Verschleiß an Kupplungs'lamellen, eine Nachregelung erforderlich machen. Diese Nachregelung wird vorgenommen, wenn der untere Grenzbereich C oder der obere Grenzbereich ß angefahren wird (s. F i g. 1). Für diesen Zweck befinden sich auf dem Oberschlitten die Schaltfahne 18 und auf dem Unterschlitten die zwei berührungslosen Sonden

19 (s. F i g. 1 und 4). Sobald diese Grenzbereiche angefahrer, werden, wird über den Stellmotor die zeitliche Verzögerung entsprechend verändert. Wenn der untere Grenzwert bei C angefahren wird, wird die zeitliche Verzögerung vergrößert und beim oberen Grenzwert bei B verkleinert. Durch diese zusätzliche Verzögerung wird auch bei längerer Laufzeit der Maschine ein exakter Ausgleich bezüglich der Längenschwankung erreicht.

Die Steuereinrichtung bzw. die Kommandogeräte für die Servoverstellung sind normalerweise außer Betrieb, das heißt, wenn die Trommelkurve 9 sich in Null-Lage befindet. Erst nach Kommandogabe für den Abschnitt wird die Trommelkurve 9 über die (Schalt-)Kupplung U mit der Trennhauptwelle 12 kraftschlüssig verbunden. Hierdurch wird die Drehbewegung der Kurve in Pfeilrichiung £ eingeleitet. Die an der Trommel befindliehe Schaltfahne 20 gibt beim Vorbeilauf an der berührungslosen Sonde 21 die Sperre für den Betrieb der Steuereinrichtung frei. Die Länge der Schältfahne 20 oder die Betriebsdauer der Steuereinrichtung ist so bemessen, daß die Beschleunigungsstrecke a\ und ein kurzer Teil der Gleichlaufstrecke ai hierin enthalten sind. Die Längenbegrenzung as der Schaltfahne 20 ist so bemessen, daß der Vorlaufweg der Schlitten 1 und 2 in Richtung A so weit erfolgt ist, bis der Winkelhebel 13 gegen die Rolle 22 anliegt und das Messer 6 die Schneidsiellung erreicht hat. Innerhalb der Überlaufstrecke as der Schaltfahne 20 wird die Positionierung über bekannte Regel- und Steuereinrichtungen, z. B. hydraulisch, vorgenommen. Nachdem die Schaltfahne

20 die berührungslose Sonde 21 verlassen hat, erfolgt der Trennvorgang durch weiteren Vorlauf der Schlitten 1 und 2 in Richtung A. Gleichzeitig wird die Steuereinrichtung gesperrt. Die eingenommene Stellung oder Position der Trennstelle, das heißt die Stellung des Oberschlittens 2 zum Unterschiitten 1, bleibt bis zur neuen Kommandogabe für den nächsten Abschnitt erhalten.

Der Steuerfinger 23 zur Feststellung der geforderten Stangenlänge L betätig¹ einen bekannten elektronischen Winkelgeber. Dieser gibt proportional zum Drehwinkel eine Spannung ab, die über den Servoverstärker nach Inbetriebsetzung der Steuereinrichtung einer bestimmten Regelgeschwindigkeit für Vor- unc Rückregelung entspricht. Wenn der Steuerfinger 23 die Soilstellung F erreicht hai. ist die Posilionier- oder Re gelgeschwindigkeit gleich Null und somit die richtig! Stellung der Trenneinrichtung 6 erreicht. Bei der Soll stellung F wird keine Regelspannung vom Drehgebe abgegeben. Nach erfolgtem Abschnitt wird der Steuer finger 23 mittels eines Elektromagnets in Durchlauf stellung G ausgeschwenkt. Da der Servobetrieb ge sperrt ist, wird auch keine Regelspannung an den Sei voverstärker geleitet. Der Steuerfinger 23 wird en dann vom Elektromagneten freigegeben, um in sein Grundstellung H zurückzuschwingen, wenn der Mat« rialanfang D die Ringsonde 17 (Auslösekontakt) durcr läuft und ein neues Schaltspiel ausgelöst wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Werkzeugmaschine, insbesondere Schliitenziehmaschine, zum Bearbeiten strangförmigen Materials bei dessen gleichbleibendem Durchlauf mit quer zum Durchlauf wirkenden Werkzeugen und mit Einrichtungen zur Steuerung der jeweiligen Arbeitsgeschwindigkeit mit erhöhter Genauigkeit, nach Patent 23 22 279, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Werkzeuge als eine mit dem strangförmigen Material jeweils ein Stück mitlaufende Trenneinrichtung (1, 2, 6) zum Abtrennen vorgegebener Längen des Materials, durch eine Ausbildung der Trenneinrichtung mit einem auf einer Bahn (4, 5) parallel zur Arbeitslaufrichtung geführten Trennunterschlitten (1) und einem parallel zur Arbeiislaufrichtung auf dem TrennunterschJitlen (1) geführten, das Trennwerkzeug (6) tragenden Trennoberschlitten (2), durch eine mit der Hauptwelle der Arbeitsmaschine ständig synchron laufende Trennhauptwelle (12), die während des Mitlaufens der Trenneinrichtung (1, 2. 6) über eine gesteuerte Kupplung (11) bewegungsschlüssig kuppelbar ist mit einer Antriebskurve (9, 10) zum Hin- und Herbewegen des Trennunterschlittens (1), wobei die Hinbewegung synchron mit dem Arbeitsantrieb des Materials vorgesehen ist, und durch ein gesteuertes Positionierungsorgan (7, 8, 23) zum Positionieren des Trennoberschlittens (2) vor dem Trennvorgang in bezug auf das Anfangsende (D)des Materials.

2. Trenneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionierungsorgan ein steuerbares Verschiebeorgan (7, 8) aufweist, dessen eines Ende am Trennoberschlitten (2) und dessen anderes Ende am Trennunterschliuen (1) befestigt ist.

3. Trenneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschiebeorgan einen druckmittelbeaufschlagbaren Zylinder (7) und Kolben und eine Kolbenstange (8) aufweist.

4. Trenneinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine am Trennoberschlitten (2) befestigte, parallel zur Arbeitslaufrichtung gerichtete Distanzstange (28), auf der ein der Steuerung des Verschiebeorgans (7, 8) dienender Steuerfinger (23) sitzt, der entsprechend der vorgegebenen abzutrennenden Länge (L) des Materials einstellbar und vom Anfangsende (D)des Materials zu betätigen ist.

5. Trenneinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen am Unterrahmen (25) einstellbar befestigten, dem Steuerfinger (23) vorgeschalteten, vom Anfangsende (D) des Materials zu betätigenden Auslösekontakt (17) zum gesteuert zeitverzögerten Einschalten der Kupplung (11) zwischen der Trennhauptwelle (12) und der Antriebskurve (9, 10).

6. Trenneinrichtung nach Anspruch 5 mit einem als Trennmesser ausgebildeten Trennwerkzeug, gekennzeichnet durch einen das Trennmesser (6) halternden ersten Hebel (14), der am Trennoberschiittcn (2) schwenkbar gelagert ist und sich etwa parallel zur Arbeitslaufrichtung erstreckt, durch einen mit dem ersten Hebel (14) zusammenwirkenden zweiten Hebel (13) in Form eines Winkelhebels, der am Trennunterschlitten (1) schwenkbar gelagert (13') ist, an seinem einen Schenkel eine Rolle (24) aufweist zur Übertragung der Schneidkraft etwa quer zur Arbeitslaufrichtung auf den ersten Hebel (i4) und mit seinem anderen Schenkel in den Bereich der Bahn (4) zur Führung des Trennunterschlittens (1) hineinragt zur Erzeugung der Schneidkraft bei der Vorbeibewegung an einer Anschlagrolle (22) auf der Bahn (4).