DE2442547C2

DE2442547C2 - Winkelschere zum Zerteilen von Tafeln oder Platten

Info

Publication number: DE2442547C2
Application number: DE2442547A
Authority: DE
Inventors: Walter Bredow; Günther 3220 Alfeld Rott; Walter Tamaschke
Original assignee: C Behrens AG
Current assignee: C Behrens AG
Priority date: 1974-09-05
Filing date: 1974-09-05
Publication date: 1986-05-28
Also published as: GB1493064A; DE2442547A1; US3971281A

Description

Für das Anwinkeln der Schneidkanten gegenüber der Fläche der Blechtafel gibt es die Möglichkeiten, entweder beim Zusammentreffen vom X- und y-Scherblatt mit dem Schnitt zu beginnen, d. h. an dieser Stelle den tiefsten Punkt der Scherblätter zu wählen und von hier aus nach außen verlaufend zu schneiden, oder aber den X- y-Schnittpunkt nach oben zu ve?legen und den Schnitt von außen her zu beginnen. In beiden Fällen ist das präzise Absenken der Scherblätter am .X-y-Schnittpunkt von großer Bedeutung, da schon kleine Abweichungen beifti Eintauchen der Scherblätter am X-Y-Schnittpunkt zu Verformungen des zu schneidenden Bleches und damit zu einer Qualitätsminderung führen.

Zweckmäßigerweise werden als Linear-Getriebe in Verbindung mit den Gewindespindeln Kugelumlaufmuttern verwendet Diese gewährleisten durch ihr geringes Spiel eine hohe Übertragungsgenauigkeit Außerdem ist die Reibung zwischen Spindel und Kugelumlaufmutter außerordentlich klein, was zur Vermeidung eines zusätzlichen, das Meßergebnis verfälschenden Torsionsmomentes vorteilhaft ist Die Torsionsmomenle infolge der Belastung der Scherblätter bei dieser Form der indirekten Messung, bei der die Antriebs- mit der Meßspindel identisch ist fallen hingegen heraus, da diese Momente bei gleicher Winkelanstellung von X- und V-Scherblatt sowie bei gleicher Steigung der Spindel und gleichem Spindeldurchmesser wegen der gleichen Blechdicke unter dem X- und V-Messer gleich sind. Die sich aus den Winkelfehlern ergebenden absoluten Lageunterschiede fallen bei dem Schnittergebr.is nicht ins Gewicht, da hierfür nur die relative Lage Vi_»n X- und K-Scherblatt zueinander maßgebend ist

Mit Vorteil wird die Lage der Scherblätter in X- und K-Richtung durch jeweils einen Lagegeber bestimmt, der mit der Kugelumlaufspindel mechanisch gekuppelt ist. Als Lagegeber sind hierbei ein- oder mehrgängige Potentiometer verwendbar, wobei die Schleiferstellung der Potentiometer den jeweiligen Lage-Istwert darstellt. Als Lagegeher sind auch absolut digitale Lagegeber verwendbar, wobei der jeweilige Lage-Istwert durch ein digitales Signal darstellbar ist. Schließlich sind als Lagegeber auch fotoelektronische oder elektromagnetische Impulsgeber verwendbar, wobei die jeweilige Lage durch Vor- und Rückwärts-Abzählen von Impulsen darstellbar ist. Weiterhin lassen sich Drehfeldgebersysteme als Lagegeber verwenden.

Zweckmäßigerweise erfolgt eine selbsttätige Regelung der Lage der Scherblätter mittels je eines Lageregelkreises aufgrund der Differenz der durch die Lagegeber am Scherblatt in X-Richtung und K-Richtung dargestellten Lage-Istwerte zu vorgegebenen Lage-Sollwerten. Zur Stabilisierung des Regelkreises für den Scherblattantrieb ist eine der Drehzahl des Antriebsmotors proportionale Spannung verwendbar. Diese Spannung ist in einem Tachodynamo zu gewinnen.

Die jeweiligen Lage-Sollwerte der Scherblätter in X- und K-Richtung können durch ein Programm in Verbindung mit einer numerischen Steuerung für die Winkelschere gemeinsam einstellbar sein.

Winkelscheren nach der erfindungsgemäßen Ausführung lassen sich in idealer Weise durch numerische Steuerungen automatisieren.

Während bisher die Automatisierung derartiger Scheren auf NC-gesteuerte Positionierung des Koordinatentisches begrenzt war, ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung die einfache Möglichkeit, den Antrieb der Scherblätter mit Hilfe einer NC-Steuerung zu automatisieren.

In der FR-PS 13 17 373 ist eine Schneidvorrichtung gezeigt, deren Schneidorgane als Stempel und Matrize ausgebildet sind. Der Stempel wird durch eine Spindel im Handbetrieb betätigt Mit dieser Vorrichtung ist es nicht möglich, äußerst genaue Winkelschnitte mit von der Länge der Schnittkante unabhängiger Schnittlänge durchzuführen.

In der CH-PS 4 77 253 ist eine Blechschneide-Einrichtung beschrieben, die ein Zuschneiden von rechteckigen Blechen gestattet Bei dieser Blechschneide-Einrichtung können die beiden Obermesser unabhängig voneinander einzeln geschwenkt und durch je ein separates Betätigungsorgan niedergefahren werden. Die bekannte Blechschneide-Einrichtung kann jedoch ausschließlich als Zuschneide-Schere dienen, mit welcher lediglich die Blechränder zugeschnitten oder auch Abschnitte eines Bleches mit einer bestimmten Breite abgetrennt werden können, wobei die Breite die Längserstreckung eines Messers nicht überschreiten darf. Diese Vorrichtung erlaubt es nicht, einen rechteckigen Teil aus einer Blechplatte auszuschneiden.

Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 in perspektivischer Darstellung die Gesamtansicht einer Maschine mit der Schneidvorrichtung;

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch die Maschine in der Ebene A-A der Fig. 1, wobei einzelne mit einem Strich versehene Zahlen die Anordnung in der K-Richtuiig andeuten;

F i g. 3 einen senkrechten Schnitt durch die Maschine in der Ebene B-B der F i g. 1, der vor allem zur Verdeutlichung des Antriebs eines Scherblattes dient, wobei einzelne Teile ohne Strich die Anordnung in der X-Richtung andeuten;

F i g. 4 einen waagerechten Schnitt durch die Scherblattanordnung entlang der Linie C-Cin F i g. 2;

F i g. 5 eine detaillierte Darstellung des Scherblattantriebs (Einzelheit Din F i g. 3);

F i g. 6 ein Beispiel für die Aufteilung eines Bleches in verschieden große Teilabschnitte;

F i g. 7 ein Schema für die Automatisierung der Winkelschere mittels numerischer Steuerung.
Zur Klarstellung wird bemerkt, daß entsprechende Teile in X-Richtung durch Zahlen ohne Strich und Teile in V-Richtung durch gleiche Zahlen mit Strich bezeichnet werden.

F i g. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung die Gesamtansicht einer Maschine mit der Schneidvorrichtung. Hierin sind 1 ein Maschinenuntergestell und 2 ein Maschinenoberteil. Ein gegebenenfalls numerisch gesteuerter Koordinatentisch 100 dient zum Positionieren der mit der Winkelschere zu schneidenden Bleche. 101 ist ein Auflagetisch für die Bleche und 102 ein Anschlag in X- Richtung. 103 zeigt eine Spannpratze zum Festhalten der Bleche auf dem Koordinaten tisch; die Spannpratzen können pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden. Führungsschienen 104 und 105 dienen zur Führung des Koordinatentisches 100 in X- und K-Richtung.

16 zeigt ein Scherblatt in A"-Koordinate oberhalb eines X-Untermessers 33. Ein Zylinder 25 dient zum Betätigen der Blechniederhalteschiene. Ein Transportband 3 dient zum Abführen der geschnittenen Nutzen bzw. der Abfallstr°ifen.

F i g. 2 zeigt an einem Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 die Anordnung der Hauptteile der Maschine. Das Transportband 3 zum Abführen der geschnittenen Nutzen bzw. Abfallstreifen ist auf einem

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verfahrbaren Untergestell 4 angebracht, das zum leichteren Entfernen des Transportbandes aus der Schere dient bzw. die Zugänglichkeit zur Maschine beim Messerwechsel erleichtert. Ein Antriebsmotor 5' dient zum Bewegen des Scherblattes 16'. Ein Blechniederhalter 22 sorgt für das Festlegen des Bleches. Mit 6' ist eine Wellenkupplung, mit T eine Antriebswelle, mit 8' eine elektromagnetische Bremse, mit 9' ein Zahnrad und mit 33' das Untermesser bezeichnet.

F i g. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch die Maschine entlang der Linie B-B in Fig. 1. Hierin stellt 5 einen Elektromotor dar, der über eine Wellenkupplung 6 und eine Antriebswelle 7 eine Zahnriemenscheibe 9 antreibt Dazwischen geschaltet ist eine elektro-magnetische Bremse 8, die das Scherblatt bei abgeschaltetem Motor 5 in höchster Stellung festhält Über einen Zahnriemen 10 wird ein Spindelantriebsrad 11 angetrieben, das mit Hilfe einer Kugelumlaufspindel 12 eine Kugelumlaufmutter 13 in vertikaler Richtung verschiebt Diese Kugelumlaufmutter ist mit einem Scherblatträger 15 fest verbunden, an dem wiederum das Scherblatt 16 angebracht ist Der Blechniederhalter 22 wird durch einen Niederhalterzylinder 23 betätigt; zu seiner Abstützung dient eine Stützschiene 24. Als Antriebsmotor 5 wird vorzugsweise ein Gleichstrommotor verwendet da dieser sich infolge seiner elektrischen Eigenschaften günstig in den erforderlichen Lageregelkreis einfügen läßt Zur Ermittlung der Position des Scherblattes dient ein Lagegeber 201, der spielfrei mit der Kugelumlaufspindel 12 verbunden ist. Der Lagegeber kann sowohl unmittelbar an die Welle angekuppelt werden als auch, wie in F i g. 3 und 5 gezeigt, über einen Zahnriemen 202 von der Kugelumlaufspindel angetrieben werden.

Fig.4 zeigt einen waagerechten Schnitt durch die Scherblattanordnung entlang der Linie C-C in Fig. 2. Hierin werden die Scherblätter in ΛΓ-Richtung 16 und in V-Richtung 16' von den Scherblattträgern in X-Richtung 15 und V-Richtung 15' gehalten. Die Scherblattträger 15 bzw. 15' sind mit äußeren Führungsschienen 17 bzw. 17' und inneren Führungsschienen 18 bzw. 18' fest verschraubt Die Bewegung der Scherblätter erfolgt senkrecht zur Zeichnungsebene entlang von äußeren Führungen 19 und 19' und an der Stoßstelle von X- und Y-Scherblatt einer gemeinsamen Führung 20. Für den einwandfreien und spielfreien Lauf der Scherblattführungsschienen sorgen Deckschienen 21 mit Druckschrauben 211 und einem Druckstück 212. Die Blechniederhaiter 22 sind außerhalb der Scherblätter angeordnet

F i g. 5 zeigt den Scherblattantrieb vergrößert im Detail, wobei die Ziffern die gleiche Bedeutung wie in F i g. 2 haben. Zusätzlich ist ein Speziaiwälzlager 14 für die Kugelumlaufspindellagerung eingetragen. Die Art des Lagegebers 201 ist von dem verwendeten Regelungssystem und den Ansprüchen an die Genauigkeit und Dynamik des Regelsystems, aber auch von den Anforderungen an seine Verschleißfestigkeit abhängig. Bei mäßigen Ansprüchen an Auflösung und Drift können beispielsweise ein- oder mehrgängige Potentiometer als Lagegeber verwendet werden, bei denen die Schleifer- ω stellung des Potentiometers ein Maß für den jeweiligen Lage-Ist-Wert ist Die vom Schleifer abgegebene Gleichspannung wird in der Regel mit einer Soll-Gleichspannung verglichen und die entstehende Differenz einem Regler zugeführt der den Antriebsmotor 5 entsprechend beeinflußt

Eine andere Möglichkeit ergibt sich durch Verwendung von Drehfeldgebersystemcn, bei denen die Phase der Ausgangswechselspannung ein Maß für die Winkellage ist. Die Phasenlage wird mit einer Soll-Phasenlage verglichen; hieraus wird das Regelsignal abgeleitet. Dabei sind die bekannten Vorkehrungen zum Erfassen von Mehrfach-Umdrehungen zu treffen.

Bei höheren Ansprüchen an Auflösung bzw. Drift können fotoelektronische oder elektro-magnetische Impulsgeber als Lagegeber verwendet werden, bei denen die jeweilige Lage durch vor- und rückwärts erfolgendes Abzählen von Impulsen ermittelt wird. Diese Impulse werden im allgemeinen einer Zählschaltung zugeführt und mit einer Soll-Zahl verglichen. Aus der Differenz wird das erforderliche Regelsignal abgeleitet. Schließlich können auch absolut digitale Lagegeber verwendet werden, bei denen der jeweilige Lage-Istwert durch ein digitales Signal dargestellt wird. Dieses Signal wird üblicherweise mit einem anderen absolut digitalen Signal verglichen und die sich ergebende Differenz nach digital/analoger Umwandlung dem Regler zugeführt.

Ein Tachodynamo 203 (F i g. 3) dient zur Erzeugung einer drehzahlabhängigen Spannung, die zur Stabilisierung des Regelkreises für den Spindelantriebsmotor 5 benötigt wird.

F i g. 6 zeigt die mögliche Aufteilung eines Bleches in verschieden große Teilabschnitte. Hier wird dargestellt, in welch mannigfacher Weise eine Blechtafel in einzelne Stücke geschnitten werden kann, ohne daß dabei zur Vermeidung sich addierender Winkelfehler bei aufeinanderfolgenden Schnitten durch einen zusätzlichen Schnitt die Neufestlegung der Anfangskoordinaten erfolgen muß. Dabei ist es möglich, absatzfreie Schnitte auszuführen, die im einzelnen länger sein können als die Länge eines Scherblattes beträgt

F i g. 7 zeigt die Automatisierung der Winkelschere mittels einer numerischen Steuerung 300. Die numerische Steuerung 300 hat für die jeweiligen Funktionen einen Meßeingang M und einen Wirksausgang A. 321M ist vorgesehen für den Anschluß des Meßsystems am X-Scherblatt, 322/1 für den Antrieb des X-Scherblattes; Leitungen für die Rückführung aus dem Tachodynamo und anderes sind hier einbezogen. Das gleiche gilt bei 331Mfür das Lagemeßsystem und 332/1 für den Antrieb des y-Scherblattes. 341M und 342/4 sind vorgesehen für die Anschlüsse von Lagemeßsystemen und Antrieb für die X-Richtung, 351M und 352,4 für die V-Richtung des Koordinatentisches. Die Anschlüsse 360Λ dienen zum Ansteuern der Spannpratzen und anderer Hilfseinrichtungen; die Anschlüsse 3704 zum Steuern des Antriebes des Transportbandes 3.

Bei derartiger Integration von Winkelschere und numerischer Steuerung läßt sich vom Auflegen der Blechtafel an ein vollautomatischer Ablauf erzielen, wobei insbesondere die Vielfachunterteilung größerer Tafeln in kleine Einheiten zu einem außerordentlich rationellen Ablauf führten. Eine teilweise Automatisierung ist jeweils durch Gebrauch der entsprechenden Ein- und Ausgänge möglich.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

in einer geneigten, stetigen linie von einem unteren Patentansprüche: äußeren Endpunkt des einen Scherblattes über den Schnittpunkt der Scherblätter zum oberen äußeren

1. Winkelschere zum Zerteilen von Tafeln, Platten Endpunkt des anderen Scherblattes ansteigen, !n dieser oder dergleichen mit zwei unmittelbar benachbarten 5 Vorrichtung kann die zu schneidende Platte über die Scherblättern, welche in zwei sich schneidenden. Länge des ersten Scherblattes verschoben und wieder vertikal zu einem Auflagetisch ausgerichteten festgehalten werden, so daß bei diesem Schneiden mit Schneidebenen angeordnet sind, wobei die beiden dem ersten Scherblatt ein Schnitt länger als die Länge Scherblätter auf und ab bewegbar und zur Ebene des ersten Scherblattes erzielt werden kann, bevor ein des Auflagetisches unter einem spitzen Winkel ge- ίο Schnitt mit dem zweiten Scherblatt durchgeführt wird, neigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß Mit dieser Vorrichtung ist es nicht möglich, bei sehr jedem Scherblatt (16,16') ein gesonderter Antriebs- großer Schnittgenauigkeit eine wesentlich größere motor (5, 5') zugeordnet ist, durch welchen jedes Schnittlänge als die Länge des Scherblätter beträgt, bei Scherblatt (16,16') unabhängig vom anderen beweg- beiden Schnittkanten zu erreichen.

bar ist, daß zwischen jedem Scherblatt (16,16') und 15 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windem zugeordneten Antriebsmotor (5,5') ein Linear- kelschere der eingangs genannten Art so auszubilden. Getriebe (12,13) vorgesehen ist, und daß mit jedem daß es möglich ist, bei sehr großer Schnittgenauigkeit Linear-Getrisbe (12, 13) ein Lagegeber (201, 201') eine wesentlich größere Schnittlänge, als die Länge der gekuppelt ist, durch welchen die Position des züge- Scherblätter beträgt, bei beiden Schnittkanten zu erreihörigen Scherblattes (16,16') bestimmbar ist 20 chen.

2. Winkelschere nach Anspruch t, dadurch ge- Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden kennzeichnet, daß das Linear-Getriebe (12, 13) als Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale Gewindespindel mit Kugelumlaufmutter ausgebil- gelöst

det ist Nach derci Grundgedanken der Erfindung ist jedem

3. Winkelschere nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 Scherblatt ein gesonderter Antriebsmotor zugeordnet, kennzeichnet daß der Lagegeber (201) mit dem Li- durch welchen jedes Scherblatt unabhängig vom andenear-Getriebe (12,13) über einen Zahnriemen (202) ren bewegbar ist Weiterhin ist zwischen jedem Schergekuppelt ist blatt und dem zugeordneten Antriebsmotor ein Linear-

4. Winkelschere nach Anspruch 1, dadurch ge- Getriebe vorgesehen und schließlich ist mit jedem Linekennzeichnet daß der Lagegeber (201, 201') von ei- 30 ar-Getriebe ein Lagegeber gekuppelt, durch welchen nem Potentiometer gebildet ist wobei der jeweilige die Position des zugehörigen Scherblattes bestimmt Lage-Istwert des Scherblattes (16, 16') durch die werden kann.

Schleiferstellung des Potentiometers darstellbar ist. Beim Gegenstand der Erfindung wird eine sehr große

5. Winkelschere nach Anspruch 1, dadurch ge- Schnittgenauigkeit dadurch erreicht, daß zwischen dem kennzeichnet, daß der Lagegeber (201,201') als digi- 35 jedem Scherblatt gesondert zugeordneten Antriebsmotaler Lagegeber ausgebildet ist, wobei der jeweilige tor ein Linear-Getriebe (Gewindespindel) vorgesehen Lage-Istwert des Scherblattes (16,16') durch ein di- ist, dessen Drehwinkelstellung zur Positionsbestimgitales Signal darstellbar ist. mung des Scherblattes über einen Lagegeber herange-

6. Winkelschere nach Ansppjch 1, dadurch ge- zogen wird.

kennzeichnet, daß der Lagegeber (201,20Γ) als foto- 40 Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen elektrischer oder elektromagnetischer Impulsgeber Schneidvorrichtung besteht darin, daß bei jeder Schnittausgebildet ist, wobei der jeweilige Lage-Istwert des kante beim Schneiden eines fortlaufenden Schnittes das Scherblattes (16, 16') durch ein Vor- oder Rück- jeweilige Scherblatt nicht mit vollem Hub betätigt wcrwärts-Abzählen von Impulsen darstellbar ist den muß, so daß das Blech am Ende der Schneidkante

7. Winkelschere nach einem der Ansprüche 3 bis 6, 45 nicht eingerissen und damit unbrauchbar wird. Vielmehr dadurch gekennzeichnet daß jedem Scherblatt (16, wird das Scherblatt an geeigneter und einstellbarer Stel-16') ein Lageregelkreis zugeordnet ist. Ie des Abwärtshubes angehalten und wieder nach oben

8. Winkelschere nach Anspruch 7, dadurch ge- geführt. Nach dem Nachführen des Bleches in Schnittkennzeichnet, daß zur Stabilisierung des Lageregel- richtung wird dann durch erneuten Abwärtshub der verkreises eine zur Drehzahl des Antriebsmotors (5,5') 50 längerte Schnitt erzielt.

proportionale Spannung angelegt ist. Weiterhin ist an der erfindungsgemäßen Schneidvor-

9. Winkelschere nach Anspruch 8, dadurch ge- richtung die vorgeschlagene Art der Positionsbestimkennzeichnet, daß die Spannung in einem Tachody- mung von Vorteil, da sich durch die sich aus der Spindelnamo (203,203') erzeugt ist Steigung ergebende Übersetzung bei Ermittlung des

55 Hubweges eine höhere Auflösung ergibt, die im Wege

der indirekten Lagemessung ausgewertet wird. Bei dieser Art der indirekten Lagemessung fallen darüber hinaus auch diejenigen Meßfehler weg, die sich bei direkter

Die Erfindung betrifft eine Winkelschere zum Zertei- Lagemessung mit Anbringung des Weggebers am Malen von Tafeln, Platten oder dergleichen mit zwei unmit- 60 schinengehäuse bei Belastung des Scherblattes durch telbar benachbarten Scherblättern, welche in zwei sich elastische Verformungen des Maschinengehäuses ergeschneidenden vertikal zu einem Auflagetisch ausgerich- ben.

teten Schneidebenen angeordnet sind, wobei die beiden Nachstehend wird der Schneidvorgang in einem X- Y-

Scherblätter auf und ab bewegbar und zur Ebene des Koordinatensystem betrachtet, wobei das X-Scherblatt Auflagetisches unter einem spitzen Winkel geneigt sind. 65 in der X-Richtung und das V-Scherblatt in der K-Rich-Eine derartige Schneidvorrichtung ist aus der DE-OS tung schneiden. Der theoretische Punkt des Zusammen-27 160 bekannt. Bei dieser Vorrichtung sind die bei- treffens von X- und V-Scherblatt wird als X-K-Schnittden Scherblätter so ausgebildet, daß deren Unterkanten punkt bezeichnet.