-
Mitfahrende Ablängeinrichtung, z.B. fliegende
-
Schere Die Erfindung betrifft eine mitfahrende Ablängeinrichtung
zum Ablängen von durchlaufendem Gut, bestehend aus einem Maschinengestell, einem
in Durchlaufrichtung des Guts im Maschinengestell verfahrbaren Schlitten mit einem
Spannstock und Ablängwerkzeugen, einer druckmittelbetriebenen Antriebsvorrichtung
mit Zylinder und Beschleunigungskolben
für den Schlitten und aus
einem durch das Gut auslösbaren Startgeber für die Antriebsvorrichtung.
-
Mitfahrende Ablängeinrichtungen dieses Aufbaus werden häufig auch
als fliegende Scheren" bezeichnet. Sie dienen dazu, kontinuierlich anfallendes Stabmateri#
wie Walzgut, profilierte Bleche od. dgl. in Abschnitte abzulängen, ohne daß dabei
der Durchlauf des Gutes unterbrochen werden muß. Dazu wird der die Ablängwerkzeuge
tragende Schlitten durch die druckmittelbetriebene Antriebsvorrichtung auf die Durchlaufgeschwindigkeit
des zu trennenden Gutes beschleunigt und bei erreichter Obereinstimmung der Geschwindigkeit8urch
den Spannstock am durchlaufenden Gut angeklemmt. In diesem Zustand, also bei mit
dem durchlaufenden Gut synchron bewegtem Ablängwerkzeug erfolgt das Abtrennen jeweils
eines Abschnittes vorbestimmter Länge. Dabei wird der Beginn der Beschleunigung
des Schlittens über den Startgeber, einem Anschlag, einer Fotozelle od. dgl., vom
durchlaufenden Gut selbst ausgelöst. Der zeitliche Bewegungsablauf und die Beschleunigung
des Schlittens müssen so abgestimmt werden, daß sich bei der Betätigung des Spannstocks
ein Abschnitt der vorbestimmten Länge vor dem Trennwerkzeug befindet.
-
Bei den (aus der Praxis) bekannten mitfahrenden Ablängeinrichtungen
des erläuterten Aufbaus ist die pneumatisch oder hydraulisch betriebene Antriebsvorrichtung
über die Kolbenstange des Beschleunigungskolbens starr an den Schlitten angeschlossen,
wie das bei druckmittelbetriebenen Einrichtungen allgemein üblich ist. Dabei ergeben
sich jedoch Schwierigkeiten, die vor allem zunehmen, wenn
mit großen
Arbeitslängen oder erhöhten Durchlaufgeschwindigkeiten gearbeitet werden soll. Um
den Schlitten auf die angestrebte höhere Durchlaufgeschwindigkeit zu beschleunigen,
ist entweder ein entsprechend längerer Beschleunigungsweg oder eine entsprechend
höhere Beschleunigung notwendig. Da bei dieser Bauweise der Beschleunigungszylinder
und die Kolbenstange des Beschleunigungskolbens den möglichen Beschleunigungsweg
bestimmen, führt eine Erhöhung der Durchlaufgeschwindigkeit einerseits zu erheblichem
Mehraufwand wegen der entsprechend größeren Auslegung und andererseits zu erheblichen
Materialbeanspruchungen durch die höhererlSeschleunigungskräfte. Bei großen Arbeitslängen
wiederum muß die mitlaufende Kolbenstange entsprechend lang sein und ist demgemäß
erheblichen Knickkräften ausgesetzt.Dei all dem ist zu berücksichtigen, daß alle
Maßungenauigkeiten beim Ablängen in der Regel zu Lasten des Betreibers der Ablängeinrichtung
gehen und sich folglich unmittelbar in dessen Kosten niederschlagen. Aus diesem
Grund ist eine möglichst hohe Genauigkeit beim Ablängen anzustreben.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine mitfahrende Ablängeinrichtung
der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, die bei geringem Aufwand ein genaues
und störungsfreies Arbeiten auch bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten und großen
Arbeitslängen erlaubt. Aufgabe der Erfindung ist zugleich, ein Verfahren anzugeben,
nach dem beim Ablängen von durchlaufendem Gut mit geringem Aufwand störungsfrei
und genau gearbeitet werden kann.
-
Diese Aufgabe wird in vorrichtungstechnischer Hinsicht
mit
einer mitfahrenden Ablängeinrichtung der eingangs beschriebenen Gattung gelöst,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß die AntriebVorrichtung hydraulisch betrieben
ist und daß der Beschleunigungskolben einseitig in Durchlaufrichtung wirkend am
Schlitten eingreift sowie einen gegenüber dem Fahrweg des Schlittens kleineren Kolbenhub
aufweist. Bei der Lösung ihrer Aufgabe geht die Erfindung zunächst davon aus, die
erforderliche Schlittengeschwindigkeit nicht über die Verlängerung des Beschleunigungsweges
sondern durch Einsatz höherer Beschleunigungskräfte zu erreichen. Dem Problem der
Knickbelastung von entsprechend dem Beschleunigungsweg verhältnismäßig langen Kolbenstangen
wird erfindungsgemäß dadurch begegnet, daß - in Abkehr von der herrschenden Bauleine
- eine starre Verbindung zwischen Beschleunigungskolben und Schlitten in Form einer
entsprechend dem Beschleunigungsweg langen und daher knickgefährdeten Kolbenstange
gar nicht vorgesehen ist. Der Beschleunigungskolben ist erfindungsgemäß nicht starr
am Schlitten angeschlossen, sondern greift nur einseitig und zwar in Durchlaufrichtung
wirkend am Schlitten an.
-
Sobald der Schlitten die Durchlaufgeschwindigkeit erreicht hat, wird
er durch den Spannstock an das durchlaufende Gut angekuppelt, während die mehr oder
weniger zu einem Stummel entartete Kolbenstange zurückbleibt. Dabei ist der Kolbenhub
des Beschleunigungskolbens - anders als bei den bekannten Ablängeinrichtungen -
gegenüber dem Fahrweg des Schlittens wesentlich kleiner und zwar unabhängig von
dem benötigten Mitfahrweg des Schlittens. Für die Rückführung des Schlittens in
die Ausgangslage kann jeder beliebige, vergleichsweise billige Antrieb
verwendet
werden , da diese Rückführung mit geringem Kraftaufwand und geringet Geschwindigkeit
erfolgen kann.
-
Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke besteht mit anderen Worten
darin, den Schlitten in kurzer Zeit, auf einem kurzen Fahrweg und unter Anwendung
verhältnismäßig hoher Beschleunigungskräfte "ballistiæch" zu beschleunigen und dabei
auf die bisher für notwendig gehaltene starre Kopplung zwischen Beschleunigungskolben
und Schlitten zu verzichten. - Für den Fachmann ist klar, daß dies nicht nur mit
druckmittelbetriebenen Antriebsvorrichtungen sondern auch mit anderen Einrichtungen,
beispielsweise mit Impulsmagneten, erreicht werden kann.
-
Wesentlich ist in jedem Fall, daß in verhältnismäßig kurzer Zeit dem
Schlitten ein erheblicher Impuls erteilt wird.
-
Bei einer erfindungsgemäßen Ablängeinrichtung erhält der Schlitten,
wenn er einmal die Durchlaufgeschwindigkeit erreicht hat, keine weitere Energiezufuhr
aus der Antriebsvorrichtung. Um dabei auftretende Energieverluste zu kompensieren,
lehrt die Erfindung weiter, daß die Antriebsvorrichtung eine kolbenstangenlose pneumatische
Zylinderkolbenanordnung aus Zylinder und Fahrkolben aufweist, dessen Kolbenhub sich
entlang dem Fahrweg des Schlittens erstreckt, wobei der Fahrkolben über einen seitlich
durch einen Längsschlitz aus dem Zylinder ragenden Mitnehmer beidseitig wirkend
am Schlitten angreift. Solche kolbenstangenlosen pneumatischen Zylinder sind an
sich bekannt.
-
Die eingangs im Zusaumenhang mit dem Beschleunigungszylinder behandelten
Probleme bestehen dabei nicht, weil eine Kolbenstange fehlt, der Schlitten vielmehr
unmittelbar
über den seitlich herausragenden Mitnehmer an den
Kolben angekoppelt ist. Die erforderliche Dichtung des Längsschlitzes läßt sich
in herkömmlicher Weise, z.B. mit elastisch einander anliegenden Lippen, mit einer
in Längsrichtung umlaufenden Dichtfolie od.dgl.
-
erreichen. Ein derartiger kolbenstangenloser pneumatischer Zylinder
ist zum Beschleunigen des Schlittens ungeeignet, dagegen lassen sich mit ihm ohne
weiteres die zur Kompensation der Reibungsverluste notwendigen Kräfte ausüben. Der
beiderseitig wirkende Angriff des Mitnehmers am Schlitten erlaubt zusätzlich zu
dem erläuterten Ausgleich der Reibungsverluste einerseits Bremsung und Dämpfung
des Schlittens am Hubende durch entsprechende Betätigung des dort vorgesehenen Zylindereinlasses
und andererseits die Rückstellung des Schlittens in die Ausgangslage. Dazu ist die
pneumatische Zylinderkolbenordnung beidseitig beaufschlagbar.
-
Bei einer erfindungsgemäßen Ablängeinrichtung kann die Antriebsvorrichtung
auf unterschiedliche Weise angesteuert werden. Beispielsweise ist es möglich, den
Druckmitteldruck und damit die wirkende Beschleunigungskraft vorzubeugen und entsprechend
der zu erreichenden Durchlaufgeschwindigkeit die Beschleunigungszeit zu variierten.
Reglungstechnisch günstiger ist es aber, während einer vorbestimmten Zeitdauer zu
beschleunigen und die Beschleunigungskraft nach Maßgabe der Durchlaufgeschwindigkeit
des zu trennenden Gutes zu steuern bzw. zu regeln. Insbesondere läßt es sich dabei
erreichen, daß noch bis unmittelbar vor der Beschleunigung des Schlittens eintretende
Änderungen der momentanen Durchlaufgeschwindigkeit berücksichtigt werden können.
Diese Arbeitsweise
wird dadurch ermöglicht, daß der Antriebsvorrichtung
ein Durchlaufgeschwindigkeit smesser, beispielsweise in Form einer am Gut ablaufenden
Rolle mit Tachogenerator, zugeordnet ist. In dieser Hinsicht erweist es sich weiter
als vorteilhaft, wenn der Druck der an den Beschleunigungszylinder anschließbaren
Druckmittelquelle nach Maßgabe der Durchlaufgeschwindigkeit des Gutes steueo bzw.
regelbar ist und dem Beschleunigungszylinder ein einstellbarer Zeitgeber zur Vorwahl
einer Beschleunigungszeit zugeordnet ist. Dabei geht die Erfindung von der bekannten
physikalischen Tatsache aus, daß dem Schlitten zu erteilende Impuls durch das Produkt
aus Schlittenmasse und zu erreichender Durchlaufgeschwindigkeit gegeben und gleich
dem Produkt aus Beschleunigungskoft und Beschleunigungszeit ist. Erfindungsgemäß
wird die Beschleunigungszeit vorgegeben und die Beschiunigungskraft entsprechend
der Durchlaufgeschwindigkeit eingerichtet. Das geschieht bei einer zu bevorzugenden
Ausführungsform dadurch, daß der Druck der an den Beschleunigungszylinder anschließbaren
Druckmittelquelle über einen Rampengenarator mit veränderbarer Rampenhöhe einstellbar
ist.
-
Es ist eingangs erläutert worden, daß ein wichtiger Gesichtspunkt
bei der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe darin besteht, auch bei hohen Durchlaufgeschwindig
keiten gute Genauigkeit beim Ablängen zu erreichen. Das verlangt insbesondere, daß
die vorbestimmte und im allgemeinen verhXltnismaBig kurze Beschleunigungszeit mit
hoher Reproduzierbarkeit eingehalten wird. Dazu erweist es sich als vorteilhaft,
wenn der Beschleunigungszylinder und ein zur Betätigung des Spannstocks vorgesehener
Spannzylinder
über Proportionalventile durch Druckmittel beaufschlagbar
sind.
-
Wie bereits erläutert kann der Schlitten mit Hilfe der kolbenstangenlosen
pneumatischen Zylinderkolbenanordnung in seine Ausgangslage zurückgeführt werden.
Bei diesem Rücklauf wird vorzugsweise der Beschleunigungszylinder als Dämpfungsglied
geschaltet. Damit lassen sich Belästigungen durch Stösse auf ein Minimum sen-ken,
außerdem kann dabei der Bescnleunigungskolben durch den Schlitten in die Ausgangslage
zurückgedrückt werden, so daß die erfi ndungsgemäße Ablängeinrichtung ohne besondere
Maßnahmen für einen weiteren Arbeitshub vorbereitet ist.
-
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Ablängen von durchlaufendem
Gut mittels einer mitfahrenden Ablängeinrichtung, das vorteilhaft aber nicht notwendig
mit der vorstehend beschriebenen mitfahrenden Ablängen richtung ausgeführt wird.
Dabei geht aie Erfindung von einem solchen Verfahren aus, bei dem ein mit Spannstock
und Ablängwerkzeugen versehener Schlitten mittels einer Kraftquelle auf die Durchlaufgeschwindigkeit
des zu trennenden Guts beschleunigt und mittels des Spannstocks mit dem Gut verbunden
sowie anschließend das Gut abgelä# wird. Das erfindungsgemäße Verfahren, mit dem
die eingangs erläuterte Aufgabe gelöst wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Schlitten während einer vorbestimten Beschleunigungszeit einer nach Maßgabe der
Durchlaufgeschwindigkeit des zu trennenden Gutes gesteuerten bzw.
-
geregelten Beschleunigungskraft ausgesetzt wird und daß der Schlitten
nach Erreichen der Durchlaufgeschwindigkeit
von der Kraftquelle
getrennt wird. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren so ausgeführt, daß
der Schlitten am Ende der vorbestimmten Beschleunigungszeit mit dem Gut verbunden
wird, daß also mit anderen Worten die Betätigung des Spannstocks das Ende der Beschleunigungszeit
definiert.
-
Die duch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen
darin, daß eine mitfahrende Ablängeinrichtung und ein Verfahren zum Ablängen von
durchlaufendem Gut mittels einer solchen Ablängeinrichtung geschaffen werden, die
es insbesondere bei hohen Durchlaufgeschwindi-gkeiten und großen Arbeitslängen ermöglichen,
bei verhältnismäßig geringem Aufwand mit guter Genauigkeit zu arbeiten. Dadurch,
daß von der üblichen starren Verbindung zwischen Beschleunigungskolben und Schlitten
abgegangen wird, wird eine bedeutende bauliche Vereinfachung mit entsprechend veringertem
Aufwand erreicht und wird außerdem das Problem der Knickbelastung der üblichen langen
Kolbenstange eliminiert. Zudem ermöglicht die Erfindung es, aufgrund der erreichbaren
hohen Genauigkeit beim Ablängen von durchlaufendem Gut mit erheblich veringerten
Kosten zu arbeiten.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert.
-
Es zeigen: Fig. 1 eine mitfahrende Ablängeinrichtung in Ausgangsstellung;
Fig. 2 den Gegenstand der Figur 1 beim Ablängvorgang;
Fig. 3 anhand
eines Diagramms ein Beispiel für die Abhängigkeit von Durchlaufgeschwindigkeit und
Beschleunigungskraft.
-
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte mitfahrende Ablängeinrichtung
dient zum Ablängen eines kontinuierlich durchlaufenden Guts, beispielsweise eines
Stabprofils 1, in Abschnitte vorbestimmter Länge ohne Unterbrechung des Gutdurchlaufs.
Sie weist ein Maschinengestell 2 auf, auf dem entlang eines Fahrwegs 3 ein Schlitten
4 parallel zum Durchlauf des Stabprofils 1 verfahrbar ist. Der Schlitten trägt einen
Spannstock 5, der unter Beaufschlagung eines hydraulischen Spannzylinders 6 am Stabprofil
1 anklemmbar ist, sowie Ablängwerkzeuge 7, die gleichfalls hydraulisch betätigbar
sind, um eine vorbestimmte Länge vom Stabprofil 1 abzutrennen. Der Schlitten 4 wird
durch eine im Maschinengestell 2 angeordnete hydraulische Antriebsvorrichtung 8
in Bewegung gesetzt, die im wesentlichen aus einem Zylinder 9 und einem über eine
Kolbenstange 10 lose am Schlitten 4 angreifenden Beschleunigungskolben 11 besteht.
Der Antriebsvorrichtung ist als Starfqeber 12 eine Fotozelle zugeordnet, die duch
das durchlaufende Gut, im Ausführungsbeispiel also das Stabprofil 1 auslösbar ist.
-
Die dargestellte mitfahrende Ablängeinrichtung arbeitet wie folgt:
Das in Abständen abzulängende Stabprofil 1 läuft in Richtung des Pfeils 13 bis ein
freies Ende den Startgeber 12 auslöst und dieser die Antriebsvorrichtung 8 in Gang
setzt.
-
Der Zylinder 9 wird mit Druckmittel beaufschlagt so daß der Beschleunigungskolben
11 über die Kolbenstange 10 den Schlitten 4 beschleunigt. Wenn der Schlitten 4 aufgrund
dieser Beschleunigung eine Geschwindigkeit erreicht hat, die mit der Durchlaufgeschwindigkeit
des Stabprofils 1
übereinstimmt oder wenig darüber liegt, so wird
durch Be aufschlagung des Spannzylinders 6 der Spannstock 5 am Stabprofil 1 angeklemmt
und erfolgt anschließend die Betätigung der Ablängwerkzeuge 7 zum Abtrennen eines
Abschnittes vorbestimmter Länge vom Stabprofil 1. Die vorbestimmte Länge ergibt
sich in der Regel aus der Position des Startgebers 12, und die Genauigkeit, mit
der die vorbestimmte Länge eingehalten wird, hängt vor allem davon ab, wie genau
Dauer und Größe der Beschleunigung des Schlittens 4 eingehalten werden.
-
Bei der dargestellten mitfahrenden Ablängeinrichtung ist wesentlich,
daß Schlitten 4 und Beschleunigungskolben 11 nicht durch eine - entsprechend der
Länge des Fahrwegs 3 verhältnismäßig lange - Kolbenstange starr verbunden sind.
-
Man erkennt, daß der Hub des Beschleunigungskolbens 11 wesentlich
kürzer ist als der Fahrweg 3 und daß dementsprechend die Kolbenstange 10 zu einem
verhältnismäßig kurzen Stummel entartet ist. Der Schlitten 4 ist auch nicht ständig
durch die Kolbenstange 10 geführt, diese greift vielmehr nur einseitig, nämlich
in Durchlaufrichtung 13 am Schlitten 4 an. Ist der Schlitten 4 nur während der vergleichsweise
kurze Zeit einwirkenden Beschleunigungskraft in Kontakt mit dem Beschleunigungszylinder,
so löst er sich zugleich von der zurückbleibenden Kolbenstange 10 der Antriebsvorrichtung
8, um nun auf dem weiteren Fahrweg 3 durch das Stabprofil 1 geführt zu werden. Diese
Phase ist in Figur 2 dargestellt.
-
Die Bewegung des Schlittens 4 entlang des Fahrwegs 3 ist unvermeidlich
mit Energieverlusten infolge Reibung verbunden. Um eine Beanspruchung des Stabprofils
1 durch die
Reibungskräfte zu vermeiden, ist im Maschinengestell
2 eine sich entlang des Fahrwegs 3 erstreckende kolbenstangenlose pneumatische Zylinderkolbenanordnung
14 vorgesehen, die im wesentlichen aus einem Zylinder 15 und einem beidseitig wirkenden
Fahrkolben 16 be**t. Der Fahrkolben 16 greift am Schlitten 4 über einen Mitnehmer
17 an, der seitlich aus einem Längsschlitz 18 des Zylinders 15 herausragt. Eine
in den Figuren nicht dargestellte, aus elastisch aneinanderanliegenden Dichtlippen
bestehende Abdichtung des Längsschlitzes erlaubt es, in dem Zylinder 15 den für
die Kompensation der Reibungsverluste 4 erforderlichen Druck zu halten. Diese pneumatische
Zylinderkolbenanordnung dient nicht s Mitfahrhil fe, sondern auch nach Schließen
des Auslaßventils als Stoßdämpfer für den Schlitten 4 am Ende des Fahrwegs 3 und
kann außerdem dazu eingesetzt werden, den Schlitten 4 wieder in die - in Figur 1
dargestellte - Ausgangsstellung zurückzuführen. Am Ende des Rückfahrwegs wirken
der Beschleunigungskolben 11 und der Zylinder 9 als Stoßdämpfer , wobei ersterer
zugleich in seine eigene Ausganggellung zurückgedrückt wird, so daß die dargestellte
Ablängeinrichtung für einen weiteren Trennvorgang bereit ist.
-
Die Beschleunigungskraft der Antriebsvorrichtung 8 hängt vom Druck
im Hydrauliksystem ab. Dieser kann grundsltzlich manuell von einem Steuerpult aus
eingestellt werden, im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Druck aber nach
Maßgabe der über einen (nicht dargestellten) Geschwindigkeitsmesser erfaßten Durchlaufsgeschwindigkeit
des Stabprofils 1 geregelt. Die dem Druck im Hydrauliksystem entsprechende
und
damit von der Durchlaufgeschwindigkeit abhängige Beschleunigungskraft wirkt für
eine vorbestimmte Beschleunigungszeit auf den Schlitten 4 ein, wobei die Verhältnisse
so abgestimmt sind, daß am Ende der Beschleunigungszeit, die durch den Angriff des
Spannstocks 5 definiert ist, der Schlitten 4 die Durchlaufgeschwindigkeit des Stabprofils
1 erreicht hat. Die Verhältnisse sind in vereinfachter Form in dem in Figur 3 dargestellten
Diagramm wiedergegeben, wo die Abzisse die Beschleunigungszeit und die Ordinate
die Durchlaufgeschwindigkeit bzw. die diesen entsprechende Beschleunigungskraft
wiedergeben. Man erkenntsdaß nach einer vorbestimmten Beschleunigungszeit von -
im Ausführungsbeispiel - 0,2 sec.
-
die Durchlaufgeschwindigkeit erreicht ist und anschließend der Schlitten
mit konstanter Geschwindigkeit weiter läuft.
-
Die vorbestimmte Beschleunigungszeit beginnt mit der durch den Startgeber
12 ausgelösten Beaufschlagung des Zylinders 9 und endet, wenn - ausgelöst durch
einen entsprechenden Zeitgeber - durch den Spannzylinder 6 der Spannstock 5 am Stabprofil
1 angeklemmt und damit die Führung des Schlittens 4 durch das Stabprofil 1 übernommen
wird. Um diesen zeitlichen Ablauf mit der erforderlichen Genauigkeit zu steuern,
erfolgt die Beaufschlagung von Zylinder 9 und Spannzylinder 6 über (nicht dargestellte)
Proportionalventile.
-
L e e Leerseite e lt e