DE3524583A1 - Schneidvorrichtung, insbesondere in der verwendung bei der herstellung von treibriemen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine insbesondere in der Verwendung bei der Herstellung von endlosen Treibriemen aus einem insgesamt elastischen oder aus einem teilweise elastischen und teilweise unelastischen, laminierten Material vorgesehenen Schneidvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei der Herstellung von endlosen Treibriemen im Rahmen einer Massenfertigung stellt sich bis heute das Problem, wie unter Berücksichtigung von deren unterschiedlichen Anforderungen, die insbesondere mit verschiedenen Querschnittsformen und verschiedenen Materialeigenschaften erfüllt werden müssen, eine gemeinsame, zentrale Produktionsstätte zur Verfügung gestellt werden könnte, in welcher die Endprodukte mit einer Berücksichtung auch voneinander abweichender Stückzahlen und häufig innerhalb der einzelnen Stückzahlen voneinander abweichender Einzelabmessungen auf einfache Weise rationell und kostensparend erhalten werden können. Um die Tragweite dieser herstellerseitigen Problematik zu erkennen, soll hier nur beispielsweise darauf hingewiesen sein, daß allein die bei Riementrieben, welche mit V-förmige Spurrillen aufweisenden Riemenscheiben arbeiten, verwendeten Treibriemen nach ihrem unterschiedlichen Querschnitt eine Unterteilung in drei Grundtypen A,B und C erfahren und jede dieser Grundtypen wieder eine Unterteilung erfährt in Treibriemen aus einem insgesamt elastischen oder aus einem teilweise elastischen und teilweise unelastischen, in der wechselseitigen Kombination möglicherweise ebenfalls unterschiedlich laminierten Material, welche Unterteilung sich dabei gleichzeitig noch fortsetzt in einer auch möglichen unterschiedlichen Ausbildung der Treibriemen in der Umfangsrichtung und in unterschiedlichen Anforderungen an die Maßgenauigkeit des jeweiligen Endproduktes. Diese mithin erkennbare große Vielzahl von unter sich recht unterschiedlichen Ausführungsformen solcher Treibriemen erfordert bis heute herstellerseitig ziemlich zeitaufwendige und daher auch entsprechend teure Umrüstungen einer unter Berücksichtigung des Zeitfaktors auch meistens vorhandenen größeren Zahl von Schneidvorrichtungen der angegebenen Gattung, auf denen ein in Schlauchform angeliefertes Zwischenprodukt unter Beachtung von entsprechend individuellen Vorgaben zu solchen Endprodukten fertig gestellt wird. Dabei entspricht es bis heute auch einer häufigen Übung, den solche Schneidvorrichtungen bedienenden Fachkräften im Einzelfall die Auswahl einer bestimmten Trennvorrichtung vorzugeben, um insbesondere materialabhängig optimale Arbeitsergebnisse zu erhalten.

Die durch die Patentansprüche gekennzeichnete Erfindung löst die Aufgabe, eine mithin insbesondere bei der Herstellung solcher endloser Treibriemen aus einem schlauchförmigen Zwischenprodukt zentral verwendbare Schneidvorrichtung der angegebenen Gattung bereitzustellen, die ohne größere Umrüstzeiten eine einfache Anpassungsmöglichkeit an deren insbesondere im Querschnitt und im Material unterschiedliche Ausführungsformen des Endproduktes ergibt.

Die mit der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung erzielbaren Vorteile liegen zunächst primär in einem für ein Umrüsten der Vorrichtung erzielbaren enormen Zeitgewinn, weil gegenüber einer herkömmlich von dafür im übrigen besonders geschulten Fachkräften benötigten Umrüstzeit von in der Regel etwa 15 Minuten für einen jetzt nur mehr erforderlichen Austausch des Programms, der auch von mehr oder weniger ungeschulten Fachkräften vorgenommen werden kann, nur noch wenige Minuten bei gleichzeitiger Ausschaltung jeder möglichen Fehlerquote benötigt wird. Diese mithin minimale Umrüstzeit aktualisiert auch die Entscheidung, die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung auch für kleinere Stückzahlen kurzfristig auszulasten, was bisher wegen der längeren Umrüstzeiten zu Gunsten der herstellerseitigen Entscheidung vernachlässigt wurde, die Herstellung einer kleineren Stückzahl in die Herstellung einer entsprechend größeren Stückzahl einzuplanen, um dann mit einer entsprechenden Lagerhaltung der größeren Stückzahl bis zu deren Aufbrauch jede Bestellung einer demgegenüber kleineren Stückzahl sofort befriedigen zu können. Die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung erlaubt daher sekundär auch eine Verringerung solcher Lagerkosten und auch der Kosten für eine gleichzeitige Bereitstellung von mehreren solcher Schneidvorrichtungen, da es diese Schneidvorrichtung auch erlaubt, bei einer geeigneten Auswahl ihrer beiden Messer und deren wechselseitig vorgesehenem Antrieb entsprechend unterschiedlichen programmierte Kombinationen zu wählen, die auch von mehr oder weniger ungeschulten Fachkräften eine hochqualitative Einzelherstellung solcher endloser Treibriemen der unterschiedlichsten Ausführungsformen erwarten läßt. Die höheren Einrichtungskosten einer solchen Schneidvorrichtung sind daher schon nach relativ kurzer Zeit amortisiert.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Schneidvorrichtung,

Fig. 2 die Draufsicht gemäß Fig. 1 in größeren Einzelheiten zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips,

Fig. 3 eine Einzelheit der Schneidvorrichtung, ebenfalls zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips, und

Fig. 4 ein Blockdiagramm der bei der Schneidvorrichtung verwendeten Steuereinrichtung.

Die in der Zeichnung gezeigte Schneidvorrichtung S ist zu der Einzelherstellung von sog. V-Treibriemen B aus einem laminierten Schlauchmaterial A vorgesehen, das auf einen Arbeitsdorn 2 aufgezogen oder auf diesen Arbeitsdorn aufgewickelt ist und beispielsweise aus einer eine Gummihülse 30 des metallischen Arbeitsdornes 2 umgebenden Rohgummischicht 32, einer spiralförmig gewickelten Korde 33 und einer weiteren Rohgummischicht 34 oder alternativ einer Persenning besteht. Der Dorn 2 ist durch eine Antriebsspindel 3 eines Spindelstockes 4 drehbar und mittels einer Reitstockwelle 5 durch einen Reitstock 6 abgestützt, wobei der Spindelstock 4 und der Reitstock 6 derart an einem Maschinenständer angeordnet sind, daß ein einfacher Austausch des Dornes 2 möglich ist.

An dem Maschinenständer ist weiterhin das eigentliche Schneidaggregat 1 der Schneidvorrichtung S angeordnet, das einen in der Achsrichtung des Dornes 2 beweglichen ersten Schlitten 12 und einen in dessen Radialrichtung beweglichen zweiten Schlitten 18 umfaßt. Der auf einem Tisch 11 angeordnete erste Schlitten 12 ist durch einen Spindelantrieb mit einer an ihm befestigten Arbeitsmutter und einer Antriebsspindel 13 bewegbar, die durch einen Gleichstrommotor 14 mit Drehzahlmesser 15 drehbar ist. Gleichartig ist der auf dem ersten Schlitten 12 angeordnete zweite Schlitten 18 durch einen Spindelantrieb mit einer an ihm befestigten Arbeitsmutter und einer Antriebsspindel 19 bewegbar, die durch einen zweiten Gleichstrommotor 20 mit Drehzahlmesser 21 antreibbar ist. Auf dem zweiten Schlitten 18 sind zwei Messer 16 und 17 angeordnet, von welchen das erste Messer 16 durch eine Schneidscheibe mit einer zu der Achse des Dornes 2 parallel ausgerichteten Achse und das zweite Messer 17 von einem Schneidstahl mit einem Schneidwinkel R seiner Schneidspitze gebildet wird. Das erste Messer 16 ist an einem Hilfstisch 22 des zweiten Schlittens 18 drehbar gelagert, der durch einen Spindelantrieb mit einer an ihm befestigten Arbeitsmutter und einer Antriebsspindel 23 bezüglich des Dornes 2 radial verstellbar ist, wobei die Antriebsspindel 23 durch einen weiteren Gleichstrommotor 24 mit Drehzahlmesser 25 antreibbar ist. Gleichartig ist das zweite Messer 17 an einem weiteren Hilfstisch 26 des zweiten Schlittens 18 angeordnet, der im Gegensatz zu dem nur radial verstellbaren Hilfstisch 22 durch einen entsprechenden Spindelantrieb mit einem vierten Gleichstrommotor 27 und Drehzahlmesser 28 nur parallel zu der Drehachse des Dornes 2 verstellt werden kann. Eine radiale Verstellung auch des zweiten Messers 17 kann mithin nur durch eine radiale Verstellung des zweiten Schlittens 18 gesteuert werden, die andererseits eine Überlagerungsmöglichkeit der radialen Verstellbarkeit des ersten Messers 18 ergibt. Die axiale Verstellbarkeit des zweiten Messers 17 erfährt andererseits eine Überlagerungsmöglichkeit mit der axialen Verstellbarkeit des ersten Schlittens 12, der in Längsrichtung des an dem Maschinenständer befestigten Tisches 1 noch durch zwei nicht näher bezeichnete Führungsstangen geführt wird.

Ausweislich des Blockdiagramms der Fig. 4 wird die vorbeschriebene Schneidvorrichtung S vervollständigt durch eine Steuereinrichtung, welche im wesentlichen die Treiberkreise 41 bis 44 der vier Gleichstrommotoren 14,20,24 und 27, vier zugehörige Regeleinrichtungen 45 und 48, eine Schalteinrichtung 49, die mit einer Folgesteuerung 50 zusammengeschaltet ist, um die Schneidvorrichtung S entweder im Einzelbetrieb oder im automatischen Folgebetrieb arbeiten zu lassen und die Schneidvorrichtung auch ein- und ausschalten zu können, und schließlich eine Zentraleinheit 51 umfaßt, die in einem geeigneten Speicher bestimmte Soll-Werte für einen Vergleich mit zugehörigen Ist-Werten speichert, um über einen geeigneten Vergleich die Arbeitsweise der beiden Messer 16 und 17 derart zu steuern, daß durch das erste Messer 16 bei jedem Arbeitsschritt ein Teilstück B von dem Schlauchmaterial A abgetrennt und gleichzeitig durch das zweite Messer 17 dieses Teilstück an seinem Umfang mit einer V-förmigen Spurrille einer vorbestimmten Tiefe in der äußeren Rohgummischicht 34 bzw. einer alternitiv verwirklichten Persenning versehen wird. Die Bezugnahme auf das Vorhandensein der Zentraleinheit 15 bei dieser Steuereinrichtung nach dem Blockschaubild der Fig. 4 umschließt dabei auch das Vorhandensein insbesondere eines Mikrorechners sowie auch eines Häufigkeitszählers, um für die gesamte Schneidvorrichtung S im wensentlichen die folgende, vorprogrammierbare Arbeitsweise zu erhalten.

Zur Einrichtung der Schneidvorrichtung S für eine Herstellbarkeit von Treibriemen der eingangs erwähnten unterschiedlichen Ausführungsformen werden die dafür zu beachtenden Fertigungsdaten in zugehörigen Programmen erfaßt, die fallweise mittels einer Tastatur-Handeingabe oder mittels Disketten, Kassetten od.dgl. in den Speicher der Zentraleinheit 51 der Steuereinrichtung übernommen werden können. Die maßgeblichen Programmdaten sind dabei insbesondere die materialabhängigen, wechselseitigen Einflußgrößen der Antriebsdrehzahl des Dornes 2 und der sowohl radialen als auch axialen Verstellbewegung der beiden Messer 16 und 17 unter Einschluß auch einer Berücksichtigung der Anzahl von Einzelstücken B, die von dem Schlauchmaterial A bei Vorgabe einer geforderten Schnittbreite bzw. Schnittlänge der Einzelstücke abtrennbar sind. Nach einer Eingabe des zugehörigen Programms wird dann beispielsweise bei der hier berücksichtigten Herstellung von endlosen Treibriemen der aus der Darstellung in Fig. 3 ersichtlichen Ausführungsform zuerst die Spitze des zweiten Messers 17 entsprechend der Darstellung in Fig. 2 auf einen radialen Abstand X in bezug auf eine Nullposition P mechanisch verstellt, wobei mit dieser radialen Einstellung der Schneidspitze des zweiten Messers 17 die von dem Durchmesser des Schlauchmaterials A abhängige, gewünschte Schneidtiefe der V-förmigen Spurrille berücksichtigt wird. Bezüglich der gleichen Nullstellung P wird dann als nächstes auch die Umfangsschneide des ersten Messers 16 eingestellt, wobei hier der Durchmesser d der als erstes Messer verwendeten Schneidscheibe eine ggf. auch veränderbare Programmeingabe ergibt, welche den gespeicherten Unterschied t ₁ zwischen den Meßwerten l ₁ und l ₂ der inneren und äußeren Halbmesser des Schlauchmaterials A beeinflußt. Die zu dem zweiten Messer 17 radial eingestellte Relativlage ergibt dabei unter Berücksichtigung einer mit einem Schneidwinkel R gewünschten Schnittiefe t ₂ nach der Darstellung in Fig. 3 einen Meßunterschied t ₄, während gleichzeitig die axial eingestellte Relativlage den Meßunterschied W ergibt. Mit diesen verschiedenen Meßdaten findet daher auch das Einzelvolumen eines Treibriemes eine Berücksichtigung, das mit den Meßwerten l ₁, l ₂, t ₂, R und W berechnet wird und eine programmierte Soll-Eingabe des Speichers des Zentraleinheit 51 darstellt. Mit einer noch notwendigen Programmeingabe auch des Wertes a ₁, mit welchem die Eindringtiefe der Umfangsschneide des ersten Messers 16 in die Gummihülse 30 des Dornes 2 berücksichtigt wird, wobei dieser Meßwert also eingehalten werden muß, um mit dem ersten Messer 16 bei einer die Schnittiefe t ₂ der V-förmigen Spurrille um den Rechenwert t ₃ übersteigenden Dicke t ₁ des Schlauchmaterials A ein sicheres Abtrennen der Einzelstücke B zu erhalten, ist es folglich dann nur erforderlich, bei einer auf das Einzelvolumen der Treibriemen ausgerichteten Programmierung des Speichers der Zentraleinheit 51 den radialen Versatz t ₄ des ersten Messers 16 in bezug auf das auf den Abstand X zu der Nullposition P radial eingestellte zweite Messer 17 auf den Wert t ₃ einzustellen und gleichzeitig seinen axialen Versatz auf den Meßwert W, um damit dann die Ausgangspositionen für die beiden Messer 16 und 17 zu erhalten, die für den Programmablauf die Ist-Werte für die im Speicher der Zentraleinheit 51 gespeicherten Soll-Werte ergeben.

Mit diesen Ist-Werten wird durch die Steuereinrichtung der Ausbildung gemäß Fig. 4 zunächst der erste Schlitten 12 achsparallel zu dem Dorn 2 bis zum Erreichen einer Startposition P ₁ gesteuert, während der zweite Schlitten 18 radial zu dem Dorn 2 bis zum Erreichen einer Startposition P ₂ für die Spitze des zweiten Messers 17 gesteuert wird. Die Umfangsschneide der Schneidscheibe des ersten Messers 16 nimmt dann eine Startposition P ₃ ein. Nach dem Erreichen dieser Startpositionen wird dann der Dorn 2 über eine programmierte Zeitdauer T angetrieben, die nach der Formel T = (60/n)∼[(1.2.×60)/n] abhängig ist von der Antriebsdrehzahl in U/min des Dornes und welche die Zeitdauer in Sekunden angibt, die das erste Messer 16 zusätzlich zu dem ersten Messer 17 benötigt, um in bezug auf die Achse des Dornes 2 die bezüglich der Schnittiefe t ₂ der V-förmigen Spurrille größere Restdicke des Schlauchmaterials A zu durchtrennen. Wenn daher tatsächlich die Programmierung der Steuereinrichtung derart getroffen ist, daß zuächst für die Umfangsschneide der Schneidscheibe des ersten Messers 16 die gleiche Anfangsposition P ₂ wie für die Schneidspitze des zweiten Messers 17 angesteuert wird, bevor dann anschließend mit einer durch den Abstand X berücksichtigten Drehung des Dornes 2 mit einer Antriebsdrehzahl begonnen wird, bei welcher dessen Halbmesser l ₁ eine ebenso programmierte Berücksichtigung findet wie das Maß a ₁, dann muß das erste Messer 16 durch seine Antriebsspindel 23 nur um soviele Sekunden länger als der durch die Antriebsspindel 19 radial verstellte zweite Schlitten 18 eingestellt bleiben, wie zum Erreichen der Position P ₃ in bezug auf die Position P ₂ benötigt wird, was in bezug auf die Achse des Dornes 2 einer Zurücklegung des Weges (l ₁-a ₁) entspricht und also zusätzlich angesteuert werden muß, sobalb die beiden Messer 16 und 17 die Wegstrecke (l ₂-t ₂) gemeinsam zurückgelegt haben. Bei einer dann abgeschlossenen Abtrennung eines ersten Teilstückes B von dem Schlauchmaterial A wird dann durch die Folgesteuerung 50 der Steuereinrichtung zunächst die Drehung eines Dornes 2 für eine Zeitdauer T ₁ stillgesetzt, um die Umfangsschneide der Schneidscheibe des ersten Messers 16 mittels des Hilfstisches 22 und damit synchron auch die Schneidspitze des zweiten Messers 17 mittels des zweiten Schlittens 18 in die Position P ₂ zurückzuholen und dann die beiden Messer 16 und 17 mittels des ersten Schlittens 12 in die nächste, von der Ausgangsposition P ₁ axial beabstandete Arbeitsposition zu bringen, in welcher dann der nächste Arbeitszyklus beginnt bei gleichzeitiger Rückstellung der Anzeige des Häufigkeitszählers auf die dann noch verbleibende Anzahl der von dem Schlauchmaterial A abtrennbaren restlichen Teilstücke. Erst wenn bei diesen Wiederholungen die Endposition P ₄ erreicht ist, wird dann die Folgesteuerung 50 durch die mit ihr zusammengeschaltete Schalteinrichtung 49 ausgeschaltet, so daß dann die Schneidvorrichtung S auf die Bearbeitung eines nächsten Materialschlauches A umgerüstet werden kann.

Anstelle der Verwendung von Gleichstrommotoren mit vorzugsweise einem Impulsgenerator als Drehzahlmesser können auch Schrittschaltmotoren und Wechselstrommotoren mit auch anders ausgebildeten Drehzahlmessers verwendet werden. Weiterhin können für die Bewegung der beiden Schlitten und der beiden Hilfstische anstelle der beschriebenen Spindeltriebe auch pneumatische oder hydraulische Stellantriebe vorgesehen werden. Die Schneidvorrichtung kann schließlich unter Übernahme ihres Funktionsprinzips auch für die Verwendung von mehr als zwei Messern konzipiert sein, wobei für die Messer außer der beschriebenen mechanischen Ausführungsform, bei welcher auch ein Eigenantrieb des als Schneidscheibe ausgebildeten einen Messers verwirklicht sein kann, auch beispielsweise eine elektrische Ausführungsform mit einem heizbaren Widerstandsdraht u. dgl. vorgesehen werden kann.

Claims (8)

1. Schneidvorrichtung zum Abtrennen von ringförmigen Teilkörpern von einem zylindrischen bzw. schlauchförmigen Hauptkörper, der auf einem drehbaren Arbeitsdorn angeordnet wird, rechtwinklig zu dessen Drehachse die Teilkörper mit einer ggf. wechselnden Breite bzw. Länge abgetrennt werden, gekennzeichnet durch einen in der Achsrichtung des Arbeitsdornes (2) beweglichen ersten Schlitten (12) und einen in der Radialrichtung des Arbeitsdornes beweglichen zweiten Schlitten (18), auf dem ein bezüglich des Arbeitsdornes radial verstellbares erste Messer (16) und/oder ein bezüglich des Arbeitsdornes radial unverstellbares, jedoch axial verstellbares zweites Messer (17) angeordnet ist bzw. sind, wobei eine die Position jedes der beiden Schlitten (12, 18) mit einer Empfangseinrichtung (45 bis 48) erfassende Steuereinrichtung (Fig. 4) vorgesehen ist, die eine mit der Empfangseinrichtung zusammengeschaltete Vergleichseinrichtung umfaßt, durch welche die Ist-Position der beiden Schlitten für deren über Treiberkreise (41 bis 44) gesteuerten Bewegungsantrieb (14,20,24,27) mit einer jeweiligen Soll-Position verglichen wird.

2. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Messer (16,17) auf zwei relativ zu dem zweiten Schlitten (18) verstellbaren Hilfstischen (22,26) angeordnet sind.

3. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schlitten (12,18) und die beiden Messer (16,17) bzw. ihre Hilfstische (22,26) in einem X,Y-Koordinatensystem durch jeweils mittels eines Gleichstrommotors (14,20, 24,27) antreibbare Spindeltriebe (13,19,23) bewegbar sind.

4. Schneidvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gleichstrommotor (14,20,24,27) mit einem mit der Steuereinrichtung (Fig. 4) zusammengeschalteten Drehzahlmesser (15,21,25, 28) ausgerüstet ist.

5. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das erste Messer (16) durch eine Schneidscheibe gebildet ist, deren Achse parallel zu der Drehachse des Arbeitsdornes (2) ausgerichtet ist.

6. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (Fig. 4) eine Zentraleinheit (CPU, 51) mit einem Speicher wenigstens für die Soll-Werte der Schnittbreite bzw. Schnittlänge der ringförmigen Teilkörper (B), deren Einzelvolumen sowie möglichen Anzahl von dem Hauptkörper (A) abzutrennender Teilkörper und der für jeden Teilkörper benötigten Schnittzeit in Abhängigkeit hauptsächlich von der Antriebsdrehzahl des Arbeitsdornes (2), den Abmessungen der beiden Messer (16,17) bzw. deren Schnittgeschwindigkeit und den Abmessungen des zylindrischen Hauptkörpers (A) umfaßt.

7. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (Fig. 4) mit einem Häufigkeitszähler zusammengeschaltet ist, der nach jedem Abtrennen eines ringförmigen Teilkörpers (B) die noch verbleibende Anzahl der von dem zylindrischen Hauptkörper (A) abtrennbaren Teilkörper anzeigt.

8. Verwendung einer Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Herstellen von endlosen Treibriemen beliebigen Querschnitts aus einem schlauchförmigen, insgesamt elastischen oder teilweise elastischen und teilweise unelastischen, laminierten Material.