DE3621978A1 - Schneidmaschine fuer saeulenfoermiges material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum rechtwinkligen Trennen einer säulenförmigen Metallstange oder eines Me­ tallrohres bezüglich der Mittellinie der Stange oder des Rohres.

Es sind Schneidmaschinen für Metallrohre bekannt, bei de­ nen ein Dorn in das Metallrohr eingesetzt wurde um das Rohr von der Innenfläche zu halten, um das Metallrohr vor einer Deformation zu schützen, wobei ein Abscher­ messer hydraulisch rechtwinklig zum Metallrohr bewegt wurde, um dieses zu Trennen oder bei der ein scheiben­ förmiges Schneidmesser unter Drehung um das Metallrohr herumgeführt wurde, wobei der äußere Umfangsrand des Schneidmessers zum Trennen des Rohres benutzt wurde. Diese Schneidmaschine erzeugt zwar keine Schnittspäne beim Trennen des Rohres, jedoch wird an der Schnittfläche ein Grat erzeugt, weswegen es notwendig ist, die Schnitt­ fläche nach dem Schneiden durch Polieren nachzubearbeiten. Auch gibt es Schneidmaschinen für Metallstangen, bei de­ nen die Schnittfläche uneben wird und eine glatte Schnitt­ fläche nicht erzielbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schneidmaschine zu schaffen, um festes säulenförmiges Metall oder ein Metallrohr mit einer glatten Schnittfläche abzutrennen ohne daß Schneidspäne anfallen.

Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben wird eine Schneid­ maschine vorgeschlagen, die ein säulenförmiges stationä­ res Schneidelement umfaßt, das eine innere Öffnung auf­ weist, die dieselbe Form wie das zu schneidende Material hat und auf derselben koaxialen Mitte angeordnet ist und die ein exzentrisch bewegliches Schneidelement aufweist, das dieselbe innere Öffnung wie das stationäre Schneid­ element und das zu schneidende säulenförmige Material hat, das in das bewegliche Schneidelement eingesetzt ist, um den gesamten Umfang des säulenförmigen Materials durch exzentrische Bewegung des beweglichen Schneidelementes zu trennen. Die Schneidmaschine für das säulenförmige Mate­ rial umfaßt somit ein säulenförmiges stationäres Schneid­ element, das eine innere Öffnung aufweist, die längs eines Teiles eines Durchgangsloches eines Grundkörpers ausgebil­ det ist, weiterhin ein zylindrisches exzentrisch bewegli­ ches Schneidelement, das im Grundkörper angeordnet ist, derart, daß ein Ende des stationären Schneidelementes, mit einem Ende des beweglichen Schneidelementes in Berührung steht, um das stationäre Schneidelement in Aus­ richtung mit der Mittellinie der inneren Öffnung zu bringen, wobei das bewegliche Schneidelement eine inne­ re Öffnung derselben Form wie die des stationären Schneid­ elementes hat, während das Außenprofil Kreisform aufweist, weiterhin ein Innenlager, das am Außenumfang des beweg­ lichen Schneidelementes angeordnet ist, einen zylindri­ schen Antriebszylinder, der auf dem Außenumfang des Innen­ lagers angeordnet ist, sodaß die äußere Zylinderfläche sich exzentrisch zur inneren Zylinderfläche bewegt und mit einer Antriebseinheit zum Drehen, die an der äußeren Zylinderfläche angreift, um beim Drehen die innere Zylin­ derfläche exzentrisch zu bewegen und schließlich ein Außen­ lager, das zwischen dem Grundkörper und dem Antriebszylin­ der angeordnet ist.

Die Schneidmaschine gemäß der Erfindung schneidet ein Metall­ rohr oder eine Stange, die zur Gänze durch das stationäre und das exzentrisch bewegliche Schneidelement umfaßt ist, um das Rohr oder die Stange unter Verwendung dessen Innenflä­ che abzuscheren und das bewegliche Schneidelement ohne Drehung relativ zum stationären Schneidelement exzentrisch zu bewe­ gen, um so gleichmäßig den gesamten Umfang durch Abscheren abzutrennen. Das Schnittende der Stange oder des Rohres wird somit nicht deformiert, vielmehr wird eine glatte Schnittfläche erzeugt.

Dank der erfindungsgemäßen Schneidmaschine kann ein säulenför­ miges Rohr oder eine Stange aus Vollmaterial glatt geschnit­ ten werden, ohne daß am Schneidende eine Verformung oder eine Unebenheit eintritt, wobei weder Schnittspäne anfallen noch ein Geräusch auftritt, sodaß es nicht notwendig ist, das Schnittende nachzubearbeiten, weswegen die Maschine vor­ teilhaft in der Massenproduktion eingesetzt werden kann.

Weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbin­ dung mit der Zeichnung, die ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel darstellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine vordere Schnittansicht einer Ausfüh­ rungsform der Schneidmaschine gemäß vorlie­ gender Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 mit Darstellung eines, bezüglich eines stationären Schneid­ elementes exzentrisch bewegten Schneidelementes, und

Fig. 4 eine Seitenansicht mit Darstellung der exzentri­ schen Beziehung zwischen dem stationären und dem beweglichen Schneidelement.

Eine Ausführungsform der Schneidmaschine gemäß der Erfindung wird anschließend anhand der Fig. 1 bis 4 beschrieben.

ein Grundkörper 1 hat gemäß Fig. 1 einen säulenartigen Querschnitt, kann aber auch einen Rechteckquerschnitt aufweisen. Im Grundkörper 1 ist eine Durchgangsöffnung 2 gebildet, die säulenartig ist und sich aus einem Ab­ schnitt großen Durchmessers und einem Abschnitt kleinen Durchmessers zusammensetzt, die beide durch eine dazwi­ schen gebildete Stufe 3 unterteilt sind.

Die Stufe 3 hat eine ebene Fläche, die rechtwinklig zur Mittellinie des Grundkörpers 1 liegt. Ein zylindrisches stationäres Schneidelement 4 von ringsherum gleichmäßiger Dicke ist mittels eines Keils lösbar an der Innenfläche des Abschnittes mit kleinem Durchmesser der Öffnung 2 des Grundkörpers 1 befestigt und zwar so, daß das eine Ende des stationären Schneidelementes 4 mit der Stufe 3 ausgerichtet ist. Ein zylindrisches exzentrisch beweg­ liches Schneidelement 5, das dieselben Innen- und Außen­ durchmesser wie das Schneidelement 4 aufweist, steht mit einem Ende in Berührung mit dem Ende des Schneidelementes 4. Das bewegliche Schneidelement 5 ist in dem Abschnitt großen Durchmessers der Öffnung 2 aufgenommen. Die Schneid­ elemente 4 und 5 sind so in die Öffnung 2 eingesetzt, daß die Mittellinien der Schneidelemente 4 und 5 vor dem Schneidvorgang fluchten. Ein inneres Kugellager 7 ist in zylindrischer Form auf dem Außenumfang des Schneidelementes 5 angeordnet. Das Schneidelement 5 besteht aus Karbid­ hartmetall. Stände das Schneidelement 5 direkt mit dem Lager 7 in Berührung, würde das Lager 7 zerstört werden. Um dies zu verhindern und Schneidspäne nicht in das Lager 7 gelangen zu lassen, ist ein Schutzzylinder 6 aus unle­ giertem Stahl, wie er normalerweise als zylindrische Lager­ buchse verwendet wird und mit gleichbleibender Dicke längs des gesamten Umfanges des Schneidelementes 5 auf diesem angeordnet, wodurch das Schneidelement 5 mit dem Lager 7 durch den Zylinder 6 in enger Verbindung steht. Die Innen- und Außenflächen haben Zylinderform, sodaß die Mittellinien der Innen-und Außenflächen parallel zueinander auf dem Außenumfang des Lagers 7 exzentrisch bewegt werden, wenn ein Antriebszylinder 8 aus unlegiertem Stahl mit maxima­ len und minimalen Dickenabschnitten a und b, die einander um 180° an den Umfangsenden gegenüberliegen, eingesetzt wird. Ein Zahnkranz 9 ist in der Mantelmitte am Außen­ umfang des Zylinders 8 ausgebildet und ein zylindrisches Außenlager 10 ist zwischen dem Außenumfang des Zylinders 8 und der Innenfläche des Abschnittes großen Durchmes­ sers der Öffnung 2 des Grundkörpers 1 beidseitig rechts und links vom Zahnkranz 9 eingesetzt. Das Lager 10 kann ein ausgegossenes Lager oder ein Kugellager sein.

Der Abschnitt großen Durchmessers der Öffnung 2 des Grundkörpers 1 ist an der Stufe 3 bezüglich des Abschnit­ tes kleinen Durchmessers exzentrisch versetzt mit dem Betrag, mit dem die inneren und äußeren Umfangsflächen des Zylinders 8 exzentrisch versetzt sind.

Das stationäre Schneidelement 4 kann mit dem Grundkörper 1 einstückig ausgebildet sein. Dann würde aber der Grundkör­ per 1 sehr teuer werden, da er aus Karbidhartmetall be­ stehen müßte. Deswegen wird gewöhnlich nur das Schneid­ element 4 aus Karbidhartmetall hergestellt, während der Grundkörper 1 aus unlegiertem Stahl besteht und das Schneidelement 4 wird am Grundkörper 1 befestigt. Da die Schneidelemente 4 und 5 beim Schneiden einander nur an den Enden berühren, würde es genügen, die kurzen Be­ rührungsabschnitte aus Karbidhartmetall herzustellen.

Eine Aussparung 11 ist an der Stelle des Zahnkranzes 9 am Außenumfang des Grundkörpers 1 vorgesehen und ein An­ triebselement 12, hier ein Zahnrad steht mit dem Zahn­ kranz 9 durch die Ausnehmung 11 hindurch in Eingriff. Das Zahnrad 12 ist in einem Lager 13 gelagert, welches am Grundkörper 1 befestigt ist. Statt des Zahnrades 12 kann auch eine Zahnstange verwendet werden. Der Grundkörper 1 ist an einem Stützbock befestigt und das Zahnrad 12 wird mittels eines Hydraulikmotors gedreht.

Ein säulenförmiges Material, wie ein Metallrohr oder -stange, das abzuschneiden ist, hat vorzugsweise eine Außendurchmessergröße, die eng in die Bohrungen der Schneidelemente 4 und 5 paßt. Dies sollte so sein, weil das Schnittende des Metallrohres oder der Me­ tallstange während des Schneidens verformt wird, wenn das Spiel zwischen dem Metallrohr oder der -stange und den Schneidelementen 4, 5 groß wäre.

Wenn das Metallrohr geschnitten wird, werden die Mitte des Schneidelementes 4 und diejenige des Innenumfangs des Schneidelementes 5 in Ausfluchtung gebracht. Die Seite des Schneidelementes 4 wird vorzugsweise als Einsatzseite des säulenförmigen Materials benutzt, während die Seite des Schneidelementes 5 als Abgabesei­ te für das geschnittene säulenförmige Material verwendet wird.

Genauer gesagt, wenn man beim Schneiden eines langen säulenförmigen Materials umgekehrt vorgehen würde, wäre es nötig, das gesamte lange säulenförmige Material in Ausfluchtung mit der Bewegung des Schneidelementes 5 zu bewegen, weswegen eine große komplizierte Einrich­ tung vorgesehen werden müßte.

Da ein eingesetztes Rohr 14 gemäß Fig. 1, das über beide Seiten der Schneidelemente 4 und 5 reicht, an den Schneidflächen deformiert werden würde, wird das Rohr 14 von Dornen 15 gestützt, die von beiden Seiten eingesetzt sind und an der Stufe 3 zusammen­ stoßen. In diesem Fall kann ein Spiel zwischen dem Außendurchmesser des Dorns 15 und der Innenfläche des Rohres 14 vorzugsweise so klein wie möglich sein.

Wenn der Zahnkranz 9 vom Zahnrad 12 gedreht wird, dreht sich der Zylinder 8, der sich an den Zentren 0 und 0′ seiner inneren und äußeren Umfangsflächen exzentrisch bewegt, wie in Fig. 2 gezeigt ist und oben beschrieben ist, weil die maximalen und mi­ nimalen Dickenabschnitte a und b an der Umfangswand einander um 180° gegenüber liegen, sodaß sich die äußeren und inneren Umfangsflächen des Zylinders 8 unterschiedlich bewegen.

Der Mittelpunkt des Schneidelementes 4 muß im Zentrum 0 liegen. Das säulenförmige Material wird von der Seite des Schneidelementes 4 an der Stelle exzentrisch verschoben, daß der Mittelpunkt der äußeren Umfangs­ seite des Zylinders 8 im Zentrum 0 liegt, um in das Schneidelement 5 eingesetzt zu werden.

Genauer gesagt, bewegt sich die äußere Umfangsseite des Zylinders 8 in einer kreisförmigen Bewegung längs der Umfangsfläche des Abschnittes großen Durchmessers an der Innenfläche des Grundkörpers 1 durch das Außen­ lager 10 mit dem Zentralpunkt 0′ als ein koaxiales Zentrum (das koaxiale Zentrum des Abschnittes großen Durchmessers des Grundkörpers 1 ist 0′).

Da andererseits die innere Umfangsseite des Zylinders 8 einen Zentralpunkt im Zentrum 0 hat, der vom Zentral­ punkt 0′ exzentrisch versetzt ist, bewegt sich der Zylinder 8 exzentrisch durch das Lager 10, wenn der Zylinder 8 längs der Umfangsfläche der Innenseite des Abschnittes großen Durchmessers des Grundkörpers 1 rotiert. Der Zen­ tralpunkt 0 rotiert um 360° um den Zentralpunkt 0′, wenn der Zylinder 8 sich dreht und kehrt in seine An­ fangsstellung zurück. Mit anderen Worten zieht der Zen­ tralpunkt (d.h. der Zentralpunkt des Schneidelementes 5) der inneren Umfangsseite des Zylinders 8 eine kreisförmige Bahn mit dem Zentralpunkt 0′ als Zentrum und der Zentral­ punkt 0 des Schneidelementes 4 liegt an einem Punkt auf dem Umfang dieser Kreisbahn.

Wenn daher das zu schneidende säulenförmige Material ein­ gesetzt wird, müssen die Zentralpunkte 0 der Schneidele­ mente 4 und 5 zusammenfallen, wenn jedoch der Zylinder 8 um 180° gedreht wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, bewegt sich der Zentralpunkt des Schneidelementes 5 leicht exzentrisch, um eine kreisförmige Bahn zu ziehen, der anfängliche Zentralpunkt 0 des Schneidelementes 5 be­ wegt sich nach 0′′, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Bei Drehung um 180° werden die Positionen an den maxima­ len und minimalen Dickenabschnitten a und b des Zylin­ ders 8 wie von Fig. 1 nach Fig. 3 ersetzt. Das Schneid­ element 5 bewegt sich somit auf kreisförmiger Bahn ohne Drehung bezüglich des Schneidelementes 4, wie in Fig. 4 gezeigt ist, um ein Ende des Materials das mit einem anderen in Kontakt steht, abzuscheren.

Der Scherbetrag kann in seiner Länge gleich oder gering­ fügig größer als im Falle eines Rohres die Dicke des zu schneidenden Rohres sein.

Wenn das Schneidelement 5 bezüglich des Schneidelemen­ tes 4 an der Innenseite des Zylinders 8 während dessen Drehung exzentrisch bewegt wird, wird das zu schneidende Metallrohr bezüglich des Schneidelementes 5 gedreht, wo­ bei beim Schnitt eine Verformung eintritt mit dem Ergeb­ nis, daß die glatte Schnittfläche nicht erzielt werden kann.

Noch genauer: gemäß vorliegender Erfindung ist ein Schneid­ element 5 vorgesehen (ähnlich dem zu schneidenden säulen­ förmigen Material) das nicht gedreht wird, sondern parallel in entgegengesetzter Richtung von 180° bewegt wird sogar wenn das Lager 7 zwischen Zylinder 8 und Schneidelement 5 eingesetzt ist, wobei der Zylinder 8 gedreht wird. Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform ist es schwierig, die Nach­ schubseite (stationäre Seite) des säulenförmigen Materials in der Praxis zu bewegen. Die stationären und beweglichen Seiten werden deswegen getrennt beschrieben, jedoch können beide im Grundkörper 1 relativ bewegt werden. Das zu schneidende Rohr oder die Stange ist nicht auf einen kreis­ zylindrischen Querschnitt beschränkt, sondern kann einen elliptischen Querschnitt, einen quadratischen Querschnitt oder einen sechseckigen Säulenquerschnitt haben. Das säu­ lenförmige Material hat eine Form derart, daß die Formen der inneren Öffnungen des stationären Schneidelementes und des exzentrisch beweglichen Schneidelementes diesel­ be Außenprofilform wie das zu schneidende säulenförmige Material haben.

Wenn das lange Rohr von einem Ende aufeinanderfolgend geschnitten wird, können die Dorne, die in das bewegliche Schneidelement eingesetzt werden, in Form eines Zylinders ausgebildet sein, der teleskopartig in das bewegliche Schneidelement eingreift und entsprechend der exzentri­ schen Bewegung des beweglichen Schneidelementes beweglich ist. Dann wird der Dorn in das Rohr eingesetzt und pneuma­ tisch in das stationäre Schneidelement eingeführt bis er mit dem Dorn der beweglichen Schneidelementenseite, der durch den Zylinder eingeführt worden ist, zusammen­ stößt, so daß er mit einem Ende des beweglichen Schneid­ elementes ausgefluchtet ist, um das Material abzutrennen. Nach dem Trennvorgang wird der Dorn auf der Seite des be­ weglichen Schneidelementes aus diesem nach außen entfernt, das Rohr wird dann in Richtung des beweglichen Schneidele­ mentes von dem stationären Schneidelement vorgeschoben, das abgeschnittene Rohr fällt heraus. Der Dorn auf der Sei­ te des beweglichen Schneidelementes wird in das Rohr einge­ setzt, das in das bewegliche Schneidelement hineinreicht, um den Dorn auf der Seite des stationären Schneidelementes zu schieben und in das stationäre Schneidelement zurückzu­ bringen, dann wird in das Rohr erneut pneumatischer Druck eingegeben, um einen Druckverbund des Dorns auf der Sei­ te des stationären Schneidelementes gegen den Dorn auf der Seite des beweglichen Schneidelementes zu erzielen und das Material abzuschneiden.

Wenn dickes Material zu schneiden ist, kann das Material geschnitten werden, wenn der Betrag der exzentrischen Bewegung des beweglichen Schneidelementes vergrößert wird. In diesem Fall jedoch kann, wenn die Schneidmaschine maß­ geblich vergrößert wird, die Seite des stationären Schneid­ elementes das exzentrisch bewegliche Schneidelement in derselben Weise wie das bewegliche Schneidelement aufweisen.

Claims (10)

1. Schneidmaschine für säulenförmiges Material, gekenn­ zeichnet durch ein stationäres Schneidelement (4), das in einem Grundkörper (1) befestigt ist und eine Innenöffnung im wesentlichen gleich dem Außen­ profil des zu schneidenden Materials (14) aufweist, ein bewegliches Schneidelement (5) das an seinem ei­ nen Ende mit einem Ende des stationären Schneidele­ mentes (4) in Berührung steht und eine innere Öffnung im wesentlichen gleich der Form des stationären Schneidelementes (4) hat und gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung (8, 9, 12) zur Bewegung des beweglichen Schneidelementes (5) auf einer kreisför­ migen Bahn ohne daß das bewegliche Schneidelement (5) gedreht wird.

2. Schneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antriebseinrichtung (8, 9, 12) ein Innenlager (6, 7) aufweist, das auf dem Außenumfang des beweglichen Schneidelementes (5) angeordnet ist, daß ein zylindrischer Antriebszylinder (8) vorgesehen ist, dessen innere Zylinderfläche auf dem Außenumfang des Innenlagers (6, 7) angeordnet ist, der bezüglich seiner inneren Zylinderfläche exzentrisch beweglich ist und um die Mittellinie seiner äußeren Zylinderflä­ che als Zentrum durch eine Antriebseinheit (9, 12) dreh­ bar ist und daß ein Außenlager (10) zwischen dem Grundkörper (1) und dem Antriebszylinder (8) angeordnet ist.

3. Schneidmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Innenlager (7) aus einem Kugellager besteht.

4. Schneidmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Außenlager (10) ein Kugellager oder ein ausgegossenes Lager ist.

5. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (9, 12) einen Zahnkranz (9) im Außenumfang des Antriebszylin­ ders (8) aufweist und ein gezahntes Antriebselement (12) mit dem Zahnkranz (9) kämmt.

6. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenumfang des beweglichen Schneidelementes (5) und dem Innen­ lager (7) ein Schutzzylinder (6) angeordnet ist.

7. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das säulenförmige Material (14) aus einem Rohr besteht, das durch einen einge­ setzten Dorn abgestützt ist.

8. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens die einander be­ rührenden Teile des stationären Schneidelementes (4) und des beweglichen Schneidelementes (5) aus Karbid­ hartmetall bestehen.

9. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das säulenförmige Material (14) von der Seite des beweglichen Schneidelementes (5) her eingesetzt ist.

10. Schneidmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (9, 12) ein Zahnrad (12) aufweist, das mit dem Zahnkranz (9) des Antriebszylinders (8) in Eingriff steht.