DE4439047A1 - Einrichtung und Verfahren zum Trennen von Profilen - Google Patents
Einrichtung und Verfahren zum Trennen von ProfilenInfo
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Description
Zum Trennen von Profilen sind Verfahren wie
Sägen, Abstechen, Rollschneiden, Trennschleifen
und Laserschneiden bekannt und werden ange
wendet.
Beim Trennschleifen kann die rotierende Trenn
schleifscheibe durch das Werkstück geführt
werden, wobei die Trennschleifscheibe eine
oszillierende Bewegung ausführen kann - dieses
Prinzip wird als Kappschnitt bezeichnet.
Taucht die Trennschleifscheibe bei Hohlprofilen
in das Werkstück tiefer als die Wandstärke ein
und wird das Werkstück an der Trennschleif
scheibe durch Drehen entlang bewegt, so wird
dies als Rotationsschnitt bezeichnet.
Beim Rotationsschnitt können im Durchmesser
kleinere Trennschleifscheiben eingesetzt
werden.
Beim Sägen werden Kreissägeblätter, endliche
und endlose Sägebänder, fliegend gelagerte
Sägeblätter und Segmentsägeketten eingesetzt.
Bei diesen Verfahren wird sowohl der Kapp
schnitt als auch der Rotationsschnitt ange
wendet.
Beim Abstechen - vorzugsweise angewendet bei
rotationssymmetrischen Hohlprofilen - wird
ein Abstechwerkzeug bei kontinuierlichem
oder diskontinuierlichem radialen Vorschub
um das Werkstück geführt und taucht in das
Werkstück ein.
Beim Rollschneiden wird ein nicht angetriebenes
keilförmiges Rollmesser bei kontinuierlichem
oder diskontinuierlichem radialen Vorschub um
das rotationssymmetrische Hohlprofil geführt
und trennt das Werkstück spanlos.
Bei diesen Verfahren wird das Werkstück durch
Drehen am Brennkopf entlang geführt und ge
trennt.
Mit den Verfahren nach 1.1 und 1.2 können im Kapp
schnitt zur Werkstückachse geneigte ebene Trenn
flächen erzeugt werden, mit den Verfahren nach
1.3 und 1.4 nur rechtwinklig zur Werkstückachse
ebene Trennflächen. Das Verfahren nach 1.5 ist
geeignet, auch sphärische Trennflächen zu erzeugen.
Die mechanischen Verfahren nach 1.1 bis 1.4 stellen
unterschiedliche Anforderungen an das Werkstück
hinsichtlich der Geometrie, der Steifigkeit und des
Werkstoffs. Werden kritische Werte unterschritten,
so scheiden einige der angeführten Verfahren aus.
Dies ist dann gegeben, wenn im Zuge von Material
einsparungen Hohlprofile mit dünneren Wandstärken
hergestellt werden. Werden diese dünnwandigen
Hohlprofile in kontinuierlichen Verfahren wie
z. B. auf kontinuierlichen Profilieranlagen aus
Spaltband hergestellt, so treten besondere Probleme
hinsichtlich der Auswahl geeigneter Trennwerkzeuge
mit ausreichender Standzeit auf, die das Abarbeiten
eines Bandcoils ohne Unterbrechung durch Werkzeug
wechsel sicherstellen.
Darüber hinaus werden aus Hohlprofilen Komponenten
hergestellt wie z. B. Bögen, die aus abgewinkelten
Hohlprofilabschnitten zusammengesetzt werden.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt
das Problem zugrunde, eine Einrichtung und ein Ver
fahren zu entwickeln, die den Trennaufgaben bei
Profilen durch Einsatz verschiedener Werkzeuge
in mehreren Werkzeugstationen einfach angepaßt
werden kann.
Dieses Problem wird durch die in den Patentan
sprüchen aufgeführten Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß die sich ändernden Trenn
aufgaben mit einer leicht anpaßbaren Einrichtung
und variablen Verfahren gelöst werden können.
Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile können
dann besonders genutzt werden, wenn das Profil
prozeßbedingt nicht gedreht werden kann und so nur
durch die Bewegung des rotierenden Werkzeugs die
Trennaufgabe gelöst werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin,
daß eine ganzheitliche Lösung entwickelt wurde, die
diese drei Hauptschritte einer jeden Trennaufgabe
- - Spannen
- - Trennen
- - Nacharbeiten der Trennfuge
ermöglicht.
Die in dem Unteranspruch 4 aufgeführten Merkmale
machen es möglich, in einer Werkzeugstation Werk
zeuge wie Fächerschleifer, Schleifscheiben oder
Bürsten einzusetzen, um die Außenfläche des
Profils oder die Trennfuge in einer Aufspannung
des Werkstücks zu bearbeiten.
Die in den Unteransprüchen 8 und 9 aufgeführten
Merkmale ermöglichen es, das Werkstück für den
Trennvorgang exakt zu positionieren. Da das Trenn
ergebnis sehr stark von den Spannverhältnissen des
Werkstücks abhängt, sind die bisher bekannten
Probleme durch diese Erfindung gemäß dem Haupt
anspruch gelöst.
Das Werkstück wird beidseitig der Trennebene ein
gespannt, wobei je nach Anforderung an die Trenn
fläche an einer Seite eine Führung ausreichen
kann.
Nachdem die Werkzeugstationen bestückt sind, wird
in dem Schaltpult die Drehzahl/Umfangsgeschwindig
keit für jede Werkzeugstation eingegeben.
Bei einem Werkzeug, bei dem durch die Abnutzung
eine so große Durchmesserveränderung eintritt, daß
die Umfangsgeschwindigkeit nachgeregelt werden muß
wie z. B. bei Trennschleifscheiben, wird die Umfangs
geschwindigkeit am Schaltpult eingegeben.
In einem Eichvorgang wird die Trennscheibe an einen
Kontaktpunkt gefahren. Wird dieser erreicht, so
wird die Bewegung gestoppt und durch das Meßsystem
die Position erfaßt.
Der Rechner ermittelt den Werkzeugdurchmesser und
fährt das Werkzeug auf die erforderliche Drehzahl.
Der Werkzeugantrieb kann drehzahlvariabel ausge
bildet werden.
Der Träger der Werkzeugstationen - im folgenden
Tragflansch genannt - wird in Rotation versetzt.
Durch die Rotation wird der Vorschub am Umfang
des Werkstücks vorgegeben - deshalb kann der Antrieb
des Tragflansches auch als drehzahlvariabler
Antrieb ausgebildet werden.
Der Trennvorgang wird durch die Bewegung des Trenn
werkzeugs auf das Werkstück begonnen. Berührt das
Werkzeug die Werkstückoberfläche, so wird dies
durch einen Sensor wie z. B. einen Akustiksensor
erfaßt und in der Steuerelektronik eine Zeitkette
gestartet.
Die Hauptschritte eines Trennvorganges sind Ein
tauchen - Verweilen - Herausfahren. Die Dauer und
die Geschwindigkeit eines Bewegungsschrittes können
eingestellt werden.
Durch diese Steuerung wird erreicht, daß die
Schneidfläche des Werkzeugs eine definierte Posi
tion außerhalb des Werkstücks nach Beendigung
des Trennvorganges hat und somit die Abnutzung des
Werkzeuges am Umfang kompensiert wird.
Die Steuerelektronik kann aus der Position der
Werkzeugachse bei Kontakt des Werkzeugs am
Werkstück zwischen zwei Trennvorgängen die Durch
messerdifferenz errechnen und die Umfangsge
schwindigkeit nachregeln.
Diese Regelung ist dann erforderlich, wenn die Ein
richtung und das Verfahren gemäß der Erfindung in
solchen Herstellverfahren eingesetzt wird, bei
denen Werkstücke einer definierten Länge erzeugt
werden sollen wie z. B. bei Ablängmaschinen und
Profilieranlagen.
Soll ein Profil in einem geneigten Winkel
- siehe Fig. 4 - getrennt werden, so wird die Ein
richtung auf der Grundplatte um den entsprechenden
Winkel geschwenkt und fixiert.
Das Schwenken kann in beiden Richtungen
durch eine Mechanik oder manuell erfolgen -
ebenso die Fixierung.
Die Trennfläche wird durch den Gehrungsschnitt in
einer Achse vergrößert. Ist die Vergrößerung inner
halb einer zulässigen Größe, so kann mit festem
Achsabstand - siehe Fig. 5a - gearbeitet werden.
Wird das zulässige Maß überschritten - im allge
gemeinen durch die größte Eintauchtiefe vorgegeben -
wird das Werkzeug auf einer Bahn in definiertem
Abstand zur Werkstückoberfläche durch die mehr
achsige Steuerung oder einen Abstandsensor um das
Werkstück geführt.
Die Drehposition des Tragflansches zum Werkstück
wird durch ein Meßgerät wie z. B. Drehgeber erfaßt.
Dadurch kann der Vorschub - tangential am Werkstück -
durch die Maschinensteuerung konstant gehalten
werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können unter
schiedliche Werkzeuge wie z. B. Trennscheiben,
Sägeblätter, Fächerschleifer und Bürsten einge
setzt werden. Wird die Einrichtung gemäß der Er
findung mit Werkzeugstationen wie in - Fig. 3 -
dargestellt bestückt, so können auch zylindrische
Werkzeuge mit einer Rotationsachse senkrecht oder
geneigt zur Rotationsachse des Tragflansches einge
setzt werden - dies sind z. B. Fräser oder Schleif
stifte.
Erfolgt die Energiezufuhr zu den Werkzeugstationen
über Schleifringaufnehmer oder sich aufwickelnde
Kabel, so können Einheiten auf den Werkzeug
schlitten montiert werden, die auch Aggregate mit
oszillierenden Werkzeugen wie z. B. Stichsägen auf
nehmen können.
Mit Werkzeugen, deren Achse senkrecht zur Rotations
achse des Tragflansches ist, können auch bei Aus
rüstung der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einer
Steuerung der Längsachse - siehe Fig. 3 - sphärische
Trennflächen erzeugt werden.
Es zeigen:
Fig. 1 Ansicht einer Einrichtung ohne Werkzeug
aufnahme,
Fig. 2 Seitenansicht/Schnitt einer Einrichtung,
Fig. 3 Seitenansicht einer Einheit,
Fig. 4 Einheit - geschwenkt zur Werkstückachse,
Fig. 5 Darstellung der Werkzeugbahnen,
Fig. 6 Seitenansicht/Schnitt einer Einheit mit
innenliegender Werkstückeinspannung,
Fig. 7 Ansicht einer Einheit mit gespanntem
Werkstück,
Fig. 8 Werkstückaufnahme mit konzentrischer
Anstellung der Spannarme,
Fig. 9 Werkstückaufnahme mit paarweiser
konzentrischer Anstellung der Spannarme.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt den Trag
flansch 1, der in Stützrollen 2 gelagert ist
und von dem Antrieb 3 über einen Riemenantrieb
21 getrieben wird.
Die Werkzeugstationen 4 und 5 werden von einem
Antrieb 6, die Werkzeugstation 7 von dem An
trieb 8 angetrieben. Die Zustellung des Werkzeugs
12 zum Werkstück 9 erfolgt über einen Getriebe
motor 10 mit Schneckentrieb 11.
Die Werkzeuge 13 und 14 werden über einen
Linearantrieb 15 mit Zahnstange 16 und Ritzel
17 angestellt.
Die Einheit 22 ist um die Achse 18 gegen die
Grundplatte 19 schwenkbar. Die Führungen 20
nehmen die Werkstückaufnahmen auf.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zeigt den Trag
flansch 1, der mit einer Hohlwelle 2 ver
bunden ist. Die Hohlwelle 2 ist in den Lagern
3 und 4 gelagert.
Über den Antrieb 5 und den formschlüssigen
Riemen 6 wird der Tragflansch 1 in Rotation
versetzt. Die Werkzeugstationen 7 und 8 werden
von Antrieben - hier nicht dargestellt siehe
Fig. 7 - angetrieben. Der Antrieb erfolgt über
Riemenscheiben 9 und 10, wobei die Riemen
scheibe 9 auf der Hohlwelle 2 gelagert ist und
die Riemenscheibe 10 auf der Riemenscheibe 9.
Damit wird eine Trennung der unterschiedlichen
Drehzahlen von Tragflansch und Werkzeugen erreicht.
Über Riemen 12 und 13 werden die Zwischenwellen
16 und 17 angetrieben. Der Antrieb der Werk
zeugstationen 7 und 8 erfolgt über Riemen
18 und 19.
Durch dieses Prinzip können die Drehzahlbereiche
der einzelnen Werkzeugstationen einfach durch
Wechseln von Riemenscheiben und Riemen verändert
werden.
Die Zwischenwellen 16 und 17 sind in den Hohl
wellen 20 und 21 gelagert. Auf diesen Hohl
wellen 20 und 21 ist das Zahnrad 22 oder 23
befestigt, das vom Antrieb - siehe Fig. 1 - ange
trieben wird.
Der Schwenkarm 24 ist an der Hohlwelle 20 ange
flanscht; der Schwenkarm 25 an der Hohlwelle 21.
Jede dieser Hohlwellen ist in einem Flansch 26
oder 27 gelagert. Diese Flansche sind mit dem
Tragflansch 1 verbunden.
Die Schwenkantriebe werden über Schleifringkörper
34 mit Energie versorgt; ebenso werden die Positi
onsgeber, Endschalter und Sensoren über die Schleif
ringkörper mit der Steuerung verbunden.
Die Einheit kann über die Achse 28 gegen die
Grundplatte 29 in zwei Richtungen geschwenkt
werden, wobei die Schwenkachse in der Werkzeug
ebene liegt.
Die Werkstückaufnahme 30 ist in diesem Ausfüh
rungsbeispiel als Werkstückeinspannung 31
ausgebildet.
Die Spannzange kann über die Mutter 32 betätigt
werden.
Die Werkstückaufnahme 30 kann auf der Führung
33 verschoben und fixiert werden.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zeigt den
Tragflansch 1, der mit einer Hohlwelle 2
verbunden und in den Lagern 3 und 4 gelagert ist.
Die Werkzeugstationen - hier nur zwei dargestellt -
5 und 6 sind auf den Schlitten 7 und 8
montiert.
Die Werkzeugstationen haben einen eigenen Antrieb
9 und 10, ebenso werden die Schlitten 7 und
8 von Antrieben mit Wegemeßsystem 11 und 12
einzeln angetrieben. Die Verbindung dieser Kompo
nenten mit der Steuerung erfolgt über Schleif
ringe 13.
Die Einheit ist um die Achse 14 schwenkbar und
kann über den Antrieb mit Wegemeßsystem 15 gegen
über dem Werkstück 16 verfahren werden.
Das Werkstück 16 ist in der Werkstückaufnahme
17 geklemmt und in der Werkstückaufnahme 18
geführt.
Die Werkstückaufnahmen sind auf den Führungen 19
verschiebbar und können fixiert werden.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt den
Tragflansch 1 der innerhalb einer Hohlwelle 2
angeordnet und mit dieser verbunden ist. Die Hohl
welle ist in Lagern 3 und 4 gelagert und wird
über einen Riemenantrieb 5 angetrieben.
Auf dem Tragflansch 1 ist der Werkzeugantrieb
6 angeordnet - die Kraftübertragung ist in
Fig. 1 dargestellt.
Die Position des Schwenkarms 7 (hier nur einer
aus Gründen der Übersichtlichkeit dargestellt)
wird über das Meßsystem 8 erfaßt. Die Elektro
komponenten auf dem Tragflansch werden über
Schleifringe 9 mit der Steuerung verbunden.
In Fig. 5a ist die Werkzeugbahn 1 in festem Ab
stand zur Rotationsachse 2 des Tragflansches
dargestellt und macht deutlich, wie sich die Ein
tauchtiefe 3 während eines Werkzeugumlaufs um das
Werkstück verändert.
Die Fig. 5b zeigt die Werkzeugbahn 1 in festem
Abstand zur Werkstückoberfläche 2 und verdeut
licht, daß sich die Eintauchtiefe 3 während eines
Werkzeugumlaufs nicht verändert, abgesehen von
Werkzeugabnutzung und Genauigkeit der Steuerung.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 zeigt die
Werkstückaufnahme 1 mit dem Werkstück 2,
das in einer Führung 3 aufgenommen ist.
Die Einspannung des Werkstücks 2 erfolgt nach
dem Spannzangenprinzip 4, wobei die Abstützung
des Gegenstücks 5 am Tragflansch 6 über ein
Lager 7 erfolgt. Damit wird eine Trennung der
Drehbewegung des Tragflansches von der räumlich
starren Werkstückeinspannung erreicht.
Das Spannen und Lösen der Werkzeugeinspannung
erfolgt über einen Zylinder 8.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 zeigt ein
dünnwandiges asymmetrisches Profil 1, das in
einer geteilten Werkzeugeinspannung 2 und 3
gespannt ist.
Dieses Ausführungsbeispiel ist nach dem gleichen
Prinzip ausgeführt, wie in Fig. 6 dargestellt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 zeigt eine
konzentrisch spannende Werkstückaufnahme mit
6 Spannarmen, wie sie für große Abmessungsunter
schiede erfindungsgemäß eingesetzt werden kann.
Jeder Spannarm 1 ist in einem Drehpunkt 2 ge
lagert. Am Augpunkt 3 werden die Spannarme 1
mit Laschen 4 verbunden.
An einem Augpunkt 4 (oder einem Anlenkpunkt an
einer Lasche) greift eine Kolbenstange 5 des
Zylinders 6 an. Der Zylinder öffnet und schließt
die Werkzeugaufnahme.
Dieses Prinzip kann auch mit geänderter Anzahl der
Tragarme ausgeführt werden.
In der Seitenansicht ist dargestellt, daß die Spann
arme 1 L-förmig ausgebildet sein können.
Durch Aufsätze 7 an den Spannarmen kann diese
Werkstückaufnahme der Spannaufgabe angepaßt werden.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 zeigt eine
Werkzeugaufnahme mit paarweise betätigten Spann
armen, wie sie erfindungsgemäß eingesetzt werden
kann.
Die Spannarme 1 werden in einer Grundplatte 2
geführt und über Hebel 3 konzentrisch angestellt.
Die Hebel können in Gleitsteinen 4 geführt
werden und mittels Handrad 5, Mutter 6 und
Spindel 7 verstellt werden. In der anderen
Spannebene ist die Verstellung der Spannarme mit
einem Hubelement 8 dargestellt.
In der Seitenansicht ist erkennbar, daß die Spann
arme L-förmig ausgeführt werden können. Durch Auf
sätze 9 können sie der Spannaufgabe angepaßt
werden.
Claims (9)
1. Einrichtung und Verfahren zum Trennen von
Profilen und Vollmaterialien, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein oder mehrere rotierende
Werkzeuge in das Werkstück eintauchen. Die
Werkzeuge werden um das Werkstück geführt.
Das Werkstück wird in geeigneter Weise
gehalten und ein oder mehrere rotierende
Werkzeuge bearbeiten während des Umlaufs die
Oberfläche des Werkstücks oder trennen es.
2. Einrichtung und Verfahren nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß jedes der einge
setzten rotierenden Werkzeuge im einstell
baren festen Abstand zur Werkstückachse oder
gesteuertem variablen Abstand zur Werkstückachse
geführt wird.
3. Einrichtung und Verfahren nach Patentansprüchen
1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn
fläche durch Schwenken des Trennkopfes oder
Schwenken der Werkstückhalterung zur Werkstück
achse geneigt sein kann.
4. Einrichtung und Verfahren nach Patentansprüchen
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder
Werkzeugstation statt der Trennwerkzeuge auch
Werkzeuge zur Bearbeitung der Schnittfläche
und der Oberfläche des Werkstücks eingesetzt
werden können.
5. Einrichtung und Verfahren nach Patentansprüchen
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede
Werkzeugstation einen separaten Antrieb hat oder
mehrere Werkzeugstationen von einem Antrieb
- Gruppenantrieb - angetrieben werden können.
6. Einrichtung und Verfahren nach Patentansprüchen
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz
von sich abnutzenden Werkzeugen wie z. B. Trenn
schleifscheiben die Abnutzung erfaßt wird und
durch einen Regelkreis die Umfangsgeschwindig
keit geregelt werden kann.
7. Einrichtung und Verfahren nach Patentansprüchen
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einbau
von Meßgeräten an den Verstell- oder Antriebs
gliedern die Bewegung der Werkzeuge erfaßt und
durch eine numerische Bahnsteuerung gesteuert
werden kann.
8. Einrichtung und Verfahren nach Patentansprüchen
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Werkstückhalterung ein formgenaues und positions
genaues Fixieren des Werkstücks durch mindestens
zwei paarweise zwangsgeführte Spannbacken
sicherstellt.
9. Einrichtung und Verfahren nach Patentansprüchen
1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Werk
stückhalterung ein formgenaues und positions
genaues Fixieren des Werkstücks durch mindestens
drei konzentrisch zwangsgeführte Spannbacken
sicherstellt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944439047 DE4439047C2 (de) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | Verfahren und Vorrichtung zum Trennen eines Profils während des kontinuierlich in Richtung der Profilachse bewegten Profils |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944439047 DE4439047C2 (de) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | Verfahren und Vorrichtung zum Trennen eines Profils während des kontinuierlich in Richtung der Profilachse bewegten Profils |
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DE4439047A1 true DE4439047A1 (de) | 1996-05-09 |
DE4439047C2 DE4439047C2 (de) | 1999-11-11 |
Family
ID=6532253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19944439047 Expired - Fee Related DE4439047C2 (de) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | Verfahren und Vorrichtung zum Trennen eines Profils während des kontinuierlich in Richtung der Profilachse bewegten Profils |
Country Status (1)
Country | Link |
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