DE69018078T2 - Bogen rotierender stössel. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit rotierendem Stößel zum Trennen von langgestrecktem Material, wie zum Beispiel runde Rohre, das sich kontinuierlich an ihr entlangbewegt.
• Eine Abschneidevorrichtung mit rotierendem Stößel zum Trennen von Metallrohren, profilgewalzten Formteilen und langgestreckten extrudierten Werkstücken umfaßt typischerweise ein Schneidwerkzeug, das so angebracht ist, daß es sich im wesentlichen linear auf Schienen auf dem flachen Bett einer mechanischen Presse hin- und herbewegt, wobei ein langer, relativ schwerer Stößel sich zusammen mit einer Einspann- und Schneidklingenanordnung bewegt, die mit dem Schneidwerkzeug verbunden ist, um das Werkstück zu erfassen und durchzuschneiden. Eine Vielzahl von Verbindungsgliedern sind jeweils an ihren entgegengesetzten Enden drehbar mit der Presse und dem Stößel verbunden, so daß der Drehantrieb einer exzentrischen Kurbel, die den Stößel mit der Presse verbindet, den Stößel in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt, so daß dann, wenn das Schneidwerkzeug beschleunigt wurde, die Schneidklinge sich vertikal zu dem Schneidwerkzeug hin- und herbewegt.
• In der US-A-3,288,011 von Borzym mit dem Titel "Flying Cutoff Machine with Swinging Ram", erteilt am 29. November 1966, ist die Kurbel nur mit einem der vier Verbindungsglieder drehbar verbunden, wodurch der vertikale Anstieg des Stößels eingeschränkt wird. Im allgemeinen korreliert der vertikale Anstieg des Stößels mit einem längeren Hub und einem größeren durchzuschneidenden Rohrdurchmesser. Die Länge der Verbindungsglieder müßte größer werden, um einen größeren Rohrdurchmesser durchschneiden zu können. Die Antriebsverbindung zwischen der Kurbel und dem Stößel setzt der vertikalen Aufwärtsbewegung des Stößels jedoch Grenzen, und damit sind auch der durchzuführenden Arbeit Grenzen gesetzt. Wünschenswert wäre ein Stößel mit einem größeren vertikalen Hub und einer geringeren Trägheit, so daß ein rascheres Ansprechen in bezug auf den Hub möglich ist.
• In der US-A-4,354,409 von Riera et al. mit dem Titel "Flying Cutoff Machine", erteilt am 19. Oktober 1982, ist eine Abschneidemaschine offenbart, die die Kombination von Merkmalen aus dem Oberbegriff von Anspruch 1 umfaßt. Der Stößel wird von einer zentralen Kurbelanordnung angetrieben, die den Stößel in eine Kreisbewegung versetzt und ein daran angebrachtes Gleitelement umfaßt, das in bezug auf den Stößel eine Gleitbewegung ausführt. Die Kreisbewegung des Stößels ermöglicht das Schneiden schwererer Metalle mit höheren Geschwindigkeiten, weil der Stößel sich während des Schneidvorgangs in Richtung des sich bewegenden Materials bewegt. Der Gleitkontakt zwischen den Metalloberflächen während des gesamten Hubs der Presse führt zu großer Reibung und Trägheit. Wenn sich die Kurbel mit sehr hohen Drehzahlen dreht, wirkt ein Drehmoment auf den Stößel, was zu einem Rattern führen kann, durch das der Stößel eine leichte Winkelverschiebung entlang seiner Längsachse erfährt. Infolgedessen kann die zum Antrieb des Stößels zur Verfügung stehende Energie verbraucht werden. Es wäre wünschenswert, eine Gleitverbindung zwischen dem Verbindungsglied und dem Stößel zu haben, die für eine minimale Bewegung und Reibung sorgt, was gleichzeitig bedeuten würde, daß zur Bewegung des Stößels auf der Kreisbahn weniger Energie erforderlich ist. Es wäre auch wünschenswert, das Gewicht des Stößels und seiner Haltevorrichtung zu verringern, wodurch die zum Antrieb des Stößels erforderliche Energie weiter verringert wird.
• Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Stößelanordnung, die rascher auf die Kreisbewegung anspricht, die für die Kreisbewegung des Stößels in parallelen Ebenen zu einem Rohrschneidwerkzeug erforderliche Energie herabsetzt, durch eine Gleitanordnung so gehalten wird, daß eine horizontale Hin- und Herbewegung möglich ist, ohne daß es zu einem Verschleiß des Stößels kommt, und die ohne Verlängerung der Verbindungsglieder den vertikalen Arbeitshub des Stößels vergrößert, so daß Rohre mit einem größeren Durchmesser durchgeschnitten werden können und die lineare Geschwindigkeit des Schneidwerkzeugs in bezug auf das längere Maschinenbett erhöht wird.
• Vorteilhafterweise könnte die bekannte Abschneidemaschine von Riera et al., US-A-4,354,409, mit dieser Stößelanordnung umgerüstet werden, ohne daß sie dazu wesentlich umgebaut werden muß.
• Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlich.
• Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Rohrschneidemaschine mit rotierendem Stößel gemäß der Erfindung, wo das Schneidwerkzeug der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurde.
• Fig. 2 ist eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Abschneidemaschine.
• Fig. 3 ist eine Ansicht allgemein entlang Linie 3-3 von Fig. 1, wo Teile weggelassen und entfernt wurden.
• Fig. 4 ist eine Ansicht entlang der Linie 4-4 von Fig. 1.
• Fig. 5 und 6 zeigen alternative Ausführungsformen gemäß der Erfindung.
• Mit Bezug auf die Zeichnungen dient eine Abschneidemaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zum Trennen runder Rohre, die in Längsrichtung ihrer Achse verlaufen und kontinuierlich von einer Quelle wie zum Beispiel einer Rohrherstellungsmaschine (nicht dargestellt) zugeführt werden, die bei Betrachtung in Fig. 1 links von der Abschneidemaschine angeordnet wäre. Solche Rohre können verschiedene Querschnitte besitzen, wie zum Beispiel einen U-förmigen Querschnitt, einen T-förmigen Querschnitt oder dergleichen.
• Die Maschine ist allgemein mit 10 gekennzeichnet und umfaßt einen Rahmen 12 mit einem flachen Bett 14, das sich in Längsrichtung und parallel zum Weg des zu schneidenden Rohres und unterhalb dessen Arbeitsweges erstreckt, und einem Kopf 16, der im Abstand über dem Bett und dem Weg des Rohres angeordnet ist, einen Stößel 18, der parallel zu dem Weg und über dem Bett angeordnet ist, und ein Parallelogrammgestänge 20 mit einer Vielzahl von Verbindungsgliedern 22, auf denen der von dem Kopf ausgehende Stößel gelagert ist, und die eine Hin- und Herbewegung zu dem Weg des Rohres und von diesem weg um zu diesem Weg senkrechte Achsen ausführen. Eine exzentrische Kurbel 24 verbindet den Stößel mit dem Rahmen, damit der Stößel eine Drehbewegung ausführen kann, wobei die Kurbel über einen Motor 26 betätigt wird, so daß die Kurbel den Stößel 360º um seine Verbindung mit dem Kopf dreht. Fig. 1 zeigt die Kreisbahn des Stößels, wobei die mit "A" und "B" gekennzeichneten Teile die Lage des Stößels angeben.
• Ein Schneidwerkzeug (in den obengenannten Patenten dargestellt und beschrieben), das auf das Rohr auf gespannt wird und dieses durchschneidet, ist zur Ausführung einer Gleitbewegung auf dem Rahmen durch ein Paar quer voneinander beabstandeter Schienen 28 befestigt, die Bestandteil des Bettes sind, und durch ein Paar quer voneinander beabstandeter Flanschträger 30, die Bestandteil des Stößels sind. Das Schneidwerkzeug bewegt sich in bezug auf das Bett und den Stößel, und gleichzeitig trennt die Rohrschneidklinge das Rohr in einzelne Abschnitte, während der Stößel seine Kreisbewegung ausführt. Wie weit sich das Schneidwerkzeug bewegt, richtet sich nach der Geschwindigkeit, mit der sich das Rohr bewegt, und nach der Zeit, in der sich die Klinge hin- und herbewegt.
• Der Kopf 16 umfaßt ein Paar quer voneinander beabstandeter Kopfplatten 32 und 34, die über dem Bett 14 angeordnet sind. Die Kopfplatten sind so weit voneinander beabstandet, daß sie das Parallelogrammgestänge 20 und die von der exzentrischen Kurbel ausgeübte Antriebsverbindung aufnehmen können. Der Stößel 18 ist zur Ausführung einer Hin- und Herbewegung zwischen den Kopfplatten mit dem Gestänge verbunden. Wenn sich die Kurbel um 360º dreht, dreht sich auch der Stößel um 360º zwischen den Kopfplatten.
• Das Parallelogrammgestänge besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Verbindungsgliedern 22, wobei jeweils ein gleicher Satz Verbindungsglieder mit jeder Seite des Stößels verbunden ist. Jedes Verbindungsglied besitzt ein oberes Ende und ein unteres Ende, wobei die oberen Endabschnitte mit einer Öffnung versehen sind, die so bemessen ist, daß ein Drehzapfen 36 hindurchgeführt und in geeigneter Weise mit einer der Kopfplatten verbunden werden kann, und die unteren Endabschnitte mit einer Öffnung versehen sind, die so bemessen ist, daß ein Drehzapfen 38 hindurchgeführt und in geeigneter Weise mit dem Stößel verbunden werden kann. Die Drehachsen der Drehzapfen 36 und 38 am oberen und unteren Ende der Verbindungsglieder begrenzen jeweils Ebenen über dem Bett, die parallel und horizontal zu einander und zu einer horizontalen Ebene verlaufen, in der das Bett liegt. Eine zwischen den Drehachsen eines Verbindungsgliedes gezogene imaginäre Linie verläuft immer parallel zu einer durch jedes andere Verbindungsglied gezogenen ebensolchen Linie. Das heißt, wenn sich der Stößel dreht, bleiben die durch die Drehachsen jedes Verbindungsgliedes gezogenen Linien in einem spitzen Winkel zu dem Bett. Wie in Fig. 1 gezeigt, bewegen die Verbindungsglieder den Stößel nach oben links, wenn sie sich zwischen der ersten und der zweiten Position hin- und herbewegen.
• Der Stößel 18 verläuft in Längsrichtung, ist im Querschnitt symmetrisch um eine mittige Längsachse und besteht hauptsächlich aus einem einzigen Material mit einer Dichte, die wesentlich geringer ist als die von Stahl. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Nichteisenmaterial, dessen Dichte etwa ein Drittel der Dichte von Stahl beträgt, wobei sich in einem Anwendungsfall Aluminium als geeignet erweist. Der Stößel hat im allgemeinen die Form eines Doppel- T-Trägers 40 mit einem vertikalen Steg 42, der den oberen und unteren Flansch 44 und 46 miteinander verbindet. Ein Paar ovale, seitlich beabstandete, in Längsrichtung verlaufende Schlitze 48 reichen durch den Steg.
• Eine Vielzahl C-förmiger Führungsschienen 50 ist durch Verbindungselemente 52 fest mit den seitlichen Nuten des Doppel-T-Trägers verbunden. Jede Führungsschiene besitzt einen flachen Körper 54 und obere und untere Schienenabschnitte 56 und 58, wobei die Schienenabschnitte des "C" sowohl eine Führungs- als auch eine Lagerfläche bilden. Wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, besitzt der Körper 54 einen ovalen Schlitz 60, der sich parallel zu den Schlitzen 48 in dem Steg des Doppel-T-Trägers erstreckt und mit diesen ausgerichtet ist. Vorzugsweise bestehen die Führungsschienen 50 aus einem verschleißfesten Material wie zum Beispiel Stahl. Ein im allgemeinen flaches, rechteckiges, in Längsrichtung verlaufendes Gleitelement 62 ist verschieblich in jeder Führungsschiene 50 aufgenommen, wobei die entgegengesetzten Endabschnitte jedes Gleitelements eine Öffnung aufweisen, die so bemessen ist, daß ein entsprechender Drehzapfen 38, der mit dem unteren Ende des jeweiligen Verbindungsgliedes verbunden ist, hindurchgeführt werden kann. Die Drehzapfen 38 reichen durch die dazugehörigen Schlitze 60 und 48, können sich ungehindert in Längsrichtung des Stößels 18 in den Schlitzen bewegen und verbinden ein Paar Gleitelemente 62 miteinander, wobei auf jeder Seite des Stößels ein Gleitelement angeordnet ist. Die Gleitelemente 62 können sich ungehindert in den C-förmigen Führungsschienen 50 bewegen, wobei ein Verschleiß des Stößels durch die oberen und unteren Schienenabschnitte 56 und 58 vermieden wird.
• Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist, wird der Stößel 18 durch die Verbindungsglieder 22 auf seinen beiden Seiten mit den jeweiligen Kopfplatten 32 und 34 verbunden, wobei die Drehung und der vertikale Anstieg des Stößels dazwischen durch die gestrichelten Linien dargestellt sind und den in Fig. 1 gezeigten Stößelpositionen "A" und "B" entsprechen. Man kann sehen, daß der vertikalen Anstieg und damit der Arbeitshub des Stößels durch nichts behindert wird. Durch die oberen Drehzapfen 36 können sich die oberen Enden der jeweiligen Verbindungsglieder in bezug auf die Kopfplatten drehen. Der untere Drehzapfen 38 ist rohrförmig und ist mit seinem entgegengesetzten Endabschnitt drehfest mit dem jeweiligen Verbindungsglied 22 auf jeder seiner gegenüberliegenden Seiten durch mit einem Gewinde versehene Verbindungselemente 64 und Befestigungsplatten 66 verbunden.
• Der Stößel gemäß der Erfindung ist so ausgelegt, daß die Masse des Stößels einschließlich der Führungsschienen und Gleitelemente zahlenmäßig im allgemeinen gleich der Masse des im Patent von Riera et al. beschriebenen Stößels sein kann, das Massenträgheitsmoment des Stößels bei der vorliegenden Erfindung jedoch wesentlich niedriger ist. Das zum Ingangsetzen der Drehbewegung erforderliche Drehmoment und somit die für die Hin- und Herbewegung des Stößels erforderliche Energie an sich ist niedriger. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Stößel länger ausgeführt werden kann. Im allgemeinen ist eine in Längsrichtung verlaufende Achse durch den Massenmittelpunkt des Stößels parallel zu der geometrischen Achse durch den Querschnitt.
• Die Verbindungsglieder 22 bewegen sich zwischen einer ersten und einer zweiten Position hin und her, aber auf grund der Gleitelemente 62 und ihrer Verbindung mit den unteren Enden des Stößels drehen sich die Verbindungsglieder nicht um 360º. Die Antriebsbewegung des Stößels 18 bewirkt, daß sich die Gleitelemente 62 in die entgegengesetzte Richtung bewegen wie der Stößel. Mindestens zwei Verbindungsglieder 22 sind mit jedem Gleitelement 62 verbunden, wobei eine Vielzahl von Gleitelementen sicherstellt, daß der Stößel seine Kreisbewegung in horizontalen Ebenen in bezug auf das Bett ausführt.
• Fig. 5 veranschaulicht eine Ausführungsform gemäß der Erfindung, umfassend ein paar Gleitanordnungen, die auf gegenüberliegenden Seiten der durch die Kurbel gebildeten Antriebsverbindung angeordnet sind. Die Anordnungen umfassen die C-förmige Führungsschiene, das G1eitelement und die Verbindung mit einem Paar paralleler Verbindungsglieder.
• Gemäß der Erfindung, und wie in Fig. 1 und 6 gezeigt, ist des weiteren eine Verbindungsplatte 68 vorgesehen, die die Gleitelemente miteinander verbindet. Wenn der Stößel lang ist, und wenn mehrere seitlich beabstandete Parallelogramm verbindungsstangen 20 verwendet werden, wird durch diese Verbindung mit der Verbindungsplatte 68 sichergestellt, daß der Stößel sich gleichmäßig und ohne Rattern in parallelen Ebenen bewegt, daß die Masse gegenüber der Masse des einzigen Gleitelements aus dem obenerwähnten Patent von Riera et al. verringert wird, und daß Verschleiß und/oder Reibung herabgesetzt werden. Mit dieser Konstruktion könnte auch sichergestellt werden, daß die Kurbel den Stößel in Bewegung setzt, wenn der Stößel viele Verbindungsglieder besitzt. Während hier eine zapfenartige Verbindung gezeigt ist, die die Drehbewegung zwischen den Elementen ermöglicht, kann auch eine muffenartige Verbindung wünschenswert sein, die die relative Drehung zwischen den miteinander verbundenen Elementen verhindert.
• In der Ausführungsform von Fig. 6, die die Antriebskurbelverbindung betrifft, sind das Gleitelement 50A und die zugehörige Führungsschiene 62A, die rechts dargestellt sind, länger als das Gleitelement 50 und die Führungsschiene 62, die links dargestellt sind.
• Die obige Beschreibung stellt zwar die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar, aber es versteht sich, daß die Erfindung modifiziert, variiert und verändert werden kann, ohne den Rahmen der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims (10)

1. Abschneidemaschine, umfassend: eine Klinge zum Trennen von langgestrecktem Material, welches sich kontinuierlich auf einem in Längsrichtung verlaufenden Weg bewegt; einen Rahmen (12) mit einem Sockel (14), der sich parallel zu dem Weg und unterhalb desselben erstreckt und ein Bett für die Maschine bildet, und mit einem Kopf (16), der im Abstand über dem Sockel und dem Weg angeordnet ist; einen langgestreckten Stößel (18), der parallel zu dem Sockel verläuft und die Klinge betätigt; eine Auflageeinrichtung (20), auf der der Stößel (18) so gelagert ist, daß er über dem Bett (14) eine kreisförmige Bewegung durchführt, wobei die Auflageeinrichtung (20) eine Vielzahl von Verbindungsgliedern (22) umfaßt, die jeweils ein mit dem Kopf drehbar verbundenes oberes Ende (30) sowie ein unteres Ende (38) aufweisen, und eine Drehantriebseinrichtung (24, 26), die bewirkt, daß sich der Stößel (18) in bezug auf den Kopf auf einer Kreisbahn bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageeinrichtung (20) ein Paar Gleitelemente (62) umfaßt, die im allgemeinen flache Platten mit einander entgegengesetzten Endabschnitten sind, in denen sich eine Öffnung zur Aufnahme eines Drehzapfens (36, 38) befindet, und die jeweils mit dem Stößel (18) verbunden sind, um in Abhängigkeit von den Drehbewegungen der Verbindungsglieder (22) in Längsrichtung des Stößels (18) eine horizontale Gleitbewegung auszuführen, wobei die Verbindungsglieder (22) mit ihren unteren Enden jeweils mit den Gleitelementen (62) drehbar verbunden sind, und eine Verbindungseinrichtung (68), die die Gleitelemente miteinander verbindet, wobei die Verbindungseinrichtung eine sich in Längsrichtung des Stößels (18) erstreckende Verbindungsplatte (68) umfaßt, deren einander entgegengesetzte Endabschnitte jeweils mit dem einen und dem anderen Gleitelement (62) verbunden sind.

2. Abschneidemaschine nach Anspruch 1, bei der die Auflageeinrichtung (20) eine erste und eine zweite Führungsrinne in dem Stößel (18) umfaßt, sowie eine Führungsschiene (50) in jeder Führungsrinne, wobei sich jede Führungsschiene im allgemeinen in Längsrichtung erstreckt und jeweils ein Gleitelement aufnimmt.

3. Abschneidemaschine nach Anspruch 2, bei der die Führungsschienen (50) und die Gleitelemente (62) so konfiguriert sind, daß die Drehpunkte des oberen bzw. des unteren Endes in den jeweiligen horizontalen Ebenen liegen, die parallel zu dem Weg des Schlauches verlaufen und vertikal davon beabstandet sind.

4. Abschneidemaschine nach Anspruch 2, bei der die Führungsbahnen (50) aus einem relativ harten verschleißfesten Material bestehen.

5. Abschneidemaschine nach Anspruch 4, bei der der Stößel (18) aus einem Nichteisenmaterial besteht, und bei dem die Führungsschienen (50) aus einem verschleißfesten Material bestehen.

6. Abschneidemaschine nach Anspruch 4, bei der der Stößel (18) aus Aluminium besteht, und bei der die Führungsschienen (50) aus einem verschleißfesten Stahl bestehen.

7. Abschneidemaschine nach Anspruch 1, bei der der Stößel (18) aus einem Metall besteht, dessen Dichte ungefähr ein Drittel der Dichte von Stahl beträgt, so daß die Länge des Stößels größer sein kann als bei einem kürzeren Stößel (18) aus Stahl, sein Gewicht aber zahlenmäßig gleich oder kleiner sein kann.

8. Abschneidemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Kopf (16) ein Paar seitlich beabstandete, vertikale Träger aufweist, die Antriebseinrichtung eine exzentrische Kurbel (24) umfaßt, die zur Durchführung einer Kreisbewegung über dem Weg angeordnet ist und den Rahmen (12) mit dem Stößel (18) in Wirkverbindung bringt, so daß dann, wenn die exzentrische Kurbel (24) den Stößel 360º in horizontalen Ebenen und in dem Zwischenraum zwischen den Trägern dreht, die Gleitelemente (62) sich in entgegengesetzter Richtung des Stößels (18) bewegen.

9. Abschneidenmaschine nach Anspruch 2, bei der die Auflageeinrichtung des weiteren eine Führungsnut umfaßt, ein langgestreckter Schlitz ausgebildet ist zwischen einer der Führungsrinnen und der Führungsnut, und der mit den Gleitelementen (62) verbundene Drehzapfen (38) sich durch den Schlitz erstreckt.

10. Abschneidemaschine nach Anspruch 9, bei der der Stößel (18) im allgemeinen die Form eines Doppel-T-Trägers mit zwei langgestreckten Seiten hat, die Führungsschienen (50) die Form eines C-förmigen Profils haben, das in den einander gegenüberliegenden Seitennuten des Doppel-T-Trägers aufgenommen ist, und die gleiche Anzahl Verbindungsglieder (22) auf jeder der einander gegenüberliegenden Seiten des Trägers angeordnet sind, um die jeweils in den Führungsschienen (50) aufgenommenen Gleitelemente (62) miteinander zu verbinden.