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Festhaltevorrichtung, insbesondere für Schneidmaschinen von Papier,
Pappe, Blech u. dgl. Die Erfindung betrifft eine Festhaltevorrichtung, insbesondere
für Schneidcnaschinen von Papier. Pappe, Blech u. dgl., bei der sowohl die Bewegung
von einem mechanischen Antrieb aus auf den zu bearbeitenden Gegenstand vor und nach
der Bearbeitung (Vor- und Rücklauf) als auch die Festhaltekräfte beim Vorlauf während
der Bearbeitung und beim Rücklauf übertragen werden.
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Um eine einwandfreie 1>earbeitung zu erzielen, sind nachfolgende Forderungen
zu erfüllen: i. Der Festhalter soll vor dein Angriff des Werkzeuges den zu bearbeitenden
Gegenstand festhalten (Voreilen).
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2. Der F estlialter soll sanft und nicht schlagartig auf den zu bearbeitenden
Gegenstand aufsetzen, um Verrutschen oder Beschädigung des Gegenstandes zu vermeiden.
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3. Der Festhalter :oll cle» Gegenstand unter gleichmäßigem Druck sowohl
während der Bearbeitung (Vorlauf) als auch nachher, bis das Werkzeug den Gegenstand
-,wieder verlassen hat (Rücklauf), festhalten.
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Der Druck des Festhalters auf den Gegenstand soll mit einfachen Mitteln
geändert werden können, entsprechend den Eigenschaften des zu bearbeitenden Gegenstandes.
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;. Der Festhaltedruck soll auch bei veränderlicher Dicke des sonst
gleichbleibenden Gegenstandes unter Aufrechterhaltung der Forderttiig.l. gleichbleibend
sein.
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6. Die Druckerzeugung für den Festhalter soll möglichst wenig Arbeitsaufwand
erfordern.
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7. Der Festhalter soll erst, nachdem das Werkzeug den Gegenstand beim
Rücklauf wieder verlassen hat, in seine Ausgangsstellung zurückkehren (Nachhinken).
damit das Werkzeug leim Rücklauf
kein Verrutschen oder Beschädigen
des Gegenstandes herbeiführt.
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B. Die Vorrichtung soll möglichst einfach und betriebssicher sein.
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Es sind nun Festhalter bekanntgeworden, bei welchen die vorstehenden
Forderungen auf mechanischem Wege zu erfüllen versucht worden sind.
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Meist wird bei solchen Festhaltern der Druck durch eine oder mehrere
Federn erzeugt, welche beispielsweise während des Rücklaufs gespannt werden, wonach
sie in diesem Zustand verriegelt werden. Bei Beginn des neuen Bearbeitungsvorganges
wird die Verriegelung gelöst, und der Festhalter schlägt unter dem freien Federdruck
auf den zu bearbeitenden Gegenstand auf. Damit ist aber die Forderung 2. nicht erfüllt.
Die Forderungen 3. und 4. können durch federbelastete Festhalter zwar erfüllt werden,
jedoch nicht die Forderung 5., da jede Feder entsprechend ihrer Kennlinie ihre Druckkraft
nach der Federungshöhe (Werkstoffdicke, Stapelhöhe) ändert. Die Forderung 4. kann
zwar durch federbelastete Festhalter erfüllt werden, wenn man die Federvorspannung
entsprechend ändert oder, falls die Kraft durch mehrere Federn erzeugt wird, eine
oder mehrere Federn zu- oder abschaltet.
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Da es sich bei solchen Festhaltern manchmal um Kräfte von zweitausend
und mehr Kilogramm handelt, so gibt das beispielsweise bei Schneidmaschinen und
der gebräuchlichen Stapelhöhe des Schneidgutes sehr starke, viel Raum beanspruchende
teure Federn, die wegen Nichterfüllung der Forderung 2. starke Schläge erzeugen.
Werden mehrere Federn verwendet, so ist die Ab- oder Zuschaltung zwecks Erfüllung
der Forderung hier umständlich und zeitraubend.
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Bei allen federbelasteten Festhaltern muß die Feder nach jedem Vorgang
neu gespannt werden, wodurch die Forderung 6. nur in geringem Maße erfüllt wird.
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Es sind auch hydraulisch angetriebene Festhalter bekanntgeworden,
welche ihre Druckkraft durch eine Ölpumpe erhalten, die das benötigte Öl aus einem
Behälter saugt und einem Festhaltezylinder zuführt, wobei nach erfolgter Bearbeitung
des Werkstückes das Öl wieder in den Behälter zurückfließt.
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Derartige Vorrichtungen können zwar auch bei entsprechender Ausführung
die gestellten Forderungen erfüllen, sind jedoch umständlich und teuer, da sie Pumpe,
Antriebsmotor und großen Ölbehälter erfordern und somit Forderung B. nicht erfüllen.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein hydraulisch angetriebener Festhalter,
welcher die oben angeführten Forderungen erfüllt, dabei einfach in der Ausführung
und Wirkung ist, da er weder Pumpe noch Motor, noch großen Ölbehälter erfordert
und deshalb auch entsprechend betriebssicherer wird.
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Die Festhaltevorrichtung besteht aus einem Zylinder, in welchem ein
Kolben läuft, der vom Bearbeitungswerkzeug selbst oder von irgendeiner Stelle des
Werkzeugantriebs aus angetrieben wird.
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Dieser Kolben schiebt das in seinem Zylinder befindliche
01 über ein selbsttätiges Rückschlagventil in einen anderen Zylinder, in
welchem ein zweiter Kolben durch das vom ersten Kolben ausgeschobene 01 bewegt wird,
wobei der Festhalter vom zweiten Kolben aus angetrieben wird. Beim Aufsetzen des
Festhalters auf den Gegenstand oder das Werkstück hört die Bewegung des zweiten
Kolbens auf, und es steigt infolgedessen der Druck in beiden Zylindern, der durch
ein federbelastetes Regelventil der Größe nach eingestellt werden kann.
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Das Öl strömt aus diesem Regelventil so lange ab, bis zur Herstellung
einer zweiten Abströmungsmöglichkeit. Diese zweite Abströmungsmöglichkeit wird.
geschaffen durch die relative Verschiebung beider Kolben zueinander durch Stillstand
des zweiten Kolbens und Weiterlauf des ersten Kolbens, wobei der Druck im zweiten
Zylinder ohne Kraftverbrauchaufrechterhalten wird bis zur Rückkehr des ersten Kolbens
in dieselbe Stellung.
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Nennenswerte Leistung wird nur verbraucht unter dem am Regelventil
eingestellten Druck während der kurzen Laufstrecke des ersten Kolbens, deren Beginn
durch das Aufsetzen des Festhalters auf den Gegenstand und deren Ende durch das
Öffnen der zweiten Abströmmöglichkeit-für das 01
bestimmt ist.
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Eine der Erfindung entsprechende Vorrichtung ist in den Abb. i bis
4 dargestellt, ohne daß die Erfindung auf dieses. Ausführungsbeispiel allein beschränkt
ist.
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Abb. i zeigt die Vorrichtung bei einer Papierschneidmaschine. Die
Abb. i zeigt die Vorrichtung vor Beginn des Schnittes, in welchem Zustand das Messer
i und der Festhalter 2 in oberster Stellung stehen. Abb. 2 zeigt die Vorrichtung
allein ohne die nicht die Erfindung betreffenden Teile, wie :Messer i, Festhalter
2, Papierstapel 3, Tischplatte 4 usw., und zwar in der Stellung, in welcher, wie
aus Abb. i ersichtlich, der Festhalter 2 auf den Schneidgutstapel 3, der auf der
Tischplatte .4 aufliegt, eben aufgesetzt hat, wobei sein Kolben 20 stillsteht, während
das Messer i und sein Kolben 17 weitergelaufen ist.
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Abb. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung.
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In Abb. i wird das Messer i einerseits am Bolzen 5 durch den um den
feststehenden Zapfen 6 drehbaren Dreieckshebel 7 über Bolzen 8 und Pleuelstange
9 von der Kurbel io angetrieben, andererseits am Bolzen i i durch den Lenker 12
um den feststehenden Bolzen 13 geführt. Vom Bolzen 14 aus wird über Pleuelstange
1 5 und Bolzen 16 der Kolben 17 angetrieben, der im Zylinder 18 läuft.
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Im Zylinder i9 läuft der Kolben 2o, der durch Rohr 21 fest mit dem
Kreuzkopf 22 verbunden ist, von welchem aus über Bolzen 23 Pleuelstange 24 der Winkelhebel
25 angetrieben wird. Vom Winkelhebel 25 aus wird über Bolzen 26 Zugstange 27 und
Bolzen 28 der Festhalter 2 auf der einen Seite angetrieben und in bekannter `''eise
über Bolzen 29, 30, 31, 32, Stange 33, Winkelhebel 34 und Stange 35 auf der anderen
Seite.
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Der Arbeitsvorgang spielt sich nun wie folgt ab:
Beim
Drehen der Kurbel to \\ ird über den Dreieckshebel 7 das 'Messet- i leerabgedrückt,
wobei es durch den Lenker 12 auf der anderen Seite geführt wird. Gleichzeitig wird
der Kolben 17 nach unten gedrückt. Er verdrängt dabei das im Zylinderraum 36 befindliche
Öl zum Teil Tiber das federbelastete Rückschlagventil 37 und Bohrung 38 zum Zylinderraum
39. Zum Teil wird (las Öl aus dem Raum 36 auch durch die Löcher 4o, die Bohrung
41, die Schlitze 42 und die Steuerausdrehung 43 der Kolbenstange 44 in den Zylinderraum
39 gedrückt.
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Die Kolbenstange 44 ist in der Trennungswand 45 der beiden Zylinder
18 und 19 möglichst dicht geführt und kann auch im Kolben 20 leicht, aber möglichst
dicht laufen. Durch das aus dem Zylinderraum 36 heraus- und in den Zylinderraum
39 tiereingedrückte 01 bewegt sich der Kolben 20 nach unten und drückt somit
Tiber Winkelhebel 25 usw., wie schon beschrieben. den Festhalter 2 nach unten.
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Dabei bleibt die gegenseitige Lage von Kolbenstange 44 und Kolben
20 beibehalten, wenn die Durchmesser beider Zylinder 18 und 19 gleich sind.
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Es tritt also so lange keine Verschiebung des Kolbens 2o auf der Kolbenstange
44 ein, bis der Festhalter 2 auf den Schneidgutstapel 3 aufsetzt, und damit der
Kolben 20 stillsteht, wie es die Abb. 2 zeigt.
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Der Kolben 17 geht aber weiter nach unten, drückt das C)1 weiter über
Rückschlagventil 37 in den Zvlinderratim 39 und ebenso Tiber Bohrung 41, bis dieser
Zufluß durch die Steuerkante 46 der Steuerausdreliullg 43 abgesperrt wird.
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Das 01 tritt nunmehr aus Zylinderraum 39 über (las durch Feder
47 belastete Druckregelventil 48 in den Ölbehälter 49 über, und zwar so lange, bis
die Steuerkante 5o der Stetierausdrehung 43 eine Abflußmöglichkeit aus Zylinderraum
36 über Bohrung 41 nach dem Raum 51 geschaffen hat, wie in Abb. 2 dargestellt ist,
von wo aus es über Löcher 52, Zylinderraum 53 und Leitung 54 zum ölbehälter 49 abströmen
kann, solange sich der Kolben 17 nach abwärts bewegt.
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Der Druck. unter Nvelchetn das Öl über das Regelventil 48 aus dem
Zylinderraum 39 ausfließt, kann durch Veränderung der Spannung der Regulierfeder
47 mittels Gewindekölbchen 55, Spindel 56 und Handrads 57 verändert werden, wodurch
gleichfalls der Druck auf Kolben 20 und damit auf den Festhalter 2 nach Belieben
Verändert werden kann.
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Der Leistungsverbrauch für die Betätigung des Festhalters ist verhältnisgleich
dem Druck auf Kolben 20 und der kleinen Strecke, die bestimmt ist durch das Aufsetzen
des Festhalters 2 auf den Schneidgutstapel 3 bis zur Oftnutig der Steuerkante 5o
der Kolbenstange 44 am Kolben 20.
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Vor und nach dieser Strecke, die möglichst kurz gehalten werden kann,
wird Leistung nur verbraucht zur Überwindung der geringen Reibungs-und Strömungsverluste,
welch letztere beliebig klein durch entsprechende Bemessung der Strömungsquerschnitte
gehalten werden können.
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Nach Umkehr des Kolbens 17 an seinem tiefsten Punkt, der dem gerade
vollendeten Schnitt entspricht. und beim Rücklauf flieht das 01 a tis dein
Behälter 49 über Leitung 54, Zylinderraum 53, Löcher 52, Raum 51, Schlitze 42, Bohrung
41, Löcher 4o zum Zylinderraum 36 so lange, bis die Steuerkante 5o wieder abschließt.
Da aber der Kolben 17 weiter zurückgeht, so saugt er 01 über das Saugventil
58 aus dem Ölbehälter 49, bis die Steuerkante 46 öffnet und zunächst den Druck im
Zylinderraum 39 vermindert. Kurz nach dieser Öffnung wird der Kolben 2o durch die
Schulter 59 der Kolbenstange 44 mit zurückgenommen, wodurch der Festhalter 2 sich
liebt und Mit dem 1Iesser i weiter zurückläuft, wobei das Öl aus dein Zylinderraum
39 über die Schlitze 42, Bohrung 41 und Löcher 4o zum Zylinderraum 36 zurückströmt.
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Die Einstellung der gesamten Vorrichtung erfolgt so, daß der Festhalter
2 beim Abwärtsgang dein 'Messer i etwas voreilt.
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Bei dieser Ausführung der Erfindung sind sämtliche eingangs aufgestellten
Forderungen erfüllt. In der Ausführung der Erfindung nach .4bb.3 und 4 sind die
beiden Zylinder 1S und 19 voneinander getrennt aufgestellt.
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Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist wie nachstehend beschrieben:
Beim Abwärtsgang des Kolbens 17, der wieder wie in Abb. i und 2 vom Dreieckslieltel
7 angetrieben wird, verdrängt er das ÖL aus (lern Zylinderrallm 36 über Leitung
6o, Schieberrauin 61, Rückschlagventil 62, Leitung 63 und 64 zum Zylinderraum 39
des Zylinders 19, wodurch der Kolben 20 nach oben geht. Diese Bewegung wird durch
Hebel 65 unigekehrt und durch Zugstange 27 und weiterhin durch die nicht gezeichneten
Übertragungshebel und -stangen auf den Festhalter übertragen, ähnlich wie in Abb.
i.
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Kommt nun der Kolben 20 infolge Aufsetzers des Festhalters 2 auf den
Schneidgutstapel 3 zum Stillstand, während der Kolben 17 weiter abwärts geht, so
steigt zunächst der Druck in den Räumen 36, 6o, 61, 63, 64, 39, der sich durch Leitung
66 auf den Ventilschieber 67 überträgt und ihn entgegen dem Druck der Regulierfeder
47 nach aufwärts schiebt, bis er mit seiner Steuerkante 68 den Kanal 69 öffnet.
Der auf den Ventilsitz 70 wirkende Öldruck kann durch Veränderung der Spannung
der Feder 47 mittels Spindel 56 und Handrads 57 nach Belieben eingestellt werden
und damit der Druck auf den Festhalter 2.
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Da der Durchmesser des Schiebers 67 größer ist als seit' Ventilsitz
70, so wirkt nach geringster öffnung des Ventilsitzes der Oldruck auf die größere
Fläche und sorgt mit Sicherheit dafür, (Maß der Kanal 69 weit genug geöffnet wird.
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Das Rückschlagventil 62 ist durch Feder 71 belastet und wird durch
eine Vorrichtung gesteuert derart, daß es offen gehalten wird beim Niedergang des
Festhalters 2 vor dessen Aufsetzen auf den Schneidgutstapel und beim Aufwärtsgang
des Festlialters nach dem Verlassen des Schneidgutstapels. In der Zeit vom Aufsetzen
bis zum Verlassen des Schneidgutstapels wird das Rückschlagventi162 von seiner Steuerung
freigegeben und ist deshalb
infolge des Druckes seiner Feder 71
geschlossen. 1)ie Steuervorrichtung für das Rückschlagventi162 besteht aus dem auf
dem feststehenden Zapfen 72 drehbaren Winkelhebel 73, der mit seinem einen
Ende das Rückschlagventi162 anhebt, wenn sein anderes Ende, dessen Zapfen 74 in
eine Ringnut der Muffe 75 eingreift, von dieser im Sinne der Zeichnung nach rechts
verschoben wird. Die h-luffe 75 sitzt verschiebbar auf der Welle 76, welche in den
festen Lagern 77 gehalten wird.
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Auf der linken Seite trägt die Welle 76 auf ihr drehbar, aber nicht
verschiebbar, den Hebel 78, der durch seinen Zapfen 79 und den Lenker 8o mit dem
Zapfen 14 des Dreieckshebels 7 verbunden ist, so (lall der Hebel 78 entsprechend
der Bewegung des Dreieckshebels 7 verdreht wird.
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Am rechten Ende trägt die Welle 76 fest mit ihr verbunden den Hebel
65, der wie oben beschrieben arbeitet.
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In der in Abb.3 gezeichneten Stellung, bei welcher die Hebel 78 und.65
parallel stehen, wobei Kolben 17 oben und Kolben 20 unten steht, steht die Muffe
75 ganz rechts, liegt mit ihrem Anschlag 81 am entsprechenden Anschlag der Nabe
82 des Hebels 78 an und ist mit ihrer Kupplungsnase 83 in die entsprechende Nut
der Nabe 84 des Hebels 65 ganz eingeschoben, wobei das Rückschlagventi162 ganz offen
gehalten wird. Der Durchfluß des Öles vom Zylinderraum 36 zum Zylinderraum 39 ist
also ungehindert, bis zum Aufsetzen des Festhalters auf den Schneidgutstapel.
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In diesem Zeitpunkt drehen sich Hebel 65 und Muffe 75 nicht
mehr, während der Hebel 78 in Pfeilrichtung weitergeht, wodurch sich der Anschlag
81 ablöst und die Muffe 75 infolge des Zurückweichens der schiefen Fläche 85, getrieben
von dem Druck der Feder 71, nach links bewegt (s. Abb. 4). Dabei kann das Ventil
62 auf seinen Sitz sinken, soweit es die noch zur Öffnung des Ventilschiebers 67
notwendige durchströmende Flüssigkeitsmenge erlaubt. Im Augenblick der Öffnung des
Ventilschiebers 67 beim Überschleifen seiner Steuerkante 68 an der Steuerkante des
Kanals 6c) schließt das Rückschlagventil 62 ganz, wobei der Druck im Zylinderraum
39 aufrechterhalten bleibt, und die Flüssigkeit strömt aus Zylinderraum 36 durch
Kanal 6o, Schieberraum 61 und Kanal 69 in den Flüssigkeitsbehälter 86 ab.
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Nach Umkehr des Kolbens 17 strömt die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter
86 über Kanal 69 und Schieherraum 61 in den Zylinderraum 36 zurück, und zwar so
lange, bis die schiefe Fläche 85 wieder an der schiefen Fläche- der Muffe 75 anliegt
und die Muffe 75 wieder nach rechts geschoben wird, wodurch das Rückschlagventil
62 über Hebel 73 angehoben wird. Dadurch wird zunächst der Druck im Zylinderraum
39 und über der Kolbenfläche des Schiebers 67 vermindert, wodurch der Schieber 67
infolge des Druckes der Regulierfeder 47 sinkt und die Verbindung zwischen Zylinderraum
36 und Flüssigkeitsbehälter 86 abschließt. Da aber die Verbindung der Zylinderräume
36 und 39 über Ventil 62 geöffnet ist, so saugt der Kolben 17 bei seinem weiteren
Rücklauf die Flüssigkeit aus dem Zylinderraum 39 ab, wodurch sich der Kolben 20
senkt und damit den Niederhalter 2 über die Zwischenhebel und -stangen anhebt. Nach
dem Anschlag der Fläche 81 der Nabe 82 an die entsprechende Fläche der Muffe 75
wird diese, ferner der Hebel 65 und damit der Niederhalter 2 kraftschlüssig mit
dem Kolben 17 und dein Messer i zurückgenommen.
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Bei dieser Ausführungsart nach Abb.3 und 4 wird für den Antrieb des
Niederhalters 2 nennenswerte Leistung nur während der kurzen Zeitspanne verbraucht,
die der Steuerschieber 67 zur Zurücklegung seines Hubes benötigt, wobei kurz vor
der Herstellung der Verbindung zwischen Zylinderraum 36 undFlüssigkeitsbehälter
86 das selbsttätige Rückschlagventil62, freigegeben von seiner Steuerung, den Zylinderraum
39 abgeschlossen hat.
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Auch bei dieser Ausführung gemäß der Erfindung sind die eingangs erwähnten
Forderungen voll und ganz erfüllt.