DE102006031890B4

DE102006031890B4 - Einrichtung zum gewichtsgenauen Ablängen von Stangenabschnitten und Verfahren zur Ermittlung der Schlagenergie

Info

Publication number: DE102006031890B4
Application number: DE200610031890
Authority: DE
Inventors: Stefan Morgenstern; Heiko Jaeger
Original assignee: Maschinenbau Service Automatisierungstechnik Chemnitz GmbH
Current assignee: Maschinenbau Service Automatisierungstechnik GmbH
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2026-07-08
Also published as: DE102006031890A1

Abstract

Einrichtung zum gewichtsgenauen Ablängen von Stangenabschnitten, bestehend aus einer Halbzeugschneideinheit und einer das Gewicht des abgelängten Stangenabschnittes erfassenden elektronischen Wägezelle, die an einem Rechner angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbzeugschneideinheit (1) aus einer Schneidpresse besteht, die durch einen Torquemotor (4) angetrieben wird, der eine Schlagmasse eines Schlaghammers (5) wechselseitig in Eingriff bringt, und an den beiden Enden des Schwenkbereiches des Schlaghammers (5) je ein Schnittwerkzeug (6) angeordnet ist, wobei beidseitig zwischen zwei parallel nebeneinander auf einer Werkzeugplatte (7) befestigten Lagerböcken (8) eine Scherschwinge (9) mit einer Scherbuchse (10) angelenkt ist, und der Schwenkbereich der Scherschwinge (9) an der vorderen Stirnseite (11) durch einen oberen Festanschlag (16) und durch einen unteren Festanschlag (12) begrenzt ist; und die Scherbuchse (10) in der Scherschwinge (9) mit einer feststehenden Scherbuchse (17) im gegenüberliegenden Lagerbock (8) koaxial ausgerichtet ist, sowie durch Druckfedern (19), die zwischen der Werkzeugplatte (7) und der Scherschwinge (9) angeordnet sind, und durch einen Pneumatikzylinder (20), der auf der hinteren Stirnseite (21) der Scherschwinge (9) an der Werkzeugplatte (7) befestigt ist und dessen Kolbenstange (22) in einem Langloch (23) der Scherschwinge (9) geführt angeordnet ist, gehalten wird, wobei der Pneumatikzylinder (20) an der unteren Kolbenseite (24) druckbeaufschlagt ist, und die obere Kolbenringfläche (25) mittels eines Schnellentlüftungsventils beschaltet ist, und auf der Scherschwinge (9) senkrecht über der Scherbuchse (10) ein Schlagkopf (26) für den Schlaghammer (5) zum Einleiten der erforderlichen Schlagenergie für das Abtrennen des Stangenabschnittes angeordnet ist, und der untere Festanschlag (12) eine Durchgangsbohrung (27) aufweist, die im Betrieb der Halbzeugschneideinheit (1) durch eine Stange (28) formschlüssig verschlossen ist und bei offener Durchgangsbohrung (27) zum Ermitteln der erzeugten Schlagenergie dient, ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum gewichtsgenauen Ablängen von Stangenabschnitten, bestehend aus einer Halbzeugschneideinheit und einer das Gewicht des abgelängten Stangenabschnittes erfassenden elektronischen Wägezelle, die an einem Rechner angeschlossen ist und ein Verfahren zur Ermittlung der Schlagenergie.
Aus DE 102 17 026 C1 ist eine in schnell laufenden Schneidmaschinen einsetzbare Schneideinrichtung bekannt, mit der über ein Getriebemittel eine größere Schneidgeschwindigkeit realisierbar ist.
Im Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zur Ermittlung der Schlagenergie bekannt. Eine solche Vorrichtung ohne Schneidpresse ist in DE 33 00 324 C2 beschrieben.
Aus der DE 2608551 A1 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen von gewichts- oder volumengenauen Halbzeugen, insbesondere Knüppelabschnitten für Kalt- oder Warmverformung bekannt, wobei die Einrichtung aus einer einen Längenanschlag tragenden Brücke auf zwei Führungen besteht, die parallel zur Halbzeugabschnittsbewegungseinrichtung mit einer Halbzeugschnittschere verbunden sind, wobei die Brücke durch einen Stellmotor über eine Gewindespindel gegenüber den Führungen verschiebbar ist und mit Klemmeinrichtungen zum Klemmen der Brücke mit den Führungen in der jeweiligen Abscherstellung versehen sind, wobei ein Rechner mit seinem Ausgabewerk an den Klemmvorrichtungen angeschlossen ist, um diese kurz vor dem Verschieben der Brücke durch den Stellmotor zu lösen bzw. nach dem Verstellen zu verklemmen. In den Rechner sind die Querschnittsabmessungen und das Sollgewicht des Halbzeugabschnittes sowie das spezifische Gewicht des Werkstückmaterials eingebbar, und durch eine jeweils das Gewicht des unmittelbar vorher abgescherten Halbzeugabschnittes erfassende elektronische Wägezelle, die über einen Analog-Digital-Wandler an das Eingabewerk des Rechners angeschlossen ist, dessen Ausgang mit dem Stellmotor des Längenanschlages verbunden ist. Diese Erfindung entspricht nicht mehr den Produktivitätsanforderungen, große Mengen von Stangenabschnitten pro Zeiteinheit bei möglichst glatter und senkrechter Trennfläche an den Stangenabschnitten zu erzeugen.
Die DE 10 2004 043 189 B3 zeigt eine Schneidpresse mit einem Antrieb, der aus einem NC-gesteuerten Torquemotor besteht, der die Schlagmasse zum Ablängen von Stangenabschnitten wechselseitig zum Eingriff bringt, und im Schwenkbereich der Schlagmasse je ein Schnittwerkzeug angeordnet ist. Damit wird die Produktivität der Schneidpresse fast verdoppelt. Der Durchmesser und das Stangenmaterial bestimmen die erforderliche Schlagenergie für den Trennvorgang. Liegt eine Überdimensionierung der Schlagenergie vor, neigt die Schneidpresse zur Selbstzerstörung.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum gewichtsgenauen Ablängen von Stangenabschnitten, bestehend aus einer Halbzeugschneideinheit und einer das Gewicht des abgelängten Stangenabschnittes erfassenden elektronischen Wägezelle, die an einem Rechner angeschlossen ist, zu entwickeln, welche eine hohe Produktivität aufweist und nicht zur Selbstzerstörung neigt. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Ermittlung der Schlagenergie für eine solche Einrichtung anzugeben.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch eine Einrichtung zum gewichtsgenauen Ablängen von Stangenabschnitten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren zur Ermittlung der Schlagenergie mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.
Zweckmäßig ist es, dass die Stangenlängenmesseinheit aus einem Arbeitszylinder besteht, dessen Kolbenstange einen auf einer Führung verschiebbaren Messsystemgleiter trägt, der die Stange gegen die abgesenkte Scherbuchse der Scherschwinge verfährt, und über den Messsystemgleiter die Stangenlänge rechnergesteuert ermittelt. Vorteilhaft ist es, dass die Stangenvorschubeinheit aus einer auf einem Gestell parallel zur abzulängenden Stange verfahrbaren, rechnergesteuerten Lineareinheit mit einem Greifer für die Stange besteht, wobei aus der Gewichtsvorgabe des abzulängenden Stangenabschnittes und der fortlaufenden Längenkorrektur aus der Massenbilanz des vorangegangenen abgelängten Stangenabschnittes die Soll-Abschnittslänge als Verfahrweg für die Lineareinheit im Rechner ermittelt und die aktuelle Stangenlänge verfolgt wird, um aus der letztendlich ermittelten Reststücklänge der Stange den erforderlichen Verfahrweg der Lineareinheit für die erste Soll-Abschnittslänge der nächstfolgenden Stange zu ermitteln.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen
1: eine Gesamtansicht einer Einrichtung zum gewichtsgenauen Ablängen von Stangenabschnitten,
2: eine Halbzeugschneideinheit,
3: eine Scherschwinge im Längsschnitt,
4: eine Schnittdarstellung eines unteren Festanschlages nach 3,
5: den unteren Festanschlag nach 4 mit einem Stempel,
6: ein Gestell mit einer Stangenlängenmesseinheit,
7: eine Schnittdarstellung einer Stangenvorschubeinheit mit einer Halbzeugschneideeinheit und einer Sortiereinheit, und
8: eine Wägezelle mit der Sortiereinheit
Die 1 zeigt eine Gesamtansicht einer Einrichtung zum gewichtsgenauen Ablängen von Stangenabschnitten, bestehend aus einer Halbzeugschneideinheit 1, einer Stangenlängenmesseinheit 30, einer Stangenvorschubeinheit 32, einer Sortiereinheit 40 und einem Rechner. Gemäß 2 besteht die Halbzeugschneideinheit 1 aus einer Schneidpresse, die durch einen NC-gesteuerten Torquemotor 4 angetrieben wird, der die Schlagmasse eines Schlaghammers 5 wechselseitig in Eingriff bringt, und an den Enden des Schwenkbereiches der Schlagmasse je ein Schnittwerkzeug 6 angeordnet ist, wobei beidseitig zwischen zwei parallel nebeneinander auf einer Werkzeugplatte 7 befestigten Lagerböcken 8 je eine Scherschwinge 9 mit einer Scherbuchse 10 angelenkt ist. An die Scherschwingen 9 reichen je ein blasluftgetriebenes Abführrohr 33 für die abgelängten Stangenabschnitte, die einer elektronisch gesteuerten Wägezelle 38 mit einer sich daran anschließenden Sortiereinheit 4 zugeführt werden. Wie aus 3 ersichtlich, ist ein Schwenkbereich der Scherschwinge 9 an der vorderen Stirnseite 11 durch einen oberen Festanschlag 16 und durch einen unteren Festanschlag 12 begrenzt. Liegt die Scherschwinge 9 am oberen Festanschlag 16 an, ist die Scherbuchse 10 der Scherschwinge 9 koaxial mit einer feststehenden Scherbuchse 17 im gegenüberliegenden Lagerbock 8 ausgerichtet. Durch Druckfedern 19, die zwischen der Werkzeugplatte 7 und der Scherschwinge 9 angeordnet sind, und durch einen Pneumatikzylinder 20, der auf der hinteren Stirnseite 21 der Scherschwinge 9 mittels einer Kolbenstange 22 in einem Langloch 23 der Scherschwinge 9 geführt angeordnet ist, liegt die Scherschwinge 9 am oberen Festanschlag 16 an. In dieser Stellung ist der Pneumatikzylinder 20 an der unteren Kolbenseite 24 druckbeaufschlagt, und die obere Kolbenringfläche 25 mittels eines Schnellentlüftungsventiles, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist, beschaltet. Auf der Scherschwinge 9 ist senkrecht über der Scherbuchse 10 ein Schlagkopf 26 für den Schlaghammer 5 angeordnet. Der untere Festanschlag 12 weist gemäß 4 eine Durchgangsbohrung 27 auf, die im Betrieb der Halbzeugschneideinheit 1 durch eine Stange 28 formschlüssig verschlossen ist, und bei offener Durchgangsbohrung 27 zur Ermittlung der erzeugten Schlagenergie dient. Zur Messung der Schlagenergie wird ein Stempel 29, der mit einer Kraftmesseinrichtung verbunden ist, in die offene Durchgangsbohrung 27 eingepresst (siehe 5). Aus der Einpresskraft und der Einpresstiefe des Stempels 29 in die Durchgangsbohrung 27 wird die Schlagenergie ermittelt, die die eingesetzte Schlagmasse des Schlaghammers 5 und die Geschwindigkeit des Schlaghammers 5 beim Auftreffen auf den Schlagkopf 26 erzeugen. Da bei Änderungen des Stangenmaterials und/oder Änderung des Stangendurchmessers der Stangen 31 sich de erforderliche Schlagenergie zum Durchtrennen der Stange 31 auch verändert, ist die Schlagenergie diesen Erfordernissen anzupassen. Durch Änderung der Masse des Schlaghammers 5 und/oder Änderung der Auftreffgeschwindigkeit des Schlaghammers 5 auf den Schlagkopf 26 kann die Schlagenergie der erforderlichen Schnittenergie zum Trennen der Stange 31 angepasst werden. Die Restenergie darf nur so klein sein, dass keine weitere Schnittbewegung erzeugt wird. Damit wird verhindert, dass sich die Halbzeugschneideinheit 1 selbst zerstört und die beiden Scherbuchsen 10, 17 durch erzeugte Abschnitte miteinander verklemmen. Vor dem Schnittvorgang ist die Stangenlänge zu ermitteln. Dies erfolgt über eine Stangenlängenmesseinheit 30. Diese besteht gemäß 6 aus einem Arbeitszylinder 48, dessen Kolbenstange 49, einen auf einer Führung 50 verfahrbaren Messsystemgleiter 51 trägt, der die Stange 31 gegen die abgesenkte Scherbuchse 10 der Scherschwinge 9 verfährt und die Stangenlänge ermittelt, wobei auf einem Gestell 44 Auflagen 45 für eine Führung 47 der Stange 31 und Absteckpositionen 52 für unterschiedliche Stangenlängengruppen zur orientierten Aufnahme der Stangenlängenmesseinheit 30 mittels eines Absteckers 46 angebracht sind. Die in 7 dargestellte Stangenvorschubeinheit 32 besteht aus einer auf einem Gestell 55 parallel zur abzulängenden Stange 31 verfahrbaren, rechnergestützten Lineareinheit 54 mit einem Greifer 53 für die Stangen 31, wobei der Verfahrweg der Lineareinheit 54 die Soll-Abschnittslänge des Stangenabschnittes ist, die der Rechner 3 aus der Gewichtsvorgabe des abzulängenden Stangenabschnittes und der fortlaufenden Längenkorrektur aus der Massenbilanz des vorangegangenen, abgelängten Stangenabschnittes ermittelt. Die Reststücke der Stangen 31 nach dem Schnittwerkzeug 6 über eine nicht dargestellte Leitung abgeführt. Gemäß 1 schließt sich an jedes der beiden Schnittwerkzeuge 6 ein Abführrohr 33 mit Blasluftförderung für die abgelängten Stangenabschnitte an. Jedes der beiden Abführrohre 33 leitet die Stangenabschnitte gemäß 7 zu einer Lichtschranke 34 zum Quittieren des Eintrittes eines Stangenabschnittes in einen Stutzen 35 eines Teilrades 36. Das Teilrad 36 ist gemäß 8 um 360 Grad drehbar und weist zwei um 180 Grad senkrecht gegenüberstehende Kammern 37 auf, die mit je einem nicht dargestellten Dämpfungselement zur Verringerung der Einschwingzeit des eingeleiteten Stangenabschnittes versehen sind. Unter dem Teilrad 36 ist eine elektronische Wägezelle 38 angeordnet, die den aus der um 180 Grad gedrehten Kammer 37 fallenden Stangenabschnitt aufnimmt und sein Gewicht ermittelt. Das Gewicht wird dem Rechner 3 zugeführt, der die Soll-Abschittslänge ermittelt und die aktuelle Stangenlänge verfolgt, um aus der letztendlich ermittelten Reststücklänge der Stange 31 den erforderlichen Verfahrweg der Lineareinheit 54 für die erste Soll-Abschittslänge der nächstfolgenden Stange 31 zu ermitteln. Die gewogenen Stangenabschnitte werden in eine Sortiereinheit 40 gemäß 8 gefördert. Die Sortiereinheit 40 besteht aus zwei Rutschen 42, 43 und einer Weiche 41, welche aufgrund der Massenbilanzierung die Stangenabschnitte in die Rutsche 42 für qualitätsgerechte und in die Rutsche 43 für nicht qualitätsgerechte Stangenabschnitte leitet.
Bezugszeichenliste

1: Halbzeugschneideinheit
3: Rechner
4: Torquemotor
5: Schlaghammer
6: Schnittwerkzeug
7: Werkzeugplatte
8: Lagerböcke
9: Scherschwinge
10: Scherbuchse
11: vordere Stirnseite
12: unterer Festanschlag
16: oberer Festanschlag
17: Scherbuchse
19: Druckfedern
20: Pneumatikzylinder
21: hintere Stirnseite
22: Kolbenstange
23: Langloch
24: untere Kolbenseite
25: obere Kolbenringfläche
26: Schlagkopf
27: Durchgangsbohrung
28: Stange
29: Stempel
30: Stangenlängenmesseinheit
31: Stange
32: Stangenvorschubeinheit
33: Abführrohr
34: Lichtschranke
35: Stutzen
36: Teilrad
37: Kammern
38: Wägezelle
40: Sortiereinheit
41: Weiche
42: Rutsche
43: Rutsche
44: Gestell
45: Auflagen
46: Abstecker
47: Führung
48: Arbeitszylinder
49: Kolbenstange
50: Führung
51: Messsystemgleiter
52: Absteckpositionen
53: Greifer
54: Lineareinheit
55: Gestell

Claims

Einrichtung zum gewichtsgenauen Ablängen von Stangenabschnitten, bestehend aus einer Halbzeugschneideinheit und einer das Gewicht des abgelängten Stangenabschnittes erfassenden elektronischen Wägezelle, die an einem Rechner angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbzeugschneideinheit (1) aus einer Schneidpresse besteht, die durch einen Torquemotor (4) angetrieben wird, der eine Schlagmasse eines Schlaghammers (5) wechselseitig in Eingriff bringt, und an den beiden Enden des Schwenkbereiches des Schlaghammers (5) je ein Schnittwerkzeug (6) angeordnet ist, wobei beidseitig zwischen zwei parallel nebeneinander auf einer Werkzeugplatte (7) befestigten Lagerböcken (8) eine Scherschwinge (9) mit einer Scherbuchse (10) angelenkt ist, und der Schwenkbereich der Scherschwinge (9) an der vorderen Stirnseite (11) durch einen oberen Festanschlag (16) und durch einen unteren Festanschlag (12) begrenzt ist; und die Scherbuchse (10) in der Scherschwinge (9) mit einer feststehenden Scherbuchse (17) im gegenüberliegenden Lagerbock (8) koaxial ausgerichtet ist, sowie durch Druckfedern (19), die zwischen der Werkzeugplatte (7) und der Scherschwinge (9) angeordnet sind, und durch einen Pneumatikzylinder (20), der auf der hinteren Stirnseite (21) der Scherschwinge (9) an der Werkzeugplatte (7) befestigt ist und dessen Kolbenstange (22) in einem Langloch (23) der Scherschwinge (9) geführt angeordnet ist, gehalten wird, wobei der Pneumatikzylinder (20) an der unteren Kolbenseite (24) druckbeaufschlagt ist, und die obere Kolbenringfläche (25) mittels eines Schnellentlüftungsventils beschaltet ist, und auf der Scherschwinge (9) senkrecht über der Scherbuchse (10) ein Schlagkopf (26) für den Schlaghammer (5) zum Einleiten der erforderlichen Schlagenergie für das Abtrennen des Stangenabschnittes angeordnet ist, und der untere Festanschlag (12) eine Durchgangsbohrung (27) aufweist, die im Betrieb der Halbzeugschneideinheit (1) durch eine Stange (28) formschlüssig verschlossen ist und bei offener Durchgangsbohrung (27) zum Ermitteln der erzeugten Schlagenergie dient, sowie auf einem Gestell (44) Auflagen (45) für eine Führung (47) der Stangen (31) sowie Absteckpositionen (52) für unterschiedliche Stangenlängengruppen der Stangen (31) angebracht sind, wobei die Absteckpositionen (52) zur orientierten Aufnahme einer Stangenlängenmesseinheit (30) dient, und mittels der Stangenlängenmesseinheit (30) die Länge der eingelegten Stange (31) ermittelt wird, sowie über den Rechner (3) die Soll-Abschnittslänge des Stangenabschnittes als Verfahrweg einer Lineareinheit (54) für eine sich anschließende Stangenvorschubeinheit (32) ermittelt wird, und die Stange (31) um den errechneten Verfahrweg durch das geöffnete Schnittwerkzeug (6) mittels der Stangenvorschubeinheit (32) geschoben wird, sowie sich an jedes der beiden Schnittwerkzeuge (6) ein Abführrohr (33) mit Blasluftförderung für die anfallenden Stangenabschnitte anschließt und am Ende eines jeden Abführrohres (33) eine Lichtschranke (34) zum Quittieren des Eintritts eines Stangenabschnittes in einen Stutzen (35) eines Teilrades (36) angeordnet ist, wobei das Teilrad (36) um 360 Grad drehbar ist und zwei um 180 Grad senkrecht gegenüberliegende Kammern (37) aufweist, die mit je einem Dämpfungselement zur Verringerung der Einschwingzeit des eingeleiteten Stangenabschnittes versehen sind, und unter dem Teilrad (36) die elektronische Wägezelle (38) angeordnet ist, die den aus der um 180 Grad gedrehten Kammer (37) fallenden Stangenabschnitt aufnimmt und das ermittelte Gewicht dem Rechner (3) zuführt, der aus einer Massenbilanzierung eine fortlaufende Korrektur der Soll-Abschnittslänge ermittelt und die aktuelle Stangenlänge verfolgt und der gewogene Stangenabschnitt in eine rechnergesteuerte Sortiereinrichtung (40) gefördert wird, die aus einer Weiche (41) für zwei Rutschen (42, 43) besteht, welche aufgrund der Massenbilanzierung die Stangenabschnitte in die Rutsche (42) für qualitätsgerechte und in die Rutsche (43) für nichtqualitätsgerechte Stangenabschnitte leitet.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangenlängenmesseinheit (30) aus einem Arbeitszylinder (48) besteht, dessen Kolbenstange (49) einen auf einer Führung (50) verschiebbaren Messsystemgleiter (51) trägt, der die Stange (31) gegen die abgesenkte Scherbuchse (10) der Scherschwinge (9) verfährt, und über den Messsystemgleiter (51) die Stangenlänge rechnergesteuert ermittelt.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangenvorschubeinheit (32) aus einer auf einem Gestell (52) parallel zur abzulängenden Stange (31) verfahrbaren, rechnergesteuerten Lineareinheit (54) mit einem Greifer (53) für die Stange (31) besteht, wobei aus der Gewichtsvorgabe des abzulängenden Stangenabschnittes und der fortlaufenden Längenkorrektur aus der Massenbilanz des vorangegangenen abgelängten Stangenabschnittes die Soll-Abschnittslänge als Verfahrweg für die Lineareinheit (54) im Rechner (3) ermittelt und die aktuelle Stangenlänge verfolgt wird, um aus der letztendlich ermittelten Reststücklänge der Stange (31) den erforderlichen Verfahrweg der Lineareinheit (54) für die erste Soll-Abschnittslänge der nächstfolgenden Stange (31) zu ermitteln.
Verfahren zur Ermittlung der Schlagenergie, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stempel (29), der mit einer Kraftmesseinrichtung verbunden ist, beim Auftreffen eines Schlaghammers (5) auf einen Schlagkopf (26) der Scherschwinge (9) in eine Durchgangsbohrung (27) eingepresst wird, und aus der Einpresstiefe und der gemessenen Einpresskraft die Schlagenergie ermittelt wird.