-
Die
Erfindung bezieht sich auf eine fahrbare Maschine zum Schneiden
und Stanzen von gegenüber
Metallen „weichen" Werkstücken mit
beträchtlicher
Dicke, insbesondere Kammerfüllelemente
aus Kunststoff-gebundenem Gummigranulat.
-
Beim
Bau von Gleisanlagen kommen Schallschutzmaßnahmen immer mehr zur Anwendung, darunter
solchen, die mit sogenannten Kammerfüllelementen oder Schienenkammerfüllelemente
aus Polyurethan-gebundenem Gummigranulat arbeiten. Im Falle von
Straßenbahngleisen
gibt es Spurstangen zwischen den Schienen, die den genauen Schienenabstand
garantieren sollen. Es kommt deshalb vor, dass gleisinnere Kammerfüllelemente
auf Länge geschnitten
werden müssen,
um genau an den Spurstangen anzuliegen und jede Lücke zu füllen. Ferner kann
es beim Einbau der Kammerfüllelemente
vorkommen, dass gewisse Hindernisse durch Aussparungen in dem betreffenden
Kammerfüllelement
umgangen werden müssen.
Solche Arbeiten können nicht
von vornherein geplant und durch entsprechende Herstellung von Kammerfüllelementen
in der Fabrik berücksichtigt
werden. Vielmehr ist es notwendig, die Anpassung der Abmessung der
Kammerfüllelemente
an Ort und Stelle vorzunehmen.
-
Es
gibt viele Arten von Stanzmaschinen für Bleche, Leder, Folien und
Textilien, die sich jedoch nicht für das Schneiden von Kammerfüllelementen eignen,
schon weil die Hublänge
des Werkzeugs nicht für
Kammerfüllelemente
ausreichen würde. Stanzmaschinen
mit ausreichend großer Kraft
weisen ein massives Maschinengestell auf und sind nicht verfahrbar,
wie es für
den Einsatz an Baustellen nötig
wäre.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zum Schneiden
und Stanzen von Werkstücken
nach Art der Kammerfüllelemente
bereitzustellen, mit der die beschriebenen Arbeiten an Gleisbaustellen
und dergleichen ausgeführt
werden können.
Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst und durch
die weiteren Merkmale der abhängigen
Ansprüche
ausgestaltet und weiterentwickelt.
-
Im
Einzelnen umfasst die Schneid- und Stanzmaschine ein Fahrgestell
zum Verfahren der Maschine an Baustellen. Eine Führungssäule zum Auf- und Abwärtsverfahren
eines Werkzeugträgerschlittens
ist auf das Fahrgestell montiert. Am Werkzeugträgerschlitten ist ein Schneidmesser
oder Stanzwerkzeug austauschbar befestigt. Neben der Führungssäule ist
ein Werkstücktisch
zur Auflage des zu bearbeitenden Werkstückes vorgesehen. Der Werkzeugträgerschlitten
kann zusammen mit seinem Werkzeug in Richtung auf den Werkstücktisch
und von diesem weg mittels eines Antriebs verfahren werden.
-
Kammerfüllelemente
aus Polyurethan-gebundenem Gummigranulat haben die Tendenz, dem Schneid-
oder Stanzdruck auszuweichen. Dies führt dazu, dass senkrechte Stanzschnittflächen an
solchen Kammerfüllelementen,
die mit gebogenem Werkzeugblatt hergestellt werden, von der senkrechten
Schnittrichtung abweichen. Diese Tendenz ist umso stärker ausgeprägt, je mehr
das Schneid- oder Stanzwerkzeug nachgibt und selbst von der senkrechten
Richtung abweicht. Zu dieser Nachgiebigkeit des Werkzeugs zählen auch
Führungstoleranzen
mit Kippneigung des Werkzeugträgerschlittens
an der Führungssäule der
Maschine. Um die Kippneigung des Werkzeugträgerschlittens möglichst
gering zu halten, ist vorgesehen, dass der Antrieb zum Hin- und Herbewegen des
Werkzeugträgerschlittens
im Wesentlichen fluchtend zu dem Schneid- oder Stanzwerkzeug am
Werkzeugträgerschlitten
angreift. Man kann auch davon sprechen, dass der Werkzeugantrieb
und das Werkzeug gleichachsig (nicht oder nur unwesentlich gegeneinander
versetzt) angeordnet sind. Zusätzlich
wird eine Führung
des Werkzeugs an einem sich senkrecht erstreckenden Widerlager des Werkstücks bevorzugt.
Um das Ausweichen des Werkstücks
möglichst
gering zu halten, wird ein Spannaufsatz am Werkstücktisch
angebracht, um so mit dem Widerlager einen Schraubstock zum Einklemmen
des Werkstücks
zu bilden.
-
Um
einen Wechsel des Schneid- oder Stanzwerkzeugs zu erleichtern, weist
der Werkzeugträgerschlitten
eine Führungsschiene
auf, die sich quer zur Bewegungsrichtung des Schlittens erstreckt.
An dem der Schneidkante des Werkzeugs entgegengesetzten Ende ist
eine Stützplatte
am Werkzeug vorgesehen, die in die sich quer erstreckende Führungsschiene
geschoben und festgelegt werden kann. Dadurch kann das Schneid-
oder Stanzwerkzeug einfach eingesetzt bzw. ausgewechselt werden.
Es kommen verschiedene Formen von Werkzeugen in Betracht, beispielsweise
ein fallbeilartiges Schneidmesser zum Zerteilen von Kammerfüllelementen,
ein Schneidmesser mit halbkreisförmigem
Blatt zum Ausstanzen eines halbkreisförmigen Ausschnitts am Kammerfüllelement
oder ein V-förmiges
Schneidmesser zur Herstellung einer Kerbe. Dies sind nur Beispiele,
es können
noch weitere Querschnittsformen von vordefiniert geformten Ausstanzungen
erzeugt werden.
-
Der
Antrieb des Werkzeugträgerschlittens
ist bevorzugt ein hydraulischer Antrieb, der eine Hydropumpe, einen
hydraulischen Zylinder und eine Steuerventilanordnung umfasst. Als
Hauptelement der Steuerventilanordnung wird ein drosselndes Vierwegeventil
bevorzugt, das mit einem Schieberkolben und mit Anschlüssen zu
einer Pumpendruckleitung, einer Rücklaufleitung, einer ersten
Arbeitsleitung für Werkzeug
abwärts
und einer zweiten Arbeitsleitung für Werkzeug aufwärts versehen
ist. Ein solches drosselndes Vierwegeventil kann eine Zwischenstellung
einnehmen, in der der Werkzeugträgerschlitten mit
minimaler Kraft nach abwärts
gefahren wird. Dies bedeutet, dass beim Auftreten bereits eines
geringen Widerstandes die Abwärtsfahrt
des Werkzeugträgerschlittens
beendet wird. Auf diese Weise werden Sicherheitsanforderungen an
die Maschine erfüllt.
-
Die
Steuerventilanordnung weist zwei Steuerelemente auf, die so angeordnet
sind, dass man beide Hände
gleichzeitig benötigt,
wenn man diese beiden Steuerelemente gleichzeitig betätigen will.
Das Steuerventil weist eine Extremstellung auf, in der der Werkzeugträgerschlitten
mit großer
Kraft nach abwärts
gefahren wird. Diese Extremstellung kann aber nur durch gleichzeitiges
Betätigen
der beiden Steuerelemente herbeigeführt werden. Auf diese Weise wird
den Sicherheitsanforderungen Rechnung getragen.
-
Die
beiden Steuerelemente können
elektrische oder mechanische Mittel umfassen. Im Falle von mechanischen
Mitteln kann man zwei Steuerknüppel,
für jede
Hand einen Steuerknüppel,
anwenden, um über
eine Überlagerungsmechanik
die passenden Steuerungen einzugeben. Die Überlagerungsmechanik umfasst
einen Waagebalken, der mittig an den Schieberkolben des Vierwegeventils
angelenkt ist und der außermittig
so abgestützt
wird, dass eine Schwenkbewegung des Waagebalkens um die Abstützstelle
möglich
ist. An den Enden des Waagebalkens greifen jeweils ein erster oder
zweiter Steuerknüppel
an, wobei der Waagebalken mit dem ersten Steuerknüppel in
solche Positionen verstellt werden kann, dass diesen Positionen
Stellungen des Schieberkolbens für
sanfte Aufwärts-
oder Abwärtsfahrt
oder Stillstand entsprechen, während
mit dem zweiten Steuerknüppel
bei der Position des Waagebalkens für sanfte Abwärtsfahrt
dem Schieberkolben noch eine Position erteilt werden kann, die eine
kraftvolle Abwärtsfahrt
einleitet. Die kraftvolle Abwärtsfahrt
des Werkzeugträgerschlittens
kann deshalb nur mit beiden Händen
an beiden Steuerknüppeln
erzielt werden.
-
Zur
Fahrtbegrenzung des Werkzeugträgerschlittens
nach oben und unten werden Endschalter verwendet, die elektrischer
oder mechanischer Natur sein können
und die Pumpe oder das Steuerventil dazu bringen, den Werkzeugträgerschlitten
stillzusetzen.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
-
1 die
Schneid- und Stanzmaschine, schematisiert und von der Seite gesehen,
-
2 die
Maschine in perspektivischer Darstellung,
-
3 eine
Einzelheit aus 1 oder 2 in vergrößerter Darstellung
und
-
4 eine Überlagerungsmechanik
als Teil der Steuerung der Maschine.
-
Die
hauptsächlichsten
Teile der Maschine sind ein Fahrgestell 1, eine Führungssäule 2,
ein Werkzeugträgerschlitten 3,
ein Antrieb 4 zum Hin- und Herbewegen des Werkzeugträgerschlittens,
ein Werkstücktisch 5 und
ein Schneid- oder Stanzwerkzeug 6. Dieses Werkzeug kann
fallbeilartig ausgebildet sein (2), wenn
ein Werkstück 7 quer
durchtrennt werden soll; es kommen auch gebogene Formen des Werkzeugs 7 in
Betracht, wenn Randausschnitte am Werkstück 7 ausgestanzt werden
sollen. Solche Stanzwerkzeuge können
halbrunde, U-förmige,
V-förmige, rechteckförmige oder
andere Querschnittsformen des Schneidblattes aufweisen.
-
Das
Fahrgestell 1 ist karrenartig aufgebaut, d. h. es umfasst
eine Achse 10 mit daran angebrachten Rädern 11, eine Standplatte 12 mit
Versteifungsblechen 13 und zwei Führungsstangen 14 zum
Manövrieren
der Maschine. Die Führungssäule 2 erhebt sich über der
Standplatte 12, an der sie befestigt ist, und umfasst ein
hohles Inneres 20, das als Tank für Hydraulikflüssigkeit
benutzt wird. An der Vorderseite bildet die Führungssäule 2 ein Führungsbett 21 für den Werkzeugträgerschlitten 3.
Dieser weist eine Schlittenplatte 30 auf, die mit Griffrändern 31 (3) das
Führungsbett 21 umgreift
und so an der Führungssäule 2 in
vertikaler Richtung geführt
ist. Senkrecht zur Schlittenplatte 30 erstreckt sich eine
Führungsschiene 32,
die einen T-förmigen
Führungsschlitz 33 aufweist.
Das Werkzeug 6 besitzt einen T-förmigen Kopf 60, dessen
oberes Ende von einer Stützplatte
gebildet wird, die in dem Schlitz 33 aufgenommen wird und
mittels eines Riegels 34 dort verriegelt werden kann.
-
Der
Werkstücktisch 5 ist
zur Auflage eines zu bearbeitenden Werkstücks 7 und zu dessen
Festspannen ausgebildet und weist eine waagerechte Tischplatte 50 und
eine senkrechte Rückenplatte 51 auf,
an der sich ein Widerlager 52 für das Werkstück 7 befindet.
Wie am besten aus 3 ersichtlich, weist das Widerlager 52 eine
Reihe von Riffelplatten 53 mit dazwischen angeordneten
Führungsschlitzen 54 auf.
Die Führungsschlitze 54 dienen
zur Führung von
Randkanten 61 des Werkzeugs 6. Wie in 2 dargestellt,
gibt es in der Tischplatte 50 eine Reihe von Arretierungsbohrungen 55,
in die ein Spannaufsatz 56 (1 und 3)
eingreifen kann, um sich an der Tischplatte 50 abzustützen. Das
Widerlager 52 und der Spannaufsatz 56 bilden zusammen
einen Schraubstock, der das Werkstück 7 einklemmt und festhält. Es sei
noch erwähnt,
dass die Tischplatte 50 über einen Pfeiler 57 an
der Grundplatte 12 abgestützt wird.
-
Der
Antrieb 4 umfasst eine Hydropumpe 40 (1),
die von einem Elektromotor 41 angetrieben wird und Hydraulikflüssigkeit
unter Druck zu einer Steuerventilanordnung 42 und darüber hinaus
zu einem hydraulischen Zylinder 43 oder zum Tank 20 fördert. Zu
diesem Zweck gibt es eine Pumpendruckleitung 44, eine Rücklaufleitung 45 zum
Tank 20, eine erste Arbeitsleitung 46 und eine
zweite Arbeitsleitung 47. Über die erste Arbeitsleitung 46 wird
die Kolbenstange 43a des Zylinders 43 in Richtung
auf Absenken des Werkzeugs 6 betätigt und über die zweite Arbeitsleitung 47 im
Sinne der Aufwärtsbewegung
des Werkzeugs 6. Das Hauptventil in der Steuerventilanordnung
ist ein drosselndes Vierwegeventil mit Schieberkolben 48 (4)
zur dosierten Druckzuführung
zum hydraulischen Zylinder 43 entweder über die erste oder die zweite
Arbeitsleitung. Auf diese Weise kann die Kraft, mit der der Werkzeugträgerschlitten 3 und
damit das Werkzeug 6 bewegt werden, genau dosiert erzeugt
werden. Es hängt
dies von der Stellung des Schieberkolbens 48 des Vierwegeventils
relativ zu Anschlüssen
für die
Pumpenleitung 44, die Rücklaufleitung 45,
die erste Arbeitsleitung 46 und die zweite Arbeitsleitung 47 ab.
Die Stellung des Schieberkolbens 48 wird über eine Überlagerungsmechanik 8 gesteuert,
die anhand der 4 erläutert wird.
-
Die Überlagerungsmechanik 8 weist
einen Waagebalken 80 auf, der in etwa mittig mit dem Schieberkolben 48 der
Steuerventilanordnung 92 über ein Schwenkgelenk 49 antriebsmäßig verbunden
ist. Die Steuerflächen
des Schieberkolbens 48 befinden sich im Inneren des Gehäuses des
Vierwegeventils. Die Stellung des Schieberkolbens 48 relativ
zu den Steuerräumen
mit den Anschlüssen
zu den Arbeitsleitungen 46, 47 oder der Rücklaufleitung 45 bestimmt
die Betriebsweise des Antriebs 4 dahingehend, ob der Werkzeugträgerschlitten 3 nach
oben oder unten gefahren wird und mit welcher Kraft oder ob die
Stellung des Werkzeugträgerschlittens 3 beibehalten
bleibt. Um die Stellung des Schieberkolbens 48 einzustellen,
kann die Stellung des Waagebalkens 80 mittels zweier Handhebel
oder Steuerknüppel 81 und 82 verändert werden.
Die Steuerknüppel 81, 82 stellen
zweiarmige Hebel dar, die um gehäusefeste
Zapfen 83 bzw. 84 schwenkbar sind und mit ihren
Enden 85 bzw. 86 an den Enden 85a bzw. 86a des
Waagebalkens 80 angreifen. Dem Waagebalken 80 sind
noch zwei Hebelabstützstellen 87 und 88 zugeordnet,
die sich etwa in der Mitte zwischen dem Schwenkgelenk 49 und
dem benachbarten Ende 85a bzw. 86a des Waagebalkens 80 befinden
und den Waagebalken 80 abstützen, wenn die Steuerknüppel 81 und 82 außer Eingriff
mit den Enden 85a, 86a des Waagebalkens 80 gebracht
werden.
-
Die
Maschine verfügt
noch über
Endschalter zur Begrenzung des Hubes der Kolbenstange 43a des
Arbeitszylinders 43, und zwar einen nicht dargestellten,
unteren Endschalter und einen oberen Endschalter 9 (2).
Der obere Endschalter 9 ist über ein Gestänge 90,
von dem Teile in 4 dargestellt sind, aber sonst
der Übersichtlichkeit
halber fortgelassen wurden, mit einem zweiten Balken 91 verbunden,
der das Schwenkgelenk 49 trägt, über den der Schieberkolben 48 verschoben
werden kann. Wenn der Schlitten 3 gegen den Endschalter 9 fährt, hebt das
Gestänge 90 den
zweiten Balken 91 an und verschiebt den Schieberkolben 48 in
die neutrale Stellung für Ölrücklauf.
-
Die
Betriebsweise der Maschine ist wie folgt:
Je nach der Art des
vorgesehenen Schnittes am Werkstück 7 wird
ein passendes Schneid- oder Stanzwerkzeug 6 in den Werkzeugträgerschlitten 3 eingespannt.
Das zu bearbeitende Werkstück 7 wird auf
die Tischplatte 50 aufgelegt und gegebenenfalls mit dem
Spannaufsatz 56 eingespannt. Falls nicht bereits geschehen,
wird die Hydropumpe 40 in Gang gesetzt, die Hydraulikflüssigkeit
an die Steuerventilanordnung 42 liefert. Der Schieberkolben 48 wird
in eine Stellung gebracht, in der die zugeführte Hydraulikflüssigkeit
zum größten Teil über die
Rücklaufleitung 45 zum
Tank 20 abfließt,
ein kleiner Anteil jedoch über
die Arbeitsleitung 46 dem Arbeitszylinder 43 in
gedrosselter Weise zugeführt
wird, so dass sich der Werkzeugträgerschlitten 3 mit
außerordentlich geringer
Kraft nach unten bewegt. Diese Zwischenstellung des Schieberkolbens 48 wird
dadurch erzielt, dass der Steuerknüppel 81 in bestimmter
Stellung in Eingriff mit dem Ende 85a des Waagebalkens 80 gehalten
wird, während
der Steuerknüppel 82 außer Eingriff
mit dem Ende 86a des Waagebalkens 80 bleibt, d.
h. dieses Ende 86a nicht stützt. Der Waagebalken 80 stützt sich
deshalb an der Hebelabstützstelle 88 ab,
wie in 4 dargestellt.
-
Zur
kraftvollen Abwärtsfahrt
des Werkzeugträgerschlitten 3 wird
der Schieberkolben 48 in eine Stellung verschoben, in der
der Pumpenanschluss 44 mit dem Arbeitsanschluss 46 unter
Abmilderung der Drosselwirkung des Schieberkolbens verbunden wird.
Hierzu wird das Betätigungsende
des Steuerknüppels 82 niedergedrückt, um
das Ende 86a des Waagebalkens 80 anzuheben, während gleichzeitig der
Steuerknüppel 81 in
seiner Stellung verharrt oder ebenfalls niedergedrückt wird,
um auch das Ende 85a des Waagebalkens 80 anzuheben.
Die dadurch herbeigeführte
Verschiebung des Schieberkolbens 48 führt dazu, dass der hydraulische
Steuerquerschnitt zu dem Arbeitsanschluss 46 vergrößert wird und
dem Arbeitszylinder 43 die Hydraulikflüssigkeit schließlich ohne
Drosselung zugeführt
wird. Das Werkzeug 6 dringt somit kraftvoll in das Werkstück 7 ein
und durchtrennt dieses. Mittels des nicht gezeigten, unteren Endschalters
kann der Antrieb beendet werden.
-
Der
Rückhub
des Arbeitszylinders 43 erfolgt entweder automatisch aufgrund
des unteren Endschalters oder wird durch Betätigen der Steuerknüppel 81, 82 eingeleitet.
Durch Anheben der Betätigungsenden
dieser Steuerknüppel
und Absenken von deren Enden 85 und 86 gelangt
der Waagebalken 80 durch Schwerkraft (oder zusätzlich durch
Federkraft) in eine Stellung, in der der Balken auf den Abstützstellen 87 und 88 aufruht.
Dabei wird der Schieberkolben 48 in seine Stellung zur
Verbindung der Pumpenleitung 4 mit der zweiten Arbeitsleitung 47 gebracht,
wodurch der Arbeitszylinder 43 den Werkzeugträgerschlitten 3 anhebt,
bis dieser den oberen Endschalter 9 betätigt. Die Stellung des Endschalters 9 wird über das
Gestänge 90 und
den zweiten Balken 91 auf den Schieberkolben 48 übertragen und
bewirkt den Stillstand des Arbeitszylinders 43.
-
Die
Maschine ist zum Schneiden und Stanzen von Kammerfüllelementen
aus Polyurethan-gebundenem Gummigranulat konzipiert worden. Bei diesem
besteht das Problem, dass das Material des Kammerfüllelementes
die Neigung hat, gegenüber dem
Schneiddruck auszuweichen und dabei eine entsprechende Reaktionskraft
quer auf das Werkzeug 6 auszuüben. Indem das Werkzeug 6 durch Eingreifen
seiner Führungskante 61 in
die Führungsnut 54 geführt wird,
wird dieser Tendenz entgegen gewirkt und weitgehend senkrechte Schnittflächen am
Werkstück 7 erzielt.
Auch die fluchtende Anordnung von der Kolbenstange 43a und
Arbeitszylinder 43 zu dem Werkzeug 6 ist für die Erzeugung
von senkrechten Schnittflächen
vorteilhaft.