DE2229066A1

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Info

Publication number: DE2229066A1
Application number: DE19722229066
Authority: DE
Priority date: 1971-06-16
Filing date: 1972-06-15
Publication date: 1972-12-21
Also published as: FR2142496A5; US3835741A; IT959818B

Description

15· Juni 1972

1o Sentralinstitutt for industriell forskning, Forskningsveien 1,
Blindem, OSLO 3, Norwegen

2ο A/S Kongsberg Vapenfabrikk Kirkegardsveien
3600 KONGSBERG, Norwegen

Vorrichtung zum Schneiden von blattärtigen

Materialien

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von blattartigen Materialien, bestehend aus einem Schneidkopf, welcher mit einem im wesentlichen normal zu dem auf einer ortsfesten Unterlage aufliegenden blattartigen Material hin- und herbewegbaren Schneidwerkzeug versehen ist', wobei der Schneidkopf in der Weise ausgebildet ist, daß er durch Steuerung in zwei Koordinaten automatisch an der gewünschten Schneidlinie entlang bewegbar ist«

Eine derartige Vorrichtung ist aus der TJS-Patentschrift 3ο477ο322 bekannt. Als Beispiel für ein verwendbares Schneidwerkzeug ist in dieser Patentschrift ein Sägeblatt genannt, von der Abstützung des zu schneidenden blattartigen Materials und von der Ausgestaltung der zum automatischen Bewegen des Schneidkopfes in zwei Koordinaten verwendeten Vorrichtung ab-

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hängende Umstände machen es jedoch wünschenswert, das ■blattartige Material auf einer aus Gummi oder einem ähnlichen nachgiebigen Material bestehenden Unterlage anzuordnen, und ein Schneidwerkzeug zu verwenden, welches das blattartige Material durchdringt und geringfügig in die Unterlage aus Gummi oder dgle hineingedrückt wird, ohne jedoch die Unterlage zu zerschneiden» Als bevorzugtes Schneidwerkzeug wird daher in der US-Patentschrift 3ο477ο 322 ein mit einer scharfen geraden Schneidkante versehenes Messer bezeichnet. Sowohl das Sägeblatt als auch das mit einer Schneidkante versehene Messer müssen um die Achse der hin- und hergehenden Bewegung drehbar sein, um der gewünschten Schnittlinie folgen zu können· Dies bedeutet eine zusätzliche Schwierigkeit, sowohl hinsichtlich der Konstruktion als auch hinsichtlich der Steuerung dieser Drehbewegung, und außerdem ist das Gewicht der hin- und herbewegten Teile groß, was hinsichtlich einer gleichmäßigen Wirkungsweise bei einer hohen Frequenz der hin- und hergehenden Bewegung von Nachteil ist_o

Das blattartige Material, welches hauptsächlich geschnitten werden soll, besteht aus einem steifen und harten Karton, wie er oft als Schablone zum Schneiden von anderen Materialien beispielsweise von Textilien in der Bekleidungsindustrie verwendet wird» Es wurde gefunden, daß ein mit einer Schneidkante versehenes Schneidmesser, wie es in der US-Patentschrift 3.477o322 offenbart ist, in einem derartigen Material leicht stecken bleibt, da das Schneidmesser von der Schneidkante aus nach innen einen zunehmenden Querschnitt aufweisen muß, und sich demzufolge leicht in dem engen Schnitt verklemmt, welcher durch die Verwendung eines derartigen Schneidwerkzeugs erhalten wird, welches insbesondere keinerlei Material ausstanzt. Es ist daher ein Preßfuß oder dgl. erforderlich, um das Material zurückzuhalten, wenn das Schneidmesser angehoben wird, und um das Material von dem Schneidmesser abzustreifen.

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Der Erfindung liegt dalier die Aufgabe zugrunde, eine Schneidvorrichtung der Eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die aufgezeigten Nachteile beseitigt werden, wobei sich die Vorrichtung durch einen äußerst einfachen Aufbau auszeichnen soll und eine Verdrehung des Schneidwerkzeugs nicht erforderlich sein soll, und mit welcher sich ohne Schwierigkeiten Kartonagen wie auch andere blattartige Materialien, z. B, Metallbleche mit einer Geschwindigkeit von mindestens 10 m/mfn schneiden lassen, ohne daß die Schnittkante unzufriedenstellend ausfällte

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Schneidwerkzeug als Stanzwerkzeug ausgebildet ist, welches aus dem blattartigen Material Schnitzel ausstanzt und in allen Eichtungen gleich gut schneidet_β Das Stanzwerkzeug weist dabei vorteilhaftejeweise einen kreisförmigen Querschnitt auf.

Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, das Schneidwerkzeug zu verdrehene Die Breite der gestanzten linie, bzw. der Durchmesser des Stanzwerkzeugs kann so klein gehalten werden (weniger als 2 mm), daß es in vielen Anwendungsfällen möglich ist, das Stanzwerkzeug der theoretischen Schnittlinie folgen zu lassen, wobei die geringfügige Abweichung von der gewünschten Form außer Acht gelassen werden kann. Wenn es wichtig ist, daß das Schnittmuster oder dgl. so genau als möglich ausgebildet wird, so ist es nicht schwierig die Vorrichtung in der Weise einzustellen, daß die Achse des Stanzwerkzeugee einer Kurve folgt, welche etwas außerhalb der gewünschten Kontur des aus dem Material auszuschneidenden Stückes liegt.

Wenn ein Stanzwerkzeug mit einem besonders kleinen Durchmesser verwendet wird, so bedingt das Erfordernis, daß die Schnittgeschwindigkeit mindestens 10 m/min betragen soll, ohne daß die Schnittkante zu uneben wird, daß das Schneidwerkzeug mit einer sehr hohen Frequenz hin- und herbewegt werden · muß. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, daß die Vorrichtung

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zum hin- und herbewegen des S tanz Werkzeugs eine Bewegung-desselben mit einer Frequenz von mindestens 25 000 Arbeitshüben pro Minute ermöglichte Der Durchmesser des Stanzwerkzeugs kann dann bis auf 0,5 mm verringert werden, ohne daß die _; Schnittgeschwindigkeit unter 10 m/min absinkt„ Wenn jedoch ein Stanzwerkzeug mit einem Durchmesser von 0,2 mm verwendet wird, so sollte die Stanzfrequenz mehr als 25000 Arbeitshübe pro Minute betragen, wenn eine näherungsweise gerade Schnittkante gewünscht wird_e Eine hohe Stanzfrequenz ist selbstverständlich auch dann wünschenswert, wenn Stanzwerkzeuge mit größerem Durchmesser verwendet werden, da dann die Schnittgeschwindigkeit noch weiter gesteigert v/erden kann_o Stanzfrequenzen mit weit mehr als 25 000 Arbeitshüben pro Minute machen jedoch eine besondere Ausbildung der Antriebsvorrichtung erforderliche

Der Schneidkopf der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in eine numerisch gesteuerte Maschine eingesetzt werden, um den Schneidkopf in einer zur Längsachse des Schneidwerkzeugs rechtwinkligen Ebene zu bewegen, beispielsweise einer Maschine, wie sie in der US- Patentschrift 3o477o322 oder in der US-Patentschrift 3<>293o651 beschrieben ist₀ Insbesondere ist jedoch in Betracht zu ziehen, den Schneidkopf der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer numerisch gesteuerten Zeichenmaschine anzuordnen, wie sie von der Firma A/S Kongsberg Vapenfabrikk hergestellt und unter dem Warenzeichen "Kingmatic" vertrieben wird und in folgenden Druckschriften beschrieben ist:

"Teknisk Ukeblad", volume 113 (1966), Seite 812-814 "Automobile Engineer" April 1969

Unterlagen des von T, Brataas während des Seminars über Computergesteuerte Zeichenanlagen vom 14» bis 16_O Mai 1968 in R^ros gehaltenen Vortrags "Numerisch gesteuerte (WC) Zeichenmaschinen" O

Da sich die obigen Ausführungen auf allgemein bekannte nume-

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risch gesteuerte Zeichenmaschinen "beziehen, dürfte es nicht erforderlich sein, die Vorrichtung zur zwei-dimensionalen Steuerung des Schneidkopfes entlang der gewünschten Schnittlinie im Detail zu "beschreiben₀

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schneiden von blattartigen Materialien ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläuterte Es zeigen:

Figo 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche an dem beweglichen Kopf einer numerisch gesteuerten Zeichenmaschine befestigt werden kann;

Figo 2 eine Teilansicht der Vorrichtung nach der Linie H-II in Fig_o 1 j und

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1, in welchem ein Hochgeschwindigkeitsluftmotor 2 angeordnet ist, welcher mit einer Drehzahl von 25 000 U/min angetrieben werden kann«, Der Luftmotor 2, welcher von herkömmlicher Bauart ist, wird von einer nicht dargestellten Schlauchleitung über einen Anschlußstutzen 3 mit Preßluft versorgt· Die Abluft des Motors wird in das Gehäuse 1 eingeleitet und tritt durch Öffnungen 4 aus, welche in einer Endabdeckung 5 angeordnet sindo Das Gehäuse 1 ist mit zwei zylindrischen Lagerzapfen 6 versehen, um die erfindungsgemäße Vorrichtung auf dem Schneidkopf einer numerisch gesteuerten Zeichenmaschine beweglich oder schwimmend zu lagern,.

Wie dies am besten aus Figur 3 ersichtlich ist, ist ein exzentrischer Zapfen 8 an der Welle 7 des Luftmotors 2 angeordnet. Der exzentrische Zapfen 8 ist mittels eines Verbindungsgliedes 9 mit dem oberen Ende eines Kolbens 10 verbun-

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den, welcher in Lagern 11 und 12 in einer Führung 13 gelagert ist, welche sich von dem Gehäuse 1 aus nach unten erstreckt» Das Verbindungsglied 9 ist ähnlich wie ein Kettenglied ausgebildet und besteht aus zwei Laschen 14, 15 und aus zwei Lagerhülsen 16, 17o In dem von dem Kolben 10 abgewandten Umfangsbereich der Lagerhülse 16 ist eine Ausnehmung 18 vorgesehen, welche den exzentrischen Zapfen 8 freigibt. Der Zweck dieser Maßnahme wird im folgenden noch näher erläutert» Der Kolben 10 ist mit dem unteren Bereich des Verbindungsgliedes 9 in dei Weise verbunden, daß er durch eine in der Lagerhülse 17 angeordnete Öffnung hindurchgeführt und in eine Gewindebohrung eingeschraubt ist, welche in dem innerhalb der Lagerhülse 17 angeordneten Lagerzapfen 19 vorgesehen ist« Der untere Teil des Kolbens kann selbst als Stanzwerkzeug ausgebildet sein, er kann aber auch mit einem besonderen Stanzwerkzeug 20 aus Keramikmaterial versehen sein, wie dies in Fig. gezeigt ist,

Wegen der hohen Drehzahlen ist es ein großes Problem, zwischen der Lagerhülse 16 und dem exzentrischen Zapfen 8 eine ausreichende Schmierung zu gewährleisten_o Es wurde jedoch gefunden_f daß eine ausreichende Schmierung mit einem ölgetränkten Pilzdocht 21 erzielt werden kann, welcher soweit in das Gehäuse 1 hineinragt, daß der von der Ausnehmung Ϊ8 in der Lagerhülse 16 frei gelegte Bereich des exzentrischen Zapfens 8 bei jeder Umdrehung den Filzdocht 21 berührt und dabei eine kleine Menge an Schmiermittel aufnimmt_o

Wenn ein Stanzwerkzeug verwendet wird, wie es bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, so wird das Ende des Stanzwerkzeugs von dem blattartigen Material gegen eine Bewegung in dessen Ebene gehalten, sobald das Stanzwerkzeug in das blattartige Material eindringt» Der Kopf der numerisch gesteuerten Zeichenmaschine wird sich jedoch gleichförmig weiterbewegen· Es ist daher erforderlich, daß das Stanzwerkzeug oder der Kolben in der Bewegungsrichtung des Schneid-

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kopfes nachgeben kann. Dies ist der Grund dafür, daß das untere Lager 12 etwas oberhalb von dem Ende der Führung 13 angeordnet ist _o Der Kolben 10 kann sich daher zwischen dem unteren Lager 12 und der Oberseite des zu schneidenden blattartigen Materials 22 elastisch bewegen,, Das untere Lager 12 darf jedoch nicht weiter von dem blattartigen Material 22 entfernt sein, als notwendig ist, um sicherzustellen, daß das Stanzwerkzeug nicht bricht. Die Lager 12 und 11 sind daher in axialer Richtung einstellbar angeordnet, indem sie in die !Führung 13 eingeschraubt sind.

Die Befestigung des blattartigen Materials 22 auf dem Tisch der Zeichenmaschine kanninirgendeiner herkömmlichen Weise bewerkstelligt werden₀ Als Auflage für das blattartige Material kann ein G-ummimaterial verwendet werden, sodaß das Stanzwerkzeug 20 etwas in die Auflage eindringen kann. Es wurden auch schon Sperrholzplatten und Spanholzplatten als Stanzunterlage für das blattartige Material 22 verwendet, wobei sich insbesondere Spanholzplatten als geeigente Unterlage "erwiesen haben,,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wurde zum Schneiden von besonders zähem Karton eingesetzt, wie er in der Bekleidungsindustrie als Schablone verwendet wird₀ Der Karton hatte eine Stärke von ungefähr 0,7 mm₀ Es war möglich, mit einer Schnittgeschwindigkeit von weit-mehr als 10 m/min zu arbeiten, wobei sehr saubere Schnittkanten erhalten wurden (der Durchmesser des StanzWerkzeugs betrug dabei 2 mm) _o Das Stanzwerkzeug arbeitete dabei in allen Schnittrichtungen gleich guto Der Zustelldruck war sehr geringe

Es wurden auch Versuche mit einem Stanzwerkzeug durchgeführt, dessen Durchmesser 0,6 mm: .betrug» Die Schnittgeschwindigkeit und die Schnittqualitat waren dabei immer noch zufriedenstellende Auch beim Schneiden eines Aluminiumblechs von 0,5 inm Stärke wurden gute Ergebnisse erzielte

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Claims

Patentansprüche

M ο/Vorrichtung zum Schneiden von blattartigen Materialien, ■bestellend aus einem Schneidkopf, welcher mit einem im wesentlichen normal zu dem auf einer ortsfesten Unterlage aufliegenden blattförmigen Material hin- und herbewegbaren Schneidwerkzeug versehen ist, wobei der Schneidkopf in der Weise ausgebildet ist, daß er durch Steuerung in zwei Koordinaten automatisch an der gewünschten Schneidlinie entlang bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug als Stanzwerkzeug (10, 20) ausgebildet ist, welches aus dem blattartigen Material (22) Schnitzel ausstanzt und in allen Richtungen gleich gut schneidetο

2 ο Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Hin- und Herbewegen des Stanzwerkzeugs '(10, 20) eine Bewegung desselben mit einer Frequenz von mindestens 25 000 Ärbeitshüben/min gewährleistet, sodaß ein kleiner Stanzquerschnitt und eine Stanzgeschwindigkeit von mindestens 10 m/min erzielbar ist, ohne daß die Schnittkante zu uneben wird.

3ο Schneidvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf am Zeichenkopf einer numerisch gesteuerten Zeichenmaschine befestigt ist»

4ο Schneidvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stanzwerkzeug (20) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist»

5 <» Schneidvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das obere Ende des Stanzwerkzeugs an einem

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Verbindungsglied "befestigt ist, welches an einem exzentrischen Zapfen der rotierenden Welle eines Motors angreift, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor als Luftmotor (2) ausgebildet ist«,

6_β Schneidvorrichtung· nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Lagerhülse (16) des an dem exzentriö sehen Zapfen (8) angreifenden Verbindungsgliedes (9) mit einer einen Teilbereich des exzentrischen Zapfens (8) freilegenden Ausnehmung (18) versehen ist, und daß ein mit Schmiermittel getränkter Docht (21) aus saugfähigem Material derart angeordnet ist, daß er mit dem freiliegenden Bereich des exzentrischen Zapfens (8) während dessen Rotation in Berührung gelangt, um diesen bzw„ dessen Lagerung zu schmierren.

7o Schneidvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stanzwerkzeug (10, 20) in einer solchen Entfernung von dessen unterem Ende gelagert bzwo geführt ist, daß eine elastische Nachgiebigkeit desselben entsprechend der Bewegung des Schneidkopfes während der Dauer des Eindringens des Stanzwerkzeugs (20) in das blattartige Material (22) gewährleistet ist₀

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