DE3119410A1

DE3119410A1 - Schneideinrichtung

Info

Publication number: DE3119410A1
Application number: DE19813119410
Authority: DE
Inventors: Bobby Leo 75234 Dallas Tex. Higgins
Original assignee: Camsco Inc
Current assignee: Gerber Camsco Inc
Priority date: 1980-05-23
Filing date: 1981-05-15
Publication date: 1982-03-25
Also published as: GB2076331A; GB2076331B; FR2484897A1; US4358975A; JPS5741192A; IT8148504A0

Description

Beschreibung

Bei Verwendung von automatisch gesteuerten Anlagen zum Schneiden großer Mengen von Zuschnitten aus Bahnmaterial, etwa aus Geweben für die Herstellung von Bekleidungen, Polstermöbeln u.a. ist ein Schneidwerkzeug erforderlich, durch das das geschnittene Material weder beschädigt noch der Durchsatz durch die automatisch gesteuerte Anlage verringert wird. Entsprechende Schneideinrichtungen verwendeten mechanische Schneidwerkzeuge, etwa Messer, die sich hin und her bewegten. Bei Schneideinrichtungen mit messerartigen Schneidwerkzeugen wird im allgemeinen ein sich hin und her bewegendes Schneidblatt in einer Richtung normal zum Bahnmaterial bewegt, um in dieses einzudringen, wenn sich die Schneidkante oder das Schneidblatt vorwärts bewegt bzw. von der Steuerung entlang einer vorbestimmten Schneidbahn geführt wird. Bei solchen sich hin und her bewegenden Schneidwerkzeugen durchläuft der Geschwindigkeitsvektor des Schneidblattes während jedes Schneidzyklus eine Sinuskurve mit zwei Null- Punkten der Geschwindigkeit während des Zyklus. Das Schneidwerkzeug erreicht die Geschwindigkeit Null, wenn es vollständig aus dem Bahnmaterial herausgezogen ist und wenn es auf die Auflagefläche des Bahnmaterials auftrifft.

Die beiden Null-Punkte der Geschwindigkeit während jedes Zyklus bewirken typischerweise eine erhebliche Materialbewegung im Null-Bereich der Geschwindigkeit infolge der geringen Geschwindigkeit des Schneidblattes

und der Bewegung der Halteanordnung der Anlage. Beim 5

Schneiden von Kunststoffen und zusammengesetzten Materialien, etwa Schuh-Material oder Glasfaserschichten aufweisenden Materialien, bewirken die Geschwindigkeiten der Hin- und Herbewegung des Schneidwerkzeuges eine solche Wärmeerzeugung im Material, daß örtliche Ei— hitzungen entstehen, durch die benachbarte Schichten oder Lagen von übereinander liegendem zu schneidendem Material verschweißen. Wenn das Schneidblatt in das Material hineingedrückt und aus ihm herausgezogen wird,

ruft die Zugkraft am Schneidblatt eine zusätzliche Er-15

wärmung hervor, und die Hin- und Herbewegung · des Schneidblattes bewirkt eine Verlagerung des geschnittenen Materials. Darüber hinaus ergeben sich durch die örtlichen Erhitzungen Schwierigkeiten, wie __n Wärmezerstörungen und verfrühte Epoxy-Aushärtung in dem Glasfaserschichten enthaltenden Material. Das Verschweißen benachbarter Materialschichten oder -lagen hat zusätzlich zur Beschädigung Schwierigkeiten bei der Trennung der hergestellten Zuschnitte im weiteren Bearbeitungsvorgang zur Folge, etwa wenn die Zuschnitte

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genäht oder auf anderer Weise mit anderen Zuschnitten verbunden werden sollen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schneideinrichtung zum Schneiden von Bahnmaterial, etwa zusammengesetztem Material und insbesondere von mehreren Lagen eines derartigen Materials zu schaffen, mit dem örtliche Erhitzungen im zu schneidenden Material sowie Faserausfransungen, Fasertrennungen und Materialverlage- -]q rungen während des Schneidvorganges vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Schneideinrichtung mit einem kreisförmigen Schneidwerkzeug, das ein sich entlang seinem Umfang erstreckendes Schneidblatt auf-

Hc weist. Das Schneidwerkzeug ist derart gehaltert, daß es sich frei in seiner Halterung drehen kann, so daß es sich bei Berührung mit dem zu schneidenden Bahnmaterial auf dessen Oberfläche dreht. Mit der Halterung für das Schneidwerkzeug ist ein Antrieb zur Ausübung einer vertikalen Kraft auf das Schneidwerkzeug verbunden, durch die das Schneidblatt in Schneidberührung mit dem Bahnmaterial gebracht wird und so dieses unter minimaler vertikaler Verlagerung des Schneidwerkzeuges während des Schneidvorganges geschnitten wird.

Die Erfindung betrifft ferner den Einsatz eines derartigen kreisförmigen Schneidwerkzeuges in einer automatisch gesteuerten Anlage, in der das Bahnmaterial auf der Oberfläche eines Arbeitstisches ausgebreitet und das Schneidwerkzeug an einem quer über dem Arbeitstisch angeordneten, bewegbaren Balken gehaltert und entlang diesem bewegbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schneiden von auf einer Unterlage gehaltertem Bahnmaterial zeichnet sich dadurch aus, daß ein kreisförmiges Schneidblatt mit einer Schneidkante verwendet wird, das entlang der Oberfläche des Bahnmaterials gerollt wird, und daß während des Schneidvorganges eine Vertikalbewegung des Schneidblattes erzeugt und die Schneidkante in Eingriff mit der Auflagefläche des Bahnmaterials gebracht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine automatisch gesteuerte Anlage mit einem drehbaren Schneidwerkzeug.

Figur 2 zeigt in einer Seitenansicht das Schneidwerkzeug gemäß Figur 1.

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Figur 3 zeigt in einer Ansicht von vorn das Schneidwerkzeug aus Figur 1.

Figur 4 zeigt in einer Seitenansicht ein drehbares Schneidwerkzeug für den Handbetrieb.

Das in Figur 1 gezeigte drehbare Schneidwerkzeug 10 ist in einer automatisch gesteuerten Anlage 12 eingesetzt, die zum Schneiden von Bahnmaterial 14 dienen kann, das ^auf der Oberfläche 16 eines Arbeitstisches 18 liegt. Der Tisch 18 kann das Bahnmaterial beispielsweise mittels Unterdruck oder auf elektrostatische Weise auf der Oberfläche 16 festhalten.

Die automatisch gesteuerte Anlage 12 weist ein Paar länglicher Schlitten 20 und 22 auf, die benachbart zum Arbeitstisch 18 befestigt sind und einen Balken 24 halten, der einen Seitenschlitten trägt, der auf dem Balken verschiebbar ist. Der Seitenschlitten 26 bewegt sich quer zur Bewegungsrichtung der Schlitten 20 und 22, so daß er den Arbeitstisch 18 in Richtung der Y-Koordinate überquert. Die Schlitten 20 und 22 bewegen den Balken 24 gemeinsam in Richtung der X-Koordinate entlang dem Arbeitstisch 18. Das drehbare Schneidwerkzeug 10 ist mittels schlittenartiger Halterungen 28 am Balken 24 befestigt und entlang diesem verschiebbar.

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Die Stellung des drehbaren Schneidwerkzeuges 10 wird durch den Betrieb der Antriebsmotoren 30, 32 und 34 gesteuert, die Befehle von einem nicht dargestellten Steuercomputer erhalten, der die Informationen bezüglieh der vom Schneidwerkzeug 10 zu durchlaufenden Bewegungsbahn enthält. Wie nachstehend beschrieben werden wird, werden auf das drehbare Schneidwerkzeug periodisch Stöße ausgeübt, um dieses senkrecht, also in Richtung der Z-Koordinate zu bewegen, wodurch das ^₀ Schneidwerkzeug 10 in Berührung mit dem Bahnmaterial 14 kommt und seine Bewegung durch die Oberfläche 16 des Arbeitstisches 18 aufgehalten wird, was zum Durchschneiden des Bahnmaterials 14 führt.

^₅ Wie Figuren 2 und 3 zeigen, hat das drehbare Schneidwerkzeug 10 ein kreisförmiges Schneidrad 40 mit einer Schneidkante 42, das frei innerhalb einer Halterung 46 drehbar ist. Das Schneidrad 40 ist in der Halterung 46 mittels eines Stiftes 48 befestigt, so daß jede vertikale Bewegung der Halterung 46 auf das Schneidrad 40 übertragen wird.

Die Halterung 46 ist mit einer Antriebseinrichtung 50 verbunden, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Arbeitszylinder 52 enthält, um auf die Halterung

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eine vertikal wirkende Kraft auszuüben. Der Arbeitszylinder 52 wird über Schläuche 56 und 58 von einer Druckluftquelle 54 betätigt und ist mittels Schellen 62 und 64 an einer Halterung 28 (Figur 1) befestigt. Man erkennt, daß der Arbeitszylinder 52 lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt, und daß andere Einrichtungen verwendet werden können, um eine Stoßkraft zu erzeugen und auf das kreisförmige Schneidrad 40 zu übertragen. Druckluftquellen, elektrische und mechanische An-

'0 triebe u.a. können im allgemeinen eingesetzt werden, um eine Stoßkraft hervorzurufen, die dem Schneidrad 40 periodisch zugeführt wird, so daß seine Schneidkante 42 in Eingriff mit dem Bahnmaterial 14 kommt. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das

"^ kreisförmige Schneidrad 40 nicht in Drehrichtung angetrieben ist, sondern frei auf der Oberfläche des Bahnmaterials 14 rollen kann. Das Schneiden wird bewirkt, wenn die Schneidkante 42 infolge kurzer, starker Stoßkräfte, die in vertikaler Richtung auf das kreisförmige

Schneidrad 40 aufgebracht werden und die zu einer minimalen vertikalen Verlagerung des Schneidrades 40 führen, in Eingriff mit dem Bahnmaterial gebracht wird. Die Schneidkante 42 tritt ohne Zurückziehungsbewegung und ohne Hin- und Herbewegung in das Bahnmaterial 14

* ein und wird zur Oberfläche 16 des Arbeitstisches 18

bewegt, wenn die Schneidkante 42 aus dem Bahnmaterial herausgezogen wird.

Der Schneidvorgang infolge Eingriffs der Schneidkante 42 mit dem Bahnmaterial 14 erfordert wenig Energie, da die Schneidkante 42 nicht senkrecht in das Bahnmaterial 14 hineingetrieben wird, um die Oberfläche 16 zu berühren, und dann wieder aus dem Bahnmaterial 14 herausgezogen wird, wie dies bei üblichen, sich hin und her bewegenden Schneidwerkzeugen der Fall ist. Somit wird bei dem Schneidvorgang wenig Wärme erzeugt. Da das kreisförmige Schneidrad 40 kontinuierlich auf der Oberfläche des Bahnmaterials 14 rollt, wird die Null-Geschwindigkeitskomponente eines üblichen, hin und her bewegbaren Schneidwerkzeuges vermieden, was zu minimalen Materialbewegungen und minimalem Zug an der Schneidkante 42 führt. Die hohe, auf das kreisförmige Schneidrad 40 ausgeübte Stoßkraft führt zu einem sauberen Durchschneiden des Bahnmaterials 14 während des Schneid-Vorganges, um qualitativ gute Schnitte zu erzeugen, die nicht mit einem Abscheuern von Fasern oder einer Schichttrennung verbunden sind. Darüber hinaus wird durch den Betrieb des rotierenden Schneidwerkzeuges 10 keine Zerstörung und keine aufeinanderfolgende Bewegung des Bahnmaterials während des Schneidvorganges hervor-

gerufen.

Der Durchmesser des kreisförmigen Schneidrades 40 wird so gewählt, daß die maximale Tangente des Berührungswinkels zwischen dem kreisförmigen Schneidrad 40 und dem Bahnmaterial 14, die durch den Winkel "a" in Figur 2 gekennzeichnet ist, geringer ist, als der Reibungskoeffizient zwischen dem Bahnmaterial 14 und der Oberfläche 16 des Arbeitstisches 18. Dieser Durchmesser

-IO stellt sicher, daß das Schneidrad 40 frei auf der Oberfläche des Bahnmaterials 14 rollen kann, ohne daß dieses sich bezüglich der Oberfläche 16 des Arbeitstisches 18 verschiebt. Die Stoßfrequenz des Schneidrades 40 hängt von der Geschwindigkeit des Schneidwerkzeuges 10 und der Art des zu schneidenden Materials 14 ab. Mit einem Schneidwerkzeug 10 können hohe Stoßfrequenzen, beispielsweise von 100 bis 150 Stoßen pro Sekunde benutzt werden.

Unter Verwendung des Schneidwerkzeuges 10 können Zu— schnitte gewünschter Form aus dem Bahnmaterial 14 herausgeschnitten werden. Wie Figur 1 zeigt, läßt sich das Schneidwerkzeug 10 durch Bewegung des Balkens 24 in der

positiven und der negativen Richtung der X- und der >

Y-Koordinate bewegen. Ferner kann sich das Schneidwerk- ;

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zeug 10 um seine vertikale Achse drehen. Auf diese Weise können Kurven und Radien aus dem Bahnmaterial 14 geschnitten werden. Außerdem lassen sich unter Verwendung des Schneidwerkes 10 Zuschnitte mit sehr spitzem Winkel aus dem Bahnmaterial 14 herausschneiden, indem die Drehrichtung des Schneidwerkzeuges 10 mit einer Zwischendrehung um die senkrechte Achse des Schneidwerkzeuges umgekehrt wird. Das drehbare Schneidwerkzeug 10 kann eingesetzt werden, um mehrere Schichten eines Bahnmaterials 14 oder eine einzelne Schicht zu schneiden, die durch an den Arbeitstisch 18 angelegten Unterdruck gehalten werden.

Bei dem in Figur 4 gezeigten drehbaren Schneidwerkzeug 10 ist dieses mit einem Handgerät 70 verbunden, das vom Benutzer gehalten wird, der dadurch die Bewegung des Schneidwerkzeuges 10 zum Zerschneiden des Bahnmaterials steuert.

M^an erkennt, daß im Zusammenhang mit der Erfindung ein frei drehbares, kreisförmiges Schneidwerkzeug benutzt wird, das mit hohen Spitzenkräften beaufschlagt wird, um eine hohe Spannung für das Zerschneiden des Bahnmaterials zu erzeugen, wobei örtliche Erhitzungen im zu schneidenden Bahnmaterial vermieden werden, die bei

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bisher üblichen hin und her bewegbaren Schneidwerkzeugen auftraten. Dadurch ergibt sich eine optimale Kontrolle über das zu schneidende Material sowie die Vermeidung von Oberflächenhaftungen und Reibungen, weil die am Schneidrad erzeugten Durchschnittskräfte niedrig sind. Die hohen Spitzenkräfte werden über eine geringe Strecke zugeführt, wodurch sich eine minimale Wärmeerzeugung ergibt, weil das Schneidblatt nicht zurückgezogen und im Bahnmaterial nicht hin und her bewegt wird.

Leerseite

Claims

1. Schneideinrichtung zum Schneiden von" Bahnmaterial, gekennzeichnet durch ein kreisförmiges Schneidwerkzeug (40) mit einem sich entlang seinem Umfang erstreckenden Schneidblatt (42), welches frei drehbar in einer Halterung (46) befestigt ist, so daß es sich bei Berührung mit der Oberfläche des Bahnmaterials (14) dreht, und durch einen mit der Halterung (46) verbundenen Antrieb (52) zur Ausübung von periodischen vertikalen Kräften auf das kreisförmige Schneidwerkzeug (40), um dieses unter minimaler vertikaler Verlagerung in Schneideingriff mit dem Bahnmaterial (14) zu bringen.

2. Schneideinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Antrieb zur Erzeugung von periodischen, verhältnismäßig starken Stoßkräften.

3. Schneideinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (52) hydraulisch oder pneumatisch angetrieben ist.

4. Schneideinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tangente des Berührungswinkels <a) zwischen dem kreisförmigen Schneidwerkzeug (40) und dem Bahnmaterial (14) kleiner' ist als der Reibungskoeffizient zwischen Bahnmaterial (14) und der dieses aufnehmenden Auflagefläche (16).

5. Schneideinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug (40) mit einem über eine Auflagefläche (16) für das Bahnmaterial (14) bewegbaren Balken (24) einer automatisch gesteuerten Anlage verbunden ist.

6. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug mit einem Handgerät (20) verbunden ist.

7. Verfahren zum Schneiden von Bahnmaterial auf einer Auflagefläche mittels eines kreisförmigen Schneidwerkzeuges, das eine Schneidkante aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug entlang der

Oberfläche des Bahnmaterials gerollt und auf das Schneidwerkzeug während der Rollbewegung periodisch Stöße ausgeübt werden, die die Schneidkante in Berührung mit der Auflagefläche des Bahnmaterials bringen.