DE102006034287B3 - Vorrichtung zur Einbringung von Schwächungsschnitten in eine Folie oder Haut - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einbringung von Schwächungsschnitten in eine Folie oder Haut umfassend ein Schneidmesser, ein gegenüber dem Schneidmesser angeordnetes Auflager, wobei die Folie oder Haut zwischen dem Auflager und dem Schneidmesser anordenbar ist und sich gegen das Auflager abstützt und das Schneidmesser gegenüber der Folie oder Haut relativ bewegbar ausgebildet ist. Um eine definierte Restwandstärke sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dass mit einer Einrichtung der Abstand zwischen dem Schneidmesser und dem Auflager in Richtung der Schneidachse konstant ausbildbar ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einbringung von Schwächungsschnitten in eine Folie oder Haut gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Für bestimmte Anwendungsbereiche ist es erforderlich, in flächige Elemente Schwächungsschnitte einzubringen, die beispielsweise eine Sollbruchstelle definieren können. Ein Anwendungsbereich ist die Herstellung von Instrumentaltafeln für Kraftfahrzeuge mit einem integrierten Airbag, wobei beim Auslösen des Airbags die Instrumententafel an der bezeichneten Stelle, insbesondere den Schwächungsstellen aufgebrochen wird, so dass der Airbag austreten kann. Unter der in der vorliegenden Anmeldung verwendeten Begrifflichkeit „Folie" oder „Haut" sind Kunststoffhäute, Folien oder entsprechende flächige Werkstücke zu verstehen, bei denen es Ziel ist, das Material von einer Seite so einzuschneiden, dass eine definierte Restwandstärke, unabhängig von der ggf. örtlich schwankenden Wandstärke sowie den Toleranzen einer robotergeführten Relativbewegung von Werkzeug zu Werkstück, entsteht. Gerade bei der Einbringung einer Schwächung in die Häute von Automobil-Instrumententafeln im Bereich der Airbags, die als Sicherheitsbauteile anzusehen sind, ist eine hohe Genauigkeit des Schnittes, eine hohe Prozesssicherheit und eine gute Prozessdokumentation von großer Bedeutung.
• Eine bekannte Vorrichtung zur Einbringung solcher Schwächungsschnitte ist in 7 schematisch dargestellt und beispielsweise aus der DE 203 14 281 U1 zu entnehmen. Dabei wird bei einer entsprechenden Schneidvorrichtung 100 ein Schneidmesser 102 über einen Auflagetisch 108 geführt, auf dem ein entlang bestimmter Linien zu schwächendes Werkstück 110 angeordnet ist. Aufgrund des Abstandes der Spitze des Schneidmessers 102 zum Auflagetisch 108 wird beim Bewegen des Scheidmessers 102 ein Schnitt in das Werkstück 110 eingebracht, wobei eine Restwandstärke verbleibt, die mit dem Bezugszeichen 112 gekennzeichnet ist. Im vorliegenden Fall kann das Schneidmesser 102 über einen Stellmotor 104 und einen Spindeltrieb 106 in Richtung der Schneidachse zum Auflagetisch hin und vom Auflagetisch weg bewegt werden. Um die Schnitttiefe des Schneidwerkzeugs zu kontrollieren und steuern, wird ein Sensor 118 verwendet, der den Abstand (Bezugszeichen 116) zum metallisch ausgeführten Auflagetisch 108 misst. Der geometrische Bezug (Bezugszeichen 114) zwischen Sensorsignal und Restwandstärke wird im Vorfeld des Prozesses beispielsweise durch einen einmaligen Kalibriervorgang referenziert. Das aufgenommene Signal kann zur Kontrolle des durchgeführten Schnittes oder zur Regelung der Schnitttiefe während des Schnittvorganges selbst genutzt werden.
• Das Hauptdefizit dieser Anordnung liegt darin, dass der Sensor versetzt zur Schneidachse angeordnet ist. Durch diese Beabstandung werden insbesondere bei dreidimensionalen Schneidkonturen fehlerhafte Abstandswerte zwischen Schneidmesserspitze und Auflagetisch ermittelt, die der eigentlichen Situation am Schneidwerkzeug nicht entsprechen. Auf der Basis möglicherweise fehlerhafter Messwerte kann damit keine entsprechende Ausgleichsbewegung durchgeführt werden, wodurch die Schnitte gerade nicht prozesssicher ausgeführt sind.
• Eine Vorrichtung, bei welcher der vorgenannte Nachteil vermieden ist, ist aus der JP 2002 086 397 A bekannt. Darin wird mittels eines Wirbelstromsensors der Abstand zwischen Sensor und einer metallisierten Oberfläche eines Tisches erfasst und unter Einbeziehung der Dicke der werkstückseitig angeordneten Messerklinge der Abstand von Messerspitze zu Tischoberfläche bestimmt. Mit einer Steuereinrichtung, der das Messsignal zugeführt wird, wird ein Antrieb für das Messer derart gesteuert, dass sich die Schnitttiefe in einem akzeptierbaren Bereich bewegt.
• Aus der DE 689 16 328 T2 ist eine Folienschneidmaschine bekannt, bei der zunächst Daten für eine Arbeitsoberfläche mittels eines Höhensensors aufgenommen und in einem Speicher abgelegt werden. Aufgrund der im Speicher hinterlegten Information wird in einem Bearbeitungsschritt eine Klinge zum Schneiden des Werkstückes geführt.
• In der DE 295 22 423 U1 ist eine Vorrichtung zum Vorschwächen einer Abdeckung für eine Airbagentfaltungsöffnung in Kraftfahrzeugen beschrieben. Dabei ist es möglich, einen Sensor zur Bereitstellung eines Feedback-Signales anzuordnen. Als Sensor ist eine Ultraschallsensor befestigt, auf dem das Werkstück angeordnet ist oder aber ein Messlaserstrahl.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weitere Vorrichtung anzugeben, bei der die gewünschte Schwächung mit einer vorgegebenen Restwandstärke genau hergestellt werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
• Demgemäß ist ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung darin zu finden, dass eine Einrichtung vorgesehen ist, mit welcher der Abstand zwischen dem Schneidmesser und einem Auflager entlang der Schneidachse konstant ausbildbar ist. Ist der Abstand zwischen dem Auflager und dem Schneidmesser konstant und stützt sich die Folie kontinuierlich gegen das Auflager ab, so kann dies nur unweigerlich zu einer konstanten Restwandstärke führen.
• Dabei ist es möglich, beide Elemente, die evtl. zueinander verstellbar sind, so zueinander einzujustieren, dass die oben erwähnte vordefinierte Restwandstärke immer sichergestellt ist. Zu diesem Zweck ist jeweils in der Schneidachse die Position des Auflagers und/oder die Position des Schneidmessers zu erfassen. Die beiden Positionen können einer Steuer- und Regeleinrichtung zugeführt werden, die daraus den Abstand zwischen der Spitze des Schneidmessers und dem Auflager ermittelt. Entsprechend diesem Signal kann ein Antrieb entweder für das Schneidmesser oder das Auflager oder eventuell auch für beide Einrichtungen so angesteuert werden, dass in einem Regelverfahren der Abstand zur Erreichung einer gewünschten Restwandstärke sicher eingestellt wird. Kennzeichnend hier ist wiederum der feste Abstand in Fortsetzung der Schnittachse.
• Überdies kann zwischen dem Schneidmesser und dem Auflager eine mechanische Kopplung ausgebildet sein. Damit werden sozusagen Auflager und Schneidmesser mittelbar oder unmittelbar über eine mechanische Konstruktion miteinander verbunden, wobei – abgesehen von elastischen Effekten – keinerlei Abstandsänderung zwischen den beiden relevanten Teilen eintreten kann. Eine solche Kopplung kann beispielsweise mittels eines Bügels erreicht werden, der mittelbar oder unmittelbar das Schneidmesser und das Auflager miteinander verbindet. Auch ist es sinnvoll, eine Einrichtung vorzusehen, die eine kontinuierliche Auflage der Haut oder Folie auf dem Auflager sicherstellt. Eine solche Einrichtung kann mittels eines elastischen Elements, beispielsweise einer Feder erreicht werden, die beispielsweise die Kombination aus Auflager und Schneidmesser gegen die Haut oder Folie in eine Richtung vorspannt, so dass die Haut oder Folie immer auf dem Auflager anliegt. Als elastisches Element kann dabei auch die Haut selbst verwendet werden.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der vorgenannte Bügel zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei zwischen den beiden Bügelteilen eine bewegbare Kopplungseinrichtung vorgesehen ist, um eine Relativbewegung (Verfahren, Verschwenken) der beiden Bügelteile relativ zueinander zu ermöglichen. Eine solche Relativbewegung kann in Form einer Verschwenkung oder einer Verschiebung vorgesehen sein. Natürlich sollten die beiden Bügelteile während der Durchführung des Schwächungsvorgangs – also des Schneidens – selbst gegeneinander festlegbar sein.
• Um eine Schneidwirkung zu erreichen, müssen Schneidmesser und Folie bzw. Haut relativ zueinander bewegt werden. Dabei können entweder das Schneidmesser alleine oder die Folie bzw. die Haut alleine, aber auch beide Elemente zugleich gegeneinander bewegt werden.
• Um beliebig ausgestaltete Schwächungslinien in ein Material einzubringen, kann es vorteilhaft sein, das Schneidmesser um seine Schneidachse drehbar auszubilden. In diesem Fall kann man das Schneidmesser bei einer jeweiligen Richtungsänderung zwischen Schneidmesser und Werkstück immer in der gewünschten Weise zur Ausbildung eines optimalen Schnittes einstellen. Der Bügel kann in diesem Fall über einen Freilauf und einer Momentenabstützung am Roboterhandgelenk in einer festen Drehlage unabhängig zur Drehung des Werkzeuges bzw. der Achse 6 gehalten werden. In diesem Fall ist der Gegenhalter als bewegliche Kugel auszuführen, um eine Bewegung in Messer-Schnittrichtung zu ermöglichen. Der Bügel kann durch diese Maßnahme in einer Position gehalten werden, die einen optimalen Zugang zum Werkstück erlaubt.
• Natürlich kann dabei auch ein zusätzlicher Drehantrieb (z.B. als externe Roboterachse) zum Drehen des Schneidmessers vorgesehen sein, der entsprechend der Richtungsänderung eingestellt wird. Ebenfalls ist es möglich, die Momentenabstützung und die Kugel durch eine bewegliche Rolle, die auf einen zusätzlichen und synchronisierten Drehantrieb montiert wird, zu ersetzen.
• Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das dem Auflager gegenüberliegende Schneidmesser integral eine Tastvorrichtung umfasst, die bei eingelegter Haut oder Folie gegen einen Anschlag zurückverfahren ist und bei fehlender Haut oder Folie in Anlage an das Schneidmesser verfahren ist. Der Verfahrbereich zwischen den beiden soeben beschriebenen Positionen wird mittels eines Sensors ermittelt. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann interessant, wenn man ermitteln will, ob das Schneidmesser an seiner vorderen Spitze beschädigt ist. Ist nämlich beispielsweise die Spitze des Schneidmessers abgebrochen, so würde der Verfahrbereich größer sein als die gewünschte Restwandstärke, und aufgrund der Abweichung würde man entweder auf eine fehlerhafte Regelung oder aber auf ein beschädigtes Schneidmesser schließen können.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
• 1 eine schematische Seitenansicht eines Schneidwerkzeugs gemäß dem Stand der Technik
• 2 eine schematische Seitenansicht eines Schneidwerkzeugs gemäß dem Stand der Technik
• 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schnittwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform,
• 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schnittwerkzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform,
• 5a bis 5c verschiedene schematische Darstellungen, die jeweils einen mehrteiligen, öffen- und schließbaren Bügel eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs zeigen,
• 6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs mit einer Tasteinrichtung und
• 7 eine schematische Darstellung eines Schneidwerkzeugs gemäß dem Stand der Technik.
• In der eine bekannte Ausführungsform zeigende 1 ist in schematischer Darstellung ein Schneidwerkzeug 10 zur Schwächung von Kunststoffhäuten und ähnlichen Werkstücken schematisch dargestellt. Eine Kunststoffhaut 24 (nachfolgend auch Werkstück genannt) ist zwischen zwei Spannvorrichtungen 26 fest gehalten. Das Schneidwerkzeug 10 umfasst ein Schneidmesser 12 sowie – in Verlängerung der Schneidachse 14 – einen Gegenhalter 18, der bei dieser Ausführungsform auch die Funktion eines Auflagers hat. Der Gegenhalter 18 ist in dem Gehäuse einer Kraftmessdose 22 gehalten, mit welchem der Druck auf den Gegenhalter 18 ermittelt werden kann. Als Auflager wird nachfolgend insgesamt jede Einrichtung bezeichnet, auf welcher sich das Werkstück unmittelbar abstützt.
• Das Schneidwerkzeug 12 sowie die Kraftmessdose 22 sind über einen U-förmig ausgestalteten Bügel 16 starr miteinander verbunden. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass sich der Gegenhalter 18 gegenüber dem Bügel 16 und entlang der Schneidachse 14 nicht verschiebt, so dass der Abstand zwischen dem Gegenhalter 18 und der Spitze des Schneidwerkzeugs 12 immer gleich ausgebildet ist. Dieser Abstand 28 entspricht der späteren Restwandstärke. Am schneidwerkzeugseitigen Ende des Gegenhalters 18 ist eine Kugel 20 vorgesehen, die drehbar gehalten ist.
• In 1 nicht dargestellt ist die Halterung des Schneidwerkzeugs selbst. Um das Schneidwerkzeug beispielsweise in Richtung des Pfeils 30 bewegen zu können, ist es beispielsweise an einer Robotvorrichtung gehalten, mit der das Schneidwerkzeug zumindest in einer Ebene verschoben werden kann. Im Grunde eignen sich dafür aber alle Bewegungsvorrichtungen, mit denen der Bügel in die erforderlichen Positionen, also sowohl x-, y- und z-Achse, bewegt werden kann.
• Die Funktionsweise ist damit klar und an sich recht einfach. Nach dem Einführen des zu schwächenden Werkstücks 24 in den Zwischenraum zwischen dem Schneidwerkzeug 12 und dem Gegenhalter 18 bzw. dem Einfahren. des Werkzeuges in den Arbeitsbereich am Werkstück wird das Schneidwerkzeug 10 so bewegt, dass sich unter elastischer Verformung des Werkstücks 24 dieses mit einer entsprechenden Kraft am Gegenhalter 18 – hier der Kugel 20 – abstützt. Mittels der Kraftmessdose 22 kann die Kraft ermittelt bzw. sichergestellt werden, dass eine kontinuierliche Anlagerung des zu schwächenden Werkstücks am als Auflager wirkenden Gegenhalter 18 vorliegt. Bei der Bewegung der starren Einheit aus Schneidwerkzeug 12, Bügel 16 und Gegenhalter 18 wird durch Einbringen eines Schnittes in das Werkstück 24 eine Schwächung erreicht, bei der eine durch den Abstand zwischen der Spitze des Schneidmessers 12 und dem obersten Ende der Kugel 20 definierten Abstand entsprechende Restwandstärke garantiert wird.
• Eine konstruktiv etwas geänderte Ausführungsform ist in 2 dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in 1. Der Unterschied zwischen den Ausführungsformen in 1 und 2 ist darin zu sehen, dass nunmehr das zu schwächende Werkstück 24 auf einer Platte 40 – auch Auflagetisch genannt – angeordnet ist. Dieser Auflagetisch übernimmt nunmehr die Funktion des Auflagers. Auf der unteren Fläche des Auflagetisches rollt nunmehr die Kugel 20 des Gegenhalters 18 ab. Die Anlage des Werkstücks 24 auf dem Auflagetisch 40 selbst wird sichergestellt durch die Vorspannung der Einheit aus Schneidwerkzeug 12, Bügel 16 und Gegenhalter 18 mittels einer Feder 38, die sich zwischen einem extern befestigten Abstützbock 36 und einer Abstützlasche 34 des Bügels 16 erstreckt. Mittels dieser Feder 38 wird die Kugel 20 an die Unterseite des Auflagetisches 40 gedrückt, wobei diese Kraft wiederum mittels der Kraftmessdose 22 ermittelt werden kann. Die Restwandstärke ergibt sich aus der Differenz des Abstandes des Schneidmessers zum Gegenhalter 18 abzüglich der Dicke des Auflagetisches 40.
• Eine nunmehr erfindungsgemäße Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 3 ebenfalls in schematischer Weise dargestellt. Dabei sind lediglich die signifikanten Elemente bezüglich einer Verstellung bzw. Regelung dargestellt. Andere Elemente sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen worden.
• In 3 ist ein Schneidmesser 12' vorgesehen, das mittels eines Aktuators (z.B. Stellmotor 50 und Spindelantrieb 52) in Richtung seiner Schneidachse in gewissen Bereichen verstellbar ist. Die Position des Schneidmessers 12' wird mittels eines Abstandssensors festgestellt. Der Sensor 54 ist über eine Signalleitung 60 mit einer Steuer- und Regeleinheit 56 verbunden. Die Steuer- und Regeleinheit 56 besitzt überdies eine Steuerleitung 58 zum Stellmotor 50, mit dem dieser mit den entsprechenden Stellsignalen beaufschlagt werden kann.
• Überdies ist ein weiterer Abstandssensor 62 angeordnet, der unterhalb des Auflagetisches 40' positioniert ist und mittels eines Tasters die Entfernung zu einem Messpunkt 66 ermittelt. Der Messpunkt befindet sich dabei am Schnittpunkt der Schneidachse mit der Unterseite des Auflagetisches 40'. Diese Abstands-Information wird über eine Signalleitung 64 ebenfalls der Steuer- und Regeleinheit 56 zugeführt.
• Die Steuer- und Regeleinheit 56 kann aus den beiden Signalen der Abstandssensoren 54 und 62 bei einer entsprechenden Eichung den Abstand zwischen der Spitze des Schneidmessers 12' und dem Messpunkt 66, der in Richtung der Schnittachse an der Unterseite des Auflagetisches 40' angeordnet ist, bestimmen und je nach gewünschtem Abstand eine Nachregelung der Messerposition über den Stellmotor durchführen. Entsprechend dem Abstand zwischen dem Schneidmesser 12' und dem Messpunkt 66 abzüglich der Dicke des Auflagetisches 32' ergibt sich wiederum die Restwandstärke.
• Der Vorteil dieser sicherlich aufwändigeren Vorrichtung ist die Einstellbarkeit der Restwandstärke. Weiterhin ist es möglich, Auflagetische mit variabler bzw. mit unbekannter Dicke einzusetzen. Hier wird zunächst das Schneidmesser durch einen Abstandssensor ersetzt und in einer einmaligen Referenzfahrt der Dickenverlauf über der Bewegung ermittelt. Diese Referenzdaten werden gespeichert und zusammen mit einer ggf. auch variablen Soll-Restwandstärke beim späteren Schnittvorgang als Sollwert genutzt.
• Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform in 3 wird der Auflagetisch 40' mit der darauf positionierten Haut entlang des Pfeils 27 bewegt. Die Steuer- und Regeleinrichtung 56 bestimmt dann kontinuierlich und in Abhängigkeit der Signale der Abstandssensoren 54 und 62 das Ansteuersignal für den Stellmotor 50. Auch auf diese Weise kann – auch wenn keine starre Verbindung zwischen dem Schneidmesser 12' und einem Auflager (hier dem Auflagetisch 40') vorgesehen ist – eine definierte Restwandstärke durch eine entsprechende Überwachung auf der Schnittachse sichergestellt werden.
• Die in 4 dargestellte Ausführungsform entspricht in weiten Bereichen derjenigen in 1 dargestellten Ausführungsform. Nunmehr ist jedoch der Bügel drehbar um die Messerdrehachse 76 gelagert. Der Bügel stützt sich über eine Momentenstütze 70 am Roboterhandgelenk 72 ab, so dass dieser seine Position unabhängig von einer Messerdrehung behält. Aufgrund der Drehbarkeits des Schneidmessers 12'' kann ein einwandfreier Schnitt entlang einer beliebigen Schnittlinie durchgeführt werden. Bei jeder Richtungsänderung wird eine entsprechende Drehung des Schneidmessers 12'' vorgenommen, so dass das Schneidergebnis optimal ist.
• Von besonderem Interesse ist auch die leichte Zugänglichkeit des Werkstücks durch das Schneidwerkzeug. In den 5a bis 5c sind drei verschiedene Ausführungsformen zu erkennen, mit denen bei einer – zumindest während des Schneidvorgangs – starren Kopplung zwischen Schneidmesser und Auflager eine entsprechende Einfügung des Werkzeugs problemlos möglich ist.
• Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform gem. 5a ist der U-förmige Bügel zweiteilig ausgebildet, nämlich mit einem ersten oberen, winkelförmigen Bereich 80 und einem Schenkel 84, die beide über ein Drehgelenk miteinander verbunden sind. Am dem Drehgelenk gegenüberliegenden Ende des Schenkels 84 ist der Gegenhalter angeordnet. Durch Verschwenken des Schenkels 84 gegenüber den winkelförmigen Teil 80 des Bügels kann der Aufnahmeraum geöffnet werden, so dass ohne weiteres ein Hautelement einzulegen ist. Nach dem Einlegen des Hautelements bzw. dem Einfahren in das Werkstück kann der U-förmige Bügel durch Hochschwenken des Schenkels 84 geschlossen werden. Natürlich müssen während des Bearbeitungsvorgangs selbst die beiden verschiedenen Elemente des U-förmigen Bügels gegeneinander festgelegt sein.
• Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform zum Einlegen eines Hautteils ist in 5b gezeigt, wo der winkelförmige Teil 80' des Bügels nunmehr mit dem Schenkel 84' nicht mehr durch ein Gelenk verbunden ist. Vielmehr ist nun der Schenkel 84' über eine entsprechende Führung linear verschieblich am anderen Bügelteil 80' gehalten. Die Linearverschiebung bzw. die Fixierung der beiden Elemente erfolgt über einen Hydraulikzylinder 86, der sich auf der einen Seite gegenüber dem Bügelteil 80' und auf der anderen Seite gegenüber dem Bügelteil 84' abstützt. Natürlich kann der Aktuator auch alternativ als pneumatischer oder elektrischer Antrieb ausgestaltet sein.
• Ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zur Sicherstellung des problemlosen Einsetzens bzw. Einfahren ist in 5c dargestellt. Dabei wird im Vergleich zur Ausführungsform in 5b nicht der gesamte untere Schenkel 84' abgesenkt, sondern lediglich der Gegenhalter 84''. Der U-förmige Bügel bleibt damit im Wesentlichen starr erhalten.
• Eine letzte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 6 gezeigt. Dabei soll nur auf den als Auflager dienenden Gegenhalter 92 eingegangen werden. Dieser Gegenhalter ist gleichzeitig mit einem Messkopf ausgebildet und besitzt eine Verbindung mit einem Messtaster 94. Bei eingefügter Haut (in 6 nicht dargestellt) ist der Messkopf 92 gegen einen Anschlag nach unten verschoben und damit eine Entfernung von der Spitze des Schneidmessers beabstandet, die der Restwandstärke entspricht. Wird die Haut jedoch entfernt, so kann der Messkopf 92 in Richtung des Schneidmessers vorverfahren, wobei der Verfahrweg über dem Messtaster 94 erfasst wird. Auf diese Weise kann der Abstand des Auflagers zum Schneidwerkzeug ermittelt werden. Entspricht dieser Abstand nicht der gewünschten Restwandstärke, so liegt entweder eine fehlerhafte Justierung vor oder aber das Schneidmesser ist im Bereich seiner Spitze beschädigt.
• Insgesamt werden das Schneidwerkzeug bzw. das Schneidmesser und der Gegenhalter bzw. das Auflager derart miteinander gekoppelt (passiv oder aktiv), dass der Abstand zwischen beiden Elementen exakt definiert ist. Der Gegenhalter legt somit die Bewegung des Scheidwerkzeuges und damit die Schnitttiefe direkt auf der Schneidachse fest, wenn das Werkstück am Gegenhalter anliegt. Der Einsatz eines „virtuellen Gegenhalters", bei dem die Lage der Restwandseite durch einen berührungslos arbeitenden Sensor erfasst wird, fällt ebenfalls in den Bereich der Erfindung. Dies gilt auch dann, wenn die Restwandseite des Werkstückes nicht direkt zur Gegenlage genutzt wird, indem statt dessen die abgewandte Vorrichtungsseite und Restwandseite des Werkstückes entweder durch die Fertigungsvorgaben der Vorrichtung bekannt sind oder mit einer Referenzfahrt ermittelt werden.
• Der Ausgleich von Toleranzen einer Roboterbewegung erfolgt mit Hilfe eines aktiven oder passiven Ausgleichselementes das in Richtung der Schneidachse die Relativposition zwischen Werkzeug und Gegenhalter durch Bewegung des Werkstückes, der Werkzeug-Gegenhaltereinheit und/oder einer synchronisierten Einzelbewegung von Werkzeug und Gegenhalter auf einem definierten Maß hält. Der Kontakt zwischen Gegenhalter und Restwandseite des Werkstücks kann durch eine integrierte Sensorik (Kraftsensoren, Präzisionsschalter, Abstandssensoren) überwacht werden.
• Insgesamt kann der Prozess werkzeug- oder werkstückgeführt erfolgen. Dies heißt, das Werkzeug kann geführt oder stationär angeordnet sein. Als Werkzeuge kommen sämtliche mechanischen Scheidwerkzeuge in Betracht, wie etwa eine Klinge, ein Fräser mit Spindel, ein Ultraschallmesser, ein Heißmesser, ein Perforationswerkzeug (z.B. schwingende Nadel), etc.
• Eine aktive Kopplung von Gegenhalter und Werkzeug kann durch den Einsatz beliebiger elektrischer, pneumatischer, mechanischer oder hydraulischer Aktuatoren oder von Kombinationen davon erfolgen.
• Bei einer direkten mechanischen Kopplung von Werkzeug und Gegenhalter können externe Roboterachsen genutzt werden, den Bügel aus einem Kollisionsbereich zu halten. Weiterhin kann ein Bügel bei einer werkzeuggeführten Variante mechanisch so an den Roboter adaptiert werden, dass seine Lage unabhängig von der Achse des Roboters ist und einen optimalen Zugang zum Arbeitsbereich ermöglicht. Der Einsatz von rotationssymmetrischen Werkzeugen erlaubt zudem eine Nutzung eines Bügel in einer optimalen Position.
• Wie oben angesprochen, sollte auch eine optimale Zugänglichkeit zum Werkzeug sichergestellt sein.
• Die vorliegende Erfindung stellt eine hohe Prozesssicherheit bei der Schwächung von Kunststoffhäuten und ähnlichen Werkstücken, also Folien etc., durch einseitiges Einschneiden sicher, da ein definierter Abstand zwischen einem Auflager und der Spitze eines Schneidwerkzeugs in Richtung der Schneidachse sichergestellt ist.

10

Schneidwerkzeug

12, 12', 12''

Schneidmesser (teilweise drehbar)

14

Schneidachse

16

Bügel

18

Gegenhalter

20

Kugel

22

Kraftmessdose

24

(Zu schwächendes) Werkstück

26

Spannvorrichtung

28, 28'

Restwandstärke

30

Bewegungsrichtung

32, 32'

Dicke des Auflagetisches

34

Abstützlasche

36

Abstützbock

38

Spiralfeder

40, 40'

Auflagetisch

50

Stellmotor

52

Spindeltrieb

54

Abstandssensor für Schneidmesser

56

Steuer- und Regeleinheit

58

Steuerleitung zum Stellmotor

60

Signalleitung vom Abstandssensor

62

Abstandssensor für Auflagetisch

64

Signalleitung vom Abstandssensor

66

Messpunkt

70

Haltearm

72

Gelenk

74

Robotarm

76

Drehhalterung

80, 80', 80''

Haltebügel (erster Teil)

82

Gelenk

84, 84', 84''

Haltebügel (zweiter Teil) bzw. Gegenhalter

86, 86'

Hydraulikzylinder

88, 88'

Abstützung für den Hydraulikzylinder (beweglich)

90

Kraftmessdose

92

Gegenlager und Messkopf

94

Messtaster

96

Schneidspalt

100

Scheidwerkzeug (Stand der Technik)

102

Schneidmesser

104

Stellmotor

106

Stellspindel

108

Auflagetisch

110

(zu schwächendes) Werkstück

112

Restwandstärke

114

Referenzstärke

116

Sensorsignal

118

Abstandssensor

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Einbringung von Schwächungsschnitten in eine Folie oder Haut umfassend – ein Schneidmesser (12, 12', 12''), ein gegenüber dem Schneidmesser (12, 12', 12'') angeordnetes Auflager (20, 40', 92), wobei – die Folie oder Haut (24) zwischen dem Auflager (20, 40', 92) und dem Schneidmesser (12, 12', 12'') anordenbar ist und sich gegen das Auflager (20, 40', 92) abstützt und – das Schneidmesser (12, 12', 12'') gegenüber der Folie oder Haut (24) relativ bewegbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (62, 94) zur Erfassung der Position des Auflagers (20, 40', 92) in der Schneidachse (14) vorgesehen ist, dass eine Steuer- und Regeleinrichtung (56) vorgesehen ist, die von dem Sensor (62, 94) ein entsprechendes Signal erhält, dass die Steuer- und Regeleinrichtung (56) zur Ermittlung des Abstandes zwischen der Spitze des Schneidmessers (12, 12', 12'') und dem Auflager (20, 40', 92) ausgebildet ist und und dass ein Stellantrieb (52) derart vorgesehen und ansteuerbar ist, um den Abstand zwischen Auflager (20, 40', 92) und Schneidmesser (12, 12', 12'') einzustellen und dass die Steuer- und Regeleinrichtung (56) zur Erzeugung eines Stellsignals in Abhängigkeit vom Sensorsignal des Sensors (62, 94) zur Erfassung der Position des Auflagers (20, 40', 92) ausgebildet ist und das Stellsignal dem Stellantrieb (52) zur Verfügung stellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Sensor (54) zur Erfassung der Position des Schneidmessers (12') in der Schneidachse (14) vorgesehen ist, dass die Steuer- und Regeleinrichtung (56) von dem weiteren Sensor (54) ein entsprechendes Signal erhält, dass der Stellantrieb (52) zur Verstellung des Schneidmessers (12') in der Schneidachse (14) vorgesehen ist, und dass die Steuer- und Regeleinrichtung (56) zur Erzeugung eines Stellsignals in Abhängigkeit von den Sensorsignalen des Sensors (54) zur Erfassung der Position des Schneidmessers sowie des Sensors (62, 94) zur Erfassung der Position des Auflagers (20, 40', 92) ausgebildet ist und das Stellsignal dem Stellantrieb (52) zur Verfügung stellt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schneidmesser (12, 12', 12'') und Auflager (20, 40', 92) eine mechanische Kopplung (16, 80, 80', 80'') ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit aus Schneidmesser (12) und Auflager (20) mittels einer elastischen Einrichtung (38) derart vorgespannt sind, dass eine sichere Auflage der Haut (24) oder Folie auf dem Auflager (20) sichergestellt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der mechanischen Kopplung ein Bügel (16, 80, 80', 80'') vorgesehen ist, dessen Bauchbereich die Folie oder Haut (24) umgreift.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (80, 80', 80'') zumindest zweiteilig (84, 84', 84'') ausgebildet ist und eine zwischen den beiden Bügelteilen wirksame Bewegungseinrichtung (82, 86, 86') vorgesehen ist, um die beiden Bügelteile relativ zueinander zu bewegen, insbesondere zu verschwenken oder zu verschieben.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegungsvorrichtung (74) zur Durchführung der Relativbewegung von Folie oder Haut (24) und Schneidmesser (12, 12', 12'') mittelbar oder unmittelbar an dem Schneidmesser (12, 12', 12'') angreift, die zur Bewegung des Schneidmessers (12, 12', 12'') ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegungsvorrichtung zur Durchführung der Relativbewegung von Folie oder Haut (24) und Schneidmesser (12, 12', 12'') mittelbar oder unmittelbar an der Haut (24) oder der Folie oder einer Halterung für die Haut (24) oder die Folie angreift, die zur Bewegung der Haut (24) oder Folie ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidmesser (12'') um seine Schneidachse (14) drehbar ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehantrieb zum Drehen des Schneidmessers (12'') gesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflager (20, 40', 92) gegenüberliegend dem Schneidmesser (12, 12', 12'') integral eine Tastvorrichtung (66, 92) umfasst, die bei eingelegter Haut (24) oder Folie gegen einen Anschlag zurückverfahren ist und bei fehlender Haut (24) oder Folie in Anlage an das Schneidmesser (12, 12', 12'') verfahrbar ist, wobei der Verfahrbereich mittels einem Sensor ermittelt wird.