DE19505111A1 - Schneideinheit zum Auskreisen von Löchern in Hohlkörpern - Google Patents
Schneideinheit zum Auskreisen von Löchern in HohlkörpernInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotations-Schneideinheit zum Herstellen von
Löchern, insbesondere in Wandungen von Hohlkörpern.
Kunststoff-Kraftstofftanks werden mittels Blasverfahren hergestellt und anschließend
weiter bearbeitet, beispielsweise mit Löchern versehen, welche für die Montage von
Entlüftungsnippeln, Ventilen, Tankgeber, usw., erforderlich sind. Während der Her
stellung dieser Löcher dürfen weder Späne entstehen, noch darf die ausgeschnitte
ne Scheibe in den Tank fallen.
Aus dem Patent Nr. DE 34 11 557 C2 ist ein Schneidwerkzeug zum Herstellen von
Löchern in Hohlkörpern bekannt geworden, bei dem ein Ritz-Schneidmesser mit in
der Werkzeugachse angeordnetem Dorn als Festhalter vorgesehen ist, . . . . .
Nachteil dieses Systems ist, daß der Festhalter, der die Scheibe nach dem Aus
schneiden halten und aus dem geschnittenen Loch herausheben soll, fest mit dem
rotierenden Schneidkopf verbunden ist und die geschnittene Scheibe lediglich über
Reibung gehalten wird.
Während des Vorschubes des rotierenden Schneidmessers in die Wandung wird
der Festhalter ebenfalls in Vorschubrichtung durch die Wandung geschoben, so daß
nach dem Durchstoßen des Messers durch die Wandung und dem Ausschneiden
der Scheibe die Gefahr besteht, daß die Scheibe in den Hohlkörper gedrückt wird,
insbesondere dann, wenn der axiale Vorschub des Schneidwerkzeuges nach dem
Ausschneiden der Scheibe nicht sofort gestoppt wird. Da die geblasenen Kunststoff-
Kraftstoffbehälter hohe Toleranzen untereinander aufweisen, somit die Wandungen,
in die Löcher eingebracht werden sollen, unterschiedlich weit vom Startpunkt des
Schneidwerkzeuges entfernt und die Wandungen unterschiedlich dick sind, ist es
erforderlich, daß ein gewisser Sicherheitsweg des axialen Vorschubes des
Schneidmessers und des Festhalters durch die Wandung vorgesehen werden muß,
so daß die ausgeschnittene Scheibe, insbesondere durch das geschnittene Loch in
den Hohlkörper geschoben wird. Wird jetzt das Schneidwerkzeug mit der Scheibe
aus dem Loch zurückgezogen, bleibt die Scheibe an der Wandung des Loches hän
gen, wird vom Festhalter abgestreift und fällt in den Tank.
Während des Schneidvorganges wirken teilweise, je nach zu schneidendem Durch
messer und Materialhärte des Tanks, hohe Schneid- und Verformungskräfte auf die
Tankoberfläche. Die Folge ist ein Durchbiegen der Wandung in Schneidvorschub-
Richtung. Nach dem Durchstoßen des Schneidmessers durch die Wandung springt
diese in ihre Ausgangslage zurück die Innenwand des geschnittenen Loches ist
nicht mehr parallel zur Rotationsachse des Schneidwerkzeuges und das rotierende
Schneidmesser erzeugt Schneidspäne an dem Innen- oder Außenrand des geschnit
tenen Loches. Diese Späne fallen in den Tank und führen zu Betriebsstörungen
nach dem Einbau des Tanks in ein Kraftfahrzeug.
Auch die in dem Patent DE 34 11 557 C2 erwähnten Schrägeinstellungen des
Schneidmessers lösen nicht die obengenannten Probleme.
Im Gegenteil, das zur Rotationsachse unter einem Winkel angestellte Schneidmes
ser erzeugt lediglich konische Löcher, wobei die Schrägstellung des Schneidmes
sers kein Schneiden, sondern ein spanabhebendes Schälen erzeugt.
Um die oben genannten Nachteile zu vermeiden und die Forderung erfüllen zu kön
nen, daß während des Schneidvorganges keine Spanne erzeugt werden und die ge
schnittene Scheibe nicht in den Tank fällt, sind folgende Voraussetzungen zu erfül
len:
- 1. Die Lage der Tankoberfläche zum Schneidwerkzeug muß erkannt werden.
- 2. Schneidmesser und Festhalter müssen unabhängig voneinander arbeiten.
- 3. Die geschnittene Scheibe muß formschlüssig und nicht kraftschlüssig gehalten werden.
- 4. Der Festhalter darf sich während des Schneidvorganges nicht axial zur Vor schubrichtung des Schneidmessers bewegen.
- 5. Das Schneidmesser darf nach dem Durchstoßen durch die Wandung nicht mehr in dem geschnittenen Loch rotieren, da sonst Späne erzeugt werden können.
- 6. Das Durchbiegen der Wandung beim Schneidvorgang muß vermieden werden.
- 7. Der Festhalter muß gegen andere Greifsysteme austauschbar sein; insbesondere wenn um eine vorhandene Bohrung ein im Durchmesser größeres Loch geschnit ten werden muß.
8. Der Festhalter selbst darf keine Späne erzeugen.
Fig. 1 zeigt die Schneideinheit in Grundstellung und Seitenansicht.
Pos. 1 Basisplatte
Pos. 2 Führungsschiene
Pos. 3 Führungswagen für Schneideinheit
Pos. 4 Führungswagen für Festhalter-Vorschub
Pos. 5 Gehäuse-Schneideinheit
Pos. 6 Hohlwelle für Schneidwerkzeug
Pos. 7 Schneidmesser-Halter
Pos. 8 Schneidmesser
Pos. 9 Antriebsmotor für Schneidwerkzeug
Pos. 10 Zahnriemenantrieb
Pos. 11 Welle-Festhalter
Pos. 12 Festhalter
Pos. 13 Steuerscheibe
Pos. 14 Antriebsmotor-Festhalter
Pos. 15 Vorschubeinheit-Festhalter
Pos. 16 Klemmsystem für Festhalterwellen
Pos. 17 Antriebsmotor-Vorschub Schneideinheit
Pos. 18 Kugelrollspindel
Pos. 19 Spindelmutter
Pos. 20 Abfrage-Initiator: Messer = Wandung durchstoßen
Pos. 21 Abfrage-Initiator: Messer = ca. 1,0 mm vor Durch stoß der Wandung
Pos. 22 Abfrage-Initiator: Grundstellung Festhalter
Pos. 2 Führungsschiene
Pos. 3 Führungswagen für Schneideinheit
Pos. 4 Führungswagen für Festhalter-Vorschub
Pos. 5 Gehäuse-Schneideinheit
Pos. 6 Hohlwelle für Schneidwerkzeug
Pos. 7 Schneidmesser-Halter
Pos. 8 Schneidmesser
Pos. 9 Antriebsmotor für Schneidwerkzeug
Pos. 10 Zahnriemenantrieb
Pos. 11 Welle-Festhalter
Pos. 12 Festhalter
Pos. 13 Steuerscheibe
Pos. 14 Antriebsmotor-Festhalter
Pos. 15 Vorschubeinheit-Festhalter
Pos. 16 Klemmsystem für Festhalterwellen
Pos. 17 Antriebsmotor-Vorschub Schneideinheit
Pos. 18 Kugelrollspindel
Pos. 19 Spindelmutter
Pos. 20 Abfrage-Initiator: Messer = Wandung durchstoßen
Pos. 21 Abfrage-Initiator: Messer = ca. 1,0 mm vor Durch stoß der Wandung
Pos. 22 Abfrage-Initiator: Grundstellung Festhalter
Nach dem Start der Schneideinheit wird der Festhalter Pos.
12 und die Welle Pos. 11 über die Vorschubeinheit Pos. 15
in Richtung Tank vorgefahren, bei gleichzeitiger Rotation
über der Motor Pos. 14. Trifft nun der Festhalter auf die
Tankoberfläche auf, drückt sich die angeformte Gewindespit
ze in die Wandung und formt im weiteren Ablauf aufgrund der
Rotationsbewegung und besonderen Gestaltung ein Gewinde in
die Wandung.
Der Vorschub Pos. 15 wird während der Gewindeformung ab
geschaltet. Der Festhalter zieht sich selbständig durch die
Wandung, ohne Späne zu erzeugen, da das Gewinde in der Wan
dung durch Verformung erzeugt wird.
Ist der Festhalter mit seiner ganzen Länge durch die Wan
dung gedrungen, trifft die Stirnseite der Welle Pos. 11 auf
die Oberfläche, das Drehmoment des Antriebsmotors Pos. 14
steigt schlagartig an, da der Festhalter Pos. 12 und die
Welle Pos. 11 nur bei einer Schraubverbindung auf Block ge
fahren sind.
Der Drehmomentanstieg wird ausgewertet und der Antriebsmo
tor Pos. 14 abgeschaltet. Das Klemmsystem Pos. 16 schließt
und hält die Welle Pos. 11 und somit den in der Wandung
steckenden Festhalter in dieser Position fest. Fig. 2. Auf
der Welle Pos. 11 ist eine Steuerscheibe Pos. 13 in einem
festen Abstand Pos. 26 zur Stirnseite der Welle Pos. 11
montiert.
Diese Steuerscheibe ist ein eindeutiges Maß für die Lager
der Tankoberfläche zum Schneidmesser Pos. 8.
Nach dem Schließen der Klemmeinheit Pos. 16 wird der Motor
Pos. 9 eingeschaltet und über den Zahnriemenantrieb Pos. 10
wird die Hohlwelle Pos. 6 mit dem Messerhalter Pos. 7 und
das Schneidmesser Pos. 8 in Rotation versetzt.
Über den Spindelantrieb Pos. 17, 18 und 19 wird der rotie
rende Messerhalter zur Tankoberfläche bewegt.
Das rotierende Schneidmesser Pos. 8 wird so lange in die
Wandung vorgetrieben, bis der Initiator Pos. 20 die Steuer
scheibe Pos. 13 erreicht.
Der Antrieb Pos. 9 und der Spindelvorschub Pos. 17, 18, 19
werden abgeschaltet. Das Schneidmesser Pos. 8 hat jetzt
einen Lochkreis mit exakt vorgegebener Tiefe Pos. 27, Fig.
3a, in die Wandung geschnitten. Fig. 3 und Fig. 3a. Die
Schneidmesserspitze befindet sich in einem gewissen Abstand
Pos. 24 von der nicht geschnittenen Wandung. Jetzt wird der
Spindelantrieb Pos. 17, 18, 19 wieder eingeschaltet und das
Schneidmesser Pos. 8 nicht rotierend durch die restliche
Wandung durchgestoßen.
Diese Position wird über den Initiator Pos. 21 abgefragt.
Fig. 4.
Der Antriebsmotor Pos. 9 wird eingeschaltet, das Schneid
messer führt eine 360° Kreisbewegung aus, der Antriebsmotor
Pos. 9 wird abgeschaltet. Die restliche Wandung der Scheibe
wird somit mit einer Umdrehung des Schneidmessers Pos. 8
ausgeschnitten.
Danach wird die Schneideinheit in Ausgangsposition über den
Spindelantrieb Pos. 17, 18, 19 zurückgefahren.
Ist diese Position erreicht, wird der Festhalter Pos. 12
mit der ausgeschnittenen Scheibe aus dem Loch herausgezo
gen bis die Scheibe am Messerhalter Pos. 7 anliegt. Fig. 5.
Ist diese Position erreicht, wird der Antriebsmotor Pos. 14
eingeschaltet, mit umgekehrter Drehrichtung gegenüber dem
Eindringen in die Tankwandung, der Festhalter dreht sich
aus der Scheibe heraus und die Scheibe kann über geeignete
Vorrichtungen entsorgt werden.
Die Patentansprüche sollen sich auf die Punkte 1-8, S.2
beziehen. Besonders wichtig ist die Entkopplung des Schneid
kopfes vom Festhalter. Beide arbeiten unabhängig voneinander.
Claims (14)
1. Schneidwerkzeug zum Herstellen von Löchern, insbe
sondere in Wandungen von Hohlkörpern aus Kunststoff, mit
einem drehbar angetriebenen und einen axialen Vorschub aus
führenden Halter für ein Schneidmesser zum Ausschneiden
eines Loches und mit einem zentrisch zum Lochumfang in die
Lochscheibe greifenden Festhalter zum Sichern und Zurück
ziehen der ausgeschnittenen Lochscheibe, die dann vom Fest
halter gelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß zentrisch
innerhalb des Halters (7) der Festhalter (12) unabhängig
vom Halter axial verschiebbar und drehbar angetrieben ist
und der Festhalter ein selbstschneidendes Gewindeprofil
aufweist, das vor dem Schneidvorgang des Schneidmessers (8)
in die Lochscheibe eintritt und diese durch Ausformen eines
Gewindes mit dem Gewindeprofil am Festhalter (12) gehalten
ist.
2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß beim Ausformen des Gewindes in der Lochschei
be der Vorschubantrieb (15) für den Festhalter (12) abge
schaltet ist und der Festhalter bei der Ausformung des Ge
windes in die Lochscheibe eingezogen wird.
3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Festhalter (12) an einer drehbar
angetriebenen Welle (11) befestigt ist, die drehbar und
axial verschiebbar in einer Hohlwelle (6) gelagert ist, an
der der Halter (7) für das Schneidmesser (8) befestigt ist.
4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Hohlwelle (6) in einem Gehäuse (5) dreh
bar gelagert ist, das den Drehantrieb (9) für das Schneid
messer (8) trägt.
5. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß an einer Basisplatte (1) ein Führungswagen
(3) mit einem Antrieb (17, 18, 19) für den axialen Vorschub
des Schneidhalters (7) verschiebbar angeordnet ist.
6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß an der Basisplatte (1) ein Führungswagen (4)
mit einem Drehantrieb (14) und einem Antrieb (15) für den
axialen Vorschub des Festhalters (12) angeordnet ist.
7. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Festhalter (12) mit einer
Feststelleinrichtung (16) versehen ist.
8. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Längsverschiebung des
Schneidmessers (8) gegenüber dem Festhalter (12) meßbar
ist.
9. Schneidwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die den Festhalter (12) tragende Welle (11)
eine Steuerscheibe (13) trägt und der Führungswagen (3) für
die Schneideinheit mit Abfrage-Initiatoren (20, 21, 22) ver
sehen ist, die mit der Steuerscheibe (13) zusammenwirken.
10. Schneidwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Abfrage-Initiator (20) für das Erreichen
einer bestimmten Lochtiefe des Schneidmessers (8), ein Ab
frage-Initiator (21) für das Durchstoßen der restlichen
Lochscheibenwandung mit dem Schneidmesser und ein Abfrage
Initiator (22) für die Grundstellung des Festhalters (12)
vorgesehen sind.
11. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Festhalter (12) austausch
bar angeordnet ist.
12. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Festhalter (12) einen An
schlag für die Lochscheibe aufweist.
13. Verfahren zum Herstellen eines Loches mit der
Schneideinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß die auszuschneidende Loch
scheibe durch Einformen des Gewindes formschlüssig am Fest
halter verankert wird, das Schneidmesser bei festgelegtem
Festhalter rotierend bis zu einer vorbestimmten Tiefe vor
geschoben und dann angehalten wird, die Lochwandung vom
Schneidmesser durchstoßen wird und durch erneutes Rotieren
des Schneidmessers die Lochscheibe ausgeschnitten wird,
worauf diese nach Lösen der Feststelleinrichtung vom Fest
halter aus dem Loch herausgezogen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausschneiden der Lochscheibe nach dem Durchstoßen
mit einer Umdrehung des Schneidmessers um 360° erfolgt.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19505111A DE19505111B4 (de) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | Schneidwerkzeug und Verfahren zum Herstellen von Löchern in Hohlkörpern |
US08/599,760 US5735645A (en) | 1995-02-13 | 1996-02-12 | Rotary cutting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19505111A DE19505111B4 (de) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | Schneidwerkzeug und Verfahren zum Herstellen von Löchern in Hohlkörpern |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE19505111A1 true DE19505111A1 (de) | 1996-08-22 |
DE19505111B4 DE19505111B4 (de) | 2007-03-08 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19505111A Expired - Fee Related DE19505111B4 (de) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | Schneidwerkzeug und Verfahren zum Herstellen von Löchern in Hohlkörpern |
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US (1) | US5735645A (de) |
DE (1) | DE19505111B4 (de) |
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