DE19630000C2 - Verfahren zum Schneiden von Papier, Pappe, Kunststoff-Folien oder dgl. und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Schneiden von Papier, Pappe, Kunststoff-Folien oder dgl. im wesentlichen nichtmetallisches Material.

Es ist bekannt, das Schneiden von Papier oder Pappe, insbe­ sondere wenn gekrümmte Schnittlinien zu erzeugen sind, durch einen Stanzvorgang mittels geeigneter Stanzwerkzeuge auszu­ führen, oder aber es wird ein Messer maschinell entlang der zu schneidenden Kurve geführt. Die bekannten Vorrichtungen können bei Bedarf auch zum Erzeugen gerader Schnitte verwen­ det werden. Die bekannten Vorrichtungen sind aufwendig, bei der Vorrichtung mit beweglichem Messer muß dieses stets so gedreht werden (oder es muß das zu schneidende Papier ent­ sprechend gedreht werden), daß die Schneide genau in die Richtung zeigt, in der der Schnitt weitergeführt werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich einfacher an­ wenden läßt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gemäß der Er­ findung dadurch gelöst, daß mittels Druckgas festes Kohlen­ dioxid an die Stelle des zu erzeugenden Schnittes geschleu­ dert wird.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß dieses Verfahren, das am einfachsten mittels einer Vorrichtung ausgeführt wird, die eine Düse aufweist, aus der ein das feste Kohlen­ dioxid führender Gasstrahl austritt, in beliebiger Weise über das z. B. zu schneidende Papier geführt werden kann, wo­ bei bei einem ebenen zu schneidenden Papier der Gasstrahl beispielsweise stets senkrecht geführt wird, die Bewegungs­ richtung der Düse aber beliebig ist und insbesondere die Dü­ se bei einer Änderung der Richtung des Schnitts nicht ge­ dreht werden muß.

Dadurch läßt sich das Verfahren einfach ausführen und die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist ebenfalls ein­ fach.

Festes Kohlendioxid hat bei Atmosphärendruck eine Sublima­ tionstemperatur von -79,8°C und sollte daher bei der Anwen­ dung des Verfahrens eine Temperatur haben, die deutlich un­ ter der genannten Temperatur liegt, damit nicht durch Subli­ mation, also Übergang in den gasförmigen Zustand, zuviel Ma­ terial ungenutzt verlorengeht. Vorzugsweise liegt das feste Kohlendioxid in einer relativ harten und festen, körnigen Form vor, die eine größere Dichte und Festigkeit als relativ weicher Kohlendioxidschnee hat.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be­ steht darin, daß das Schneidmaterial, nämlich das feste Koh­ lendioxid, rückstandslos in gasförmiges Kohlendioxid über­ geht, so daß hierdurch nicht Maschinen und Geräte verunrei­ nigt werden können.

Vorzugsweise wird das feste Kohlendioxid mittels eines ge­ bündelten Gasstrahls, also vorzugsweise durch eine Düse, ge­ gen das zu schneidende Material geschleudert, und zwischen dem Material und dem Gasstrahl wird eine Relativbewegung er­ zeugt, die etwa quer zur Richtung des Gasstrahls und/oder etwa in Richtung des Gasstrahls verläuft. Es kann somit ent­ weder der Gasstrahl und/oder das zu schneidende Material be­ wegt werden, wobei bei einer Relativbewegung quer zur Rich­ tung des Gasstrahls ein langgestreckter Schnitt, z. B. in ei­ ner relativ dünnen Pappe, erzeugt wird, wogegen bei einer Bewegung etwa in Richtung des Gasstrahls es möglich ist, insbesondere relativ dickes Material, beispielsweise Pappe mit der Dicke von einigen Zentimetern, in ihrer Dicke zu be­ arbeiten, beispielsweise auch ein Loch in dieser durch den das feste Kohlendioxid führenden Gasstrahl zu erzeugen.

Insbesondere bei dem genannten dicken Material kann es vor­ teilhaft sein, mehrere festes Kohlendioxid führende Gas­ strahlen in unterschiedlichem Abstand von der ursprünglichen Oberfläche des Materials zu erzeugen. Dies kann beispiels­ weise so ausgeführt werden, daß ein erster Gasstrahl eine gewisse Dicke des Materials an der zu erzeugenden Stelle ab­ trägt, und daß ein weiterer Gasstrahl so erzeugt wird, daß er entsprechend der Dicke des bereits abgetragenen Materials tiefer in das weiter zu schneidende Material eindringt. Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann dies dadurch erreicht werden, daß bei Verwendung einer einzigen Düse diese zunächst eine Rille in dem Material erzeugt, an­ schließend tiefer abgesenkt wird und die Rille vertieft und schließlich das Material durchschneidet. Bei Verwendung meh­ rerer Düsen kann die erste Düse bis dicht an die Material­ oberfläche herangeführt werden, und die dieser genau in der Spur folgende Düse kann so tief eingestellt sein, daß sie sich bereits in der von der ersten Düse abgetragenen Rille, also unterhalb der Oberfläche des ursprünglich vorhandenen Materials befindet. Zahlreiche Abwandlungen von dem soeben genannten Beispiel sind möglich.

Im einfachsten Fall wird als Druckgas Druckluft verwendet, die sich besonders preiswert im Vergleich zu anderen Druck­ gasarten herstellen läßt. Das Druckgas kann vor dem Kontakt mit dem festen Kohlendioxid vorzugsweise gekühlt und/oder getrocknet werden, damit einerseits möglichst viel von dem festen Kohlendioxid für den Schneidvorgang zur Verfügung steht, andererseits nicht in dem Druckgas vorhandener Was­ serdampf in unerwünschter Weise zum Verstopfen der Düse oder zum Anfeuchten des zu schneidenden Materials führt. Das Trocknen des Druckgases kann im einfachsten Fall dadurch ausgeführt werden, daß das Druckgas gekühlt wird, und die z. B. als Eis ausfallende Feuchtigkeit (Wasser) aus dem Druckgas entfernt wird.

Die Erfindung betrifft in einem zweiten Aspekt auch eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Material mittels Kohlendi­ oxid, mit einem Vorratsraum für das Kohlendioxid, mit einer auf das zu bearbeitende Material gerichteten Düse und mit einer Einrichtung, die das Kohlendioxid aus dem Vorratsraum mittels Druckgas zur Düse transportiert und aus dieser aus­ schleudert.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise durch die DE 44 37 933 A1 bekanntgeworden.

Aus der DE 44 37 933 A1 ist eine Vorrichtung zum Reinigen eines Werkstücks mit abrasivem CO₂-Schnee bekannt, der auf eine von dem Werkstück zu entfernende Verunreinigung gelei­ tet wird. Die Vorrichtung umfaßt eine Düse zum Aufnehmen und Ausstoßen von flüssigem CO₂ durch eine Öffnung, die so be­ messen ist, daß sie das flüssige CO₂ in CO₂-Schnee umwan­ delt. Mittels Druckluft wird der aus der Öffnung der Düse austretende CO₂-Schnee auf das Werkstück geschleudert.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist bei der oben genannten Vorrichtung erfindungsgemäß das im Vorratsraum vorzugsweise in körniger Form bevorratete feste Kohlendioxid als feste Schneidpartikel mittels des Druckgases auf im we­ sentlichen nichtmetallisches Material, insbesondere Papier, Pappe, Kunststoff-Folien oder dergleichen, zur Erzeugung ei­ nes Schnittes schleuderbar. Die Vorrichtung kann insgesamt ähnlich wie ein Sandstrahlgebläse ausgebildet sein.

Weitere Merkmale der Vorrichtung wiederholen im wesentlichen Verfahrensmerkmale, die oben bereits abgehandelt worden sind.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentli­ che Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzel­ nen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Ausführungsform der Erfin­ dung verwirklicht sein.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Schnei­ den von Pappe mit einer einzigen Düse;

Fig. 2 Einzelheiten einer Vorrichtung zum Schneiden von dickerer Pappe oder mehrschichtig gelegter Pappe mit zwei Düsen.

In Fig. 1 ist eine Schneidemaschine 1 gezeigt. Die Figur ist schematisch und zeigt lediglich die wichtigsten Einzelhei­ ten. Ein Maschinengestell 3 trägt auf zwei parallel verlau­ fenden Schienen 5 verschiebbar geführt eine Traverse 7, die parallel zur Zeichenebene der Fig. 1 verläuft. Auf der Tra­ verse 7 ist in Längsrichtung von dieser ein Support 9 ver­ schiebbar gelagert, der seinerseits eine Düse 11 trägt, de­ ren Ausblasöffnung nach unten gerichtet ist. Die Düse 11 ist an dem Support 9 in vertikaler Richtung verschiebbar. Die Verschiebebewegung der Traverse 7 in die Zeichenebene hinein und aus dieser heraus ist durch ein Pfeilendesymbol und durch ein Pfeilspitzensymbol angedeutet, ebenfalls ist die Bewegung des Supports 9 und der Düse 11 jeweils durch Dop­ pelpfeile angedeutet. Alle genannten Bewegungen erfolgen mittels Antrieb durch jeweils den Bewegungen zugeordnete, nicht gezeigte Elektromotoren. Der Bewegungsablauf wird durch eine Steuervorrichtung 13 gesteuert, wobei die Steuer­ vorrichtung 13 in der Lage ist, einen vorgegebenen Verlauf der Schnittlinie, insbesondere auch gekrümmte Schnittlinien, vorzugeben. Die Düse 11 ist über einen zwecks leichter Ver­ längerbarkeit durch Dehnung gewendelten Schlauch 17 mit dem Ausgang 19 eines ähnlich wie ein Sandstrahlgebläse arbeiten­ den Geräts 21 verbunden, das einen inneren Behälter auf­ weist, in den für den Betrieb in feinkörniger Konsistenz vorliegendes festes Kohlendioxid eingefüllt ist, und der Vorrichtung 21 wird über einen Drucklufterzeuger 23, der als Gebläse symbolisch dargestellt ist, Druckluft zugeführt, die vor dem Eintritt in den Behälter der Vorrichtung 21 gekühlt wird, um nicht unnötig viel festes Kohlendioxid zu verdamp­ fen. Der Kompressor 23 bewirkt außerdem eine Entfeuchtung der komprimierten Luft.

Die in die Vorrichtung 21 eintretende Druckluft fördert das körnige feste Kohlendioxid durch den Schlauch 17 zur Dü­ se 11, wo das feste Kohlendioxid austritt und unter hohem Druck gegen eine Pappeschicht 30 geschleudert wird, die auf diese Weise geschnitten wird.

Der Schnitt wird dadurch ausgeführt, daß während des Be­ triebs der Vorrichtung 21, also während des Ausschleuderns von festem Kohlendioxid, die Düse 11 auf der gewünschten Kurvenbahn oder geraden Bahn bewegt wird, entsprechend dem Verlauf des gewünschten Schnitts.

Im Beispiel ist die Pappeschicht 30 relativ dünn und von einheitlicher Dicke.

Wenn die Pappeschicht 30 so dick ist oder aus mehreren über­ einanderliegenden Pappschichten besteht, die eine Gesamt­ dicke aufweisen, die nicht auf einmal von der Düse 11 durch­ trennt werden kann, so besteht die Möglichkeit, die Düse 11 entsprechend dem gewünschten Schnittweg ein erstes Mal über die zu schneidende Schicht 30 zu bewegen, anschließend die Düse 11 entweder in umgekehrter Richtung oder beginnend mit dem ursprünglichen Anfang der Bahn noch ein weiteres Mal oder so oft über die Schicht 30 zu führen, wie dies erfor­ derlich ist, um bei jedem weiteren Schneidvorgang entspre­ chend der gewünschten Schnittlinie eine gewisse Dicke der Pappschicht abzutragen. Dabei ist es zweckmäßig, bei jedem weiteren Schnitt die Düse 11 etwas weiter nach unten zu stellen, damit, falls dies gewünscht ist, ein möglichst schmaler Strahl von Druckgas, das festes Kohlendioxid mit sich führt, auf die Oberfläche des jeweils abzutragenden Ma­ terials gerichtet wird.

Anstatt, wie soeben anhand der Fig. 1 beschrieben, zum Schneiden dickerer Schichten eine einzige Düse mehrmals auf dem Weg zu führen, der dem gewünschten Schnitt entspricht, ist es auch möglich, auf dem Support 9 mehrere, im Beispiel zwei Düsen 11 und 11' anzuordnen, von denen dann, wenn die in Fig. 2 links angeordnete und in Bewegungsrichtung der Dü­ se 11 hinter diese angeordnete Düse 11' sich genau in der Spur des zu erzeugenden Schnitts befindet, mit einer einzi­ gen Bewegung des Supports 9 etwa die doppelte Tiefe des Schnitts erzeugt werden kann, wie bei der Anordnung nach Fig. 1.

Die Anordnung nach Fig. 2 dürfte insbesondere dann Vorteile bieten, wenn weitgehend gerade Schnitte auszuführen sind, bei denen sich die Düse 11' entweder ohnehin oder, so­ fern sie auch in waagrechter Richtung relativ zur Düse 11 verschiebbar ist, genau der Düse 11 bei deren Schnittbewe­ gung folgt.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem die zweite Düse 11' sich mit ihrem unteren Ende bereits unterhalb der Oberfläche der ursprünglich eingelegten Pappschicht 31 befindet, also in den von der Düse 11 erzeugten Schnitt oder Spalt teilweise eintaucht.

Anstatt Pappe kann bei der gezeigten Vorrichtung auch Pa­ pier, eine Kunststoff-Folie oder ähnliches geschnitten wer­ den. Auch eine relativ dünne Metallisierung auf dem Papier oder der Kunststoff-Folie hindert die Tätigkeit der Vor­ richtung nicht. Dagegen ist das Schneiden sehr harter Schichten, insbesondere auch dünner Metallbleche z. B. aus Aluminium oder Stahl, auf der Vorrichtung nicht möglich.

Das feste Kohlendioxid, das aus der Düse 11 bzw. 11' aus­ tritt, kann in geeigneter Weise abgesaugt werden, aber selbst dann, wenn es eine gewisse Zeit auf Teilen der Ma­ schine oder des zu bearbeitenden Produkts liegen bleibt, verschwindet es durch den Übergang in den gasförmigen Zu­ stand, ohne irgendwelche Maschinenstörungen zu verursachen. Beim Schneidvorgang entsteht auch je nach Ausgangsmaterial Papierstab oder Pappestaub, der zweckmäßigerweise ebenfalls abgesaugt wird.

Die tiefe Temperatur des Schneidmaterials kann je nach zu schneidendem Material die Erzeugung eines möglichst glatten Schnitts unterstützen.

Die Maschine nach Fig. 1 ist hinsichtlich der Bewegung der Düse 11 in waagrechter Richtung entsprechend der Verschie­ bung der Traverse 7 und der Verschiebung des Supports 9 auf der Traverse ähnlich wie ein Plotter zur Herstellung techni­ scher Zeichnungen aufgebaut.

Ein Verfahren zum Schneiden von Papier, Pappe, Kunststoff- Folien oder dergleichen im wesentlichen nichtmetallisches Material, ist dadurch gekennzeichnet, daß mittels Druckgas festes Kohlendioxid an die Stelle des zu erzeugenden Schnitts geschleudert wird. Dieses Material bildet keine bleibenden Rückstände.

Claims (10)

1. Verfahren zum Schneiden von Papier, Pappe, Kunststoff-Fo­ lien oder dergleichen im wesentlichen nichtmetallisches Material, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Druckgas festes Kohlendioxid an die Stelle des zu erzeugenden Schnitts geschleudert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Kohlendioxid mittels eines gebündelten Gas­ strahls gegen das zu schneidende Material geschleudert wird, und daß zwischen dem Material und dem Gasstrahl ei­ ne Relativbewegung erzeugt wird, die etwa quer zur Rich­ tung des Gasstrahls und/oder etwa in Richtung des Gas­ strahls verläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise zum Schneiden von dickem Material mehre­ re festes Kohlendioxid führende Gasstrahlen in unter­ schiedlichem Abstand von der ursprünglichen Oberfläche des Materials erzeugt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß festes Kohlendioxid in Form harter Körner (im Gegensatz zu Kohlendioxidschnee) ver­ wendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß als Druckgas Druckluft verwen­ det wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Druckgas vor dem Kontakt mit dem festen Kohlendioxid gekühlt und/oder getrocknet wird.

7. Vorrichtung (1) zum Bearbeiten von Material mittels Koh­ lendioxid, mit einem Vorratsraum für das Kohlendioxid, mit einer auf das zu bearbeitende Material gerichteten Düse (11; 11') und mit einer Einrichtung, die das Kohlen­ dioxid aus dem Vorratsraum mittels Druckgas zur Düse (11; 11') transportiert und aus dieser ausschleudert, dadurch gekennzeichnet, daß das im Vorratsraum vorzugsweise in körniger Form be­ vorratete feste Kohlendioxid als feste Schneidpartikel mittels des Druckgases auf im wesentlichen nichtmetalli­ sches Material, insbesondere Papier, Pappe, Kunststoff- Folien oder dergleichen, zur Erzeugung eines Schnittes schleuderbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um die Düse (11; 11') in einem vorbestimmten Abstand zu dem zu schneidenden Material anzuordnen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um die Düse (11; 11') relativ zu dem zu schneidenden Material auf einer vorbestimmten Bahn und/ oder in einem vorbestimmten Abstand zu führen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch mehre­ re Düsen (11, 11'), die in unterschiedlichem Abstand von der ursprünglichen Oberfläche des Materials anordenbar sind.