DE19904050A1

DE19904050A1 - Vorrichtung zum Schneiden von stoffüberzogenen Kunststoffteilen, sowie rotierende Klinge hierfür

Info

Publication number: DE19904050A1
Application number: DE1999104050
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Grimme
Original assignee: Huber & Grimme Bearbeitungssys
Current assignee: Huber & Grimme Bearbeitungssys
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2000-08-10
Anticipated expiration: 2019-02-03
Also published as: DE19904050C2

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Schneiden von stoffüberzogenen Kunststoffteilen mittels einer rotierenden Klinge sowie eine hierfür besonders geeignete rotierende Klinge bereitgestellt. Die rotierende Klinge (8) umfaßt einen Klingenschaft (22) mit einem ersten und einem zweiten Ende (24, 25). An dem ersten Ende ist ein Klingenteller (22) angeordnet, an dessen äußeren Rand eine Schneidkante ausgebildet ist. Die Schneidkante (10) liegt auf einem Umfangskreis eines Kreiszylinders mit der Drehachse (A) der rotierenden Klinge (8) als Mittelpunktachse. Dadurch ergibt sich eine glatte, durchgehende Schneidkante (8), die eine glatte und saubere Schnittkante bzw. Schnittfläche zur Folge halt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von stoffüberzogenen Kunststoffteilen mittels einer rotierenden Klinge gemäß Anspruch 1, sowie eine hierfür besonders geeignete rotierende Klinge gemäß Anspruch 15.

Im Automobilbaubereich werden zunehmend Kunststoffteile mit Textilstoffen überzogen, um diesen Teilen ein edleres Aussehen zu geben. Hierzu muß zum einen die mit Kunststoff hinterspritzte Stoffbahn auf dem Träger angeschweißt oder anderweitig befestigt werden und zum anderen müssen überstehende Stoffreste abgeschnitten werden.

Wird diese Aufgabe von Hand erledigt, dauert es zum einen vergleichsweise lange und es wird aufgrund der notwendigen menschlichen Arbeitskraft sehr teuer. Bekannte automatisierte Verfahren mittels Laserschneiden sind aufwendig und teuer. Zudem können durch das Laserschneiden unerwünschte Brandlflecken in dem Überzugsstoff entstehen. Wasserstrahlschneiden ist ebenfalls auf aufwendig und führt zu unerwünschten Wasserflecken. Ultraschallscheiden, wie es beispielsweise aus EP-A-0 540 496 bekannt ist, ist aufwendig und führt zum Teil zu unbefriedigenden Ergebnissen hinsichtlich der Güte der Schnittkante.

Desweiteren sind rotierende Klingen mit Schneidzähnen bekannt. Diese rotierenden Sägescheiben führen jedoch zu unbefriedigenden Ergebnissen hinsichtlich der optischen Beschaffenheit der Schnittfläche bzw. -kante. Zusätzlich werden durch die Schneidezähne Fäden aus dem Überzugsstoff herausgerissen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Schneiden von stoffüberzogenen Kunststoffteilen sowie eine hierfür besonders geeignete rotierende Klinge bereitzustellen, die einen "sauberen" Schnitt, d. h. eine glatte Schnittfläche ergibt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 15.

Dadurch, daß die Schneidkante auf einem Umfangkreis eines Kreiszylinders mit der Drehachse der rotierenden Klinge als Mittelpunktsachse liegt, ergibt sich eine glatte, durchgehende Schneidkante, die eine glatte und saubere Schnittkante bzw. Schnittfläche zur Folge hat. Dies wird dadurch bewirkt, daß diese glatte langezogene Schneidkante beim Schneiden der stoffüberzogenen Kunststoffteile lediglich einen sehr kleinen Winkel mit der Materialoberfläche einschließt, so daß sich ein ziehendes Schneiden ergibt. Durch diesen kleinen Winkel zwischen Schneidkante und Schneidgutoberfläche und das damit verbundene ziehende Schneiden, wird ein Herausreißen von Fäden aus dem Stoffüberzug minimiert. Rauhe oder "gerupfte" Schnittkante und -flächen, wie sie bei rotierenden Messern mit Schneidezähnen vorkommen, werden vermieden.

Die Schneidkante kann kreisringförmig umlaufend und durchgehend sein. Bei bestimmten Überzugsstoffen kann es jedoch vorteilhaft sein, daß die Schneidkante über den Um fang gleichmäßig verteilt mehrere Ausnehmungen aufweist. Durch diese Ausnehmungen wird gewährleistet, daß durch Riefen und Kerben, die bei Gebrauch der rotierenden Klinge unweigerlich auftreten, mitgerissene Fäden aus dem Über zugsstoff weggeführt bzw. abgetrennt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schneidkante als Rand eines Schneid tellers ausgebildet. Hierbei kann die Schneidkante symme trisch von zwei Seiten her angeschliffen sein oder auch nur von einer Seite her. Im letzteren Fall ergibt sich dann im Schnitt betrachtet eine Trapezform. Der Anschliff der Schnittkante kann glatt sein oder auch nach innen oder außen gewölbt.

Die übrigen Unteransprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfin dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevor zugter Ausführungsformen anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1a eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, bei der das Schneidwerkzeug durch eine CNC- Maschine geführt wird, in einer Ansicht von vorne;

Fig. 1b die Ausführungsform aus Fig. 1a in einer Seitenansicht;

Fig. 2a eine schematische Darstellung zur

Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung;

Fig. 2b eine Fig. 2a entsprechende Darstellung zum Stand der Technik;

Fig. 3 eine erste Ausführungsform der rotierenden Klinge;

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der rotierenden Klinge;

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der rotierenden Klinge;

Fig. 6 eine vierte Ausführungsform der rotierenden Klinge;

Fig. 7a eine fünfte Ausführungsform der rotierenden Klinge;

Fig. 7b eine sechste Ausführungsform der rotierenden Klinge; und

Fig. 8 eine siebte Ausführungsform der rotierenden Klinge.

Die Fig. 1a und 1b zeigen eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, bei der eine CNC-Maschine 2 ein Schneidwerkzeug 4 führt, von vorne - Fig. 1a - und von der Seite - Fig. 1b. In das Schneidwerkzeug 4 ist eine rotierende Klinge 8 mit umlaufender Schneidkante 10 eingespannt. Auf einem Bearbeitungstisch 6 ist ein zu schneidendes bzw. zu bearbeitendes Teil 12 mittels einer Umbugvorrichtung 13 fixiert. Das zu bearbeitende Teil 12, z. B. eine C-Säulenverkleidung für einen PKW, besteht aus einem Kunststoffteil 14, das mit einem Überzugsstoff 15 überzogen ist (siehe Fig. 2a und 2b). Der Überzugsstoff 15 kann aufgeklebt, aufgeschweißt oder sonstwie auf dem Kunststoffteil 12 befestigt sein. Mittels der CNC-Maschine 2 lassen sich mit der rotierenden Klinge 8 beliebig geformte Schnittkanten erzeugen. Anstelle der CNC-Maschine 2 kann auch ein Mehrachsenroboter verwendet werden.

Die Umbugvorrichtung 13 umfaßt zwei einander gegenüberliegende Bügel 16 und 17, die sich zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung hin- und herbewegen lassen. Bringt man die Bügel 16 und 17 in die Geschlossen-Stellung wird der überstehende Teil des Überzugsstoffs 15 auf dem Bearbeitungstisch 6 fixiert. Auf diese Weise wird der abzutrennende überstehende Rest des Überzugsstoffes 15 gespannt und kann durch das Scheidwerkzeug 4 sauber entlang der gewünschten Schnittlinie bzw. -kante abgetrennt werden. Das zu bearbeitende Teil 12 kann zusätzlich noch durch eine nicht näher dargestellte Vakuumansaugeinrichtung auf dem Bearbeitungstisch fixiert werden.

Fig. 2a und 2b dienen zur Verdeutlichung des Grundprin zips der vorliegenden Erfindung. In Fig. 2a und 2b ist jeweils der Winkel δ zwischen Schneidkante und zu schneidendem Material eingezeichnet. Wie aus Fig. 2a zu ersehen ist, ist bei einer rotierenden Klinge 8 gemäß der vorliegenden Erfindung, der Winkel δ zwischen der Oberfläche des zu schneidenden Materials 12 und der Schnittkante 10 der vergleichsweise klein. Das genaue Maß des Winkels δ hängt von dem Durchmesser der Klinge 8 und der Eintauchtiefe der Klinge 8 in das zu schneidende Teil 12 ab. Durch diesen kleinen Winkel δ zwischen Schneidkante 8 und Oberfläche des zu schneidenden Materials 12 ergibt sich ein ziehender Schnitt und das Herausreißen von Fäden aus dem Überzugsstoff 15 wird vermieden.

Bei einer Klinge mit einer Vielzahl von Zähnen 20 jeweils mit Schneidkante 18 ergibt sich im Gegensatz dazu ein "schlagender" Schnitt, wie aus Fig. 2b zu ersehen ist. Bei einer Klinge mit Zähnen wird der Schneidevorgang von Zahn zu Zahn unterbrochen, während bei der Klinge 8 nach der vorliegenden Erfindung ein kontinuierlicher, ziehender Schnitt erfolgt. Darüberhinaus werden durch die Spitzen der Zähne 20 immer wieder Fäden aus dem Überzugsstoff 15 mitgerissen. Dies führt zu einem unsauberen und "gerupften" Schnittbild.

Die Fig. 3 bis 7 zeigen verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen rotierenden Klinge 8.

Fig. 3 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform der rotierenden Klinge 8 in Schnittansicht und in Aufsicht.

Die rotierende Klinge 8 umfaßt einen kreiszylinderförmigen Klingenschaft 22 mit einem ersten Ende 24 und einem zwei ten Ende 25. An dem ersten Ende 24 ist ein Klingenteller 26 angeordnet, an dessen äußerem Rand die Schneidkante 10 aus gebildet ist. Der Klingenteller 26 weist eine Außenfläche 28 und eine Innenfläche 30 auf. Die Innenfläche 30 ist dem Schaft 22 bzw. dem ersten Ende 24 des Schafts 22 zugeordnet. Der Klingenteller 26 ist vorzugsweise auf den Klingenschaft 22 aufgelötet. Klingenteller 26 und Klingenschaft 22 können auch einstückig ausgebildet sein. Klingenteller 26 und Klingenschaft 22 bestehen vorzugsweise aus Hartmetal. Die Schneidkante 10 wird bei der Ausführungsform nach Fig. 3 dadurch gebildet, daß der Klingenteller 26 einseitig von seiner Innenfläche 30 her angeschliffen bzw. mit einer Anschlifffläche 32 versehen wird. Die Schnittkante 10 wird damit bei der Ausfüh rungsform nach Fig. 3 durch die Außenfläche 28 und die An schlifffläche 32 gebildet. Im Schnitt schließen die Außenfläche 28 und die Anschlifffläche 32 eine Winkel α ein.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 3 lediglich dadurch, daß die Anschlifffläche 32 nicht von der Innenfläche 30 her ausge bildet wird, sondern von der Außenfläche 28 her. Der Winkel α wird also von der Anschlifffläche 32 und der Innenfläche 30 eingeschlossen.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 3 lediglich dadurch, daß die Anschlifffläche 32 gewölbt ist. Ein gewölbte An schlifffläche 32 läßt sich auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 realisieren (nicht dargestellt).

Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 4 lediglich dadurch, daß auf der Außenfläche 28 bzw. auf der Innenfläche 30 zusätzlich Verstärkungsmaterial 34 angeordnet ist. Dies ist insbeson dere bei größeren Tellerdurchmessern aus Stabilitätsgründen vorteilhaft. Das Verstärkungsmaterial 34 und der eigentliche Klingenteller 26 können einstückig ausgebildet sein.

Fig. 7a und 7b zeigen zwei weitere beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung bei denen der Klingenteller 26 nicht plan, sondern becherförmig bzw. nach außen konvex ausgebildet ist. Im Schnitt betrachtet, wobei die Drehachse in der Schnittebene liegt, ergeben sich ein erster und ein zweiter Schenkel 36 und 37, die parallel zueinander - Fig. 7a - oder im Winkel zueinander - Fig. 7b - angeordnet sein können. Auch bei diesen Ausführungsformen läßt sich die Anschlifffläche 32 sowohl von der Innenfläche 30 her als auch von der Außenfläche 28 her anbringen.

Fig. 8 zeigt eine Aufsicht auf einen Klingenteller 26, bei dem die Schneidkante 10 Ausnehmungen bzw. Unterbrechun gen 40 aufweist. Die Ausnehmungen 40 sind gleichmäßig über die umlaufende Schneidkante 10 verteilt. Durch die Ausneh mungen 40 werden aus dem Überzugsstoff 15 mitgerissene Fäden abgetrennt. Die Ausnehmungen 40 in der Schneidkante können bei allen vorstehend genannten Ausführungsformen zu Einsatz kommen.

Wie aus den Fig. 3 bis 8 zu ersehen ist, liegt die Schneidkante 10 bei allen Ausführungsformen der Erfindung auf einem Umfangskreis eines Kreiszylinders um die Drehachse der rotierenden Klinge 8. In Fig. 3 ist zur Verdeutlichung die Drehachse der rotierenden Klinge eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen A versehen. Ersichtlich liegt die Schneidkante 10 auf einem Umfangskreis eines Kreiszylinders um die Drehachse A.

Die größe des Winkels α hängt von dem zu schneidenden Material 12, dem Material, aus dem die Klinge 8 besteht und von den Drehzahlen ab mit denen die Klinge 8 rotiert. Die Drehzahlen liegen vorzugsweise im Bereich zwischen 12.000 und 30.000 Umdrehungen pro Minute. Die Klinge 8 weist beispielsweise eine Länge von 80 mm, der Klingenteller einen Durchmesser von 20 mm, eine Klingentellerdicke von 3 mm und einen Schaftdurchmesser von 8 mm auf. Die genaue Dimensionierung ergibt sich aus der Drehzahl, dem zu schneidenden Material und dem Material aus dem die Klinge 8 hergestellt ist. Bei den bisherigen Versuchen wurden Klingendurchmesser zwischen 10 und 50 mm verwendet.

Bezugszeichenliste

2

CNC-Maschine

4

Schneidwerkzeug

6

Bearbeitungstisch

8

rotierende Klinge

10

Schneidkante

12

zu schneidendes Teil

14

Kunststoffteil

15

Überzugsstoff

16

erster Bügel

17

zweiter Bügel

18

Schneidkante der Zähne

20

Zähne

22

Klingenschaft

24

erstes Ende

25

zweites Ende

26

Klingenteller

28

Außenfläche von

26

30

Innenfläche von

26

32

Anschlifffläche

34

Verstärkungsmaterial

36

erster Schenkel

37

zweiter Schenkel

40

Ausnehmungen der Schneidkante

10

A Drehachse der Klinge

8

Claims

1. Vorrichtung zum Schneiden von stoffüberzogenen Kunst stoffteilen (12), mit einem einem Schneidwerkzeug (4), das eine um eine Drehachse rotierende Klinge (8) mit wenigstens einer Schneidkante (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Schneidkante (10) auf einem Umfangskreis eines Kreiszylinders mit der Drehachse als Mittelpunktsachse liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine CNC-Maschine (2) oder einen Mehrachsenroboter zum Füh ren des Schneidwerkzeuges (4).

3. Vorrichtung nach nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die rotierende Klinge (8) auswech selbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante (10) Aus nehmungen bzw. Unterbrechungen (40) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante (10) zwischen drei und acht Aus nehmungen (40) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Klinge (8) einen insbesondere zylindrischen Schaft (22) mit einem ersten und einem zweiten Ende (24, 25) aufweist, daß an dem ersten Ende (24) ein Schneidteller (26) angeordnet ist, an dessen umlaufenden Rand die Schneidkante (10) ausgebildet ist und der einen Durch messer aufweist, der größer ist als der Durchmesser des Schaftes (22), und daß das zweite Ende (25) des Schaftes (22) in das Schneidwerkzeug (4) einspannbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidteller (26) in einem Schnitt mit der Drehachse in der Schnittebene im wesentlichen trapez förmig ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidteller (26) nach außen von dem Schneid werkzeug (4) weg konvex und insbesondere becherförmig ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkeug (4) ei nen Winkelantrieb umfaßt, in dem die rotierende Klinge (8) eingespannt ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der rotieren den Klinge (8) regelbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (6) zum Fixieren des zu bearbeitenden Teils (12).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6) zum Fixieren des zu bearbei tenden Teils (12) eine Vakuumansaugeinrichtung umfaßt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6) zum Fixieren des zu bearbeitenden Teils (12) eine Umbugeinrichtung (13) zum Fixieren von überstehendem Überzugsstoff (15) umfaßt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Umbugeinrichtung (13) zwei einander gegenüberliegende Bügel (16, 17) umfaßt, die sich zwschen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen- Stellung hin- und herbewegen lassen.

15. Rotierende Klinge für eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
einer Schneidkante (10),
einem insbesondere zylindrischen Schaft (22) mit einem ersten und einem zweiten Ende (24, 25),
einem an dem ersten Ende (24) angeordneten Schneidteller (26), an dessen umlaufenden Rand die Schneidkante (10) ausgebildet ist und der einen Durch messer aufweist, der größer ist als der Durchmesser des Schaftes (22), und
daß das zweite Ende (25) des Schaftes (22) in das Schneidwerkzeug (4) einspannbar ist, dadurch gekenn zeichnet,
daß die wenigstens eine Schneidkante (10) auf ei nem Umfangskreis eines Kreiszylinders mit der Dreh achse der rotierenden Klinge als Mittelpunktsachse liegt.

16. Klinge nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante (10) Ausnehmungen bzw. Unterbrechun gen (40) aufweist.

17. Klinge nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante (10) zwischen drei und acht Ausneh mungen (40) aufweist.

18. Klinge nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidteller (26) in einem Schnitt mit der Drehachse in der Schnittebene im wesentlichen trapezförmig ist.

19. Klinge nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidteller (26) nach außen von dem Schneidwerkzeug (4) weg konvex und insbesondere becherförmig ausgebildet ist.