DE2200728A1 - Maschine zum Schneiden von flaechigen Stuecken - Google Patents

Maschine zum Schneiden von flaechigen Stuecken

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Description

2200728 Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 TeL 29 8462
B 5468
CENTRE D'ETUDES TECHNIQUES DES INDUSTRIES I)E I/ HABILLEMENT 14 Rue des Reculettes, 7Γ> PARIS 13enie / Frankreich
Maschine zum Schneiden von flächigen Stücken
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Schneiden von flächigen Stücken, insbesondere weichen Tuchen, wie gewebten und ungewebten Stoffen, aus Fasern jeder Art und von biegsamen oder starren Blättern, beispielsweise Kunststoff-, Karton- oder Metallfolien.
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Es sind schon Maschinen zum Durchführen dieser Art von Arbelt bekannt; sie weisen Im allgemeinen einen Tisch zum Lagern der auszuschneidenden Stücke auf, ein oberhalb dieses Tisches angeordnetes Gerüst und einen das Schneidwerkzeug tragenden Wagen, der entlang des Gerüstes beweglich ist. Hierbei wird das Schnittprofil der Stücke durch die Kombination aus der Bewegung des Wagens auf dem Gerüst und, je nach der Art der gewählten Ausführungsform, aus der Bewegung des Gerüstes über dem festen Tisch oder aus der Bewegung dieses Tisches unterhalb des festen Gerüstes bestimmt.
Diese Maschinen weisen eine bestimmte Anzahl Nachteile auf. So Ist das Werkzeug Teil einer relativ schweren Einheit, was ein dementsprechend dimensioniertes Gerüst erfordert, so daß beachtenswerte Trägheitseffekte auftreten, die einerseits vom Ingangsetzen und Anhalten des Wagens auf dem Gerüst und andererseits vom Stillsetzen und Ingangsetzen des Gerüstes oder des die Stücke tragenden Tisches, je nach Art der gewählten Ausführungsform, herrühren.
Solche Funktionsbedingungen begrenzen die Umfahrgeschwindigkeit der auszuschneidenden Profile, woraus sich außerdem eine relativ beachtliche Abnutzung ergibt; auch sind die Herstellungs- und Betriebskosten solcher Maschinen relativ hoch. Auch ergibt sich nicht immer ein zufriedenstellender sauberer Schnitt, da beispielsweise die Gewebe mitunter ausfransen und es auch vorkommen kann, daß die Gewebe mit einer besonders welchen Struktur aufgrund der Druckwirkung des Schneidwerkzeuges verformt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zu schaffen, die die erwähnten Nachtelle der bekannten Maschinen nicht aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der Maschine, die mit einem festen
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Tisch zum Lagern der zu schneidenden Stück versehen ist, erfindungsgemäß vorgesehen, daß sie einen Emitter eines das Schneidwerkzeug bildenden Laserstrahlbündels aufweist, der gegenüber dem Tisch fest angeordnet ist, und daß im Strahlengang des Laserstrahlbündels ein System aus mittels einer Einrichtung beweglichen Spiegeln vorgesehen ist, die das Laserstrahlbündel umlenken und es auf die auf dem Tisch gelagerten Stücke leiten, wobei das Laserstrahlbündel aufgrund der durch die Einrichtung steuerbaren Bewegung der Spiegel entlang jedes gewünschten Profils verfahrbar ist.
Bei einer solchen Maschine, bei der lediglich das Laserstrahlbündel beweglich sein muß, ist es ausschließlich erforderlich, das Spiegelsystem beweglich zu machen, so daß man, um dies zu erreichen, erheblich leichtere Elemente verwenden kann, als dies hinsichtlich der beweglichen Organe der bekannten Maschinen der Fall Ist, die eine Schneidvorrichtung oder sogar die Stücke tragenden Tische, falls diese beweglich sind, lagern müssen. Das äußerst geringe Gewicht der einzigen beweglichen Elemente ermöglicht große Schnittgeschwindigkeiten, die Abnutzung ist auf das äußerste Minimum reduziert, und die Maschine kann auf einfache Art und Welse mit geringen Kosten hergestellt werden. Darüber hinaus Ist der sich ergebende Schnitt sehr sauber, ohne daß eine Ausfaserung erfolgt. Sofern es sich um synthetische Gewebe handelt, werden diese an Ihren Bändern verbrannt, geschnitten und geschmolzen, so daß die so gebildeten Bänder auf gewisse Welse vernarbt sind und jegliches spätere Ausfransen verhindert Ist. Die Stoffe mit welchem Gefüge werden ohne Verformung geschnitten, da sich keinerlei materieller Kontakt zwischen dem Stück und dem Schneidwerkzeug ergibt, das aus dem einfachen Laserstrahlbündel besteht. Da schließlich der SehneIdVorgang mit einer erheblich größeren Genauigkeit als bei den bekannten Maschinen durchgeführt werden kann, läßt sich der Kohstoff sehr wirtschaftlich bearbeiten.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Diese zeigt In:
Flg. 1 schematisch die Maschine in der Draufsicht;
Flg. 2 einen senkrechten Schnitt gemäß Linie Π-ΙΙ in Flg. 1;
Flg. 3 In vergrößertem Maßstab einen Teil der Maschine der Ansicht
gemäß Fig. 2.
Die Maschine zum Schneiden von flächigen Stücken, Insbesondere von Stoffstücken 1 (Flg. 1 und 2) weist Im wesentlichen einen rechtwinkeligen bzw. rechteckigen, horizontalen und festen Tisch 3 auf, einen oberhalb des Tisches 3 beweglich angeordneten Querträger 4, einen entlang diesem beweglichen Wagen 5, einen Emitter 8 eines Laserstrahlbündels 9 und ein System aus zwei Spiegelnil, 12, die vom Querträger 4 bzw. vom Wagen 5 getragen werden.
Der Querträger 4 ist parallel zu den Schmalselten des Tisches 3 angeordnet und kann in Führungen oder Gleitschienen 14, 15, die ihrerseits parallel zu den Längsseiten des Tisches 3 angeordnet sind, parallel verschoben werden. Auf diese Weise ist der Querträger 4 an seinen beiden Enden gelagert. Er kann in seinen Führungen 14, 15 mittels jedes bekannten und geeigneten Steuersystems verschoben werden, das beispielsweise aus einer mit dem Querträger 4 einstückigen Schraubenmutter 16 besteht, die mit einer drehbar angeordneten Schraubstange 17 zusammenwirkt; diese ist Ihrerseits an ihren beiden Enden jeweils in einem von zwei Lagern 18, 19 gehalten, die an den entsprechenden Enden einer Längsseite des Tisches 3 befestigt sind. Die Schraubstange 17 kann in beiden
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Drehrichtungen mittels eines Motors 22 gedreht werden,, der beispielsweise durch eine Insgesamt mit 23 bezeichnete numerische Steuerung beeinflußt wird.
In gleicher Weise ist der Wagen 5 längs des Querträgers 4 mittels eines bekanntem und geeigneten Steuersystems verschiebbar, das bei der beschriebenen Ausführungsform aus einer mit dem Wagen 5 einstUcklgen Mutter 26 besteht, die mit einer drehbaren Schraubstange 27 zusammenwirkt. Diese ist ihrerseits an ihren beiden Enden in zwei Lagern 28, 29 gehalten, die an den entsprechenden Enden des Querträgers 4 befestigt sind.
Die Schraubstange 27 ist mit der Welle eines In zwei Drehrichtungen drehbaren Motors ,31 einstückig, der ebenfalls dann mit Strom versorgt wird, wenn die numerische Steuerung 23 eingeschaltet wird.
Das Laserstrahlbündel 9 verläuft vom Emitter 8 aus in einer zu den Längsseiten des Tisches 3 parallelen Richtung; der im Strahlengang des Laserstrahlbündels 9 angeordnete Spiegel 11 ist in einer senkrechten Ebene an einem Ende des Querträgers 4 befestigt und bildet mit der Längsachse des Querträgers -i einen Winkel von 45 . Das anfängliche Laserstrahlbündel 9 wird daher horizontal in einer Richtung 9A reflektiert, die parallel zur Längsachse des Querträgers 4 ist. Im Strahlengang dieses reflektierten Laserstrahlbündels 9A befindet sich der zweite Spiegel. 12, der derart auf dem Wagen 5 befestigt ist, daß er mit einer horizontalen Ebene einen Flächenwinkel von 45 bildet, dessen Kante parallel zu den Längsselten des Tisches 3 ist. Das auf diesen Spiegel 12 auftreffende Laserstrahlbündel 9A wird daher, wie aus Flg. 3 ersichtlich, In ein vertikales Laserstrahlbündel 9B reflektiert bzw. umgelenkt, das an der Stelle äuftrlfft,;: an der die zu schneidenden Stücke 1 auf dem Tisch 3 gelagert sind. ! '-
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Die Laserstrahlen 9 B werden auf die zu schneidenden Stücke 1 hin an der Stelle 9 C gebündelt, und zwar mittels einer Linse 37, die an einem röhrenförmigen Träger 35 gelagert und vertikal Im Wagen 5 frei verschlebllch Ist. Das untere Ende des röhrenförmigen Trägers 35 Ist als Glocke 36 ausgebildet und mit einer Querröhre 37 versehen, die derart an eine Druckgasquelle angeschlossen Ist, daß das unter dem Rand der Glocke 36 herausströmende Gas zwischen dem Rand der Glocke 36 und der Oberseite der zu schneidenden Stücke 1 ein Kissen bzw, ein Polster bildet. Auf diese Welse wird die vom Wagen 5 und dem Querträger 4 getragene Last verringert, und es gibt keine Reibung zwischen der Lagerung für die Linse 34 und den zu schneidenden Stücken 1, die demgegenüber gegen den Tisch 3 gepreßt werden; es lassen sich daher Verschiebungen mit großer Genauigkeit durchführen. Darüber hinaus befindet sich die Linse'34 immer Im gleichen Abstand zur Oberseite der zu schneidenden Stücke 1, unabhängig davon, wie hoch diese gestapelt sind, so daß das Laserstrahlbündel immer richtig bei 9 C auf die Oberfläche der zu schneidenden Stücke 1 gebündelt Ist.
Die Maschine funktioniert folgendermaßen:
Die zu schneidenden Stücke 1 werden flach auf den Tisch 3 gelegt und die numerische Steuerung 23 wird zum Schneiden eines besonderen Profils eingerichtet; das vom Emitter 8 ausgesendete Laserstrahlbündel 9 wird durch den ersten Spiegel 11 In das horizontale Laserstrahlbündel 9A reflektiert, das seinerseits durch den zweiten Spiegel 12 reflektiert wird und sodann ein vertikales Laserstrahlbündel 9B bildet. Dieses wird durch die Linse 34 gebündelt und trifft bei der Stelle 9 C auf die Stücke 1 auf, die an genau dieser Stelle durchgebrannt werden. Das reflektierte Laserstrahlbündel 9 B verschiebt sich horizontal In einer Bewegung, die die Komponente zweier zueinander senkrechter Bewegungen Ist; diese ergeben
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sich aufgrund der Verschiebungen des Wagens 5 auf dem Querträger 4 und des Querträgers 4 über den Tisch 3. Der Schneidvorgang erfolgt daher genau entlang dem gewünschten Profil.
Aufgrund der geringen Trägheit kann das Schneiden mit großer Geschwindigkeit durchgeführt werden, d. h. mit mehreren Metern pro Minute. Die Schnittgenauigkeit Ist sehr hoch, da das Laserstrahlbündel auf einen Bereich in der Größenordnung von 1/10 mm konzentriert werden kann. Da die Verstellung des Wagens in der gleichen Größenordnung erfolgen kann, können Stücke mit einer Genauigkeit ausgeschnitten werden, die größer als 0,5 mm Ist.
Die Stücke werden äußerst sauber ausgeschnitten, und zwar In dem der Schnittgeschwindigkeit entsprechenden Ausmaß. Der/Verlauf des Schneidvorgangs durch die Verbrennung des Werkstoffs entwickelte Bauch wird von dem aus der Glocke 36 entweichenden Gas mitgenommen, was eine eventuelle Beschädigung der Linse 34 aufgrund der Erwärmung von Teilchen, die sich daran absetzen könnten, verhindert. Außerdem wird verhindert, daß der Rauch Laserstrahlen absorbiert, was die Wirksamkeit des Schneidvorganges verringern könnte.
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Claims (7)

-H- Patentansprüche
1. / Maschine zum Schneiden von flächigen Stücken, Insbesondere weichen Tuchen wie gewebte und ungewebte Stoffe, aus Fasern jeder Art und von biegsamen und starren Blättern, beispielsweise Kunststoff-, Karton- oder Metallfollen, mit einem festen Tisch zum Lagern der zu schneidenden Stücke, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Emitter (8) eines das Schneidwerkzeug bildenden Laserstrahlbündels (9) aufweist, der gegenüber dem Tisch (3) fest angeordnet ist und daß Im Strahlengang des Laserstrahlbtindels ein System aus mittels einer Einrichtung beweglichen Spiegeln (11, 12) vorgesehen ist, die das Laserstrahlbündel reflektieren bzw. umlenken und es auf die auf dem Tisch gelagerten Stücke (1) leiten, wobei das Laserstrahlbündel aufgrund der durch die Einrichtung steuerbaren Bewegung der Spiegel entlang jedes gewünschten Profils (2) verfahrbar ist.
2S Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Im Strahlengang des Laserstrahls (9B) eine Linse (34) angeordnet Ist, die den Laserstrahl (9B) auf die zu schneidenden Stücke (1) bündelt.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (34) und gegebenenfalls der letzte Spiegel (12), an dem sich das Laser*- strahlbündel bricht, an einem vertikal beweglichen Element (35) gelagert sind, das mit einer mit Druckgas gefüllten Tragglocke (36) versehen let, wobei das Druckgas zwischen dem Glockenrand und der Oberseite des obersten zu schneidenden Stückes (1) ein Polster bildet.
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4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocke (36) koaxial zu dem auf die zu schneidenden Stücke (1) auftreffenden Tell (9B) des Laserstrahlbündels angeordnet Ist.
5. Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen rechtwinkeligen bzw. rechteckigen Tisch (3), durch einen oberhalb des Tisches angeordneten Querträger (4), der parallel zu den Schmalselten des Tisches beweglich Ist, durch einen längs des Querträgers versehieblichen Wagen (5), durch einen Laserstrahl-Emitter (8), der derart angeordnet Ist, daß das ausgesendete Laserstrahlbündel (9) parallel zu einer Längsseite des Tisches verläuft, durch einen Im Strahlengang des Laserstrahlbündels vertikal angeordneten ersten Spiegel (11), der am entsprechenden Ende des Querträgers befestigt Ist und mit diesem einen Winkel von 45 bildet, durch einen Im Strahlengang des durch den ersten Spiegel reflektierten Laserstrahlbttndels (9A) angeordneten zweiten Spiegel (12), der auf dem Wagen befestigt Ist und mit einer horizontalen Ebene einen Flächenwinkel von 45 bildet, dessen Kante parallel zu den Längsselten des Tisches verläuft, so daß das Laserstrahlbündel (9B) senkrecht zum Tisch reflektiert wird, wobei schließlich die Einrichtung zur Verstellung der Spiegel eine Vorrichtung zum Verschieben des Querträgers längs des Tisches und des Wagens längs des Querträgers gemäß einem vorbestimmten Programm aufweist.
6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrlohtung zum Verschieben des Querträgers (4) längs des Tisches (3) und des Wagens (5) längs des Querträgers jeweils aus einem Antriebssystem besteht, das eine mit einer Schraubenmutter (16 bzw. 26) zusammenwirken de Schraubstange (17 bzw. 27) aufweist, die durch jeweils einen Motor (22 bzw. 31) drehbar 1st, der seinerseits mittels einer Kontrolleinrichtung, beispielsweise einer numerischen Steuerung (23) steuerbar Ist.
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7. Maschine nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger (4) an seinen beiden Enden In zu seiner Antriebsschraubstange (17) parallelen Führungen (14, 15) gelagert und daß d&a mit der Glocke (36) elnetücklge bewegliche Element (35) an seinem oberen Ende vertikal versohiebUch Im Wagen (5) geführt Ist.
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