DE2520852A1 - Verfahren und vorrichtung zum konturenschneiden von geschaeumtem kunststoff - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Konturenschneiden von geschäumten Kunststoff Die !rflndung betrifft ein Verwahren und zeigt gleichzeitl;f eine Vorrichtung zum Konturenschneiden von geschäumt Kunststoff, insbesondere geschäumtem Polystyrol, unter Verwendung eines durch Stromfluß aufheizbaren Schneidwerkzeuges.
• Beim Schneiden von geschäumtem Polystyrol ist es bekannt, Glühdrähte einzusetzen, d.h. Schneiddrähte, die durch Stromfluß erhitzt werden. Die Glühdrähte sind dabei in Halterungen verankert und gespannt. Auf diese Weise werden ebene Platten aus einem Kunststoffblock geschnitten.
• Auf diese Weise lassen sich zwar verschieden dicke Platten Schneiden, jedoch können Konturenschnitte in nur ganz begrenztem Umfang durchgeführt werden. Beispielsweise ist e schon nicht möglich, auf diese Weise eine kreisförmig begrenzte Platte aus einem größeren Stück einer Platte herauszuschneiden.
• Zum Konturenschneiden ist es bekamt, ebenfalls einen Glühdraht in eine Vorrichtung einzusDannen, wobei der Glühdraht in normaler Richtung zu der Platte gespannt ist und ähnlich der bekannten Laubsäge geführt wird, wobei die Schneidbewegungen in der Plattenebene des Werkstoffes ausgeführt werden. Auf diese Weise können beispielsweise Buchstaben oder andere komplizierte Formkörper ausgeschnitten werden. Das Fuhren dieses Glühdrahtes geschieht meist von Hand. Dementsprechend ist das Schneiden aufwendig und teuer. Die erreichbare Leistung ist vergleichsweise gering.
• Andererseits ist das Schäumen von Formkörpern aus den betreffenden Kunststoffen bekannt. Hierbei müssen jedoch Formen eingesetzt werden, deren Kosten nur bei einer relativ großen Serie in Kauf genommen werden können. Darüber hinaus läßt sich nicht jeder Körper in solchen Formen aufschäumen. Beispielsweise ist es nicht möglich, geschäumte Körper mit relativ dünnwandigen Stegen zu entformen, weil derartige Stege teilweise beim Entformen in der Form hängenbleiben und damit das Werkstück unbrauchbar machen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, mit dem es möglich ist, auch relativ kompliziert gestaltete Formkörper einfach herzustellen. Insbesondere soll es möglich sein, Konturenschnitte durchzuführen, um damit Formkörper auch in kleiner Serie wirtschaftlich fertigen zu können. Es muß möglich sein, auch Schnitte mit geschlossener Schnittlinie durchzuführen und hierbei eine saubere glatte Schnittfläche an dem geschäumten Kunststoff zu erreichen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß der Schneiden einer Schnittlinie zeitlich versetzt erfolgt, wobei als Schneidwerkzeug konturenstabiles Bandmaterial eingesetzt wird, welches hochkannt durch der zu schneidenden Kunststoff hindurchbewegt wird. Hierdurch i,t es möglich, auch geschlossene Schnittlinien zu erzeugen und hierbei als Schneidwerkzeug durch Stromfluß aufneizbaren Bandmaterial einzusetzen. Das Bandmaterial weist eine solche Stärke auf, daß es konturenstabil biegbar ist, so daß beispielsweise Buchstaben hiermit ausgeschnitten werden können.
• Mit besonderem Vorteil vTiri jede Schnittlinie in mindestens zwei Teilschnittlinien unterteilt.
• Vorzugsweise werden die Schneidwerk%euge für sämtliche Teilschnittlinien gemeinsam bewegt. Dies vereinfacht die Herstellung des der jeweiligen Form angepaßten Schneidwerkzeuges. Die einander ergänzenden Schneidwerkzeuge sind dabei auf verschiedenen Ebenen angeordnet. Die Rückbewegung des oder der Schneidwerkzeuge durch den geschnittenen Kunststoff erfolgt unmittelbar im Anschluß an die Vorbewegung bei m Schneiden. Durch das Schneiden unter Wärme vermittels des Bandmaterials wird der Kunststoff auch in einem gewissen Bereich aufgeschmolzen, so daß ausreichend Raum zur Verfügung steht, das Schneidwerkzeug aus dem geschnittenen Kunststoff herauszuziehen. Die Rückbewegung kann gegenüber der Vorbewegung beschleunigt durchgeführt werden.
• Die Aufteilung jeder Schnittlinie in mindestens zwei Teilschnittlinien ist deshalb erforderlich, um einmal Strekken zu bilden, die jeweils in einen Heizkreis einbezogen werden können. Andererseits ist die Unterteilung deshalb erforderlich, um Wärmestauungen bzw. zu hohe örtliche Beaufschlagung des zu schneidenden Kunststoffes mit Wärme zu vermeiden. Als gefshrclete Stellen kommen hier spitze Winkel, dünn auszuschneidende Stege od.dgl. in Betracht, also immer solche Stellen, an denen sich die Anordnung des Bandmateriale häufen würde, wenn hier nicht ein Versatz in mehrere Ebenen bzw. ein zeitliecher Versatz beim Schneiden erfolgen würde. Bei der Anordnung in mehreren Ebenen ergibt sich die Notwendigkeit, die Bandmaterialabschnitte relativ weit entfernt von der Halteplatte zu lagern, um einmal die Plattenstärke zu durchdringen und zusätzlich - je nach zu schneidendem Formkörper - mehrere Ebenen für die Anordnung der Bandmaterialabschnitte zu haben. Es ist auch möglich, die Entfernung noch größer zu wählen, um aus mehreren Platten auf einmal mehrere Werkstücke auszuschneiden.
• Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß das Schneidwerkzeug aus hochkant angeordnetem Bandmaterial besteht, welches konturenstabil biegbar ist und an einer Halteplatte mit Abstand über Stifte gehalten ist. Dabei muß der Bandmaterialabschnitt, der der Halteplatte am nächsten angeordnet ist, immer noch in einer größeren Entfernung vorgesehen sein, als es der Dicke der zu durchschneidenden Platte entspricht. Über die Stifte wird das Bandmaterial gehalten, wobei die Stifte in Schneidrichtung in das zu durchschneidende Material eindringen. Die Stifte sind mindestens an den beiden Enden jedes Bandmaterialabschnitts eingesetzt.
• Es versteht sich, daß zur Versteifung und zur Sicherung der gebogenen Kontur weitere Stifte angeordnet sein können Die Stifte, die ar, den beiden Enden jedes Bandmaterialabschnittes angeordnet sind, sind als Stromzuleitungen ausgebildet und weisen eine größere Querschnittsfläche auf als das Bandmaterial selbst, damit im Bandmaterial die optimale Schneid- bzw. Schmelztemperatur erreicht werden kann, die Stifte aber diese Temperatur nicht erreichen.
• Für jede Schnittlinie, sofern sie in schniedetechnischer Hinsicht Schwierigkeiten bietet, also eine in sich geschlossene Schnittlinie oder eine Schnittlinie mit relativ nah benachbarter Schnittlinie, sind mindestens zwei Bandmaterialabschnitte vorgesehen, die örtlich getrennt voneinander angeordnet sind. Dies kann in der Weise geschehen, daß die einander bezüglich einer Schnittlinie zugeordneten Bandmaterialabschnitte in unterschiedlicher Entfernung an einer gemeinsamen Halteplatte vorgesehen sind, so daß sie bei der Bewegung der Halteplatte mit dem gesamten Schneidwerkzeug zeitlich versetzt in unterschiedlichsten Tiefen schneiden. Darüber hinaus ist es auch möglich, für jede Schnittlinie nur einen Bandmaterialabschnitt vorzusehen, der an den schneidtechnisch kritischen Punkten mehrere Ebenen durchstoßend angeordnet ist. Dieser eine Bandmaterialabschnitt kann dabei z.B. in Spiralform angeordnet sein. Es ist ferner auch möglich, daß die einander bezüglich einer Schnittlinie zugeordneten Bandmaterialabschnitte auf gesonderten Halteplatten angeordnet sind, die nacheinander zum Einsatz kommne, so daß auch hier ein Wärmestau an den kritischen Steilen vermieden wird. Die Stifte sind zweckmäßig auf dem Werkstück gekehrten Seite mit :iem Bandmaterial verbunden, so daß sich ihre Einformung im. Bereich des Abfalles ergibt, wo er die glatte Kontur des Werkstiickes nicht beeintrichtigt.
• Wqts t;t auch möglich, die Bandmaterialabschnitte zumindest teilweise um die Stifte herumzubiegen, um auf diese Weise einen Freiraum für die Bewegung der Stifte mitzuschneiden.
• Die wesentlichen Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung sind folgende: Durch den Einsatz von aufheizbarem Bandmaterial, welches Konturenstabil biegbar ist, können eine große Anzahl ver-::chiedener Scijnittlinien geschnitten werden. Fs ergibt sich jeweils ein glatter Schnitt, weil das Bandmaterial hochkant durch das u schneidende Material hindurchgeführt wird0 Auch kritische Punkte, wie spitze Winkel, geschlossene Schnittlinien, dünne Stege usw. können ilberwunden werden, wahrend sie bei dem Schäurriverfahren zumindest zu hohen Ausschußquoten führen. Die Werkzeugkosten sind im Vergleich zu einem Schäumwerkzeug um Größenordnungen geringer, so daß selbst kleine Auflagen von Formkörpern wirtschaftlich geschnitten werden können. Darüber hinaus eröffnet das Verfahren und die Vorrichtung auch die Herstellung vn solchen Formtörpern, die bisher weder geschäumt noch geschnitten werden konnten. Relativ kleine Serien von Formkörpern können auch deshalb geschnitten werden, weil d;s unkomnlizierte Werkzeug schnell herstellbar, auf der Schneidemaschine schnell montierbar bzw. gegen ein anderes Werkzeug austauschbar ist. Reparaturen an dem Werkzeug sind ebenfalls schnell und mühelos durchführbar.
• Insgesamt ergibt sich damit eine Möglichkeit, auch schwierig gestaltete Formkörper in geringen Auflagen wirtschaftlich herzustellen.
• Der ErfindungsgedaI,ke läßt verschiedene AusführungsFormen zu. Er ist anhand der Zeichnungen verdeutlicht. Diese zeigen im einzelnen: Fig. 1 eine perspektivsche Ansicht eines schematisch dargestellten Schneidwerkzeuges, Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht des Schneidwerkzeuges gemäß Fig. 1, Fig. 4 eine Sclmittdarstellung ähnlich Fig. 2 für einen kreisförmige. n Schnitt, Fig. 5 das Schneidwerkzeug für einen relativ diinnwandigen Steg, Fig. 6 eine Seitenansicht eines weiteren Schneidwerkzeuges für einen kreisförmigen Schnitt und Fig. 7 einen Schnitt gemaß der Linie VIl-VIT in Fig. 6.
• In Fig. 1 ist in perspektivischer Ansicht der zu durch s;chreidende geschäumt Kunststoff 1, der in Plattenform vorliegt, dargestellt. Aus dieser Platte soll ein dreieckiger Körper von Plattenstärke au geschnitten werden.
• Es ergibt sich damit gedanklich eine geschlossene Schnittlinie gemäß dem Umriß des Dreieckes, die in zwei Teilschnittlinien so zerlegt ist, daß die eine Schnittlinie der Hypothenuse zugeordnet ist, während die andere Schnittlinie die beiden Katheten umfaßt. Demgemäß sind wei Bandmaterialabschnitte 2, 5 vorgesehen und angeordnet, die aus hochkant zu dem Kunststoff 1 angeordnetem Metallband, beispielsweise Chrom-Nickel-Material, bestehen. Die Bandmaterialabschnitte 2, 5 dienen als Schneid- bzw. Schmelzwerkzeug. Sie werden in normaler Richtung zu der Platte aus geschaumtem Kunststoff 1 gefihrt. Zu diesem Zweck sind sie auf Stiften befestigt, wobei die beiden Enden jedes Bandmaterialabschnittes 2, 3 mit einem Stift 4 verbunden sind. Der Bandmaterialabschnitt 2, der-in abgewinkelter Kontur gehalten werden muß, ist darüber hinaus noch mit dem Stift 5 verbunden0 Die Stifte 4, 5 besitzen eine entsprechende Länge und sind andererseits in der Halteplatte 6 gelagert. Insbesondere aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die dem Bandmaterialabschnitt 3 zugeordneten Stifte 4 kürzer als die dem Bandmaterialabschnitt 2 zugeordneten Stifte 4, 5 ausgebildet sind, so daß die beiden Bandmaterialabschnitte 2, 3 in unterschiedlichen Ebenen zu der Platte aus geschäumtem Kunststoff 1 angeordnet sind. Es versteht nicht daß die Entfernung des Bandmaterialabschnittes 3 vor der Halteplatte 6 immer noch größer sein muß als die Dicke der Platte au geschäumten Kunststoff 1.
• Die Stifte 4 dienen gleichzeitig der Stromzuführung zi den Bandmaterialabschnitte 2 bzw. 3, so daß diese aufdi e optimal e Schmelztemperatur aufgeheizt werden können.
• Durcii den Stift 5 fließt kein Strom. Der Querschnitt der Stifte 4 ist größer gewählt als der Querschnitt des Bandmaterials, so daß die Stifte 4 zwar auch erwärmt werden, jedoch nur eine Temperatur unterhalb der optimalen Schneidtemperatur erreichen. Fig. 2 zeigt darüber hinaus, wie die Stifte 4, 5 immer auf der dem auszuschneidenden dreieckigen Körper 7 abgekehrten Seite der Bandmaterialabschnitte 2, 5 angeordnet sind, also im Bereich des Abfalls.
• Zwei Teilschnittlinien bzw. die Anordnung von zwei Bandmaterialabschnitten 2, 5 in verschiedenen Ebenen relativ zu einer Halteplatte 6 oder an verschiedenen Halteplatten 6, die nacheinander zum Einsatz kommen ist immer dann erforderlich, wenn geschlossene Schnittlinien vorliegen oder eine Anhäufung des Bandmaterials zu einem Wärmestau und einer übermäßigen Beaufschlagung des Kunststoffes 1 mit ren wünie. Dies ist insbesondere in den Ecken spitzer Winkel der Fall, wie das Beispiel der Figuren 1 bis 7 zeigt.
• Aber auch dann, wenn es sich um nicht geschlossene Schnittlinien handelt, die sehr dicht beieinander liegen, müssen Bandmaterialabschnitte in verschiedenen Ebenen angeordnet werden, damit die Teilschnitte versetzt zueinander erfolgen und sich gegenseitig nicht beeinträchtigen. Fig. 4 zeigt beispielsweise das Ausschneiden einer kreisförmigen Platte. Hier gebietet es die Stromzuführung, die geschlersegen zwei für die Schnitlinie zu unterteilen und auch hier bei Bandmaterialabschnittes, 3 in verschiedenen Ebenen vorzusehen, die nacheinander zur Einsatz kommen. Fig. 5 zeigt in schematischer Weise das Schneiden einer relativ dünnwandigen Steges innerhalb eines sonst nicht weiter dargestellten Formkörperr. Auch hier sind zwei Bandmaterialabschnitte 2, 3 vorgesehen, die in verschiedenen Ebenen angeordnet sind, damit der zu schneidende Kunststoff 1 krilich nicht überhitzt wird. Auf diese Weise lassen @iel dünne stege 8 schneiden, die beispielsweise im häuverfahren nicht mehr herstellbar sind, weil sie der Schäuform beim Ausformen hängenbleiben würden.
• Fig. 5 zeigt nach, wie das Bandmaterial konturenstabil hegen werden kann, um beispielsweise der dünnen Steg eitlien abzustützen.
• Die sie Fig. 6 und 7 zeigen,, ist es auch möglich, für eizur Konturenschnitt lediglich einen Bandmaterialabschnitt etwas setzen und diesen stetig oder unstetig, beispielsweise wendelförmig so anzuordnen, daß die schneidtechnisch weisener Punkte oder die Aufhängepungkte an den Stifter 4 @ verzneidenen Ebene angeordnet sind. Es versteht nich, aus diese Ausführungsform nicht nur auf kreisförmige Schnittbeschrünkt ist. Es sind auch Schnittlinienführungen denkder, die beispeilsweise einen spitzen Winkel beinhalten, woeben an dieser Stelle der Verzatz in den verschiedenen Ebene wichtih ist. Der in seiner Kontur entsprechend gegebene Bandmaterialabschnitt kann darüber hinaus noch durch weitere Knife6 abgestützt sein.

Claims (12)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zum Konturenschneiden von geschäumtem Kunststoff, insbesondere geschäumtem Polystyrol, unter Verwendung eines durch Stromfluß aufbeizbaren Schneidwerkzeugen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Schneiner einer Schnittlinie zeitlich verzetzt erfolgt, wobei als Schneidwerkzeug konturenstabiles Bandmaterial eingesetzt wird, welches hochkant durch den zu schneidenden Kunststoff hindurchbewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jede Schnittlinie in mindestens zwei Teilschnittlinies unterteilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d i d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Schneidwerkzeuge für sämtliche Teilschnittlinien gemeinsam bewegt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bin 3, d a d u r c i7 g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Rückbewegung des oder der Schneidwerkzeuge durch den geschnittenen Kunststoff unmittelbar im Anschluß an die Vorbewegung beim Schneiden erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r e h g e ; fl n -z e i c h n e t" daß die Rückbewegung gegenüber der Vorbewegung beschleunigt erfolgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß das Schneidwerkzeug aus hochkant angeordnetem Bandmaterial (2, 3) besteht, welches konturenstabil biegbar ist und einer Halteplatte (6) mit Abstand über Stifte (4, 5) gehalten ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6> d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t, daß die Stifte (4), die an den beiden Enden jedes Bandmaterialabschnittes (2, 3) angeordnet sind, als Stromzuleitungen ausgebildet sind und eine größere Querschnittsfläche aufweisen als das Bandmaterial.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, d a d u r c h £ e k e n n z e i c h n e t, daß für jede Schnittlinie mindestens zwei Bandmaterialabschnitte (2, 3) vorgesehen sind, die örtlich getrennt voneinander angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t, daß fr jede Schnittlinie nur ein Bandmaterialabschnitt vorgesehen ist, der an den schneidtechnisch kritischen Punkten mehrere Ebenen durchstoßen angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8, d a d u r c h r e k e n n z e i c h n e t, daß die einander bezüglich einer Schnittlinie zugeordneten Bandmaterialabschnitte (2, 3) in unterschiedlicher Entfernung an einer gemeinsamen Halteplatte (5) vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n-e t, daß die einander bezüglich einer Schnittlinie zugeordneten Bandmaterialabschnitte auf gesonderten Halteplatten angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 11. d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Stifte (4, 5) auf der dem Werkstück (7) abgekehrten Seite mit dem Bandmaterial (2, 5) verbunden sind, L e e r s e i t e