DE2909140A1 - Laser cutting of slots in stamping tools - where movement of tool is synchronised with movement of laser beam so slots can be obtd. in accurate positions - Google Patents
Laser cutting of slots in stamping tools - where movement of tool is synchronised with movement of laser beam so slots can be obtd. in accurate positionsInfo
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Abstract
Description
Vorrichtung zum Schneiden von Stanzform- Device for cutting die-cut
schnittfugen für Bandstahlscnitterkzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schneiden von Stanzformschnittfugen für Bandstahlschnittwerkzeuge mittels eines Laserstrahls, mit einem Maschinengestell und einem darauf in beiden Achsen bewegbaren Trägerwagen für das Laserschneidaggregat. kerfs for steel strip cutting tools The invention relates on a device for cutting die-cut joints for steel strip cutting tools by means of a laser beam, with a machine frame and one on it in both Axis movable carrier trolley for the laser cutting unit.
Bandstahlschnittwerkzeuge werden in der Verpackungsindustrie zur Herstellung von Faltschachtelzuschnitten verwendet. Die Werkzeuggrundplatte besteht in der Regel aus dickem Sperrholz, in welches bei herkömmlicher Arbeitsweise zur Erzeugung der der Schachtelabwicklung entsprechenden Stanzform Schnittfugen mittels einer Dekupiersäge eingeschnitten werden. Anschließend werden messerartige Bandstahlstreifen in die Schnittfugen eingesetzt.Steel strip cutting tools are used in the packaging industry for manufacture used by folding box blanks. The tool base plate usually consists made of thick plywood, in which the conventional way of producing the the box processing corresponding die cut kerfs using a scroll saw be cut. Then knife-like steel strips are inserted into the Kerfs used.
Dieser Stanzformenbau ist wegen des Erfordernisses der Anbringung zahlreicher Sägehilfsbohrungen in der Grundplatte und der von Hand zu führenden Sägeschnitte außerordentlich aufwendig und verlangt ein hohes Naß an handwerklicher Arbeitsgenauigkeit.This die making is because of the attachment requirement Numerous auxiliary saw holes in the base plate and those to be made by hand Saw cuts are extremely time-consuming and require a lot of manual work Working accuracy.
Auf die vorstehend beschriebene Weise werden sowohl Bandstahlschnittwerkzeuge für Flachstanzmaschinen als auch solche für Rotationsstanzmaschinen hergestellt. Im letzteren Fall wird nicht von einer ebenen Werkzeuggrundplatte, sondern von Hohlzylinderhälften aus Sperrholz ausgegangen.In the manner described above, both steel strip cutting tools for flat punching machines as well as those for rotary punching machines. In the latter case, a flat tool base plate is not used, but hollow cylinder halves run out of plywood.
Die maßhaltige Übertragung der Zuschnittform bereitet hierbei besondere Schwierigkeiten, weil die Zuschnittanmessungen für alle nicht genau in Achsrichtung des Hohlzylinders verlaufenden Bandstahlschnittkanten nicht ohne weiteres direkt auf die Hohlzylinderoberfläche übertragen werden können. Ursächlich hierfür ist der Umstand, daß das Bogenmaß zwischen einzelnen Bandstahlschnittkanten aufgrund des radialen Vorstehens dieser Kanten über die Hohlzylinderoberfläche größer ist als das entsprechende Bogenmaß zwischen den Schnittfugen auf der Hohlzylinderoberfläche. Da jedoch die zwischen den Bandstahlschnittkanten vorhandenen Abmessungen den Schachtelzuschnittmaßen entsprechen sollen, müssen die auf die Hohlzylinderoberfläche projizierten Bogenmaße verkleinert werden.The dimensionally accurate transfer of the shape of the cut prepares for this special Difficulties because the cutting dimensions for all of them are not exactly in the axial direction of the hollow cylinder running strip steel cutting edges not directly can be transferred to the hollow cylinder surface. The reason for this is the fact that the radian measure between individual strip steel cut edges due to the radial protrusion of these edges over the hollow cylinder surface is greater as the corresponding radian measure between the kerfs on the hollow cylinder surface. However, since the dimensions existing between the strip steel cut edges correspond to the box blank dimensions must correspond to the radian dimensions projected onto the hollow cylinder surface can be reduced in size.
Für die Herstellung von flachliegenden Bandstahlschnittwerkzeugen werden in neuerer Zeit Vorrichtungen der eingangs bezeichneten Gattung verwendet (Zeitschrift Verfahrenstechnik und Produktion vom 18. Mai 1978, Seite 12f).For the production of flat steel strip cutting tools devices of the type indicated at the beginning are used in recent times (Process engineering and production magazine of May 18, 1978, page 12f).
Bei diesen vorteilhaften Vorrichtungen ist das Sägeblatt durch einen Laserstrahl ersetzt, der den Werkstoff nicht wie beim Sägen in der Schnittfuge zerspant, sondern thermisch abträgt, d. h. verdampft. Die ebene Werkzeuggrundplatte wird hierbei am Maschinengestellt fixiert, und das Laserschneidaggregat wird mittels des Trägerwagens entlang der Zuschnittkanten geführt. Da bei konstanter Leistung des Lasers mit gleichmäßigem Vorschub gearbeitet werden muß, wenn nicht unbrauchbare Schnittfugen ungleichmäßiger Breite entstehen sollen, wird in der Praxis für eine automatisierte Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl und Werkzeuggrundplatte gesorgt. Die hierfür eingesetzten Antriebe werden nach dem Stande der Technik numerisch über Lochstreifen gesteuert, odurch präzise Schnittfugen für maßgenaue Stanzformen bei absolut identischen Stanzformabmessungen im Falle der Anbringung mehrerer Ä'utzen in einer Werkteuggrundplatte erzeugt werden können. Für den Laserschnitt stehen bereits Faltschachtelnormierungen bereit, welche die gängigsten Faltschachteltypen umfassen, so daß die Voraussetzungen zur rechnergesteuerten lasergeschnttenen Stanzform zur Verfügung stehen. Die bekannte numerisch gesteuerte Vorrichtung zum Schneiden von Stanzformen mittels Laserstrahl ist jedoch nur flir die Anbringung von Schnitten in ebenen Werkzeuggrundplatten geeignet. Hohlzylinder für Rotationsbandstahlschnittwerkzeuge können auf der bekannten lochstreifengesteuerten Vorrichtung nicht bearbeitet werden.In these advantageous devices, the saw blade is through a Replaces a laser beam, which does not cut the material in the kerf as it does when sawing, but thermally dissipates, d. H. evaporates. The flat tool base plate is here fixed to the machine frame, and the laser cutting unit is by means of the carrier carriage guided along the cut edges. Since with constant power of the laser with uniform Feed must be worked, if not unusable kerfs more uneven Width should arise, is in practice for an automated relative speed between the laser beam and the tool base plate. the therefor The drives used are numerically based on the state of the art using punched strips controlled, or through precise kerfs for dimensionally accurate cutting shapes with absolutely identical ones Die dimensions in the case of attaching several utensils in a work base plate can be generated. Folding box standards are already available for laser cutting ready, which include the most common types of folding boxes, so that the requirements are available for computer-controlled, laser-cut cutting dies. The well-known numerically controlled device for cutting dies using a laser beam However, it is only used for making cuts in flat tool base plates suitable. Hollow cylinders for rotary steel cutting tools can be based on the known punched strip controlled device are not processed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die an sich vorteilhafte Laserschnittechnik auch für die flerstellung von Rotationsbandstahlschnittwerkzeugen nutzbar zu machen, um eine höhere Präzision, eine Vereinfachung und eine Verbilligung in der Herstellung solcher Werkzeuge zu erzielen.The invention is based on the object, which is advantageous per se Laser cutting technology also for the production of rotary steel cutting tools to make usable to a higher precision, a simplification and a cheaper to achieve in the manufacture of such tools.
Ausgehend von der Vorrichtung gemäß der eingangs bezeichneten Gattung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß (a) am Trägerwagen unterhalb des Laserschneidaggregats und rechtwinklig zum Laserstrahl und damit in einer Mittelebene befindlich eine Aufnahmewelle für eine hohlzylindrische mit Schnittfugen für den Einbau von Bandstahlstreifen zu versehende Trommel parallel zu einer der beiden Bewegungsachsen des Trägerwagens angeordnet ist, (b) an der Aufnahmewelle ein Antriebsrad konzentrisch damit befestigt ist, das mit einer am Maschinengestell parallel zur Bewegungsebene des Trägerwagens befestigten geradlinigen Abwälzbahn im Eingriff steht und (c) der wirksame Abwälzdurchmesser des Antriebsrades dem Schneidkantendurchmesser der später in die Trommel einzubauenden Bandstahlstreifen entspricht.Proceeding from the device according to the type indicated at the outset This object is achieved in that (a) on the carrier carriage below the laser cutting unit and at right angles to the laser beam and thus located in a central plane Support shaft for a hollow cylindrical one with kerfs for the installation of steel strip strips The drum to be provided parallel to one of the two axes of movement of the carrier carriage is arranged (b) a drive wheel concentric on the take-up shaft is attached to it, the one on the machine frame parallel to the plane of movement of the carrier carriage fixed rectilinear rolling path is in engagement and (c) the effective rolling diameter of the drive wheel the cutting edge diameter of the later corresponds to the steel strip to be installed in the drum.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung führen Bewegungen des Trägerwagens in derjenigen seiner beiden Bewegungsachsen, die rechtwinklig zur Aufnahmewelle verläuft, dazu, daß sich die Trommel infolge der Abwälzung des Antriebsrades auf der Abwälzbahn relativ zum Laserstrahl bewegt. Auf diese ebenso einfache wie wirkungsvolle Weise erfolgt der Laserschnitt mit der Bewegung des Trägerwagens in der erwähnten Achse fortschreitend jeweils an der höchstgelegenen dem Laserschneidaggregat benachbarten Stelle der Trommel. Bei Bewegungen des Trägerwagens in Richtung seiner parallel zur Aufnahmewelle verlaufenden Bewegungsachse wälzt sich das Antriebsrad auf der Abwälzbahn nicht ab, so daß hierbei die Trommel stillsteht.In the device according to the invention, movements of the carrier carriage lead in that of its two axes of motion that are perpendicular to the take-up shaft runs, to the fact that the drum as a result of the rolling of the drive wheel the rolling path moves relative to the laser beam. These are as simple as they are effective The laser cut takes place with the movement of the carrier carriage in the manner mentioned Axis progressively in each case at the highest adjacent to the laser cutting unit Place the drum. When the carrier car moves in the direction of its parallel The drive wheel rolls on the axis of movement running towards the take-up shaft Abwälzbahn not from, so that here the drum comes to a standstill.
Bei gleichzeitigen Bewegungen in beiden Bewegungsachsen des Trägerwagens wird die Trommel nur nach Maßgabe der Trägerwagenbewegung in Richtung der im rechten Winkel zur Aufnahmewelle verlaufenden Achse gedreht.With simultaneous movements in both axes of movement of the carrier carriage the drum will only move in accordance with the carriage movement in the direction of the right Rotated angle to the take-up shaft extending axis.
Wegen des Merkmals (c) erfolgt der Laserschnitt bereits automatisch in der richtigen Verkleinerung der Bogenmaße, wobei die jeweilige Abwälzstrecke dem geradlinigen Zuschnittmaß entspricht. Daher können bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die lochstreifengesteuerten Programme zur Herstellung von ebenen Stanzformen ohne wei- teres auch für die Herstellung von Stanzformen an Rotationsbandstahlschnittwerkzeugen verwendet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist allerdings nicht auf die Anwendung lochstreifengesteuerter Bewegungsvorgänge beschränkt. Das Laserschneidaggregat kann auch beispielsweise über die optische Abtastung einer Zeichnungsvorlage des Faltschachtelzuschnitts mit geeigneter Beegungsübertragung auf das Laserschneidaggregat gesteuert werden. In jedem Falle bewegt sich der Trägerwagen wie bei der Bearbeitung ebener Werkzeuggrundplatten lediglich in den beiden Achsen einer Ebene, wobei die Trommel zwangsläufig und automatisch bei Bewegungen in der einen Bewegungsachse relativ zum Laserschneidaggregat bewegt wird.Because of feature (c), the laser cut is already carried out automatically in the correct reduction of the radians, with the respective rolling path corresponds to the straight cut dimension. Therefore, when using the invention Device the punched strip-controlled programs for the production of flat punching forms without knowing teres also for the production of cutting dies on rotary steel cutting tools be used. However, the device according to the invention is not based on the Application of movement processes controlled by punched strips is limited. The laser cutting unit can also be used, for example, by optical scanning of a drawing template of the Folding box cut with suitable transfer of motion to the laser cutting unit being controlled. In any case, the carrier carriage moves as it does during processing flat tool base plates only in the two axes of a plane, with the Drum inevitably and automatically when moving in one axis of movement is moved relative to the laser cutting unit.
Wegen des Merkmals (c) müssen keinerlei Umrechnungen von Linearstrecken des Faltschachtelzuschnitts auf verkleinerte Bogenmaße erfolgen.Because of the feature (c), no conversions of linear distances are required of the folding box cut to reduced arc dimensions.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Lagerwelle höhenverstellbar an mit dem Trägerwagen fest verbundenen Lagerarmen drehbar gelagert ist und das Antriebsrad auswechselbar an der Antriebswelle befestigt ist. Durch diese Maßnahmen kann die Vorrichtung durch einfache Höhenverstellung der Lagerwelle auf die unterschiedlichen gebräuchlichen Rotationstrommeldurchmesser eingestellt werden, wobei durch Auswechseln des Antriebsrades auch eine Durchmesseranpassung bezüglich des Schneidkantendurchmessers erfolgen kann.In a preferred embodiment of the device it is provided that the bearing shaft is adjustable in height on bearing arms firmly connected to the carrier carriage is rotatably mounted and the drive wheel is exchangeably attached to the drive shaft is. By these measures, the device can be adjusted by simple height the bearing shaft to the different common rotating drum diameters can be set, with a diameter adjustment by replacing the drive wheel can be done with respect to the cutting edge diameter.
Für die Erzielung eines zwangsläufigen formschlüssigen Abwälzantriebes der Trommel ist es von Vorteil, wenn das Antriebsrad ein Zahnrad und die Abwälzbahn eine dazu komplementäre Zahnstange ist. Bei geeigneter Auswahl der Reibungs- koeffizienten kann es aber auch ausreichen, das An-Antriebsrad als Reibrad auszubilden, das mit der entsprechend ausgestalteten Abwälzbahn im Reibungsschluß zusammenwirkt.To achieve an inevitable form-fitting generating drive the drum, it is advantageous if the drive wheel is a gear and the rolling track is a complementary rack. With a suitable selection of the friction coefficients but it can also be sufficient to train the drive wheel as a friction wheel with the correspondingly designed rolling path cooperates in frictional engagement.
Die Befestigung der Trommel auf der Aufnahmewelle erfolgt zweckmäßig dadurch, daß die Trommel durch konzentrisch und drehfest an der Aufnahmewelle befestigte Spannscheiben gehalten ist. Obwohl für die Trommel der herkömmliche Werkstoff Sperrholz bevorzugt verwendet wird, können grundsätzlich alle hlaterialien, einschließlich geeigneter Kunststoffe, zur Anwendung gelangen, in die mit hilfe eines Laserstrahls maßgenaue Schnittfugen eingebracht werden können.The attachment of the drum on the take-up shaft is expedient in that the drum was attached to the take-up shaft in a concentric and rotationally fixed manner Tensioning disks is held. Although plywood is the traditional material for the drum is preferably used, can in principle all materials, including Suitable plastics, get into the application with the help of a laser beam dimensionally accurate kerfs can be introduced.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel in schematisierter Form darstellenden Zeichnungen in weiteren Merkmalen näher erläutert. Darin zeigt: Fig. 1 ein flachliegendes Bandstahlschnittwerkzeug in zwei Ansichten, Fig. 2 ein Rotationsbandstahlschnittwerkzeug in zwei Ansichten, Fig. 3 die Vorderansicht einer Laserstrahlschneidanlage mit eingebauter erfindungsgemäßer Vorrichtung und Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 3.The invention is explained below with reference to an exemplary embodiment Explained in more detail in schematic form depicting drawings in further features. 1 shows a flat steel strip cutting tool in two views, FIG. 2 shows a rotary steel cutting tool in two views, FIG. 3 shows the front view a laser beam cutting system with a built-in device according to the invention and FIG. 4 shows a section along the line A-A in FIG. 3.
Zur Erläuterung der Vorrichtung wird zunächst auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen. Das Laserschneidaggregat 1 ist mittels des Trägerwagens 2, an dem es angebracht ist, auf dem Maschinengestell 9 an jeden Punkt der ebenen Schneidfläche verfahrhar. Für die Bewegbarkeit des Laserschneidaggregats 1 in den beiden Bewegungsachsen, die in Fig. 3 durch die 1'Y"-Pfeilrichtungen und in Fig.To explain the device, reference is first made to FIGS. 3 and 4 Referenced. The laser cutting unit 1 is by means of the carrier carriage 2 on which it is mounted on the machine frame 9 at each point of the flat cutting surface proceed. For the mobility of the laser cutting unit 1 in the two axes of movement, which are indicated in Fig. 3 by the 1'Y "arrow directions and in Fig.
4 durch die "X"-Pfeilrichtungen angedeutet sind, kann eine Kreuzschlittenanordnung, eine Storchenschnabel-Lenkeranordnung u. dgl. Verwendung finden. Mit dem Trägerwagen 2 sind zwei Lagerarme 3 fest verschraubt, so daß die Mittellinie der an den Lagerarmen drehbar gelagerten Aufnaiimewelle 4 sich in einer Ebene mit der Mittellinie des Laserschneidaggregats 1 befindet. Die Aufnahmewelle 4 ist für die verschiedenen Durchmesser der als Sperrholzzylinder 5 ausgebildeten Trommel vertikal verstellbar, wie durch die in beiden Lagerarmen 3 vorgesehene Schlitzanordnung 13 angedeutet ist. Der Sperrholzzylinder 5 wird auf der Aufnahmewelle 4 durch die Spannscheiben 6 zentrisch gehalten. Der Antrieb der Aufnahmewelle 4 und damit der Spannscheiben 6 und des Sperrholzzylinders 5 erfolgt über das Zahn- oder Reibrad 7, das sich an der Zahnstange bzw. Reibfläche 8 abwälzt, die mit dem Maschinengestell 9 fest verbunden ist. Der Teilkreisdurchmesser des Zahnrades bzw. der Durchmesser des Reibrades 7 ist identisch mit dem Schneidkantendurchmesser des später eingebauten bogenförmigen Bandstahlstreifens 10 (Fig. 2). Die Identität der beiden Durchmesser von Zahn- oder Reibrad 7 und des Bandstahlstreifens 10 bewirkt, daß die gestreckte Länge des Bogenmaßes 11 (Fig.4 are indicated by the "X" arrow directions, a compound slide arrangement, a cranesbill handlebar assembly and the like. Use. With the carrier trolley 2, two bearing arms 3 are firmly screwed so that the center line of the bearing arms rotatably mounted Aufnaiimewelle 4 is in a plane with the center line of the Laser cutting unit 1 is located. The take-up shaft 4 is for the various The diameter of the drum, designed as a plywood cylinder 5, is vertically adjustable, as indicated by the slot arrangement 13 provided in both bearing arms 3 is. The plywood cylinder 5 is on the take-up shaft 4 through the tension washers 6 held centrally. The drive of the take-up shaft 4 and thus the tension disks 6 and the plywood cylinder 5 takes place via the toothed or friction wheel 7, which is attached to the rack or friction surface 8 rolls, which is firmly connected to the machine frame 9 is. The pitch circle diameter of the gear wheel or the diameter of the friction wheel 7 is identical to the cutting edge diameter of the arcuate one installed later Steel strip 10 (Fig. 2). The identity of the two diameters of tooth or Friction wheel 7 and the steel strip 10 causes the stretched length of the radian measure 11 (Fig.
2) identisch ist mit dem gradlinigen Maß 12 (Fig.- 1) eines entsprechenden flachliegenden Bandstahlschnittwerkzeugs, für das die Laserstrahl-Schneidanlage programmiert sein kann.2) is identical to the straight line dimension 12 (Fig. 1) of a corresponding one flat steel strip cutting tool for which the laser beam cutting system can be programmed.
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