DE3240587C2 - Vorrichtung zum Schneiden von Flachmaterial - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Schneiden von Flachmaterial, das in einer oder mehreren Lagen über eine Auflagefläche ausgebreitet ist, macht von einem Schneidgerät mit einem sich hin- und herbewegenden Schneidmesser Gebrauch, das in zwei Koordinatenrichtungen in der Ebene der Auflagefläche bewegt werden kann, um es dem Schneidmesser zu ermöglichen, einer gewünschten Schnittlinie relativ zum Flachmaterial zu folgen. Das Schneidmesser hat eine vordere Schneide, die den tatsächlichen Schneidvorgang mit einer Schneidtätigkeit ausführt. Während des Schneidvorgangs ruft eine mechanische Einrichtung im Innern der Vorrichtung ein Messerschwingen um die Hin- und Herbewegungsachse synchron mit den Hin- und Herbewegungshüben des Messers hervor.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schneiden von Flachmaterial der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Aus der gattungsbildenden DE-AS 24 01 072 ist eine Vorrichtung zum Schneiden von Flachmaterial bekannt, die ein Hin- und Herbewegungsschneidwerkzeug einschließt, das entlang einer gewünschten Schnittlinie relativ zu einer Auflagefläche, auf der das zu schneidende Flachmaterial ausgebreitet ist, bewegt werden kann; das Schneidwerkzeug ist zum Zwecke einer Hin- und Herbewegung zwischen einer oberen und einer unteren Bewegungsbegrenzung entlang einer im allgemeinen lotrecht, zur Auflagefläche verlaufenden Achse gelagert und schließt eine vordere Schneide und eine hintere Kante ein; zum fortschreitenden Übersetzen des Schneidwerkzeugs entlang einer gewünschten Schnittlinie sind Antriebseinrichtungen vorgesehen; die Vorrichtung hat auch eine Einrichtung zum Verschwenken des Stoßmessers während seiner Auf- und Abwärtsbewegung, wobei zusätzliche Antriebsmechanismen erforderlich sind, weil der Antriebsmotor für die Auf- und Abwärtsbewegung die zusätzliche Belastung für den Antrieb der hin- und hergehenden Bewegung nicht mit übernehmen kann.

In der DE-OS 28 17 676 ist ein computergesteuertes Verfahren zum Erhalten abrupter Drehbewegungen oder eines Schwingens bei einem sich hin- und herbewegenden Messer beschrieben. Hier ruft ein 0-Servomotor, der das Messer um eine senkrechte Achse drehen kann, ein Messerschwenken in Abhängigkeit von Kommandosignalen aus einem Steuercomputer hervor. Um das Messerschwenken hervorzurufen, müssen jedoch mehrere Elemente des Schneidaufbaus einschließlich der Hülse, in der sich das Messer hin- und herbewegt,

ίο des Preßfußes und ausgewählter Drehantriebsbauteile in Verbindung mit dem Messer abrupt gedreht werden. Die notwendige Bewegung dieser mehreren Schneidelemente trägt zu einer hohen Schwenkbelastung auf dem 0-Servomotor bei. und dementsprechend ist ein hoher elektrischer Leistungspegel erforderlich. Wenn die Schwenkbelastung so hoch ist, daß der 0-Servomotor übermäßig groß bemessen ist oder ein zweiter Servomotor zum Ausführen der Schwenkfunktion benötigt wird, verhindert das zur Gänze von den beweglichen Schlitten getragene Gewicht des Servomotors ein schnelles Ansprechen der Schlitten auf Bewegungskommandos.

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung für die Hin- und Herbewegung des Stoßmessers während seiner Auf- und Abwärtsbewegung die Möglichkeit zu schaffen, ohne einen zusätzlichen Antriebsmotor auszukommen und die schwingende Masse auf das Stoßmesser zu beschränken.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung entsprechend der Erfindung die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mittel. Auf diese Weise wird die zum Hervorrufen der Hin- und Herbewegung des Stoßmessers erforderliehe Leistung gegenüber derjenigen Leistung, die bei bekannten Vorrichtungen zum Hervorrufen des Messerschwenkens benötigt wird, erheblich herabgesetzt, so daß die Erfindung praktisch ohne Vergrößerung der Kapazität der Antriebsmechanismen ausgeführt werden kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer die vorliegende Erfindung enthaltenden Schneidvorrichtung;

F i g. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Schneidkopfes bei der Vorrichtung in F i g. 1;

5C F i g. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte, fragmentarische Ansicht der Hin- und Herbewegungsantriebsverbindung, die mit dem Stoßmesser der Vorrichtung verbunden ist;

F i g. 4 eine Schnittansicht des Messers und des Preßfußes entlang der Schnittlinie 4-4 in F i g. 2;

F i g. 5 eine Schnittansicht einer mit einem Schlitz versehenen Messerhülse; und

Fig.6 eine Draufsicht auf eine Auflage und veranschaulicht ein entlang einer Schnittlinie vorrückendes Stoßmesser.

F i g. 1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete, automatisch gesteuerte Schneidmaschine zum Schneiden von mehrschichtigen Auflagen L aus Flachmaterial wie gewebten und nicht gewebten Stoffen, Papier, Pappe, Leder, Gummi und Synthetik. Die dargestellte Maschine 10 ist eine numerisch gesteuerte Maschine, die über ein elektrisches Kabel 14 mit einer Steuereinrichtung 12 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 12 entnimmt ei-

nem Programmband 16 Daten und setzt diese Daten in Maschinenkommandos zum Führen eines Schneidkopfes 18 mit einem sich hin- und herbewegenden Stoßmesser 20 entlang einer von dem Programmband 16 bestimmten Schneidbahn P um. Die Schneidbahn kann beispielsweise die Peripherie eines Musterstückes sein, das Teil eines Kleidungsstücks oder eines Polsterpaneels ist.

Die Schneidmaschine 10 schließt einen Tisch 22 mit einem eindringbaren Bett ein, das die Auflagefläche 24 für die Auflage L während des Schneidens bestimmt. Die Auflagefläche 24 kann aus einem Styrofoam-Material bestehen oder vorzugsweise ein Borstenbett sein, in das das sich hin- und herbewegende Stoßmesser 20 leicht eindringt, ohne daß eines von beiden beim Durchlaufen der Schneidbahn P beschädigt wird. Das Bett kann zum festen Halten der Auflage auf der Stelle auch von einem Vakuumsystem Gebrauch machen.

Der Schneidkopf 18 mit seinem Stoßmesser 20 ist über der Auflagefläche des Tisches 22 mittels eines X-Schlittens 26 und eines V-Schlittens 2ü aufgehängt. Der A'-Schlitten 26 übersetzt in der angedeuteten Λ'-Koordinatenrichtung auf einem Satz von Zahnstangen 30 und 32 vor und zurück, die von einem -^-Antriebsmotor 34 angegriffen werden, der von Kommandosignalen aus der Steuereinrichtung 12 erregt wird. Der V-Schlitten 28 ist am A"-Schlitten 26 zum Zwecke einer Bewegung relativ zum X-Schlitten in der V-Koordinatenrichtung gelagert und wird von dem K-Antriebsmotor 36 und einer Leitspindel 38, die zwischen den Motor und den Schlitten geschaltet ist, übersetzt. Ebenso wie der Antriebsmotor 34 wird auch der Antriebsmotor 36 durch Kommandosignale aus der Steuereinrichtung 12 erregt. Auf diese Weise übersetzen koordinierte Bewegungen der Schlitten 26 und 28 das Stoßmesser 20 entlang einer Schneidbahn über jeden Flächenbereich des Tisches 22.

Das Stoßmesser 20 hängt frei vorspringend von einer verstellbaren Plattform 40 herab, die an dem vorspringenden Ende des V-Schlittens 28 befestigt ist. Die verstellbare Pb.ttform verbringt die scharfe vordere Schneide des Messers in und außer Schneideingriff mit dem Flachmaterial. Das Messer wird mittels eines von der Plattform 40 getragenen Antriebsmotors 42 hin- und herbewegt. Ein anderer (in F i g. 1 nicht dargestellter) Motor auf der Plattform dreht oder richtet das Messer um eine lotrechi zum Flachmaterial verlaufende Θ-Achse aus und bringt das Messer mit der Schneidbahn im allgemeinen in Fluchtlinie.

F i g. 2 veranschaulicht im einzelnen die Konstruktion, in die das Stoßmesscr 20 zum Zwecke einer Hin- und Herbewegung, eines Absenkens und eines Anhebens und einer Drehung relativ zur Montageplattform 40 eingebaut ist. Der Hin- und Herbewegungsantriebsmotor 42 in F i g. 1 ist über einen Exzenter 78 mit dem Messer 20 in antreibender Beziehung verbunden. Obwohl in F i g. 2 nicht dargestellt, wird der Antriebsmotor 42 von der Plattform 40 getragen, und die Welle des Antriebsmotors ist direkt mit dem Exzenter 78 verkeilt. Die Hin- und Herbewegungsantriebsverbindung zwischen dem Exzenter 78 und dem Messer 20 geht durch einen Führungsaufbau 90. Dieser Führungsaufbäu 90 wird, ausgehend von der Plattform 40, auf einem Paar von ortsfesten Gleitstangen 92 und 94 getragen und schließt eine Messerführungsplatte % ein, die durch einen weiteren (nicht dargestellten) Motor auf den Stangen nach unten bewegt wird, um das Messer in Schneideingriff mit dem Flachnnrerial abzusenken. Ausgehend von der Platte 96, wird ein Paar von Führungswalzen 100,102 mittels Verbindungen 104 bzw. 106 pendelartig gehalten und von einem Paar (nicht dargestellter) Federn gegen eine flexible Verbindung 108 gedruckt, die den oberen Abschnitt der Hin- und Herbewegungsantriebsverbindung für das Messer bildet. Die Kompression der Federn kann durch Kopfschrauben 110, 112 zum Festsetzen einer zentrierten Stellung für die Walzen 100 und 102 verändert werden.

Es wird ohne weiteres einleuchten, daß die flexible

ίο Verbindung 108 sich zwischen den in F i g. 2 angedeuteten Begrenzungen biegen muß, während der Verbindungsstift 82 im Exzenter 78 in eine kreisförmige Umlaufbahn gebracht wird. Die Führungswalzen 100 und 102 setzen einen Bezugspunkt fest, durch den hindurch die geradlinige, hin- und hergehende Bewegung des Stoßmessers 20 stattfindet, und die Abweichung des Verbindungstifts 82 von Punkten entlang der senkrechten Achse durch den Bezugspunkt muß von der Verbindung 108 aufgenommen werden.

Ein Ausricht- oder ^-Antriebsmotor 120 ist an der Plattform 40 angebracht dargestellt us<d dient zum Ausrichten des Messers 20 im allgemeinen in Berührung oder in Fluchtlinie mit der Schneidbahn. Das Stoßmesser 20, das nachstehend ausführlicher beschrieben wird, ist zum Zwecke einer Drehung um eine #-Achse oder eine senkrechte Achse 122 lotrecht zur Auflagefläche aufgehängt, und die Drehstellung oder die Ausrichtung um die Achse 122 wird von dem ^-Antriebsmotor während eines Schneidvorgangs gesteuert. Ein das Messer 20 und den Motor 120 miteinander verbindender Antriebszug schließt eine Zahnscheibe 126 auf der Motorwelle, eine Zahnscheibe 130, die mit dem nachstehend ausführlicher beschriebenen Messer 20 verbunden ist, und einen Zahnriemen 128 ein, der die Scheiben 126 und 130 miteinander verbindet. Ebenso wie die von den Antriebsmotoren 34 und 36 bestimmten X- und V-Stellungen des Messers muß die Ausrichtung desselben genau gesteuert werden; deshalb werden die Zahnriemen und das Scheibensystem verwendet, und auch ein (nicht dargestellter) Rückkoppelungssensor kann mit dem 0-Antriebsmotor 120 verbunden sein, um Stellungsinformation an den Steuercomputer 12 in F i g. 1 zu liefern.

Aus der bisherigen Beschreibung geht hervor, daß das Stoßmesser 20 ein sich hin- und herbeweger.des Stoßmesser ist, das mit dem auf dem Zuschneidetisch 22 positionierten Flachmaterial L in und außer Schneideingriff verbracht werden kann. Das Messer 20 wird entlang einer Schneidbahn im Flachmaterial durch den X-Schlitten 26 und den V-Schlitten 28 übersetzt und von dem ^-Antriebsmotor 120 im allgemeinen in Berührungsbeziehung zur Schneidbahn gehalten.

Wie in Fig.2 zu sehen ist. schließt ein Gehäuse 140, das Teil der Plattform 40 ist, die Zahnscheibe 130 ein, die bei der Steuerung der Ausrichtung des Stoßmessers 20 entlang der Schneidbahn verwendet wird Eine hohle Welle oder Hülse 142 ist zum Zwecke einer Drehung um die 6>-Achse im Gehäuse 140 mittels Wälzlager 144 und 146 gelagert. Die Scheibe 130 ist mit dem oberen Ende der Hüle 142 verkeilt, so daß die Hülse sich um die Drehachse 122 in Abhängigkeit von den vom Antriebsmotor 120 empfangenen Steuersignalen dreht. Eine Drehung der Scheibe 130 um die 0-Achsf Ii2 bewirkt ein entsprechendes Drehen des Messers, während die hin- und hergehende Bewegung des Messers in einer Bohrung der Hülse 1 ·»?. stattfindet.

Es versteht sich von selbst, daß die flexible Verbindung 108 am oberen Ende der Hin- und Herbewegungsantriebsverbindung sich nicht mit dem Messer 20 um die

0-Achse 122 im Hinblick auf die Verbindung mit dem Exzenter 78 drehen kann. Demgemäß muß der in F i g. 3 dargestellte Abschnitt der Hin- und Herbewcgungsantriebsverbindung zwischen der flexiblen Verbindung 108 und dem Messer 20 die Relativdrehung des Messers und der Verbindung, abgesehen vom Übertragen der hin- und hergehenden Bewegung zwischen den gleichen Elementen, aufnehmen. Der Zwischenabschnitt der Verbindung wird von einem Zylinder 160 mit einem End-Drehgelenk gebildet, das aus einer kugelförmigen Lagerbuchse 162 am oberen Ende des Zylinders besteht. Die Lagerbuchse 162 ist mit der flexiblen Verbindung 108 verbunden und wird im oberen Ende des Zylinders 160 durch einen mit dem Zylinder verschweißten Abstandshalter 164 und eine in das Ende des Zylinders ortsfest eingelassene Dichtungsscheibe 166 festgehalten. Am unteren Ende des Zylinders ist das Messer 20 durch eine Schraube 168 mit einem Kolben 170 verbunden, der ebenfalls in den Zylinder eingeschweißt ist. Dementsprechend überträgt die flexible Verbindung 108 hin- und hergehende Bewegungen vom Antriebsmotor 42 zum Messer 20, und das von der Kolbenstange 16:2 gebildete Drehgelenk gestattet es dem Messer, sich in Erwiderung auf den Antriebsmotor 120 um die Θ-Achse 122 zu drehen.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist das Stoßmesser 20 in senkrechter Richtung langgestreckt und schließt eine vordere Schneide 19, eine hintere Kante 21 und am unteren Ende eine im allgemeinen nach unten gewandte Schneide 23 ein. Entlang der hinteren Kante 21 des Messers erstreckt sich ein Führungsvorsprung 25, dessen Zweck aus den nachstehenden Ausführungen ersichtlich wird.

Am unteren Ende der Hülse 142, in der sich das Messer hin- und herbewegt, ist eine Flanschplatte 180 ortsfest befestigt, so daß die Platte sich mit dem Messer um die 0-Achse 122 dreht. Mit einer Seite der Flanschplatte ist ein PreBfußaufbau verbolzt, der aus einer Gieitkonsole 182, Gleitstangen 184, 184 und einem Preßfuß 188 besteht. Wie am besten in F i g. 4 zu sehen ist, hat der Preßfuß 188 einen mittleren Ausschnitt oder öffnung 190 und eine an den Seiten offene Lagerbuchse 189, durch die hindurch sich das hin- und herbewegte Messer 20 während eines Schneidvorgangs erstreckt. Die Lagerbuchse 189 schafft eine Senkrechtführung für das Messer, während es sich entlang seiner senkrechten Hin- und Herbewegungsachse hin- und herbewegt. Die in F i g. 2 dargestellten Gleitstangen 184,184 sind in die Konsole 182 lose eingepaßt, so daß der Fuß auf der oberen Lage des Flachmaterials unter seinem Eigengewicht ruht und ein Anheben des Materials bei einem Schneidvorgang während des Aufwärtshubes des Messers verhindert

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird das Messer 20 durch eine mechanische Einrichtung, abrupt hin- und hergedreht, während die vordere Schneide 19 des Messers innerhalb von Rechts- und Linksbegrenzungen um die Ö-Achse 122 schwingt Zu diesem Zweck und mit Bezug auf F i g. 2 und 5 wird der Führungsvorsprung 25 des Messers von einer profilartig ausgebildeten Nut 44 aufgenommen, die entlang der Innenfläche der Hülse bestimmt ist Die Nut erstreckt sich in der Hülse 142 in der gleichen allgemeinen Richtung wie die Hin- und Herbewegungsachse des Messers und ist etwas langer als die Gesamtheit der Länge des Hubes zwischen der oberen und der unteren Hin- und Herbewegungsbegrenzung und der Länge des Führungsvorsprungs 25. Die als Führungsfläche wirkende Nut 44 und der FGhrungsvorsprung 25 wirken zum Hin- und Herdrehen des Messers um begrenzte Beträge um die 6>-Achse 122 synchron mit den Hin- und Herbewegungshüben des Messers zusammen.

In F i g. 5 ist zu sehen, daß sich die Nut 44 in einer Richtung in der Innenwand der Hülse 142 spiralförmig nach unten erstreckt. Während eines Hin- und Herbewegungszyklus wird die Schneide 19, während sich das Messer 20 von der oberen Begrenzung seines Hin- und Herbewegungshubes aus, wo es im allgemeinen auf der Schneidbahn zentriert ist, nach unten bewegt, nach rechts von der Schneidbahn P verschoben, bis die Rechtsbegrenzung der Schneidenschwingung erreicht ist. Beim Erreichen der Rechtsbegrenzung wird die Schneide 19 nach links verschoben, bis die Linksbegrenzung der Schneidenschwingung erreicht ist. Von der Linksbegrenzung der Schneidenschwingung aus wird die Schneide nach rechts verschoben, bis das Messer die untere Begrenzung des Hin- und Herbewegungshubes erreicht, wo es wieder im allgemeinen auf der Schneidbahn zentriert ist. In Fig. 6 ist das Stoßmesser in der Nähe der Rechtsbegrenzung der Schneidenschwingung relativ zur Schneidbahn fin gestrichelten Linien und in der Nähe der Linksbegrenzung der Schneidenschwingung in voll ausgezogenen Linien dargestellt.

Es sei darauf hingewiesen, daß das in Fig.6 dargestellte Stoßmesser um die 0-Achse 122 gedreht wird, die ungefähr in der Mitte zwischen der vorderen Schneide und der hinteren Kante des Messers liegt. Durch ein Positionieren der Achse auf diese Weise werden die Verschiebung des Flachmaterials aufgrund der Messerdrehung und das Verdrehungsmoment, das über das Messer um die 0-Achse getragen wird, auf ein Mindestmaß herabgesetzt. Auch gibt es durch das Drehen des sich hin- und herbewegenden Stoßmessers um eine Achse in der Mitte zwischen der vorderen Schneide und der hinteren Kante eine geringere Neigung zum Hervorrufen sich nicht schneidender Schnitte, die von aufeinanderfolgenden Hüben entlang einer gekrümmten Schneidbahn herrühren.

Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, versteht es sich von selbst, daß zahlreiche Abänderungen und Auswechselungen an der offenbarten, spezifischen Konstruktion vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So kann beispielsweise die Nut 44, obwohl sie mit Bezug auf Fig.5 als profilartig ausgebildet beschrieben wurde, um die Schneide des Messes durch einen Rechts- und Linkszyklus während eines einzigen Hubes des Stoßmessers zu drehen, auch profilarti^ ausgebildet sein, um das Messer durch mehr als einen Rechts- und Linkszyklus während eines Hin- und Herbewegungshubes zu drehen. Als Folge einer Erhöhung der Anzahl von Rechts- und Linkszyklen pro Hin- und Herbewegungshub steigt das Ausmaß des Messerschwingens an.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schneiden von Fiachmaterial mit einem Stoßmesser (20) mit einer vorderen Schneide (19) und einer hinteren Kante (21), die parallel zur Hin- und Herbewegungsachse des Stoßmessers verlaufen;

mit einer Auflagefläche (24) zum Abstützen von mittels des Stoßmessers zu schneidendem Flachmaterift*.

mit einem Schlitten (28), der das Stoßmesser trägt, wobei die Hin- und Herbewegungsachse des Stoßmessers lotrecht zur Auflagefläche liegt;
mit Antriebsmechanismen (34 und 36) zum Bewegen des Stoßmessers fortschreitend entlang einer gewünschten Schnittlinie;

mit Hin- und Herbewegungsmechanismen (42 und 78) für das Stoßmesser (20) und mit einer Einrichtung zum Schwenken des Stoßmessers (20) während seiner HiH- und Herbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Stoßmesserschwenken eine mechanische Einrichtung (25, 44) zum Ableiten des Stoßmesserschwenkens aus der Hin- und Herbewegung des Stoßmessers (20) ist, wobei die mechanische Einrichtung (25, 44) zum Schwenken des Stoßir.tssers (20) um seine Schwenkachse (122) innerhalb von Schwenkbewegungsbegrenzungen einen Führungsvorsprung (25) aufweist, der in eine Nut (44) eingreift, wobei die Schwenkachse (122) parallel zu und zwischen der vorderen Schneide (19) und der hinteren Kante (21) des Stoßmessers (20) verläuft.

2. Vorrichtung zum Sohneiden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsvorsprung (25) längs der hinteren Kante (21) des Stoßmessers (20) und die Nut (44) in einer Hülse (142) angeordnet sind, die in der Nachbarschaft der hinteren Kante des Stoßmessers (20) angebracht ist.