DE3314959C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung ent­ sprechend dem Oberbegiff des Anspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen sind z.B. zum Gravieren oder Schneiden von Gegenständen aus Holz bekannt. Dabei verwendet man z.B. eine Messingschablone, die einen Umfangsrahmen aufweist, der dicht um den zu bear­ beitenden Holzgegenstand sitzt. Zum Gravieren wird normalerweise ein CO₂-Laser mit einer Ausgangs­ leistung von mehr als 100 Watt verwendet, dessen Strahl so fokussiert wird, daß sich eine Intensität ergibt, die ausreicht, um das Holz bis zu einer bestimmten Tiefe zu verdampfen. Üblicherweise werden Leistungsdichten von mehr als 30000 Watt/cm² im Brennpunkt des Laserstrahls erreicht, so daß das Holz sauber verdampft wird. Wenn eine Verdampfung auftritt, entweichen die Holzdämpfe aus dem Gegenstand mit hoher Geschwindigkeit. Es tritt jedoch auch eine Kondensa­ tion auf der Holzoberfläche, der Schablonenoberfläche und möglicherweise auch auf der Optik auf, die jedoch relativ leicht gereinigt werden können.

Wenn jedoch z.B. Papierblätter im Stapel geschnitten werden sollen, treten jedoch wegen der Rauch- und Wärmeempfindlichkeit der Papierblätter unerwünschte Nebenerscheinungen auf. Während des Schneidens konden­ sieren die verdampften Papierrückstände auf beiden Seiten der einzelnen Papierblätter längs der Schnittkante. Diese Ablagerung hat eine braune Mattierung und ist klebrig. Außerdem lagert sich dieser klebrige Rückstand auch an der Unterseite der Schablone ab, so daß das oberste Papierblatt im Stapel nahe der Schnitt­ kante an der Schablone haftet. Außerdem könnten sich die Abmessungen des obersten Blattes im Stapel infolge der auftretenden intensiven Erwärmung ändern, so daß sich die oberen Blätter im Stapel bewegen und dadurch feine Musterlinien, die als Papierstreifen verbleiben sollen, verloren gehen. Auch ist es schwierig, mit einer solchen Schablone einen ausreichend großen Druck auf einen Folienstapel auszuüben, der über die gesamte Fläche gleichmäßig verteilt ist. Dies ist aber erforder­ lich, um Zwischenräume zwischen den Folien zu ändern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß dünne Folien im Stapel geschnitten werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch diese Ausbildung kann ein Magnetfeld erzeugt werden, das auf die Schablone eine Anziehungskraft ausübt, die ausreicht, um den Folienstapel ausreichend und gleichmäßig zusammenzu­ drücken. Bei entsprechender Wahl der Dicke der Schablone kann sogar eine Verformung der Schablone bewirkt werden, um mögliche Dickenunterschiede der einzelnen Folien auszugleichen. Dadurch wird erreicht, daß sich Verdampfungsrückstände an den Schnittkanten niederschlagen oder Verschiebungen der Folien infolge zu starker Aufheizung oder bei ungleichmäßiger Dicke auftreten. Die Vorrichtung ermöglicht es, Folien unterschiedlicher Art zu schneiden. Z.B. können alle Folien eines Stapels aus Naturfaser- oder Kunstfasergewebe bestehen, es ist aber auch möglich, daß aufeinanderfolgende Folien aus unterschiedlichem Material bestehen, da die Laserintensität den jeweiligen Erfordernissen ange­ paßt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 3 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in auseinandergezogener Anordnung eine perspektivische Darstellung der Schneid­ vorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt der Schneidvorrichtung, und

Fig. 3 in auseinandergezogener Anordnung eine perspektivische Darstellung zweiter Folien mit zueinander schräg verlaufender Faden­ richtung.

Die Schneidvorrichtung der Erfindung hat, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, eine ebene, rechteckige Grundplatte 10, auf deren Oberseite eine Matrix aus Magneten 12 ange­ ordnet ist. Eine weitere Platte 14 mit etwa der gleichen Größe wie die Platte 10 liegt auf den Magneten 12. Die Platte 14 dient zur Aufnahme eines Folienstapels. Auf der obersten Folie des Stapels 16 liegt eine Schablone 18, die Öffnungen 20 mit einem Muster hat, nach dem der Stapel 16 geschnitten werden soll. Eine nicht gezeigte Laserquelle erzeugt einen durch eine Linse 22 fokussierten Laserstrahl 24, der die Schablone 18 z.B. in einem überlappenden Raster abtastet, um den Folienstapel 16 zu schneiden. Die Abtastung durch den Laserstrahl kann durch eine entsprechende Bewegung der Linse 22 und/der Schneidvorrichtung erfolgen.

Die Grundplatte 10 besteht z.B. aus galvanisiertem Stahl mit einer Dicke von etwa 0,8 bis 1,7 mm. Die Magnete 12 A, 12 B, 12 C usw. bestehen aus keramischem Magnetmaterial mit einer remanenten Induktion von 3,8 Kilogauß und haben quadratische Abmessungen mit einer Länge von etwa 43 mm bei einer Dicke von etwa 4,57 mm. Die Magnetpolorientierung der Magnete verläuft senkrecht zur Ebene der Grundplatte 10. Jeder Magnet ist so auf der Grundplatte 10 angeordnet, daß die Polarität benachbarter Magnete umgekehrt ist. Die aus den Magneten gebildete Matrix erzeugt ein Streumagnetfeld in einem Randbereich von etwa 0,76 bis 7,6 mm über der Oberfläche der Magnete.

Die weitere Platte 14 besteht aus einer Schicht aus nichtmagnetischem Material wie Messing mit einer Dicke von etwa 0,25 mm. Diese Platte dient dazu, Unregel­ mäßigkeiten auf der Oberseite der Magnete auszugleichen. Es ist auch möglich, die Magnete einzugießen oder mit einer Oberflächenschicht zu überziehen, um eine glatte Oberfläche zu schaffen, auf der der Folienstapel 16 angeordnet wird. Die Platte 14 schützt den Folien­ stapel auch vor Oberflächenverunreinigungen, die bei keramischen Permanentmagneten in Form von Ruß vorhanden sein können. Die Platte 14 sollte aus einem Material bestehen, das das Magnetfeld nicht schwächt, damit die erzeugte Magnetkraft eine genügende Reichweite hat.

Die Schablone 18 besteht aus einem Magnetmaterial ausreichender Festigkeit und Dicke, um ohne Verformung den erforderlichen Druck auf den Folienstapel 16 auszu­ üben und ggf. geringe Oberflächenunregelmäßigkeiten des Folienstapels 16 auszugleichen. Im vorliegenden Falle besteht die Schablone 18 aus Stahl mit einer Dicke von etwa 0,317 mm; sie hat dann die notwendige Festigkeit und auch die erforderlichen Magneteigen­ schaften, so daß sie durch die von den Magneten 12 ausgehende Magnetkraft mit ausreichendem Druck gegen den Folienstapel 16 angezogen wird. Die dem Stapel 16 zugewandte Oberfläche der Schablone 18 ist mit einem Material beschichtet, das den Laserstrahl reflektiert. Außerdem ist wenigstens diese Oberfläche der Schablone 18 glatt, um das Entfernen vom Folien­ stapel 16 zu erleichtern. Wenigstens diese Oberfläche der Schablone 18 kann mit Chrom, Nickel, Messing, Zinn, Silber oder Kupfer beschichtet sein.

Mit der gezeigten Schneidvorrichtung kann z.B. ein Stapel aus 10 Papierblättern, von denen jedes eine Dicke von etwa 0,1 mm hat, geschnitten werden. In diesem Falle beträgt der Abstand zwischen der Oberfläche der Magneten 12 und der Unterseite der Schablone 18 etwa 1,3 mm.

Um ein einzelnes Papierblatt entsprechend dem Schablonenmuster zu verdampfen, ist eine Energie von etwa 38,22 Wattsec./cm² an der Oberfläche erforderlich. Bei 10 Blättern muß daher vom Laserstrahl 24 eine Energie von etwa 382,2 Wattsec./cm² zugeführt werden.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel erzeugen die Magnete 12 eine Anziehungskraft, die mit etwa 0,017 kg/cm² auf die Platte 10 wirkt. Diese Kraft reicht aus, um Lücken zwischen den Papierblättern und zwischen der Schablone und dem Stapel zu beseitigen und sogar dazu, die Schablone so zu verformen, daß sie sich Abweichungen der Dicke der Blätter im Stapel anpaßt. Bei einer größeren Dicke der Platte 14 ist eine derartige Anpassung nicht mehr möglich, bei einer geringeren Dicke wird sie nicht mehr mit ausreichender Kraft angezogen.

Bei der beschriebenen Vorrichtung wird verhindert, daß sich auf den einzelnen Papierblättern Rauchgasrück­ stände absetzen, Lücken zwischen den Papierblättern werden jedoch beseitigt, so daß die Papierblätter während des Schneidvorganges keine Feuchtigkeit verlieren, wodurch wiederum Dimensionsänderungen verhindert werden.

In Abweichung von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann das erforderliche Magnetfeld auch von einer Magnetpartikel enthaltenden gegossenen Schicht erzeugt werden. Es können auch regulierbare elektromagnetische Einrichtungen verwendet werden, um eine Anpassung des Magnetfeldes an die Dicke des Folienstapels 16 zu erreichen. Auch muß z.B. im Falle von Folien aus synthetischem Fasermaterial die Schmelztemperatur be­ rücksichtigt werden.

Insbesondere bei synthetischem Fasermaterial kann durch das Schneiden die Festigkeit erheblich verringert werden, da die Fadenenden benachbarter Schichten zwar verschmolzen werden, diese Verbindung beim Ablösen der einzelnen Schichten jedoch leicht aufbricht. Diese Schwierigkeit kann dadurch erheblich verringert werden, daß, wie Fig. 3 zeigt, die Fäden von zwei benachbarten Gewebeschichten 30 und 32 z.B. unter einem Winkel von 45° zueinander verlaufen. Auf diese Weise kann nicht nur eine Verringerung der Festigkeit vermieden, sondern die Strukturfestigkeit erhöht werden.

Es ist aber auch möglich, auf diese Weise z.B. Plastik­ folien miteinander zu verschmelzen, wenn dies gewünscht wird. Wenn nicht, können zwischen den Folien dünne Papierblätter angeordnet werden, um ein Verschmelzen zu verhindern.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Schneiden relativ dünner Material­ folien mittels Laserstrahl, bestehend aus einer Aufnahme­ einrichtung mit einer Grundplatte und einer Schablone, die gegenseitig magnetisch fixierbar und deren einander zugewandte Flächen komplementär sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schneiden eines Folienstapels (16) aus rauch­ empfindlichem Material wie Papier, Gewebe, Kunststoff­ gewebe oder dergl.

• a) die Schablone (18) aus magnetisch polarisierbarem Material besteht,
• b) die Grundplatte (10) eine Magnetfelderzeugungs­ einrichtung (12), deren Magnetfeld die Schablone (18) ganzflächig anzieht, sowie eine durchgehen­ de Schutzschicht (14) zwischen der Magnetfeld­ erzeugungseinrichtung (12) und dem Folienstapel (16) aufweist,
• c) und der Laserstrahl (24) die Schablone ganzflächig abtastet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (18) aus einer Folie aus im wesentlichen starren, jedoch geringfügig flexiblen Material und einer den Laserstrahl reflektierenden Schicht besteht, deren Material aus der Gruppe Chrom, Nickel, Kupfer, Messing, Silber und Zinn ausgewählt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (18) aus Stahl besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) eine Platte hat, die aus Magnetmaterial mit einer Matrix von gleichen Permanentmagneten gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Schablone (18) aus der Gruppe Chrom, Nickel, Kupfer, Messing, Silber und Zinn ausgewählt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpolorientierung jedes Magneten senkrecht zur Schutzschicht (14) verläuft und die Pole benachbarter Magnete entgegengesetzt gerichtet sind.