DE3321954A1

DE3321954A1 - Vorrichtung zum schneiden flaechigen materials

Info

Publication number: DE3321954A1
Application number: DE3321954A
Authority: DE
Inventors: Heinz Joseph 06117 West Hartford Conn. Gerber
Original assignee: Gerber Garment Technology Inc
Current assignee: Gerber Technology LLC
Priority date: 1982-06-22
Filing date: 1983-06-18
Publication date: 1983-12-22
Also published as: JPS6258880B2; FR2528994A1; US4463639A; GB2124127A; JPS597600A; DE3321954C2; GB2124127B; FR2528994B1; GB8316265D0

Description

DR. ING. HANS LIC HTi- ·" -Dl PL·-! Nl-G. H-E"IN-ER LICHTI DIPL.-PHYS. DR. JOST LEMPERT PATENTANWÄLTE

D-7500 KARLSRUHE 41(CRÖTZINCEN) · DURLACHER STR. 31 (HOCHHAUS)

TELEFON (0721) 48511

* * * 6822/83-Le/kö

Gerber Garment Technology, Inc. 15. Juni 1983

55 Gerber Road

South Windsor, Connecticut 06074
USA

Vorrichtung zum Schneiden flächigen Materials

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von flächigem Material wie Zuschnittmaterial aus schlaffem Gewebe, Kunststoff, Holz, Papier o.dgl. unter Verwendung eines Fluidstrahls mit einem Arbeitstisch, dessen Bett eine Auflagefläche bildet, um das Material in einem ausgebreiteten Zustand zu halten; mit einem auf der der Auflagefläche abgewandten Seite des Materials angeordneten Schlitten, der relativ zum Arbeitstisch und parallel zu dem auf der Auflagefläche des Arbeitstisches ausgebreiteten Material bewegbar ist; mit einer auf dem Schlitten zur Bewegung gemeinsam mit dem Schlitten relativ zum Material montierten, auf das auf der Auflagefläche liegende Material gerichteten Strahldüse; mit einer mit der Strahldüse verbundenen Fluidpumpe zur Versorgung der Strahldüse mit dem unter Druck stehenden Fluid zum Ausstoßen eines schneidenden Fluidstrahl s hoher Geschwindigkeit von der Düse durch das Material auf der Auflagefläche hindurch, und zwar von einem Eintrittspunkt des Strahls in das Material zu einem Austrittspunkt des Strahls aus dem Material; mit einem mit dem Schlitten und der Düse

verbundenen ersten Antriebsmotor zur Bewegung der Düse relativ zum Material mit verschiedenen Verschiebegeschwindigkeiten; mit einem Fluidstrahl-Auffangbehälter zum Auffangen des aus dem Material austretenden Schneidestrahls, wobei der Auffangbehälter einen Einlaß für den aus dem Material austretenden Strahl aufweist,und mit einer bewegbaren Halteeinrichtung zur Halterung des Fluidstrahl-Auffangbehälters auf der der Düse abgewandten Seite des Materials, um den Auffangbehälter im wesentlichen parallel zur Auflagefläche des Arbeitstisches und relativ zum Material zu bewegen.

Die Verwendung eines schneidenden Fluidstrahls hoher Geschwindigkeit zum Schneiden von Material wie Gewebe, Holz und anderen Produkten' ist bereits seit einiger Zeit bekannt« Der schneidende Strahl wird in der Regel dadurch erzeugt, daß Wasser bei sehr hohen Drücken im Bereich zwischen 700 bis 7000 bar (10.000 bis 100.000 psi) in einem kontinuierlichen Strom durch eine Düse gepreßt wird. Der Strahl ist mit seiner Achse im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des zu schneidenden Zuschnittmaterials gerichtet. Das Schneiden mittels des Strahls erfolgt, während die Düse relativ zur Oberfläche des Zuschnittmaterials bewegt wird. Die Energie des Fluidstrahls, der die Düse mit etwa 300 bis 1000 m/sec (1.000 bis 3.000 fps) verläßt, kann durch das Material im Weg des Strahls nur zum Teil dissipiert werden. Daher sind im allgemeinen besondere Einrichtungen zur Dissipation der Restenergie des Fluidstrahls nach dem Durchgang des Strahls durch das Zuschnittmaterial erforderlich.

Aus der US-PS 4 137 804 ist eine Fluidstrahl-Auffangvorrichtung bekannt, die imstande ist, die Restenergie des in einer Schneidemaschine eingesetzten Strahls zu dissipieren. Der Auffangbehälter hat die Form einer

Wirbelkammer, die auf der der Fluidstrahldüse abgewandten Seite des Zuschnittmaterials angeordnet ist', wobei die Einlaßöffnung der Kammer der- Düse gegenüberliegend angeordnet ist. Der die Düse tragende Schlitten trägt auch den Auffänger, um sicherzustellen, daß während der Bewegung der Düse relativ zum Zuschnittmaterial der Einlaß des Auffängers stets in konstanter fluchtender Ausrichtung zu der Achse des aus dem Zuschnittmaterial wieder austretenden Fluidstrahls angeordnet ist.

Der Schneidestrahl wird bei seinem Durchgang durch das Zuschnittmaterial über die Durchtrittsdicke des Materials gestreut, wobei der Strahl eine starke Verlangsamung erfährt. Wenn während des Schneidens der Strahl relativ zum Zuschnittmaterial bewegt wird, kann Ergebnis dieser starken Verlangsamung des Strahls sein, daß der Punkt, an dem der Strahl momen- · tan aus dem Zuschnittmaterial austritt, beträchtlich hinter dem Punkt, an dem der Strahl in diesem Moment in das Zuschnittmaterial eintritt, zurückbleibt. Dieses Zurückbleiben des Austrittspunktes gegenüber dem Eintrittspunkt des Strahls kann verursachen, daß die Auffangvorrichtung, bei der der Einlaß der Auffangkammer in fluchtender Ausrichtung mit der Düse verbleibt, den aus dem Material austretenden Strom des Strahls nicht abfangen kann. Gewiß könnte dieses Problem im wesentlichen dadurch ausgeschlossen werden, daß man die Düse mit einer langsamen Geschwindigkeit relativ zum Zuschnittmaterial bewegt. Diese Lösung würde aber u.U. den Zeitaufwand und damit die Kosten zur Durchführung eines Schneidevorgangs beträchtlich steigern. Das Problem kann auch dadurch gelöst werden, daß man einen Auffänger vorsieht, dessen Einlaß im Vergleich zur Breite oder zum Querschnitt des schneidenden Strahls groß ist. Diese Lösung erhöht jedoch die Wahrscheinlichkeit, daß ein Rückspritzeri des Strahls bei seinem Auftreffen im Inneren des Auffängers das Fluid gegen das"Zuschnittmaterial versprengen würde. Außerdem wäre

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bei Schneidemaschinen mit derartigen Auffängern eine zusätzliche Hai terung für das Zuschnittmaterial erforderlich, denn bei einem relativ großen Einlaß des Auffängers könnte das Material über der Einlaßöf fnu durchhängen oder schlaff in den Einlaß hineinhängen. Dies würde den Fluchtungsfehler zwischen dem Schneidestrahl und der gewünschten Schnittlinie in den unteren Schichten des Zuschnittmaterials fördern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Sehne maschine so weiter zu entwickeln, daß beim Schneidevorgang der aus dem Zuschnittmaterial wieder austretende Fluidstrahl fluchtend in die Einlaßöffnung des Auffangbehälters eintrifft und von dem Auffangbehä ter ohne ein RDckspritzen des Fluids aufgenommen wird, ohne daß die Verschiebegeschwindigkeit der Fluidstrahldüse relativ zum Zuschnittmaterial im Vergleich zu der bei bekannten gattungsgemäßen Schneide maschinen herabgesetzt werden muß, und ohne daß größere Abmessung*

ϊ der Einlaßöffnung des Auffangbehälters oder die Verwendung eines Fluid Strahls geringeren Querschnitts im Vergleich zu bekannten gattungsgern ßen Schneidemaschinen vorgesehen werden müssen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung mit einer Fluidstrahldüse zum Richten eines schneidenden Fluidstrahls hoher Geschwindigkeit entlang einer Achse auf eine Auflagefläche zu, auf der das Zuschnittmaterial ausgebreitet ist, und mit einem Fluidstrahl-Auffänger zum Verbrauchen der Restenergie des schneidenden Strahls nach dem Austreten des Strahls aus dem Zuschnittmaterial, erfindungsgemäß gelöst durch einen zweiten Antriebsmotor, der mit dem Auffangbehälter verbunden ist, um den Auffangbehälter unabhängig vom ersten Antriebsmotor zur Bewegung der Düse relativ zum Material zu bewegen und durch mit dem zweiten Antriebsmotor des

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Auffangbehälters in Wirkverbindung stehende Steuerglieder zum Aufrechthalten fluchtender Anordnung des Einlasses des Auffangbehälters zu dem aus dem Material austretenden Fluidstrahl während der dazu quer verlaufenden Bewegung der Düse relativ zum Material mit Geschwindigkeiten, bei denen der momentane Austrittspunkt des Fluidstrahls aus dem Material hinter dem momentanen Eintrittspunkt des Fluidstrahls in das Material zurückbleibt.

Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen separaten Antriebsmotor des Auffangbehälters ist es nunmehr möglich, die Bewegung bzw. die Position des Auffangbehälters bei jedem beliebigen Zeitpunkt des Schneidevorgangs abgestimmt auf die Bewegung der Düse so einzustellen,daß während des gesamten Schneidevorgangs die Einlaßöffnung des Auffangbehälters mit dem aus dem Zuschnittmaterial austretenden Strahl fluchtet und der Auffangbehälter den austretenden Strahl voll aufnimmt. Um wahrend des gesamten Schneidevorgangs den Auffangbehälter bzw. dessen Einlaß in die richtige Position zum Fluidstrahl zu bringen, "weiß" die aus den erfindungsgemäß vorgesehenen Regel gliedern bestehende Einrichtung an jedem Zeitpunkt während des Schneidevorgangs, zu welchem Ausmaß oder Grad der Austrittspunkt des schneidenden Strahls gegenüber dem Punkt, an dem der Strahl gerade in das .Material eintritt, zurückbleibt. Bei einer bevorzugten Ausführung handelt es sich bei den Steuergliedern um einen Tachometer zur Messung der Geschwindigkeit der Düse und um einen Steuercomputer zur Verarbeitung des ermittelten Wertes der Düsengeschwindigkeit. Der Steuercomputer berechnet den Grad des Zurückbleibens des Austrittspunktes gegenüber dem Eintrittspunkt des Strahls aus bekannten eingegebenen Daten für Schneideparameter, wie z.B. den Daten der Relativgeschwindigkeit zwischen der Düse und dem Zuschnittmaterial, des Schneidewiderstands des Zuschnittmaterials und der Dicke

der Auflage des Zuschnitt materials. Der Steuercomputer sendet sodann Steuersignale zu den Einrichtungen zur Bewegung des Auffangbehälters, um den Auffangbehälter in der richtigen Position zum Auffangen des Strahls zu halten.

Bei bevorzugten Ausführungen ist vorgesehen, daß die bewegbare Halteeinrichtung des Auffangbehälters einen zweiten Schlitten aufweist, der auf einer der Düse abgewandten Seite des Zuschnittmaterials angeordnet ist und relativ zum Arbeitstisch und parallel zu dem auf der Auflagefläche des Bettes des Arbeitstisches ausgebreiteten Material" bewegbar ist. Bei der konstruktiven Ausgestaltung des vorgesehenen zweiten Schlittens können die Erfahrungen bekannter Einrichtungen mit Schlitten vorteilhafterweise einbezogen werden, so daß eine technische Realisierung unproblematisch ist.

Es ist weiter erfindungsgemäß vorgesehen, daß der zweite Schlitten parallel'zur Auflagefläche in einer von 2 Koordinatenrichtungen bewegbar ist und daß der Einlaß des Fluidstrahl-Auffangbehälters sich längs der anderen der beiden Koordinatenrichtungen in die Länge erstreckt, um den Strahl an mehreren Stellen entlang dieser anderen Koordinatenrichtung aufzunehmen. Dies bedeutet, daß sich der Einlaß beispielsweise als länglicher Schlitz in Y-Richtung über die besamte Breite des Auffangbehälters und gleichzeitig über den gesamten Y-Koordinatenbereich des Schneidewegs bzw. des Schneidestrahls erstreckt, so daß zur Berechnung der Positionierung des Auffangbehälters nur eine Koordinate - hier die die X-Koordinate - zu berücksichtigen ist. Dies ermöglicht den Einsatz eines relativ einfachen Steuercomputers bei Benutzung eines einfachen Computerprogramms. Selbstverständlich kann alternativ in entsprechenden Ausführungen der Einlaß als Längsschlitz in X-Richtung vorgesehen sein.

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Bei besonders bevorzugten Ausführungen ist vorgesehen, daß der Auffangbehälter mehrere Schlitze aufweist, die sich durch den Auffangbehälter hindurch in einer Koordinatenrichtung erstrecken, und daß das Bett des Arbeitstisches eine dazu korrespondierende Zahl von Lamellen aufweist, die sich in dieser einen Koordinatenrichtung durch die Schlitze des Auffangbehälters hindurch erstrecken und freie Kanten aufweisen, die in einer gemeinsamen, die Auflagefläche des Bettes des Arbeitstisches bildenden Ebene liegen. Die in den Lamellen des Bettes des Arbeitstisches geführten Schlitze des Auffangbehälters ergeben eine gute Führung bei der Bewegung des Auffangbehälters bzw. seines Schlittens. Vorteilhafterweise passen die Lamellen formschlüssig in die Schlitze ein. Damit wird die Einlaßöffnung noch sträker begrenzt und insbesondere eine Abdichtung gegen aus dem Auffangbehälter rückspritzendes Fluid erreicht. Die die Auflage bildenden freien Kanten der Lamellen des Arbeitstisches sind vorteilhafterweise als scharfe Kanten ausgebildet. Dies bewirkt," daß bei einem Auftreffen des Strahls in der Einlaßöffnung des Auffangbehälters dieser, ohne daß ein Rückspritzen auftritt, geteilt wird und beiderseits der betreffenden Lamelle ohne weiteres in den Einlaß abfließt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert ist. Dabei zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum

Schneiden mit den erfindungsgemäßen Merkmalen;

Figur 2 einen Schnitt durch einen Teil der Vorrichtung entlang

der Linie 2-2 der Figur 1;

- 8 ORIGINAL INSPECTED

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-Z-

Figur 3 einen Schnitt durch einen Teil der Schneidevorrich

tung entlang der Linie 3-3 der Figur 1; und

Figur 4 eine schematische Darstellung der Steuerungselemente

der Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Schneiden flächigen Materials, die ein Schneidewerkzeug in Form einer Fluidstrahldüse 12 und einen Zuschneide- bzw. Arbeitstisch 14 aufweist,der eine Auflagefläche 15 hat, auf der das Material zum Zuschneiden ausgebreitet wird. Die Düse 12 produziert einen Fluid-Schneidestrahl J, der mit hoher Geschwindigkeit aus ihr austritt und der entlang einer von der Düse ausgehenden Achse durch eine Lage M des Zuschnittmaterials gerichtet ist, das auf der Auflagefläche 15 ausgebreitet ist. Die dargestellte Lage M besteht aus schlaffem Gewebematerial, wie es zur Herstellung von Polsterwaren oder Kleidern verwendet wird, kann aber auch aus andersartigem Zuschnittmaterial, wie beispielsweise Holz, Plastik, dünnen MetaJIfolien, Papier, Leder und ähnlichen Produkten bestehen. Bei der dargestellten Schneide-Vorrichtung 10 handelt es sich um eine numerisch gesteuerte Maschine, die über ein elektrisches Kabel 33 mit einer Steuerung 32 verbunden ist. Der Regler 32 erhalt von einem Speicherband 37 Daten und wandelt diese Daten in Steuersignale zur Führung der Düse 12 entlang eines vom Speicherband 37 bestimmten Schneidewegs P um. Der Schneideweg P kann beispeilsweise der äußere Rand eine Schnittstücks sein, das einen Teil eines Kleidungsstücks, ein Stück eines Bezugs oder ein plattenartiges Stück einer Polsterung bildet.

Die Schneide-Vorrichtung 10 weist eine Einrichtung 20 mit einem Schlitten 22 auf, der die Düse 12 trägt. Die Einrichtung 26 dient zur

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Bewegung der Düse 12 relativ zum Arbeitstisch 14 und zum zu scheidenden Material. Die Einrichtung 20 weist einen in X-Richtung verfahrbaren X-Schlitten 20 auf, der auf dem Tisch aufsitzt, wobei er an den Längsseiten des Tisches abgestützt ist. Die Einrichtung weist weiter einen in Y-Richtung verfahrbaren Y-Schlitten bzw. Querschlitten 22 auf, der auf dem X-Schlitten 20 montiert ist. Der X-Schlitten 20 ist in der dargestellten X-Koordinatenrichtung auf zwei ihm zugeordneten Zahnstangen 24,26 hin und her verschiebbar. Die Zahnstangen 24,26 stehen mit einem auf dem X-Schlitten 20 angeordneten X-Antriebsmotor in Eingriff, der vom Regler 32 mit Steuersignalen beaufschlagt wird. Der Querschlitten 22 ist auf dem X-Schlitten in Y-Koordinatenrichtung verschiebbar montiert und wird entlang einer Führungsschiene 28 mittels des Y-Antriebsmotors 35 und einer die Verbindung zwischen Motor und Querschlitten herstellenden Führungsspindel 30 verschoben. Wie der X-Motor 34 wird auch der Y-Antriebsmotor 35 vom Regler 32 mit Steuersignalen beaufschlagt. Derart koordinierte Bewegungen der Schlitten und 22 bewegen die Düse 12 entlang eines Schneidewegs über den gesamten Flächenbereich des Arbeitstisches 14.

Das Fluid für den Schneidestrahl J wird von einer auf einer Seite des Schlittens 20 angeordneten Pumpe 40 über eine "flexible Schlauchleitung 42 einem auf dem Querschlitten 22 montierten hydraulischen Verstärker 44 (Kompressor) zugeführt. Die Pumpe 40 erzeugt einen Ausgangsdruck in der Größenordnung von 21 bar (300 psi). Dieser Druck wird mittels des Verstärkers 44 auf den Arbeitsdruck der Düse 12 im Bereich von 700 bis 7000 bar (10.000 bis 100.000 psi) erhöht. Derartige Pumpen und hydraulische Verstärker sind Stand der Technik. Das Hochdruckfluid schießt dann durch die Düse 12, die eine verengte Öffnung mit einem Durchmesser im Bereich von 0,010 cm bis 0,038 cm (0,004 bis 0,015 inch) aufweist, so daß ein extrem feiner Fluidstrahl

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hoher Geschwindigkeit auf das Zuschnittmaterial M entlang der Strahl achse gerichtet ist, die im allgemeinen senkrecht zu der Ebene des Zuschnittmaterials und zur Auflagefläche des Arbeitstisches 14 steht.

Wie in Fig. 2 und.3 gezeigt ist, ist ein Fluidstrahl-Auffangbehälter 50 in der Schneidemaschine auf der Unterseite der Auflage M des Zuschnittmaterials unterhalb der Strahldüse 12 angeordnet, um den Fluidstrahl J bei seinem Austreten aus dem Zuschnittmaterial aufzufangen. Der Auffangbehälter 50 erstreckt sich unterhalb des Zuschnittmaterials seitwärts in Y-Koordinatenrichtung und lagert auf einem zweiten in X-Richtung verfahrbaren Schlitten 51, der sich ebenfalls unterhalb des Zuschnit materials seitwärts erstreckt; dabei überdeckt der Auffangbehälter 50 diesen zweiten X-Schlitten 51. Dieser Schlitten 51 stützt sich an seinen Enden auf zwei Führungsspindeln 52 (davon ist nur eine in Fig. 3 zu erkennen) ab, die sich entlang der gegenüberliegenden Seitenkanten des Arbeitstisches 14 erstrecken. Die Spindeln sind mit synchron angetriebenen Antriebsmotoren 62 (nur einer davon ist in Fig. 2 gezeigt) direkt verbunden. Mittels dieser Einrichtung wird dann der Strahl-Auffangbehälter 50 entlang der in Fig. 1 angegebenen X-Richtung bewegt. Wie die Antriebsmotoren 34,35 zur Bewegung der Düse 12 werden auch die Antriebsmotoren 62 vom Regler 32 mit Steuersignalen beaufschlagt.

Der Auffangbehälter 50 weist eine Strahl ablenkungskammer oder Verwirbelungskammer 54 auf, in die der Fluidstrahl hineinläuft, und in der der Strahl aufgelöst wird, indem er abgelenkt oder in kreisförmigen oder schraubenförmigen Bahnen verwirbelt wird. Die Kammer 54 hat eine gekrümmt oder im wesentlichen zylindrisch ausgebildete Innenwandung, wobei die Zylinderachse senkrecht zum Strahl verläuft. Ein kanalartiger

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Einlaß 56 führt in die Kammer tangential zur Innenwand der Kammer ein. Die axiale Länge der Kammer 54 und die Länge des Einlasses in Y-Koordinatenrichtung sind einander gleich und dabei größer als der Fahrbereich der Düse 12 und seines Querschlittens 22 in Y-Richtung. Daher kann durch geeignete Steuerung der Antriebs motoren 62 der Strahl-Auffangkammer. 50, der Einlaß 56 jeweils in einer solchen Stellung gehalten werden, daß er den aus dem Zuschnittmaterial austretenden Fluidstrahl erfaßt und daß die Kammer 54 den Strahl zu seiner "Auflösung" bzw. zum Verbrauch seiner Energie an beliebiger Koordinatenstelle auf dem Arbeitstisch 14 der Schneidemaschine 10 auffängt. Wenn der StrahlJ aus der Zuschnittmaterialauflage M austritt, wird er in eine im wesentlichen kreisrunde Bahn innerhalb der Kammer abgelenkt und in der Kammer gegen die zylindrischen Innenwände rundum gewirbelt, bis die Energie des Strahls durch Reibung mit den Wanden oder anderem Fluid in der Kammer verbraucht ist.

Die Kammer 54 weist am inneren Anschluß zum Einlaßkanal 56 eine Lippe 57 in der zylindrischen Wand auf. Die Lippe 57 hat einen mit zunehmender Nähe zur Kante der Lippe abnehmenden Krümmungsradius, so daß das in die Kammer 54 eintretende Fluid in kleiner werdenden Kreisbahnen gedreht wird, wenn der Abstand entlang der Wand zum Einlaß 56 zunimmt. Die Lippe 57 unterstützt die Erzeugung einer dichten Hochgeschwindigkeitsverwirbelung zur Reduktion des Drucks in der Kammer 54 und hilft, das Wiederausfließen des Fluids aus dem Einlaß 56 zu verhindern. Die Energiedissipation im Strahl kann zu einer Erhitzung führen, die bei bestimmten den Strahl bildenden Fluiden, wie beispielsweise dem in der Regel verwendeten Wasser, ein Verdampfen bewirken kann. Da der fluidische Schneidestrahl J auch als sehr leistungsstarker Saugstrom wirkt,

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wird eine große Menge Umgebungsluft durch den Strahl in die Kammer hineingezogen, wodurch der Druck in der Kammer erhöht wird. Wenn nicht eine Einrichtung zum Evakuieren der Kammer vorgesehen wäre, wur den das Fluid und der Dampf in der Kammer nach oben in den Einlaß an andere als die vom Strahl eingenommenen Stellen gedrängt werden. Das Zuschnittmaterial M, das gewissermaßen über dem Einlaß vorbeiläuft bzw. unter dem der Einlaß vorbei läuft, würde somit naß und mit dem Fluid getränkt werden.

Um die Kammer 54 zu evakuieren und das Feuchtwerden des Zuschnittmaterials zu verhindern, wird mit einem oder beiden axialen Enden der Kammer 54 eine Evakuier leitung 58, die am besten in der Figur 3 zu erkennen ist, verbunden. Ein flexibler Evakuierschlauch 60 führt dann von der Leitung 58 zu einer Vakuumpumpe (in den Figuren nicht gezeigt), um das verbrauchte Fluid,die Fluiddämpfe, die angesaugte Luft und die suspendierten, beim Schneiden angefallenen Feststoffpartikel aus der Kammer 54 zu entfernen. Die Leitung der Vakuumpumpe wird so eingestellt, daß ein Druck in der Kammer 54 aufrecht erhalten wird, der niedriger ist als der Umgebungsdruck am Einlaß 56. Das durch das Evakuieren angesaugte Fluid kann gefiltert und durch die Pumpe 40 rückgeführt werden, oder es kann einfach als Abwasser fortgeleitet werden.

Ein Tragbett des Arbeitstisches 14 weist eine Vielzahl von länglichen, relativ starren, parallelen Lamellen 64 auf, die sich in X-Richtung von dem einen zum anderen Ende des Arbeitstisches erstrecken. Die oberen Kanten der Lamellen 64 sind scharf ausgebildet. Sie bilden Messerkanten, die in einer gemeinsamen Ebene liegen und die Auflagefläche 15 des Arbeitstisches 14 definieren, auf dem das Zuschnittma-

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terial M ausgebreitet wird. Die Messerkanten trennen einen auftreffenden Fluidstrahl, ohne daß es zu einem Rückspritzen kommt, was das Zuschnittmaterial befeuchten würde. Der Abstand zwischen den parallelen Lamellen 64 ist relativ gering, z.B. nicht mehr als einige wenige cm, um zu verhindern, daß das Zuschnittmaterial zwischen den Lamellen durchhängt, wenn das Material auf den messerscharfen Kanten der Lamellen unter Einwirken seines eigenen Gewichts aufliegt. Falls erforderlich, können dünne Drähte quer Ober die Messerkanten der Lamellen 64 gelegt werden, um damit eine zusätzliche Trageeinrichtung für das Zuschnittmaterial vorzusehen.

Wie am besten in Fig. 3 zu erkennen ist, weist der obere Teil des Auffangbehälters 50 eine Vielzahl von Schlitzen 65 auf, die sich durch den Auffangbehälter 50 in X-Richtung erstrecken und denen die Schlitze durchlaufende parallele Lamellen 64 entsprechen. Zum besseren Erkennen sind die Schlitze 65 vergrößert dargestellt; die Lamellen 64 und die Schlitze 65 greifen formschlüssig ineinander, um in dem Bereich, in dem die Lamellen 64 den Auffangbehälter 50 durchlaufen, an den gegenüber liegenden Seiten des Einlasses 56 eine Dichtung des Fluids zu bilden. Wenn der X-Schlitten 20 in X-Richtung über das Zuschnittmaterial bewegt wird, gleiten bei der Bewegung des Auffangbehälters 50 die Lamellen 64 durch die jeweiligen Schlitze 65 des Auffangbehälters 50; somit werden die Lamellen 64 durch den Auffangbehälter 50 "gekämmt¹¹. Die direkt unterhalb des Bodens der Auflage M des Zuschnittmaterials liegende obere Fläche des Auffangbehälters 50 ist vorzugsweise mit geringem Abstand unter der durch die Messerkanten der Lamellen 64 gebildeten Auflageebene angeordnet, so daß der Auffangbehälter 50 unterhalb des Zuschnittmaterials leicht gleitet, ohne die unteren Schichten des

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Materials in Unordnung zu bringen oder sonst irgendwie zu beeinträchtigen.

Wenn der Strahl J in den Einlaß 56 des Auffangbehälters 50 eintritt, läuft er nach unten in die Verwirbelungskammer 54, wo er zerteilt bzw. aufgelöst wird. Wenn ein Strahl zufällig direkt über einer der Lamellen herabläuft, trifft er auf die Messerkante der betreffenden Lamelle und läuft in die Verwirbelungskammer 54 auf einer oder auf beiden Seiten der Lamelle ab. Das Ineinandergreifen des Auffangbehälters 50 und der Lamellen 64 auf beiden Seiten des Einlasses 56 schafft eine ausreichende Dichtung, um einen Sprühnebel des Strahls beim Austritt aus dem Auffangbehälter abzuhalten. Für den Fall, daß ein kleines Leck auftritt, kann im Boden des Arbeitstisches 14 eine Hilfsabflußleitung zur Entfernung des verbrauchten Fluids vorgesehen werden.

Während des Schneidevorgangs läuft der schneidende Fluidstrahl durch die Auflage M des Zuschnittmaterials zwischen einem Punkt auf der Oberseite der Auflage, an dem der Strahl in das Material eintritt, und einem Punkt an der Unterseite der Auflage, an dem der Strahl aus dem Material austritt. Je nach Schneidwiderstand der Auflage kann die Düse relativ zum Zuschnittmaterial mit einer solchen Geschwindigkeit verschoben werden, daß der Punkt, an dem der Strahl aus dem Material austritt, hinter dem Punkt, an dem der Strahl in das Material eintritt, zurückbleibt, wie dies z.B. in Figur 2 gezeigt ist,"wo die Düse 12 in Richtung des Pfeils a bewegt wird. Das Ausmaß des Zurückbleibens des Austrittshinter dem Eintrittspunkt bzw. der Verzögerung zwischen Ein- und Austritt des Strahls ist eine Funktion vieler Einflußfaktoren. Die offensichtlichsten Faktoren sind die Geschwindigkeit der Düse 12 relativ zum Material, der Schnei dwideratand einer jeden Schicht des Zuschnittmaterials und die Höhe der Zuschnittmaterialauflage. Ein weniger offensichtlicher

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Einflußfaktor ist die Schnittrichtung, da ja der Schneidwiderstand der gewissen Materialien in der einen Richtung ganz anders als in der anderen Richtung sein kann. Beispiele solcher Materialien mit richtungsabhängigem Schneidwiderstand sind gemaserte Hölzer und locker gewebte Stoffe.

Um den Auffangbehälte'reinlaß 56 in einer Stellung zur Erfassung des aus der Unterseite des Zuschnittmaterials austretenden Fluidstrahls zu halten, steht erfindungsgemäß eine einzige Steuerungseinrichtung für die Verzögerung des Auffangbehälters 50 in Wirkverbindung mit der Antriebseinrichtung zur Bewegung des Auffangbehälters relativ zur Auflage. Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist die Steuerungseinrichtung zur Verzögerung des Auffangbehälters in die Steuerung 32, die mit der Schnei de-Vorrichtung 10 in Verbindung steht, eingebaut. Die Regeleinrichtung erzeugt Steuersignale zur verzögerten Bewegung des Auffangbehälters 50, die über das elektrische Kabel 33 den Antriebsmotoren 62 zur Bewegung des Auffangbehälters 50 zugeführt werden. Auf die empfangenen Steuersignale hin positionieren die Antriebsmotoren 62 den Auffangbehälter 50 entsprechend.

Das Schema von Fig. 4 illustriert die Regelung der Positionierung von Düse 12 und Auffangbehälter 50 der Schneide-Vorrichtung 10. Unter Verwendung von auf einem Speicherband 37 gespeicherten Schneidedaten 70 erzeugt der Regler 32 Positioniersteuersignale und sendet diese zu den X- und Y-Antriebsmotoren 34 und 35 über Leistungsverstärker oder X- bzw. Y-Treiber 21 bzw. 31, die im Arbeitstisch 14 zur Bewegung der Düse 12 relativ zum Zuschnittmaterial untergebracht sind. Ein Geschwindigkeitsmesser 72 mißt die Geschwindigkeit der Düse 12 in

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X-Richtung und sendet ein dieser Geschwindigkeit entsprechendes Signal zu einem Verzögerungsrechner 74. Da der Auffangbehältereinlaß 56 sich in Y-Richtung erstreckt und da er somit jeden beliebigen Beitrag der Verzögerung in Y-Koordinatenrichtung erfaßt, solange die X-Koordinatenposition des Auffangbehältereinlasses 56 mit dem austretenden Strahl fluchtet, ist die mit dem Y-Motor 35 einzustellende Geschwindigkeit nicht relevant für die Verzögerungsrechnung. Im Verzögerungsrechner 74 wird die gemessene Geschwindigkeit des X-Motors 34 mit relevanten Material-Widerstandseingabewerten 76, wie z.B. dem oben erwähnten Schneidwiderstandsfaktor jeder einzelnen Schicht des Zuschnittmaterials, mit einem Auflagehöhenwert 78 und mit der momentanen Position des X-Schlittens in Längsrichtung auf dem Tisch gewichtet, um ein Steuersignal zum Positionieren des Auffangbehälters 50 zu erzeugen. Das erzeugte Positioniersteuersignal wird dann den Antriebsmotoren 62 des Auffangbehälters über einen Verstärker oder ein Auffangbehältergetriebe 53 zugeführt, um den Einlaß 56 des Auffangbehälters 50 in die entsprechende Position zu bringen.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Schneide-Vorrichtung mit Fluidstrahl mit einem mechanisch unabhängig von der Halterungseinrichtung der Düse 12 montierten Auffangbehälter 50 und einer Regeleinrichtung zur Positionierung des Auffangbehälters 50 anhand einer Ausführungsform erläutert wurde. Die Regeleinrichtung positioniert hierbei den Auffangbehälter 50 so, daß er einen aus dem Material, das gerade zugeschnitten wird, austretenden Fluidstrahl auffängt, wobei berücksichtigt wird, daß der Austrittspunkt des Fluidstrahls aus dem Zuschnittmaterial gegenüber dem Eintrittspunkt in das Zuschnittmaterial zurückbleibt bzw. verzögert wird. Jedoch können zahlreiche Modifikationen und Substitutionen gegenüber der dargestellten Ausführung vorgenommen werden,

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ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Beispielsweise kann ein Auffangbehälter des Schneidestrahls einen Einlaß aufweisen, der sich in X-Richtung - statt in Y-Richtung, wie es für die in Fig. 1 dargestellte Schneidemaschine beschrieben ist - erstreckt; dabei ist der Auffangbehälter so montiert, daß er mittels einer geeigneten Antriebseinrichtung in Y-Richtung bewegbar ist. Für einen solchen Auffangbehälter in der Schneide-Vorrichtung gewichtet der Verzögerungsrechner die Geschwindigkeit der Einrichtung zur Bewegung der Düse in Y-Richtung (in Fig. 1 mit 35 bezeichnet) anstatt der Einrichtung zur Bewegung der Düse in X-Richtung. Demgemäß ist die vorliegende Erfindung im Sinne eines Ausführungsbeispiels beschrieben und nicht im Sinne einer Beschränkung.

ORIGINAL INSPECTED

, 6822/83

Bezugszeichenl iste

10	Schneidevorrichtung, Zuschneidemaschine
12	Fluidstrahldüse
14	Arbeitstisch
15	Auflagefläche
20	X-Schlitten
21	X-Treiber
22	Querschlitten (Y-Schlitten)
24	Zahnstange
26	Zahnstange
28	Führungsschiene
30	Führungsspindel
31	Y-Treiber
32	Steuerung
33	elektr. Kabel
34	X-Antriebsmotor
35	Y-Antriebsmotor
37	Speicherband
40	Pumpe
42	flexible Leitung , Schlauch
44	hydraulischer Verstarker
50	Fl uidstrahl -Auf f angbehäl ter
51	zweiter X-Schlitten
52	Führungsspindel
53	A uff angbehäl tergetr i ebe
54	Kammer
56	Einlaß
57	Lippe

58 Evakuier leitung

60 Evakuierschlauch

62 Antriebsmotoren

64 Lamellen

70 Schneidedaten

72 Geschwindigkeitsmesser

74 Verzögerungsrechner

76 Mater i al wi derstandse i ngabewert

78 Auflagehöhewert

ORIGINAL INSPECTED

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Schneiden flächigen Materials, wie Zuschnittmaterial aus schlaffem Gewebe, Kunststoff, Holz, Papier ο.dgl. unter Verwendung eines Fluidstrahls

mit einem Arbeitstisch, dessen Bett eine Auflagefläche bildet, um das Material in einem ausgebreiteten Zustand zu halten; mit einem auf der der Auflagefläche abgewandten Seite des Materials angeordneten Schlitten, der relat'v zum Arbeitstisch und parallel zu dem auf der Auflagefläche des Arbeitstisches ausgebreiteten Material bewegbar ist;

mit einer auf dem Schlitten zur Bewegung gemeinsam mit dem Schlitten relativ zum Material montierten, auf das auf der Auflagefläche liegende Material gerichteten Strahldüse; mit einer mit der Strahldüse verbundenen Fluidpumpe zur Versorgung der Strahldüse mit dem unter Druck stehenden Fluid zum Ausstoßen eines schneidenden Fluidstrahls hoher Geschwindig-

keit von der Düse durch das Material auf der Auflagefiäche hindurch, und zwar von einem Eintrittspunkt des Strahls in das Material zu einem Austrittspunkt des Strahls aus dem Material; mit einem mit dem Schlitten und der Düse verbundenen ersten Antriebsmotor zur Bewegung der Düse relativ zum Material mit verschiedenen Verschiebegeschwindigkeiten; mit einem Fluidstrahlauffangbehälter zum Auffangen des aus dem Material austretenden Schneidestrahls, wobei der Auffangbehälter einen Einlaß für den aus dem Material austretenden Strahl aufweist und

mit einer bewegbaren .Haite einrichtung zur Halterung des Fluidstrahl-Auffangbehälters auf der der Düse abgewandten Seite des Materials, um den Auffangbehälter im wesentlichen parallel zur Auflagefläche des Arbeitstisches und relativ zum Material zu bewegen,

gekennzeichnet durch einen zweiten Antriebsmotor (62), der mit dem Auffangbehälter (50) verbunden ist, um den Auffangbehälter (50) unabhängig vom ersten Antriebsmotor (34) zur Bewegung der Düse (12) relativ zum Material zu bewegen und durch mit dem zweiten Antriebsmotor (62) des Auffangbehälters (50) in Wirkverbindung stehende Steuerglieder (72,74) zum Aufrechthalten fluchtender Anordnung des Einlasses (56) des Auffangbehälters (50) zu dem aus dem Material austretenden Fluidstrahl während der dazu quer verlaufenden Bewegung der Düse (12) relativ zum Material mit Geschwindigkeiten, bei denen der momentane Austrittspunkt des Fluidstrahls aus dem Material hinter dem momentanen Eintrittspunkt des Fluidstrahls in das Material zurückbleibt.

ORIGINAL INSPECiED

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Halteeinrichtung (51) des Auffangbehälters (50) einen zweiten Schlitten (51) aufweist, der auf einer der Düse (12) abgewandten Seite des Zuschnittmaterials angeordnet ist und · relativ zum Arbeitstisch (14) und parallel zu dem auf der Auflagefläche (15) des Bettes des Arbeitstisches (14) ausgebreiteten Material bewegbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schlitten (51) parallel zur Auflagefläche (15) in einer (X) von zwei Koordinatenrichtungen (X, Y) bewegbar ist und daß der Einlaß (56) des Fluidstrahl-Auffangbehälters (50) sich längs der anderen (Y) der beiden Koordinatenrichtungen (X,Y) in die Länge erstreckt, um den Strahl an mehreren Stellen (65) entlang dieser anderen Koordinatenrichtung (Y) aufzunehmen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffangbehälter (50) mehrere Schlitze (65) aufweist, die sich durch den Auffangbehälter (50) hindurch in einer Koordinatenrichtung (X) erstrecken und daß das Bett des Arbeitstisches (14) eine dazu korrespondierende Zahl von Lamellen (64) aufweist, die sich in dieser einen Koordinatenrichtung (X) durch die Schlitze (65) des Auffangbehälters (50) hindurch erstrecken und freie Kanten aufweisen, die in einer gemeinsamen, die Auflagefläche (15) des Bettes des Arbeitstisches (14) bildenden Ebene liegen.