DE3817583A1

DE3817583A1 - Verbesserte schneidmaschine

Info

Publication number: DE3817583A1
Application number: DE3817583A
Authority: DE
Inventors: Richard Oke Macfarlane
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-05-25
Filing date: 1988-05-24
Publication date: 1989-01-05
Also published as: AU595118B2; US4915000A; AU1663188A

Description

Die Erfindung betrifft das Schneiden von Materialien unter Verwendung eines sich in einer kontinuierlichen Bahn bewegenden, endlosen Schneidedrahts. Diese Art des Schneidens ist bekannt und wurde bisher beim Schneiden zweidimensionaler Formen eingesetzt, wobei man den Schneidedraht in bezug auf das zu schneidende Material in einer Ebene bewegt, und das Material in bezug auf den Schneidedraht in einer rechtwinklig zur Bewegungsebene des Drahtes befindlichen Ebene verschoben wird.

In bekannten Maschinen zum Schneiden von Material in dieser Weise ist der Schneidedraht normalerweise in der Form eines endlosen Bandes ausgebildet, das von vier in einem Rechteck angeordneten Rollen abgestützt wird, wobei der Schneidedraht eine als die Schneide wirkende Seite des Rechtecks bildet. In bekannten Konstruktionen dieser Art muss die gesamte Struktur, welche die vier den Draht in Rechteckform abstützenden Rollen trägt, beweglich, normalerweise in senkrechter Ebene, angeordnet sein. Auf Grund des Gewichts und der Abmessungen der Struktur ergeben sich Probleme im Beibehalten der erforderlichen Genauigkeit in der Bewegung des die Schneide bildenden Drahtabschnitts. Diese Bauart zeigt besonders Probleme in Versuchen, die Bewegung der Schneide mittels eines Computerprogramms zu steuern. Diese Probleme beziehen sich im allgemeinen auf die Trägheitseffekte, die auftreten bei der Verschiebung der den Schneidedraht abstützenden Struktur und der das zu schneidende Material tragenden Plattform, die gleichfalls verschoben wird, um zwei dimensionale Formen auszuschneiden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes System zum Schneiden von Material unter Verwendung eines endlosen Drahtes zu schaffen, das zu einer einfacheren Konstruktion der betreffenden Maschine und zu einer genaueren Betriebsweise derselben führt.

Zur Erzielung dieser Aufgabe ist in einer Schneidmaschine ein endloser, von einer Vielzahl von Rollen abgestützter Draht vorgesehen, der sich in einer kontinuierlichen Bahn mit bestimmter Länge bewegt, wobei ein sich zwischen zwei dieser Rollen erstreckender Abschnitt dieses Drahtes ein Schneidorgan bildet, indem der Draht die kontinuierliche Bahn durchläuft, mit einem Antrieb, der dazu dient, den Draht in der kontinuierlichen Bahn zu bewegen, wobei die zwei vorgenannten Rollen so angeordnet sind, dass sie in einer gemeinsamen Ebene umlaufen, wenn der Draht die kontinuierliche Bahn durchläuft, und dass sie synchron verschiebbar sind, um die Bahn des Schneidorgans in der vorgenannten Ebene zu bewegen, während die Länge der kontinuierlichen Bahn wesentlich unverändert bleibt.

Die aus Rollen und endlosem Draht bestehende Baugruppe ist in vorteilhafter Weise so abgestützt, dass sie als einheitliche Struktur senkrecht zur Ebene, in der das Schneidorgan des Drahtes verschiebbar ist, bewegbar ist. In dieser Weise kann das Schneidorgan eine Schneidfunktion ausüben, so dass durch die gemeinsame Wirkung der Bewegung des Schneidorgans des Drahtes in zwei quer zu einander orientierten Richtungen eine zweidimensionale Form erzeugt wird.

Es soll klar verstanden sein, dass die die Rollen und den endlosen Schneidedraht tragende einheitliche Struktur in bezug auf das zu schneidende Material in einer Richtung quer zur Bewegungsebene des das Schneidorgan bildenden Drahtabschnitts verschiebbar ist, oder umgekehrt, dass das zu schneidende Material in bezug auf die die Rollen und den Schneidedraht tragende Struktur in der genannten Richtung verschiebbar ist.

In einer Ausführungsform können die Rollen derart ange ordnet sein, dass zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Abschnitte des Drahtes als Schneidorgane vorgesehen sind, die sich je zwischen entsprechenden Rollenpaaren erstrecken, wobei jedes Rollenpaar in seiner Drehungsebene unabhängig verschiebbar ist, so dass jedes Schneidorgan des Drahtes in dieser Ebene unabhängig bewegt werden kann. In dieser Weise ist es dann möglich, dreidimensionale Formen auszu schneiden.

Da das Schneidorgan gehoben und gesenkt werden kann, indem nur zwei Rollen der den Draht abstützenden Rollengruppe verschoben werden, kann die gesamte den Draht und die Vielzahl von Rollen tragende Struktur verhältnismässig leicht ausgeführt und daher beim Verschieben einer geringeren Trägheitsbelastung unterworfen sein. Die beiden Rollen, die den Schneidabschnitt heben und senken, können mit grösserer Genauigkeit und Geschwindigkeit verschoben werden, als mit bisherigen Konstruktionen möglich war, bei denen die gesamte Rollengruppe verschoben werden sollte.

Ein besseres Verständnis der Erfindung wird sich aus nach stehender Beschreibung praktischer Ausführungen der Schneidmaschine ergeben, in welcher die vorliegende, in den beigefügten Zeichnungen dargestellte Erfindung integriert ist.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung der den Schneidedraht abstützenden Rollen mit einem einzigen Schneidorgan;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer alternativen Anordnung der den Schneidedraht abstützenden Rollen mit zwei Schneidorganen;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Schneidmaschine im grossen und ganzen;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des verschiebbaren Rahmens, der den Schneidedraht trägt;

Fig. 5 eine fragmentarische Längsansicht des Triebwerks für die Verschiebung des Schneidgestells über das Untergestell.

Fig. 1 der Zeichnungen zeigt eine typische Anordnung der Rollengruppe und des endlosen Schneidedrahts, wobei die Rollen 1, 2 und 3 mittels am starren Rahmen 10 befestigten Spindeln auf festen Achsen drehbar angebracht sind. Die Rollen 4 und 5 sind jeweils auf Spindeln drehbar angebracht, und die Spindeln sind derart am Rahmen 10 gelagert, dass sie in senkrechter Richtung verschiebbar sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Die Anordnung des Schneidedrahts 6 rundum die Rollen ist deutlich sichtbar, und die Rollen 1 und 2 befinden sich in einer Ebene, die gegen die Ebene der Rollen 4 und 5 leicht versetzt ist, so dass sich der Schneidedraht 6 an der Stelle 9 unbehindert kreuzen kann.

Die verschiebbaren Spindeln, welche die Rollen 4 und 5 tragen, sind derart miteinander verbunden, dass sie sich gemeinsam, mit gleicher Geschwindigkeit und in gleicher Richtung, hinsichtlich des Rahmens 10 auf- und abbewegen.

Infolge dieser Bewegung der Rollen 4 und 5 bleibt der zwischen ihnen befindliche Abschnitt 6 a des Drahtes 6 gerade und quer zur Richtung der Auf- und Abwärtsbewegung der Rollen. Die Länge der Bewegungsbahn des Schneidedrahts 6 bleibt auch unverändert, so dass der Schneidedraht gespannt und mit allen Rollen in Berührung bleibt, wenn der Abschnitt 6 a des Schneidedrahts in senkrechter Ebene aufwärts oder abwärts bewegt wird.

Die verschiebbaren Spindeln, die die Rollen 4 und 5 tragen, sind zweckmässig mittels einer von einem Elektromotor angetriebenen endlosen Kette miteinander verbunden, so dass sich, wenn der Motor in der einen Drehrichtung getrieben wird, die Rolle 4 und die Rolle 5 aufwärts bewegen und, wenn die Drehrichtung des Motors umgekehrt wird, sich die Rollen 4 und 5 abwärts bewegen. Es sind ein geeigneter Elektromotor und ein Übersetzungsgetriebe ins Langsame für den Antrieb der Rolle 1 vorgesehen, welche den Umlauf des Drahtes 6 über seine kontinuierliche Bahn veranlasst, damit der Schneidabschnitt 6 a eine Schneidefunktion ausüben kann.

Fig. 2 der Zeichnungen zeigt eine alternative Anordnung der Rollen, wobei die Rollen 20 und 21 um feste Achsen drehen, während die Rollen 22 und 23 um Achsen drehen, die in der angegebenen Richtung vertikal verschiebbar sind, und während die Rollen 24 und 25 waagerecht in der einen oder der anderen angegebenen Richtung verschiebbar sind. In dieser Gestaltung sind zwei Schneidorgane 27 und 28 bil dende Abschnitte des Drahtes vorgesehen. Diese Schneid organe können unabhängig voneinander in bezug auf das zu schneidende Material verschoben werden, während dieses Material in einer zu den beiden Schneidorganen 27 und 28 des Drahtes normal orientierten Richtung, das heisst, in einer Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene, verschoben wird, so dass eine dreidimensionale Konfiguration erzeugt werden kann.

Der allgemeine Aufbau einer typischen Schneidmaschine ist in Fig. 3 dargestellt, und umfasst ein Untergestell 30, das von einer Vielzahl von Füssen getragen wird, die zweckmässig mit dem Boden verankert werden können. Auf dem Untergestell 30 ist unbeweglich eine Plattform 32 befestigt, auf der das zu schneidende Material abgestützt werden soll. Die Plattform 32 ist mittels der Ständer 33 nur an den jeweiligen Enden mit dem Untergestell verbunden.

Das Schneidgestell 34 besitzt einen senkrecht angeordneten, wesentlich umgekehrt U-förmigen Drahttragrahmen 35 und einen wesentlich waagerechten Schlitten 36.

Der Schlitten 36 ist auf zwei Schienen 37 angeordnet, die sich je auf einem der beiden Längsträger 38 des Unter gestells 30 befinden. Der Schlitten 36 verläuft unterhalb der Plattform 32 und besitzt lineare Auflager 39, welche die jeweiligen Schienen umklammern, so dass der Schlitten 36 an den Schienen befestigt, aber dennoch in Längsrichtung des Untergestells 30 unbehindert über diese Schienen ver schiebbar ist. Der Tragrahmen 35 ist unbeweglich am Schlitten 36 befestigt, damit er gemeinsam mit diesem verschoben werden kann, und die Ankerstangen 40 stabili sieren den Tragrahmen 35 hinsichtlich des Schlittens 36, so dass der Tragrahmen 35 zu jeder Zeit in senkrechter Lage gehalten wird, auch wenn er in Längsrichtung hin sichtlich des Untergestells 30 verschoben wird.

Der Bedienungspult 41 besteht aus einer programmierbaren elektronischen Steuereinheit und einer Tastatur 42, mit der der elektronischen Steuereinheit Befehle eingegeben werden können. Die elektronische Steuereinheit hat die Aufgabe, durch Regelung der Höhe des Schneidorgans 81 des Drahtes oberhalb der Oberfläche der Plattform 32 und der Längslage des Schneidorgans in bezug auf die Plattform 32 die vom beweglichen endlosen Schneidedrahts 80 auszu schneidende Form zu regeln. Diese Regelung wird mittels umsteuerbarer Elektromotoren 69 und 85 realisiert, welche das Heben und Senken des Schneidorgans und die Längsver schiebung des Schneidgestells 34 bewirken, wie nachstehend beschrieben wird.

Wie aus Fig. 4 der Zeichnungen ersichtlich ist, ist auf dem senkrecht angeordneten Tragrahmen 35 eine Gruppe von fünf Rollen 51, 52, 53, 54 und 55 angebracht. Die Rolle 51 ist auf der Antriebswelle des am Tragrahmen 35 angebrachten Elektromotors 42 angeordnet. Die Rollen 54 und 55 sind auf jeweiligen Spindeln angeordnet, die in fester Lage im oberen Abschnitt des Tragrahmens 35 befestigt sind. Die Rollen 52 und 53 sind drehbar auf jeweiligen Spindeln 45 bzw. 46 angeordnet, die an Auflageplatten 47 bzw. 48 befestigt sind, welche ihrerseits so am Tragrahmen 35 angebracht sind, dass sie auf diesem in senkrechter Richtung verschiebbar sind. Die Auflageplatte 47 ist verschiebbar auf zwei Schienen 49 abgestützt, die starr am Ständerteil 50 des Tragrahmens 35 befestigt sind. Die Verbindung zwischen der Auflageplatte 47 und den Schienen 49 besteht aus linearen Lagern, um der Auflageplatte beim Verschieben über die Schienen 49 Stabilität zu erteilen.

Eine ähnliche aus Auflageplatte und Schienen bestehende Konstruktion ist am gegenüberliegenden Ständerteil 60 des Tragrahmens vorgesehen und durch die Schienen 61 und die Auflageplatte 48 wiedergegeben.

Eine Antriebskette 65 ist mit einem Ende mit der Auflage platte 47 verankert und verläuft von dieser nach unten um die Führungsrolle 66 und dann waagerecht über den Trag rahmen 35 zu einer entsprechenden Rolle 67 am gegenüber liegenden senkrechten Teil 60 des Tragrahmens hinüber. Zwischen den Führungsrollen 66 und 67 läuft die Kette 65 über ein an der Welle des Elektromotors 69 angeordnetes Kettenrad 68. Der Motor 69 und die zusätzlichen Führungs rollen 70 und 71 sind derart am Tragrahmen 35 angeordnet, dass sie gemeinsam mit diesem verschoben werden, wenn sich das gesamte Schneidgestell 34 in bezug auf das Unter gestell 30 und die Plattform 32 verschiebt. Von der Führungsrolle 67 verläuft die Kette 65 am senkrechten Teil 60 des Tragrahmens 35 aufwärts zur nahe der Rolle 54 befindlichen Führungsrolle 74. Von der Führungsrolle 74 verläuft die Kette abwärts und ist an der Auflageplatte 48 befestigt, welche die Rolle 53 trägt. Die Kette 65 endet an der Stelle, wo sie an der Auflageplatte 48 befestigt ist.

Von der Auflageplatte 48 abwärts erstreckt sich ein Draht kabel 72, das rundum die Führungsrolle 73 geführt ist und sich unterhalb der Kette 65 über den Tragrahmen zur Führungsrolle 78 am unteren Ende des senkrechten Teils 50 des Tragrahmens hinüber erstreckt. Von dieser Rolle 78 wird das Drahtkabel aufwärts an der Auflageplatte 47 vorbei und rundum die dem oberen Ende des senkrechten Teils 50 des Tragrahmens benachbarte Führungsrolle 79, und von dieser Rolle 79 abwärts geführt, und ist dann an der Auflageplatte 47 befestigt.

Die obenbeschriebene aus der Kette 65 und dem Kabel 72 bestehende Konstruktion bildet eine endlose flexible Antriebsvorrichtung, die jede der beiden Auflageplatten 47 und 48 mit dem Motor 69 koppelt, so dass sich bei Drehung des Motors 69 im Uhrzeigersinn, wie in Fig. 4 dargestellt, die Auflageplatten 47 und 48 gemeinsam über ihre Schienen 49 bzw. 61 nach unten bewegen, während sich bei Drehung des Motors 69 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn die Auf lageplatten 47 und 48 über ihre Schienen 49 bzw. 61 gemeinsam nach oben bewegen.

Ein in bekannter Weise ausgebildeter endloser Schneide draht 80 ist auf den Rollen 51, 52, 53, 54 und 55 abge stützt in einer Anordnung, die vorher schon im Zusammenhang mit Fig. 1 der Zeichnungen beschrieben wurde. Der das Schneidorgan bildende Abschnitt 81 des Schneidedrahts 80, der sich zwischen den Rollen 52 und 53 erstreckt, ist waagerecht und parallel zur Oberfläche der Plattform 32 angeordnet. Wenn die Rollen 52 und 53 wie vorher beschrie ben hinsichtlich des Tragrahmens 35 gehoben und gesenkt werden, wird das Schneidorgan 81 des Schneidedrahts immer in waagerechter Lage bleiben, aber seine Höhe oberhalb der Oberfläche der Plattform 32 wird sich ändern. Wie ebenfalls bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde, bleibt die Länge der kontinuierlichen Bahn des Schneide drahts 80 unverändert, unabhängig von der Verschiebung und der Lage der Rollen 52 und 53, so dass der Schneidedraht immer gespannt bleibt, damit er vom Motor 42 getrieben wird und mit dem Schneidorgan 81 eine Schneidefunktion ausüben kann.

Wie schematisch in Fig. 5 dargestellt ist, ist der am Schlitten 36 angeordnete Elektromotor 85 mit der Kette 86 im Eingriff, die mit ihren beiden Enden mit dem einen Teil des Untergestells 30 bildenden Träger 87 verankert ist. Die Kette 86 läuft über das Kettenrad 89 an der Welle des Motors 85 und wird durch die Führungsrollen 90 und 91 auf das Kettenrad geführt. Da der Motor 85 am Schlitten 36 angeordnet ist und die Kette 86 mit dem Untergestell 30 verankert ist, wird der Betrieb des Motors 85 die Ver schiebung des Schlittens 36 und somit des gesamten Schneidgestells hinsichtlich der Plattform 32 in der einen oder der anderen Richtung herbeiführen.

Man wird also einsehen, dass es durch Steuerung des Betriebes der Motoren 69 und 85 möglich ist, die Lage des Schneidorgans 81 des Drahtes 80 hinsichtlich der Platt form 32 zu regeln, und zwar sowohl in senkrechter wie in waagerechter Richtung. Demgemäss wird irgendein auf der Plattform 32 befindliches Material, das dem waagerechten Schneidorgan 81 zugeführt wird, zu einem zweidimensio nalen Profil geschnitten werden, das von den senkrechten und waagerechten Verschiebungen des Schneidedrahts hin sichtlich der Plattform 32 bestimmt wird. Man wird weiter hin einsehen, dass durch Steuerung des Betriebes der Motoren 69 und 85 mittels der elektronischen Steuereinheit eine beliebige zweidimensionale Form ausgeschnitten werden kann, entsprechend der Programmierung der elektronischen Steuereinheit.

Die vorstehend beschriebene Maschine ist speziell zum Schneiden von polymeren Schaumstoffen, insbesondere von biegesteifen Schaumstoffen, ausgestaltet. Die Maschine kann jedoch auch angewendet werden, um andersartige Materialien zu schneiden, die mittels eines beweglichen Drahtes geschnitten werden können. Der bekannte Drahttyp, der in der vorstehend beschriebenen Maschine eingesetzt werden soll, besteht aus (einem) Kernstrang(en) mit einem spiralförmig um den Kern gewundenen Strang. Diese Art von Schneidedraht ist im Schneiden von polymeren Schaumstoffen wie oben erwähnt bekannt.

Typische Beispiele von vorbekannten Schneidmaschinen mit einem beweglichen Draht als Schneidorgan sind in den britischen Patentschriften 14 00 524 und 13 07 460 und in der australischen Patentschrift 4 09 732 beschrieben.

In der hier in bezug auf Fig. 2 bis 5 der Zeichnungen beschriebenen Maschine ist das Schneidorgan des Drahtes waagerecht angeordnet und senkrecht verschiebbar; aller dings sind alternative Anordnungen und Verschiebungs richtungen des Drahtes im Rahmen der Erfindung einbegriffen. Weiterhin, wie in bezug auf Fig. 2 beschrieben, können zwei Abschnitte des Schneidedrahts als Schneidorgane funktionieren. In einer solchen Ausführung sind die Rollen an den jeweiligen Enden des zweiten Schneidorgans ver schiebbar angeordnet, so wie es mit Rücksicht auf die Rollen 52 und 53 beschrieben wurde, und werden von einer aus Motor und Kette bestehenden Konstruktion wie dem Motor 69 und der Kette 65 verschoben.

Claims

1. Eine Schneidmaschine mit einem endlosen, von einer Vielzahl von Rollen abgestützten Draht, der sich in einer kontinu ierlichen Bahn mit bestimmter Länge bewegt, wobei ein sich zwischen zwei dieser Rollen erstreckender Abschnitt dieses Drahtes ein Schneidorgan bildet, indem der Draht die kontinuierliche Bahn durchläuft, mit einem Antrieb, der dazu dient, den Draht in der kontinuierlichen Bahn zu bewegen, wobei die zwei vorgenannten Rollen so angeordnet sind, dass sie in einer gemeinsamen Ebene umlaufen, wenn der Draht die kontinuierliche Bahn durchläuft, und dass sie synchron verschiebbar sind, um die Bahn des Schneidorgans in der vorgenannten Ebene zu bewegen, während die Länge der kontinuierlichen Bahn wesentlich unverändert bleibt.

2. Schneidmaschine nach Anspruch 1, worin die den Draht ab stützenden Rollen auf einem Schneidgestell angebracht sind und derart angeordnet sind, dass die gemeinsame Ebene, in der die beiden Rollen drehen, wesentlich senkrecht ist.

3. Schneidmaschine nach Anspruch 2, worin das Schneidgestell so auf einem Untergestell gelagert ist, dass es hinsicht lich desselben in einer wesentlich waagerechten Richtung quer zur vorgenannten gemeinsamen senkrechten Ebene verschiebbar ist.

4. Schneidmaschine nach Anspruch 3, worin auf dem Untergestell zur Abstützung des zu schneidenden Materials eine ortsfeste waagerechte Plattform angeordnet ist.

5. Schneidmaschine nach Anspruch 3, worin ein erster Motor vorgesehen ist, um die Verschiebung der vorgenannten zwei Rollen in senkrechter Ebene zu bewirken und worin ein zweiter Motor vorgesehen ist, um die Verschiebung des Schneidgestells in waagerechter Richtung zu realisieren, und wobei eine programmierbare Steuervorrichtung vorgesehen ist, um den Betrieb dieser Motoren entsprechend der vor bestimmten auszuschneidenden Form zu regeln.

6. Schneidmaschine nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, worin die vorgenannten zwei Rollen so abgestützt sind, dass sie synchron auf jeweiligen parallel verlaufenden Schienen quer zur Längsrichtung des Schneidorgans ver schiebbar sind.

7. Schneidmaschine nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, worin die vorgenannten zwei Rollen ein erstes Rollenpaar darstellen, während ein zweites Rollenpaar in einer zweiten Ebene drehbar angeordnet ist, so dass sich ein zusätzliches Schneidorgan in einer zur Richtung des vorgenannten Schneidorgans geneigten Richtung erstreckt, wobei das zweite Rollenpaar zur Verschiebung des zusätzlichen Schneidorgans synchron in dieser zweiten Ebene verschiebbar ist, während die Länge der kontinuierlichen Bahn wesentlich unverändert bleibt.