DE4018567A1

DE4018567A1 - Verfahren und vorrichtung zum beschneiden von schaumstoff-formteilen

Info

Publication number: DE4018567A1
Application number: DE4018567A
Authority: DE
Inventors: Reiner Merkt
Original assignee: GREINER GmbH
Current assignee: GREINER GmbH
Priority date: 1990-06-09
Filing date: 1990-06-09
Publication date: 1991-12-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschneiden von beid seitig Deckschichten aufweisenden Schaumstoff-Formteilen in Be reichen, in denen die Schaumstoff-Formteile so weit verdichtet sind, daß der Abstand zwischen den Deckschichten nicht mehr we sentlich größer ist als die Dicke der Deckschichten sowie eine Vorrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens.

Zur Schalldämmung oder Wärmeisolierung oder beidem bspw. in Kraftfahrzeugen werden Schaumstoff-Formteile verwendet, deren aus Weich- oder Hartschaum bestehende Innenschicht beidseitig Deck schichten bspw. in Form einer Verhautung oder aufkaschierter oder eingeschmolzener Flächengebilde, bspw. vernetzter Faservliese aufweist. Diese Schichtenkombinationen werden unter Einwirkung einer Temperatur, bei der die Bestandteile der Schichtenkombina tion erweichen, in die gewünschte Form gepreßt und dabei in vorbestimmten Bereichen unterschiedlich stark komprimiert. Ins besondere im Randbereich, jedoch auch bspw. an innen liegenden Befestigungspunkten wird dieses Verdichten in aller Regel so stark erhöht, daß die Innenschicht äußerst stark komprimiert wird und die beiden Deckschichten praktisch aufeinander liegen. Unter Einwirkung der erhöhten Temperatur versintern die Schichten min destens in diesen Bereichen, ohne jedoch völlig flüssigkeitsdicht zu werden.

Nach dieser thermischen Verformung ist es erforderlich, die Rän der der Schaumstoff-Formteile maßhaltig zu beschneiden, um sie paßgenau bspw. in Karosserieteile von Kraftfahrzeugen einlegen zu können. Dabei wird die versinterte Kante angeschnitten und verstärkt dem Eintritt von Flüssigkeit geöffnet.

Ein derartiges Beschneiden kann an sich auf Stanzpressen erfol gen. Da die Schaumstoff-Formteile jedoch häufig Abmessungen bis zu 2×2 m und mehr aufweisen, sind die erforderlichen Form stanz-Vorrichtungen sehr teuer. Wenn Schnittkanten in unter schiedlichen Höhen oder gar in zueinander geneigten Ebenen lie gen, verteuert dies die Formstanz-Vorrichtungen noch zusätzlich sehr erheblich.

Es ist schon vorgeschlagen worden, das Beschneiden mittels Was serstrahl-Schneidvorrichtungen vorzunehmen. Hierbei kann der den Wasserstrahl austoßende Schneidkopf sehr beweglich geführt sein und auch komplizierten Verläufen von Schnittkanten folgen. Auch Wasserstrahl-Schneidvorrichtungen haben sich jedoch infolge der benötigten Höchstdruckpumpen und der erfahrungsgemäß kurzen Standzeiten der Düsen als wenig wirtschaftlich erwiesen. Außerdem wird auch bei diesem Verfahren die versinterte Kante angeschnit ten statt versiegelt und somit verstärkt dem Eintritt von Flüs sigkeiten ausgesetzt.

Der Erfindung war die Aufgabe gestellt, ein wirtschaftliches Verfahren zum Beschneiden mit gleichzeitigem Versiegeln der Schnittkanten von Schaumstoff-Formteilen der eingangs beschrie benen Art und eine zur Ausführung eines solchen Verfahrens ge eignete Vorrichtung anzugeben.

Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß das Beschneiden mittels eines Laserstrahles erfolgt. Laserstrahl-Schneidvorrichtungen verwirk lichen ein heute bereits für viele Materialien bewährtes Verfah ren zum Trennschneiden. Mit einem Laserstrahl lassen sich mittels seines leicht bewegbaren Schneidkopfes ohne Schwierigkeiten auch komplizierte räumlich verlaufende Schneidkanten von Schaum stoff-Formteilen abfahren und sauber beschneiden. Das Beschneiden erfolgt schnell und ist gut automatisierbar.

Schneiden mittels Laserstrahl bietet im vorliegenden Fall den zusätzlich gewünschten Effekt, die Schneidkante verschweißen zu können, so daß sie gegen unerwünschtes Eindringen insbesondere von Flüssigkeiten wie Wasser, Öl oder (in Kraftfahrzeugen: Bat terie-) Säure abgedichtet wird. Hierzu werden erfindungsgemäß Energiezufuhr und die Geschwindigkeit der Weiterbewegung des La serstrahls und die betreffenden Materialkennwerte des Schneidgu tes, insbesondere dessen Schmelztemparatur so aufeinander abge stimmt, daß über das reine Trennschneiden hinaus ein Verschweißen der Schichten an der Schneidkante erfolgt.

Um einen sauberen Schnitt zu erzielen, wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung der Laserstrahl stets im wesentlichen orthogonal zu der zu schneidenden Schichtenkombination eines Schaumstoff-Formteiles geführt.

In den Figuren der Zeichnung ist das Prinzip der Erfindung sche matisch an einem Beispiel dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Abschnitt eines Schaumstoff-Formteiles mit Dar stellung der Führung des Laserstrahls;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Laser-Schneidvorrichtung;

Fig. 3 die Führungsachsen des Laser-Schneidkopfes.

Bei den Schaumstoff-Formteilen, die mittels eines Laserstrahls beschnitten werden sollen, handelt es sich bspw. um Schalldämm matten 1, die aus einer inneren Weich- oder Hartschaumschicht 2 und zwei, diese innere Schicht 2 auf beiden Seiten abdeckende Schichten 3 und 4 bestehen. Die Abdeckschichten 3 und 4 können aus einer Verhautung der inneren Schicht 2 oder aus vernetzten, auf die innere Schicht 2 aufkaschierten oder in sie eingeschmol zenen Faservliesen bestehen.

Diese Schichtenkombination 2 bis 4 wird beim Herstellen der Schalldämmatte 1 in einer Formpresse in die vorgesehene Form ge drückt und dabei in manchen Bereichen z. T. stark verdichtet sowie durch erhöhte Temperatur plastifiziert, so daß sie nach Abkühlen in der vorgesehenen Kontour verbleibt und eine in sich steife, selbsttragende Schalldämmatte 1 bildet.

Insbesondere im Randbereich 4, jedoch auch an im Innenbereich der Schalldämmatte 1 liegenden Befestigungspunkten wie 5 wird die innere Schicht 2 dabei so stark bspw. auf weniger als 1 mm ver dichtet, daß die Abdeckschichten 3 und 4 dicht beieinander lie gen. Aus fertigungstechnischen Gründen ist dabei der Randbereich 4 noch nicht maßhaltig, er steht über und muß beschnitten werden, damit die Schalldämmatte 1 in das Karosserieteil, für das sie vorgesehen ist, paßgenau eingelegt und befestigt werden kann.

Erfindungsgemäß erfolgt dies mittels eines von einem Schneidkopf 6 ausgehenden Laserstrahls 7, der überstehende Randbereiche wie 8 abtrennt oder Befestigungslöcher wie 5 ausschneidet. Die Schall dämmatte 1 wird zu diesem Zweck auf einem Schneidtisch 9 befe stigt. Mittels einer nicht in Einzelheiten dargestellten Vor schubvorrichtung 10 in Form von bspw. Gewindespindeln, Zugglie dern, Schlittenführungen oder dergl. wird dann der Schneidkopf 6 mindestens in einer Ebene, vorzugsweise aber räumlich so geführt, daß er den geforderten Verlauf der Schnittkanten an und in der Schalldämmatte 1 herstellt. Es ist auch möglich, anstelle des Schneidkopfes 6 den Schneidtisch 9 oder sowohl den Schneidkopf als auch den Schneidtisch entsprechend zu bewegen.

Es ist möglich, die Bewegungen von Schneidkopf 6 und Schneidtisch 9 von Hand zu führen. Für rasches Arbeiten und im Blick auf die in aller Regel benötigten hohen Stückzahlen der Schaumstoff- Formteile erfolgt die Steuerung der Bewegungen erfindungsgemäß durch eine Programmsteuervorrichtung 12, in der die Koordinaten des Bewegungsablaufes zum Beschneiden eines Schaumstoff-Form teiles und gegebenenfalls weitere Angaben wie bspw. die Energiezufuhr zum Schneidkopf und dergl. gespeichert sein können. Die Programmsteuervorrichtung 12 beaufschlagt die Vorschubvor richtungen 10 bzw. 14 des Schneidkopfes bzw. des Schneidtisches 9 sowie die Energieversorgungsvorrichtung 15 des Schneidkopfes 6.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind zum Abfahren räumlich verlau fender Schneidkanten drei, in aller Regel zueinander orthogonale Bewegungsachsen 16, 17 und 18 erforderlich. Wenn der Laserstrahl 7, um immer gerade Schnittkanten zu erzielen, erfindungsgemäß stets im wesentlichen orthogonal zur Ebene der Schnittfläche stehen soll, muß er zusätzlich um zwei der Achsen schwenkbar sein: 19 und 20. Die Bewegungsachsen sind in Fig. 3 alle in bezug auf den Laserschneidkopf 6 dargestellt, es versteht sich, daß Bewegungsachsen auch dem Schneidtisch 9 zugeordnet werden können.

Durch die vom Laserstrahl 7 an der Schnittkante 11 erzeugte Tem peratur werden die thermoplastischen Schichten 2 bis 4 der Schalldämmatte 1 geschmolzen und getrennt, durch das Schmelzen verschmelzen die Schichten gleichzeitig auch so, daß die an sich offenporige innere Schaumstoffschicht 2 geschlossen wird. Dadurch wird sie wie gefordert gegen Eindringen von Flüssigkeit oder Feuchtigkeit von der Schnittkante 11 her geschützt.

Claims

1. Verfahren zum Beschneiden von beidseitig Abdeckschichten aufweisenden Schaumstoff-Formteilen in Bereichen, in denen die Schaumstoff-Formteile so weit verdichtet sind, daß der Abstand zwischen den Deckschichten nicht mehr wesentlich größer ist als die Dicke der Deckschichten, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschneiden und gleichzeitige Versiegeln der Schnittkanten mittels eines entlang der vorgesehenen Schnittkanten geführten Laserstrahls erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl die die Schichten der Schaumstoff-Formteile zum Schmelzen bringende Energie auf die Schnittkanten überträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Strahlenergie des Laserstrahls zur Schnitt geschwindigkeit so gewählt wird, daß die Schichten der Schaum stoff-Formteile an den Schnittkanten miteinander verschmelzen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl im wesentlichen orthogonal zur Ebene der zu schneidenden Schicht der Schaumstoff-Formteile geführt ist.

5. Vorrichtung zum Beschneiden von beidseitig Abdeckschichten aufweisenden Schaumstoff-Formteilen in Bereichen, in denen die Schaumstoff-Formteile so weit verdichtet sind, daß der Abstand zwischen den Deckschichten nicht mehr wesentlich größer ist als die Dicke der Deckschichten, gekennzeichnet durch eine Laserschneidvorrichtung mit einem den Laserstrahl (7) aussend enden Schneidkopf (6), einem das Schneidgut (2) aufnehmenden Schneidtisch (9) und mit Vorschubvorrichtungen (10, 14) für den Schneidkopf und/oder den Schneidtisch.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (15) für das Einstellen der Energiezufuhr zum Schneidkopf (6).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine die Vorschubeinrichtungen (10, 14) und gegebenenfalls die Steuer einrichtung (15) beaufschlagende Programmsteuervorrichtung (12).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Programmsteuervorrichtung (12) die Energiezufuhr zum Laserstrahl (7) und/oder die Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl und Schnittkante (11) einstellbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung (10) den Schneidkopf (6) relativ zum Schneidgut (1) entlang bis zu drei zueinander orthogonalen Achsen (16, 17, 18) bewegbar und um zwei dieser Achsen schwenkbar führt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung (14) den Schneidtisch (9) relativ zum Schneidkopf (6) entlang bis zu drei zueinander orthogonalen Achsen führt.