DE4311092A1

DE4311092A1 - Apparatus for machining a material

Info

Publication number: DE4311092A1
Application number: DE19934311092
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Heinl
Original assignee: R A T SPEZIALMASCHINEN GmbH
Current assignee: Entwicklungsgesellschaft fuer Akustik EFA GmbH
Priority date: 1993-04-03
Filing date: 1993-04-03
Publication date: 1994-12-15
Anticipated expiration: 2013-04-04
Also published as: DE4311092C2

Abstract

The invention relates to an apparatus for machining a material, in particular for cutting a plastic of a prefabricated three-dimensional form or a cladding (lining, panelling) part of plastic, having a drive or a lift cylinder, at least one cylinder guide with a guide plate, a tool support which can be actuated by the drive cylinder and a tool counterbearing, adapted to the workpiece. The tool support (14) is designed as a flexible tool suspension, which is movably connected by means of at least one sliding guide (12, 13) to a piston plate (9) which is firmly connected to the drive cylinder (1). Arranged between tool suspension (14) and piston plate (9) are exchangeable spring elements (17, 18). The tool counterbearing consists of metal, preferably of brass. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstoffes, insbesondere zum Schneiden eines Kunststoffes in vorgefertigter Raumform oder eines Kunststoff-Verkleidungs teiles, mit einem Antriebs- oder Hubzylinder, mindestens einer Zylinderführung mit Führungsplatte, einem vom Antriebszylinder betätigbaren Werkzeugträger und einem dem Werkstück angepaßten Werkzeuggegenlager.The invention relates to a device for processing a Material, especially for cutting a plastic in prefabricated spatial form or a plastic cladding part, with a drive or lifting cylinder, at least one Cylinder guide with guide plate, one from the drive cylinder operable tool holder and a workpiece adapted Tool counter bearing.

Derartige Vorrichtungen sind bereits bekannt und dienen beispielsweise zur dreidimensionalen Bearbeitung von Kunst stoff-Auslegeteilen für Kraftfahrzeuge. Derartige Auslegeteile besitzen ihre endgültige Raumform wenn sie dem Bearbeitungsvor gang zum Ausschneiden und Ausstanzen der erforderlichen Öffnungen für die Bedienungs- oder Befestigungsteile des Kraftfahrzeugs zugeführt werden. Dadurch werden Schrumpfungen des Materials, welche durch den Bearbeitungsvorgang hervor gerufen werden, weitgehend aufgefangen oder vermieden. Der Stanz- oder Ausschneidvorgang gestaltet sich jedoch aus mehreren Gründen als sehr kompliziert und aufwendig.Such devices are already known and are used for example for three-dimensional processing of art fabric parts for motor vehicles. Such display parts have their final spatial shape when they are processed gear to cut and punch out the required Openings for the operating or fastening parts of the Motor vehicle are supplied. This will cause shrinkage of the material resulting from the machining process are called, largely caught or avoided. Of the The punching or cutting process turns out, however for several reasons as very complicated and time-consuming.

Um den Bearbeitungsvorgang möglichst ohne Zwischentransport des Werkstückes durchführen zu können, ist es erforderlich, eine große Anzahl von Vorrichtungen der eingangs aufgeführten Art auf engstem Raumanzuordnung, wobei die Werkzeuge in mehreren Takten die Bearbeitung durchführen, um sich nicht gegenseitig zu behindern. Je nach durchzuführender Schneid- oder Stanzarbeit werden unterschiedliche Kräfte des Werkzeugs benötigt, welche durch die Auswahl und Dimensionierung der Arbeitszylinder zur Verfügung gestellt werden können.To the machining process as possible without intermediate transport of the workpiece, it is necessary to a large number of devices of the type mentioned Kind in a confined space, with the tools in several cycles to carry out the processing in order not to to hinder each other. Depending on the cutting or punching work different forces of the tool which is required by the selection and dimensioning of the Working cylinders can be made available.

Die benötigte Schnittkraft für einen bestimmten Kunststoff und einer bestimmten Stärke beträgt beispielsweise 80 Kp/cm. Soll eine Kreisfläche einer Umfanglänge von 12 cm ausgestanzt werden, so muß das Stanzmesser mit einer Kraft von 960 Kp beaufschlagt werden. Um einen sauberen Schnitt durchführen zu können, müssen die Kräfte jedoch in allen Fällen größer sein. Der Bewegungsablauf des Arbeits- oder Hubzylinders wird durch einen Endanschlag begrenzt, der jedoch ebenfalls so angeordnet werden muß, daß das Werkstück noch sauber bearbeitet werden kann. Dies bedeutet, daß für den Schnitt der letzten Faser noch die gesamte Kraft des Messers vorhanden ist. Um diese Verhält nisse zwischen den erforderlichen Kräften und dem notwendigen Schnittweg zu beherrschen, besteht das Stanzgegenlager aus einem weichen Material, beispielsweise Polyurethan, so daß das Stanz- oder Schneidwerkzeug dort eindringen und eine Nut graben kann. Bereits nach 50 bis 100 Hüben ist vom Stanzwerkzeug eine solche Nut in das Stanzgegenlager eingegraben. In diese Nut legen sich auch die untersten Fasern des zu bearbeitenden Werkstückes, so daß diese nicht mehr sauber durchschnitten werden können. Versetzt man in dieser Phase den Endanschlag des Hubzylinders, so läßt sich der Schneidvorgang für eine Anzahl Hübe wieder durchführen, bis erneut eine Tiefe der Nut ausgegraben ist, in die sich die letzten Fasern legen, ohne vom Stanzwerkzeug erreicht zu werden. Es wird erkennbar, daß die Verstellung des Endanschlages keine Lösung des genannten Problems darstellt. Damit unterliegt das Stanzgegenlager einem erhöhten Verschleiß und muß in relativ kurzen Abständen ausgetauscht werden. Das Stanzgegenlager muß sehr sorgfältig hinsichtlich seiner Dimensionierung angepaßt werden. Hinzu kommt eine relativ aufwendige Demontage des verschlissenen Stanzgegenlagers und Montage eines neuen Teils.The cutting force required for a certain plastic and A certain strength is, for example, 80 kg / cm. Should a circular area with a circumference length of 12 cm is punched out the punching knife must have a force of 960 Kp be charged. To make a clean cut too However, the forces must be greater in all cases. The sequence of movements of the working or lifting cylinder is determined by limited an end stop, but also arranged so must be that the workpiece is still processed clean can. This means that the last fiber is still cut the entire force of the knife is present. To this ratio between the necessary forces and the necessary The punching counter bearing consists of mastering the cutting path a soft material, such as polyurethane, so that Punch punch or cutting tool in there and dig a groove can. After only 50 to 100 strokes there is one of the punching tools such groove is buried in the punch counter bearing. In this groove also lay the lowest fibers of the to be processed Workpiece so that they no longer cut cleanly can be. If you move the end stop in this phase of the lifting cylinder, so the cutting process for one Carry out the number of strokes again until the depth of the groove is again is excavated, in which the last fibers lay, without the Punching tool to be reached. It can be seen that the Adjustment of the end stop is not a solution to the above Problem. The punching counter bearing is subject to one increased wear and must be in relatively short intervals be replaced. The punch counter bearing must be very careful be adjusted in terms of its dimensions. In addition comes a relatively complex disassembly of the worn out Stamping counter and assembly of a new part.

Für einen idealen Stanz- oder Schneidvorgang wäre die Ver wendung eines sehr harten Stanzgegenlagers günstig, um einen Verschleiß zu verringern. Dies wurde aber bedingen, daß der Hubweg des Stanzmesers exakt begrenzt werden kann. Der erforderliche Aufwand auf der Seite der Hydraulik oder Pneumatik läßt sich jedoch hierfür nicht rechtfertigen. Zu beachten ist dabei, daß noch eine ausreichende Überschußkraft am Stanzwerkzeug anliegen muß, um auch die letzte noch vorliegende Faser schneiden zu können, und daß diese Kraft auf einer Strecke in der Größenordnung von zehntel mm und weniger auf Null gebracht werden muß. Im anderen Fall würde sich der Verschleiß in nachteiliger Weise auf das Stanzwerkzeug verlagern.For an ideal punching or cutting process, the Ver using a very hard punching counter cheaply to one Reduce wear. But this would mean that the Stroke of the punch knife can be limited exactly. Of the required effort on the side of hydraulics or Pneumatics, however, cannot be justified for this. To note that there is still sufficient excess force must be in contact with the punching tool so that the last one is still there existing fiber to be able to cut, and that this force on a distance of the order of tenths of a millimeter or less must be brought to zero. Otherwise the Wear disadvantageously on the punch relocate.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt den Verschleiß des Stanz- bzw. Schneidgegenlagers bei Aufrechterhaltung eines einwandfreien Bearbeitungsvorganges bei der eingangs aufgeführ ten Vorrichtung erheblich zu verringern.The invention has for its object the wear of the Punching or cutting counter bearing while maintaining a flawless machining process at the beginning to significantly reduce the device.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß der Werkzeugträger der Vorrichtung als eine flexible Werzeugaufhängung ausgebildet ist, welche über mindestens eine Gleitführung mit einer mit dem Antriebszylinder fest ver bundenen Kolbenplatte beweglich verbunden ist, wobei zwischen Werkzeugaufhängung und Kolbenplatte auswechselbare Federkörper angeordnet sind. Diese Federkörper reduzieren die Überschuß kräfte des Arbeits- oder Hubkolbens in der letzten Arbeitsphase derart, daß noch ein sauberer Schnittvorgang gewährleistet ist, daß aber andererseits die Kräfte auf Null reduziert sind, wenn der Schnitt durchgeführt ist.According to the invention, this object is achieved by that the tool carrier of the device as a flexible Tool suspension is formed, which has at least one Sliding guide with a ver with the drive cylinder bound piston plate is movably connected, between Tool suspension and piston plate interchangeable spring body are arranged. These spring bodies reduce the excess Forces of the working or lifting piston in the last working phase such that a clean cutting process is still guaranteed, that on the other hand the forces are reduced to zero if the cut is done.

Die Werkzeugaufhängung ist mit einem Bearbeitungswerkzeug fest verbunden und das Werzeuggegenlager besteht vorteilhaft aus Metall.The tool suspension is fixed with a processing tool connected and the tool counter bearing advantageously consists of Metal.

In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist das Bearbeitungswerkzeug als Messer ausgebildet und das Werkzeug gegenlager besteht aus Messing. Dieses Metall ist wesentlich härter als der bisher verwendete Kunststoff, andererseits jedoch ist es noch weich genug, um verschleißarm Begrenzungs ungenauigkeiten auszugleichen, ohne daß eine Beschädigung des Stanzmessers erfolgt.In the present embodiment of the invention, this is Machining tool designed as a knife and the tool counter bearing is made of brass. This metal is essential harder than the previously used plastic, on the other hand however, it is still soft enough to limit wear compensate for inaccuracies without damaging the Punching knife.

Nach der Erfindung bestehen die Federkörper aus Kunststoff, wobei ihre Federeigenschaften in Anpassung an die gewünschte aufzunehmende Rest-Schnittkraft dimensionierbar sind. So kann die gewünschte Schnittkraftregulierung durch die Veränderung der Größe der Federn erfolgen, in dem beispielsweise die Fläche und/oder Höhe der Federkunststoffteile verändert bzw. den Erfordernissen angepaßt wird.According to the invention, the spring bodies are made of plastic, their spring properties adapting to the desired one residual cutting force to be absorbed can be dimensioned. So can the desired cutting force regulation through the change the size of the springs, for example, in the area and / or height of the spring plastic parts changed or the Is adapted to requirements.

Vorteilhaft ist es daher die Federkörper austauschbar auszubil den.It is therefore advantageous to design the spring body to be interchangeable the.

Die gewünschte Flexibilität der Messeraufhängung erfolgt nach der Erfindung dadurch, daß die Gleitführung ein ausreichendes Spiel aufweist.The desired flexibility of the knife suspension follows the invention in that the sliding guide a sufficient Game.

Der Antriebs- oder Hubzylinder ist vorteilhaft pneumatisch oder hydraulisch antreibbar.The drive or lifting cylinder is advantageously pneumatic or hydraulically driven.

Das Werkzeuggegenlager ist in einer Form angeordnet, welche beheizbar ausgebildet ist, wodurch die Härte des Stanzgegen lagers sich verändern läßt und durch das Werkzeug eingegrabene Nuten sich schließen lassen.The tool counter bearing is arranged in a shape which is heatable, which makes the hardness of the punching counter can be changed and buried by the tool Let the grooves close.

Zum Bearbeiten eines dreidimensional ausgebildeten Werkstückes sind mehrere Vorrichtungen im Raum entsprechend der Raumform des Werkstückes einander zugeordnet und miteinander steuerungs mäßig verbunden. Die einzelnen Vorrichtungen lassen sich so koordiniert im Mehrtaktverfahren betätigen.For machining a three-dimensional workpiece are several devices in the room according to the shape of the room of the workpiece assigned to each other and control each other moderately connected. The individual devices can be so operate coordinated in multi-stroke mode.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels naher beschrieben. Hierbei zeigen:The invention is illustrated by one in the drawing Embodiment described in more detail. Here show:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Vorrichtung nach der Erfindung mit eingefahrenem Arbeitszylinder vor dem Bearbeitungsvorgang; Fig. 1 is a longitudinal section of a device according to the invention with retracted working cylinder before the machining process;

Fig. 2 einen Längsschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1 unmittelbar nach Beendigung der Arbeitsphase; FIG. 2 shows a longitudinal section of the device according to FIG. 1 immediately after the end of the working phase;

Fig. 3 eine Stanzform mit Gegenlager im Schnitt; Fig. 3 is a die with counter bearing in cross section;

Fig. 4 ein Zylinder - Kraft-Weg Diagramm und Fig. 4 is a cylinder - force-displacement diagram and

Fig. 5 ein Feder - Kraft-Weg Diagramm. Fig. 5 is a spring - force-displacement diagram.

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer Vorrichtung nach der Erfindung mit eingefahrenem Arbeitszylinder 1 vor dem Bearbeitungsvorgang. Der Arbeitszylinder 1 gleitet in der Arbeits-Zylinderführung 2, welche durch die Verschraubung 3 gehalten wird. Der Arbeitszylinder 1 kann hydraulisch oder pneumatisch durch einen nicht näher dargestellten Antrieb betätigt werden. Fig. 1 shows a longitudinal section of a device according to the invention with retracted working cylinder 1 prior to the machining operation. The working cylinder 1 slides in the working cylinder guide 2 , which is held by the screw 3 . The working cylinder 1 can be operated hydraulically or pneumatically by a drive, not shown.

Die Arbeitszylinderführung 2 ist mit einer Platte 4 fest verbunden, welche ihrerseits mit den Führungszylindern 5 und 6 über die Buchsen 7 und 8 gleitbar verbunden ist. Jeder Führungszylinder 5 und 6 ist ebenso wie der Arbeitszylinder 1 mit einer Kolbenplatte 9 mittels Verschraubungen 10 bzw. 11 lösbar verschraubt. Die Kolbenplatte 9 weist ihrerseits Führungszylinder 12 und 13 auf, die mit einem Werkzeugträger 14 mittels Verschraubungen 15 befestigt sind. Am Werkzeugträger 14 befindet sich das Messer 16 in starrer Verbindung. Zwischen der Kolbenplatte 9 und dem Werkzeugträger 14 sind Federn 17 und 18 angeordnet, welche als elastische Kunststoffkörper ausgebildet sind. Diese Kunststoffkörper 17 und 18 sind austauschbar, so daß Körper anderer Größen eingeführt werden können, welche unterschiedliche Kräfte auffangen.The working cylinder guide 2 is fixedly connected to a plate 4 , which in turn is slidably connected to the guide cylinders 5 and 6 via the bushings 7 and 8 . Each guide cylinder 5 and 6 , like the working cylinder 1, is detachably screwed to a piston plate 9 by means of screw connections 10 and 11, respectively. The piston plate 9 in turn has guide cylinders 12 and 13 which are fastened to a tool carrier 14 by means of screw connections 15 . The knife 16 is rigidly connected to the tool carrier 14 . Between the piston plate 9 and the tool carrier 14 , springs 17 and 18 are arranged, which are designed as elastic plastic bodies. These plastic bodies 17 and 18 are interchangeable, so that bodies of other sizes can be introduced, which absorb different forces.

Die Fig. 2 zeigt die gleiche Vorrichtung nach Fig. 1 jedoch in einer anderen Arbeitsphase. Hierbei ist die Kolbenplatte 9 durch den Arbeitszylinder 1 ausgefahren, wodurch die Buchsen 7 und 8 bis zum oberen Ende der Führungszylinder 5 und 6 gleiten. Dringt das Werkzeug 16 in ein nicht näher dargestell tes Werkstück ein, so baut sich dadurch eine Widerstandskraft auf, durch die die Federn 17 und 18 zusammengepreßt werden. Ist der Schneidvorgang beendet, so ist die Dimensionierung der Federn 17 und 18 so ausgelegt, daß noch eine geringe Rückstell kraft verbleibt. In diesem Augenblick erreicht das Stanzwerk zeug das Stanzgegenlager nur noch mit einer geringen Kraft, welche nicht mehr ausreicht eine Nut in das Stanzgegenlager einzugraben. Hierdurch wird der Verschleiß erheblich ver ringert. FIG. 2 shows the same device according to FIG. 1 but in a different working phase. Here, the piston plate 9 is extended by the working cylinder 1 , whereby the bushes 7 and 8 slide to the upper end of the guide cylinders 5 and 6 . If the tool 16 penetrates into a workpiece (not shown in more detail), this creates a resistance force through which the springs 17 and 18 are pressed together. Is the cutting process finished, the dimensions of the springs 17 and 18 are designed so that a small restoring force remains. At this moment, the punching machine reaches the punching counter bearing only with a small force, which is no longer sufficient to dig a groove into the punching counter bearing. This significantly reduces wear.

Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung das Stanzgegenlager 19, welches sich in einer Stanzform 20 befindet. Diese Stanzform ist mit einer regelbaren Heizung 21 versehen, so daß das Stanzgegenlager 19, welches in dem hier vorliegenden Aus führungsbeispiel aus Messing besteht, geringfügig plastisch verformbar ist. Wenn das Stanzwerkzeug 16 geringfügig in das Stanzgegenlager 19 eindringt, schließt sich die eingegrabene Nut wieder durch die plastische Verformbarkeit. Fig. 3 shows a schematic representation of the punch counter bearing 19 , which is located in a die 20 . This cutting die is provided with a controllable heater 21 , so that the punch counter bearing 19 , which in the present exemplary embodiment consists of brass, is slightly plastically deformable. If the punch 16 penetrates slightly into the punch counter bearing 19 , the buried groove closes again due to the plastic deformability.

Die Diagramme nach den Fig. 4 und 5 geben den Kraft-Weg- Verlauf wieder, und zwar Fig. 4 des Arbeitszylinders 1 und Fig. 5 der Federn 17 und 18. Nach Fig. 4 beträgt der Zylinderhub 50 mm und die Materialdicke des Werkstückes 10 mm. Mit dem Eintauchen des Stanzwerkzeuges in das Werkstück baut sich eine Gegenkraft auf, die am Ende des Arbeitsvorganges 20 000 Kp betragen kann. Bei Erreichen eines Schnittweges von 7 mm setzt die Federkraft ein, welche am Ende des Schnittweges die restliche Schnittkraft auffängt, so daß das Stanzwerkzeug 16 das Stanzgegenlager 19 nur noch mit geringer Kraft erreicht. Im Vergleich zum Stanzgegenlager 19 sind die Federn 17, 18 preiswerte Elemente, welche dennoch bis zu 50 000 Hüben aufnehmen können bevor sie ausgetauscht werden.The diagrams according to FIGS. 4 and 5 show the force-displacement curve, namely FIG. 4 of the working cylinder 1 and FIG. 5 of the springs 17 and 18 . According to FIG. 4, the cylinder stroke is 50 mm mm and the material thickness of the work 10. When the punching tool is immersed in the workpiece, a counterforce builds up, which can amount to 20,000 kg at the end of the work process. When a cutting path of 7 mm is reached, the spring force begins, which absorbs the remaining cutting force at the end of the cutting path, so that the punch 16 only reaches the punch counter bearing 19 with little force. Compared to the punch counter bearing 19 , the springs 17 , 18 are inexpensive elements which can nevertheless take up to 50,000 strokes before they are exchanged.

Die Erfindung ermöglicht nunmehr die Verwendung eines Metalles als Stanzgegenlager, ohne daß der Verschleiß beim Stanzwerkzeug erhöht wird. Insgesamt wird die Lebensdauer aller Verschleiß teile erhöht und damit der Wirkungsgrad der Vorrichtung wesentlich verbessert.The invention now enables the use of a metal as a punch counter bearing without the wear on the punch tool is increased. Overall, the lifespan of all wear parts increased and thus the efficiency of the device significantly improved.

Claims

1.Device for processing a material, in particular for cutting a plastic in a pre-fabricated form or a plastic cladding part, with a drive or lifting cylinder, at least one cylinder guide with a guide plate, a tool carrier which can be actuated by the drive cylinder and a tool counter-bearing adapted to the workpiece, characterized in that the tool carrier ( 14 ) is designed as a flexible tool suspension which is movably connected via at least one slide guide ( 12 , 13 ) to a piston plate ( 9 ) which is fixedly connected to the drive cylinder ( 1 ), with tool suspension ( 14 ) and piston plate ( 9 ) interchangeable spring body by ( 17 , 18 ) are arranged.

2. Device according to claim 1, characterized in that the tool suspension ( 14 ) with a machining tool ( 16 ) is fixedly connected and the tool counter bearing ( 19 ) consists of metal.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the machining tool ( 16 ) is designed as a knife and the tool counter-bearing ( 19 ) consists of brass.

4. The device according to claim 1, characterized in that the spring bodies ( 17 , 18 ) consist of plastic and their spring properties can be dimensioned to adapt to the desired residual cutting force to be absorbed.

5. The device according to claim 1 or one of the preceding claims, characterized in that the desired te cutting force regulation by the variable size of the springs ( 17 , 18 ).

6. The device according to claim 1 or one of the preceded claims, characterized in that the spring body by ( 17 , 18 ) are designed to be interchangeable.

7. The device according to claim 1 or one of the preceded claims, characterized in that the sliding guides ( 12 , 13 ) have sufficient play to effect a flexible knife suspension.

8. The device according to claim 1 or one of the pending claims, characterized in that the drive or lifting cylinder ( 1 ) is pneumatically or hydraulically drivable.

9. The device according to claim 1 or one of the preceding claims, characterized in that the tool counter-bearing ( 19 ) is arranged in a mold ( 20 ) which is designed to be heated.

10. The device according to claim 1 or one of the preceding the claims, characterized in that for loading work a three-dimensional workpiece several devices in the room according to the shape of the room of the workpiece assigned to each other and to each other are connected in terms of control and in multi-cycle are operable.