DE4311092C2

DE4311092C2 - Device for processing a workpiece, especially for cutting a plastic

Info

Publication number: DE4311092C2
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: 1996-12-05
Anticipated expiration: 2013-04-04
Also published as: DE4311092A1

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.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 39 35 625 A1 bekannt, welche Federkörper zur Werkstückhalterung aufweist. Diese Vorrichtung erlaubt es leicht biegsame Werkstücke mit geringer Materialstärke zu durchtrennen, wobei das flächige Werkstück zunächst in einem Bereich neben der vorgesehenen Trennlinie sowie quer zur Trennlinie auf Zug belastet wird und das Werkstück sodann an einzelnen sowie im Abstand voneinander befindlichen Stellen punktförmig durchtrennt und daraufhin von den punktförmig definierten Stellen ausgehend linienförmig durchtrennt wird. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet für diese Trenntechnik ist die Kraftfahrzeugindustrie, weil sie ver schiedenartigste Bezugsstoffe für die Innenverkleidung benö tigt. Dieses Verfahren ist jedoch nicht zur dreidimensionalen Bearbeitung von Kunststoff-Auslegeteilen für Kraftfahrzeuge geeignet.Such a device is known from DE 39 35 625 A1, which spring body has for the workpiece holder. These Device allows easily flexible workpieces with less Cut the thickness of the material, making the flat workpiece initially in an area next to the intended dividing line and is loaded on the train across the dividing line and that Workpiece then on individual and at a distance from each other points are separated and then by starting at the points defined in a line is severed. A preferred application for this Separation technology is the automotive industry because it ver a wide variety of upholstery fabrics needed for the interior cladding does. However, this method is not for three-dimensional Processing of plastic fittings for motor vehicles suitable.

Die Auslegeteile besitzen ihre endgültige Raumform wenn sie dem Bearbeitungsvorgang zum Ausschneiden 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 Ausschneidvorgang gestaltet sich jedoch aus mehreren Gründen als sehr kompliziert und aufwendig.The display parts have their final spatial shape when they the machining process to cut 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 However, the cutting process takes place for several reasons as very complicated and expensive.

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 Raum anzuordnen, wobei die Werkzeuge in mehreren Takten die Bearbeitung durchführen, um sich nicht gegenseitig zu behindern. Je nach durchzuführender Schneid arbeit werden unterschiedliche Kräfte des Werkzeugs benötigt, welche durch die Auswahl und Dimensionierung der Arbeitszylin der 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 Art to arrange 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 to be carried out different forces of the tool are required which by the selection and dimensioning of the working cylinder that 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 ausgeschnitten werden; so muß das Messer mit einer Kraft von 960 Kp beauf schlagt 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 Verhältnisse zwischen den erforderlichen Kräften und dem notwendigen Schnittweg zu beherrschen, besteht das Gegenlager aus einem weichen Material, beispielsweise Polyurethan, so daß das Schneidwerkzeug dort eindringen und eine Nut graben kann. Bereits nach 50 bis 100 Hüben ist vom Werkzeug eine solche Nut in das Gegenlager 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 durch führen, bis erneut eine Tiefe der Nut ausgegraben ist, in die sich die letzten Fasern legen, ohne vom Schneidwerkzeug er reicht zu werden. Es wird erkennbar, daß die Verstellung des Endanschlages keine Lösung des genannten Problems darstellt. Damit unterliegt das Gegenlager einem erhöhten Verschleiß und muß in relativ kurzen Abständen ausgetauscht werden. Das Gegenlager muß sehr sorgfältig hinsichtlich seiner Dimensio nierung angepaßt werden. Hinzu kommt eine relativ aufwendige Demontage des verschlissenen Gegenlagers und Montage eines neuen Teils.The cutting force required for a certain plastic and A certain strength is, for example, 80 kg / cm. Should cut out a circular area with a circumference length of 12 cm will; the knife has to exert a force of 960 Kp be hit. 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 for the cut of the last fiber the entire force of the knife is still present. Around Relationships between the required forces and the the counter bearing exists to master the necessary cutting path made of a soft material, for example polyurethane, so that the cutting tool can penetrate there and dig a groove. Such a groove is already in the tool after 50 to 100 strokes buried in the counter bearing. Also lie in this groove the lowest fibers of the workpiece to be machined, so that these can no longer be cut cleanly. Transferred the end stop of the lifting cylinder is left in this phase the cutting process for a number of strokes until a depth of the groove is dug into the the last fibers lay without the cutting tool to be enough. It can be seen that the adjustment of the End stop is not a solution to the problem mentioned. The counter bearing is therefore subject to increased wear and tear must be replaced at relatively short intervals. The Counter bearing must be very careful with regard to its dimensions be adjusted. Added to this is a relatively complex one Disassembly of the worn counter bearing and assembly of a new part.

Für einen idealen Schneidvorgang wäre die Verwendung eines sehr harten Gegenlagers günstig, um einen Verschleiß zu verringern. Dies würde aber bedingen, daß der Hubweg des Messers 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 Schneidwerkzeug anliegen muß, um auch die letzte noch vorliegende Faser schneiden zu können; und daß diese Kraft auf einer Strecke in der Größen ordnung von zehntel mm und weniger auf Null gebracht werden muß. Im anderen Fall würde sich der Verschleiß in nachteiliger Weise auf das Werkzeug verlagern.For an ideal cutting process, the use of a very hard counter bearing cheap to wear to decrease. However, this would mean that the stroke of the Knife can be limited exactly. The effort required on the hydraulic or pneumatic side, however do not justify this. It should be noted that there is sufficient excess force on the cutting tool must cut to the last fiber still present can; and that this force on a stretch in sizes order of tenths of a millimeter and less can be brought to zero got to. Otherwise the wear would be detrimental Shift way to the tool.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, den Verschleiß des Schneidgegenlagers bei Aufrechterhaltung eines einwandfreien Bearbeitungsvorganges bei der eingangs aufgeführten Vorrich tung erheblich zu verringern.The invention has set itself the task of wear Cutting counter bearing while maintaining a flawless Processing process in the Vorrich listed tion significantly.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß der Werkzeugträger als eine flexible Werkzeugaufhängung ausge bildet ist, welche über mindestens eine Gleitführung mit einer mit dem Antriebszylinder fest verbundenen Kolbenplatte be weglich verbunden ist, wobei zwischen Werkzeugaufhängung und Kolbenplatte auswechselbare Federkörper angeordnet sind, welche aus Kunststoff bestehen und ihre Federeigenschaften zur Anpassung an die gewünschte aufzunehmende Rest-Schnittkraft dimensionierbar sind und daß die Werkzeugaufhängung mit einem Bearbeitungswerkzeug fest verbunden ist und das Werkzeuggegen lager aus Metall besteht. Diese Federkörper reduzieren die Überschußkräfte 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. The solution to this problem according to the invention is that the tool carrier is designed as a flexible tool suspension forms, which has at least one sliding guide with a be firmly connected to the drive cylinder piston plate is connected movably, being between tool suspension and Replaceable piston plates are arranged, which are made of plastic and their spring properties for Adaptation to the desired residual cutting force are dimensionable and that the tool suspension with a Machining tool is firmly connected and the tool counter bearing is made of metal. These spring bodies reduce the Excess forces of the working or reciprocating piston in the last Working phase in such a way that a clean cutting process it is guaranteed that, on the other hand, the forces are at zero are reduced when the cut is made.

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 Schneidmessers 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 Cutting knife takes place.

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 take place, for example in the The area and / or height of the spring plastic parts changed or is adapted to the requirements.

Vorteilhaft ist es daher die Federkörper austauschbar auszu bilden.It is therefore advantageous to design the spring body interchangeably form.

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 Schneidgegen 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 cutting 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 steue rungsmäßig 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 connected in terms of performance. The individual devices can be operate in a coordinated manner in the multi-stroke process.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher 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 Arbeitspha se; Fig. 2 shows a longitudinal section of the device of Figure 1 immediately after completion of Arbeitspha se.

Fig. 3 eine Schneidform mit Gegenlager im Schnitt; Figure 3 shows a cutting shape with counter bearing in 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 Werkzeug träger 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 Kunststoff körper 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 . On the tool carrier 14 , the knife 16 is in a rigid connection. Between the piston plate 9 and the tool carrier 14 springs 17 and 18 are arranged, which are designed as an elastic plastic body. 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 Rück stellkraft verbleibt. In diesem Augenblick erreicht das Schneidwerkzeug das Schneidgegenlager nur noch mit einer geringen Kraft, welche nicht mehr ausreicht eine Nut in das Schneidgegenlager einzugraben. Hierdurch wird der Verschleiß erheblich verringert. 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 return force remains. At this moment the cutting tool only reaches the cutting counter bearing with a small force which is no longer sufficient to dig a groove into the cutting counter bearing. This significantly reduces wear.

Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung das Schneidgegen lager 19, welches sich in einer Schneidform 20 befindet. Diese Schneidform ist mit einer regelbaren Heizung 21 versehen, so daß das Schneidgegenlager 19, welches in dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Messing besteht, geringfügig plastisch verformbar ist. Wenn das Schneidwerkzeug 16 geringfügig in das Schneidgegenlager 19 eindringt, schließt sich die eingegrabene Nut wieder durch die plastische Verformbarkeit. Fig. 3 shows a schematic representation of the cutting counter bearing 19 , which is located in a cutting mold 20 . This cutting shape is provided with a controllable heater 21 , so that the cutting counter bearing 19 , which in the present exemplary embodiment consists of brass, is slightly plastically deformable. If the cutting tool 16 penetrates slightly into the 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 Zylin derhub 50 mm und die Materialdicke des Werkstückes 10 mm. Mit dem Eintauchen des Schneidwerkzeuges 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 Schneidwerk zeug 16 das Schneidgegenlager 19 nur noch mit geringer Kraft erreicht. Im Vergleich zum Schneidgegenlager 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 of the Zylin derhub is 50 mm mm and the material thickness of the work 10. When the cutting 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 cutting tool 16 reaches the cutting counter bearing 19 only with a small force. Compared to the cutting 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 Schneidgegenlager, ohne daß der Verschleiß beim Schneid werkzeug erhöht wird. Insgesamt wird die Lebensdauer aller Verschleißteile erhöht und damit der Wirkungsgrad der Vor richtung wesentlich verbessert.The invention now enables the use of a metal as a cutting counter bearing without the wear during cutting tool is increased. Overall, the lifespan of everyone Wear parts increased and thus the efficiency of the front direction significantly improved.

Claims

1.Device for machining a workpiece, in particular for cutting a plastic in a prefabricated spatial form or a plastic cladding part, with a drive or lifting cylinder, at least one cylinder guide with guide plate, a tool carrier actuatable by the drive cylinder and a tool counterpart adapted to the workpiece, thereby characterized in that the tool holder ( 14 ) is formed as a flexible tool suspension, which is movably connected via at least one sliding guide ( 12 , 13 ) to a piston plate ( 9 ) fixedly connected to the drive cylinder ( 1 ), with tool holder ( 14 ) and piston plate ( 9 ) interchangeable spring body ( 17 , 18 ) are arranged, which consist of plastic and their spring properties can be dimensioned to adapt to the desired residual cutting force to be accommodated and that the tool suspension ( 14 ) with a machining tool ( 16 ) verb is unden and the tool counter bearing ( 19 ) consists of metal.

2. Device according to claim 1, characterized in that the machining tool ( 16 ) is designed as a knife and the tool counter-bearing ( 19 ) consists of brass.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the desired cutting force regulation by the ver changeable size of the springs ( 17 , 18 ).

4. Apparatus according to claim 1 or one of the preceding claims, characterized in that the spring body ( 17 , 18 ) are designed to be interchangeable.

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

6. The device according to claim 1 or one of the preceding claims, characterized in that the drive cylinder ( 1 ) is pneumatically or hydraulically driven.

7. 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 heatable.

8. The device according to claim 1 or one of the preceding Claims, characterized in that for processing a three-dimensionally formed workpiece several Vorrich in the room according to the spatial shape of the workpiece assigned to each other and ver in terms of control are bound and can be operated in the multi-stroke process.