EP0540496B1 - Verfahren und Schneidaggregat zum Herstellen räumlicher Formstücke aus einem vorgefertigten Block eines grossporigen Materials - Google Patents

Verfahren und Schneidaggregat zum Herstellen räumlicher Formstücke aus einem vorgefertigten Block eines grossporigen Materials Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing spatial shaped pieces from large-pore material, in particular honeycomb, according to which a block of this material is trimmed with cuts of a certain cutting width alongside one another along tangential planes to the shaped piece surface to be produced, and to a cutting unit for carrying out this method.
  • EP-A 0 410 780 there is also a shaping process for workpieces in the construction and furniture industry, the workpiece surface being processed with profiled tools during a longitudinal feed, preferably in several steps, until the desired final profile is reached.
  • profiled tools during a longitudinal feed, preferably in several steps, until the desired final profile is reached.
  • the invention is therefore based on the object of eliminating these deficiencies and of specifying a method of the type described at the outset which permits clean, mechanical production of the shaped pieces.
  • a cutting unit is to be created for the rational implementation of this method.
  • the invention solves this problem in that the block is cut before the tangential cutting or during the tangential cutting essentially along radial planes to the molding surface to the molding surface, the incisions approximately parallel to one another in the length and in the area of the molding surface with one of the cutting widths Tangential cuts corresponding maximum distance from each other. These radial cuts prepare the block for the use of the tool for tangential cutting, as it were the incisions formed paths allow these tools to be guided correctly along the respective tangential planes.
  • a cutting unit with a knife-equipped sonotrode or the like is therefore suitable for the efficient implementation of the method, the knife of which has a shaft part running in the direction of vibration and an attached cutting part running transversely to the direction of vibration, both the shaft part and the cutting part forming cutting edges, and the cutting part consists of an elongated knife plate sitting centrally on the shaft part or of a disk with a circumferential cutting edge, so that this knife can be used to cut tangentially and radially at the same time.
  • the knife plate sitting on the shaft part the knife plate also being able to form bent ends, or the disk with a circumferential cutting edge, the disk being circular, but also elliptical, kidney-shaped or the like, result in expedient knife shapes.
  • Appropriate cutting of this knife allows the shape contours to be cut out directly from the existing block and while cutting out a molding, the waste is immediately cut into strips.
  • the radial and tangential cuts could also each be made with a separate knife, which then allows radial and tangential cuts to be cut one after the other.
  • the cutting edge of the shaft part is set back in relation to the cutting edge of the cutting part in the cutting direction, the waste material is loosened from the remaining shaped part in some areas by the tangential cut by the tangential cut before the radial cut takes place, so that when the waste is cut off, the strip pieces can be split laterally more easily and better knife guidance is achieved.
  • these molded pieces F are cut out of a prefabricated block B of the molded piece material, for which purpose an ultrasonic cutting unit 1 with a knife-equipped sonotrode 2 is provided, which is rotated about two axes of rotation I, II normal to one another is rotatably adjustable mounted on a multi-axis controlled robot arm 3, not shown, whereby any feed movements that also follow a spatial section can be carried out.
  • the shaped piece F is cut out of the block B by cuts T of a certain cutting width which are guided alongside one another along tangential planes on the shaped piece surface to be produced, with incisions prior to tangential cutting or during tangential cutting essentially along radial planes to the shaped piece surface up to the shaped piece surface R are drawn, which run approximately parallel to each other and in the tangential cutting area with a maximum distance corresponding to the tangential cutting width.
  • step B of block B becomes the remaining one while simultaneously cutting out molded part F. Cut off waste in the form of strip A.
  • the radial incisions R can be made with the aid of the ultrasound cutting unit 1 and a conventional stitch knife, whereupon the tangential cuts T are made with a special knife 4.
  • This knife 4 has a shaft part 5 extending in the direction of oscillation and a transverse cutting part 6 attached to it at the end, so that it can be guided along the radial incisions R with its shaft part 5 for the use of the cutting part 6 for the tangential cut T.
  • the cutting part 6 consists, as indicated in FIG. 2 for a knife 4a, of an elongated knife plate 6a which is attached centrally to the shaft part 5a, and the ends 7 can be bent.
  • a knife 4b can also be used, which has a disk 6b attached centrally to the shaft part 5b as a cutting part, so that a knife can be cut in all directions.
  • the shaft parts 5a, 5b can also be provided with cutting edges 8, so that each of the knives 4a, 4b has a cutting edge running transversely to the direction of oscillation, be it the longitudinal cutting edge 9a of the knife tip 6a or the all-round cutting edge 9b of the disk 6b, and a cutting edge 8 of the shaft part 5a or 5b which runs in the direction of vibration and can make the desired cuts which are perpendicular to one another. If the shank cutting edge is set back in the cutting direction with respect to the cutting part cutting edge, as illustrated for the knife 4b, there are more favorable splitting effects during waste cutting and a more precise knife guidance is possible.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen räumlicher Formstücke aus großporigem Material, insbesondere Honeycomb, nach dem ein Block dieses Materials mit nebeneinander geführten Schnitten bestimmter Schnittbreite entlang von Tangentialebenen an die herzustellende Formstückoberfläche beschnitten wird, sowie auf ein Schneidaggregat zum Durchführen dieses Verfahrens.
  • In der Flugzeug- und Fahrzeugindustrie, aber auch im Geräte- und Maschinenbau werden in steigendem Ausmaß körperliche Werkstücke verarbeitet, die innerhalb einer tragenden Außenschicht aus faserverstärkten Kunststoffen einen Kern aus leichtem, vorzugsweise in einer zur Außenschicht normalen Richtung stabilem Material, wie Honeycomb, oder auch aus anderen porigen Materialien, wie Schaumstoff od. dgl., aufweisen. Diese formgebenden Kerne müssen daher als werkstückgerechte Formstücke vorbereitet sein, wozu diese Formstücke aus meist prismatischen Blöcken des Kernmaterials unter Einsatz von Schneidwerkzeugen, vor allem Bandsägen ausgeschnitten werden, welche Bandsagen aber nur eine recht mühsame und grobe Formgebung beim Schneiden erlauben. Darüber hinaus wurde auch schon vorgeschlagen, zum Beschneiden der Blöcke ein rotierendes Werkzeug zu verwenden, das aus einer Messerscheibe und einem darüber angeordneten Materialzerkleinerer besteht, um beim Ausschneiden der Formstücke gleichzeitig das Abfallmaterial zu zerkleinern und vom Abfall nicht behindert zu werden. Diese Werkzeuge führen allerdings aufgrund der Materialzerkleinerung zu einer beträchtlichen Staubentwicklung und erschweren die Abfallbeseitigung durch die Verwirbelung der Abfallstückchen.
  • Gemäß der EP-A 0 410 780 gibt es weiters ein Formgebungsverfahren für Werkstücke der Bau- und Möbelindustrie, wobei mit profilierten Werkzeugen während eines Längsvorschubes die Werkstückoberfläche, vorzugsweise in mehreren Schritten, bis zu Erreichen des gewünschten Endprofils abgearbeitet wird. Dadurch lassen sich jedoch nur Längsprofile herstellen und mit dem Materialabarbeiten erfolgt eine Zerspanung des ganzen Materialabfalles.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, das eine saubere, maschinelle Herstellung der Formstücke erlaubt. Außerdem soll ein Schneidaggregat zum rationellen Durchführen dieses Verfahrens geschaffen werden.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Block vor dem Tangentialschneiden oder während des Tangentialschneidens im wesentlichen entlang von Radialebenen zur Formstückoberfläche bis zur Formstückoberfläche hin eingeschnitten wird, wobei die Einschnitte der Länge nach etwa parallel zueinander und im Bereich der Formstückoberfläche mit einem der Schnittbreite der Tangentialschnitte entsprechenden Maximalabstand voneinander gezogen werden. Diese radialen Einschnitte bereiten den Block gewissermaßen für den Einsatz des Werkzeuges zum Tangentialschneiden vor, da die durch die Einschnitte gebildeten Pfade das einwandfreie Führen dieser Werkzeuge entlang der jeweiligen Tangentialebenen erlauben. Auch ohne eine Zerkleinerung des Abfalls ist es möglich, das Werkzeug entlang der Einschnitte durch den Block zu bewegen und den Formgebungsschnitt vorzunehmen, wobei gleichzeitig das Abfallmaterial, das durch die Einschnitte bereits in Streifen zerteilt ist, in Streifenstücken abgeschnitten wird und als gut handhabbarer, leicht zu beseitigender Abfall vorliegt. Es ist durchaus möglich, die radialen Einschnitte gleichzeitig mit den Tangentialschnitten vorzunehmen, genauso können die Radialschnitte aber auch vor dem Tangentialschneiden gezogen werden.
  • Großporiges Material läßt sich an und für sich nur schwer mit einem Messerschnitt teilen, doch wird zum Radial- und Tangentialschneiden ein mit Ultraschallfrequenz schwingendes Messer eingesetzt, kommt es zu ausgezeichneten Schnittleistungen und Schnittqualitäten. Zum rationellen Durchführen des Verfahrens eignet sich daher ein Schneidaggregat mit einer messerbestückten Sonotrode od. dgl., deren Messer einen in Schwingungsrichtung verlaufenden Schaftteil und einen daran angesetzten, quer zur Schwingungsrichtung verlaufenden Schneidteil aufweist, wobei sowohl der Schaftteil als auch der Schneidteil Schneiden bilden, und der Schneidteil aus einem länglichen, mittig am Schaftteil sitzenden Messerplättchen oder aus einer Scheibe mit rundumlaufender Schneide besteht, so daß mit diesem Messer gleichzeitig tangential und auch radial geschnitten werden kann. Das am Schaftteil sitzende Messerplättchen, wobei das Messerplättchen auch aufgebogene Enden bilden kann, oder die Scheibe mit rundumlaufender Schneide, wobei die Scheibe kreisförmig, aber auch elliptisch, nierenförmig od. dgl. sein kann, ergeben dabei zweckmäßige Messerformen. Durch eine entsprechende Schnittfuhrung dieses Messers lassen sich daher vom vorhandenen Block direkt die Formstückkonturen ausschneiden und während des Ausschneidens eines Formstückes wird sofort auch der Abfall in Streifen abgeschnitten. Selbstverständlich könnten die Radial- und Tangentialschnitte auch jeweils mit einem eigenen Messer vorgenommen werden, was dann ein Nacheinanderschneiden von Radial- und Tangentialschnitten erlaubt.
  • Ist die Schneide des Schaftteiles gegenüber der Schneide des Schneidteiles in Schneidrichtung zurückversetzt, wird das Abfallmaterial im Zuge des Messervorschubes durch den Tangentialschnitt bereichsweise schon vom verbleibenden Formstück gelöst, bevor der Radialschnitt erfolgt, so daß sich beim Abschneiden des Abfalls die Streifenstücke leichter seitlich aufspalten lassen und eine bessere Messerführung erreicht ist.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand rein schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen
    • Fig. 1
    ein erfindungsgemäßes Schneidaggregat beim Herstellen eines Formstückes in teilgeschnittener Seitenansicht und die
    Fig. 2 und 3
    zwei Ausführungsbeispiele eines Messers für dieses Schneidaggregat jeweils im Schaubild.
  • Um Formstücke F aus Honeycomb od. dgl. rationell herstellen zu können, werden diese Formstücke F aus einem vorgefertigten Block B des Formstückmaterials ausgeschnitten, wozu ein Ultraschall-Schneidaggregat 1 mit einer messerbestückten Sonotrode 2 vorgesehen ist, das um zwei zueinander normale Drehachsen I, II drehverstellbar an einem nicht weiter dargestellten mehrachsen-gesteuerten Roboterarm 3 montiert ist, wodurch sich beliebige, auch einem räumlichen Schnittverlauf folgende Vorschubbewegungen ausführen lassen.
  • Wie in Fig. 1 veranschaulicht, wird das Formstück F durch nebeneinandergeführte Schnitte T bestimmter Schnittbreite entlang von Tangentialebenen an die herzustellende Formstückoberfläche aus dem Block B herausgeschnitten, wobei vor dem Tangentialschneiden oder während des Tangentialschneidens im wesentlichen entlang von Radialebenen zur Formstückoberfläche bis zur Formstückoberfläche hin Einschnitte R gezogen werden, die etwa parallel zueinander und im Tangentialschnittbereich mit einem der Tangentialschnittbreite entsprechenden Maximalabstand voneinander verlaufen. Dadurch wird Schritt für Schritt vom Block B unter gleichzeitigem Ausschneiden des Formstückes F der verbleibende Abfall in Form von Streifen A abgeschnitten.
  • Die radialen Einschnitte R können mit Hilfe des Ultraschall-Schneidaggregates 1 und einem üblichen Stichmesser vorgenommen werden, worauf dann mit einem speziellen Messer 4 die Tangentialschnitte T erfolgen. Dieses Messer 4 weist einen in Schwingrichtung verlaufenden Schaftteil 5 und einen endseitig daran angesetzten, querverlaufenden Schneidteil 6 auf, so daß es zum Einsatz des Schneidteiles 6 für den Tangentialschnitt T mit seinem Schaftteil 5 den radialen Einschnitten R entlang geführt werden kann. Der Schneidteil 6 besteht dabei, wie in Fig. 2 bei einem Messer 4a angedeutet, aus einem länglichen, mittig am Schaftteil 5a angesetzten Messerplättchen 6a, wobei die Enden 7 aufgebogen sein können. Wie in Fig. 3 angedeutet, ist auch ein Messer 4b einsetzbar, das eine zentrisch am Schaftteil 5b angesetzte Scheibe 6b als Schneidteil aufweist, so daß ein in alle Richtungen schneidfähiges Messer entsteht.
  • Um die radialen Einschnitte R gleichzeitig mit den Tangentialschnitten T durchführen zu können, lassen sich die Schaftteile 5a, 5b ebenfalls mit Schneiden 8 versehen, so daß jedes der Messer 4a, 4b eine quer zur Schwingungsrichtung verlaufende Schneide, sei es die längsverlaufende Schneide 9a des Messerplättchens 6a oder die rundumlaufende Schneide 9b der Scheibe 6b, und eine in Schwingungsrichtung verlaufende Schneide 8 des Schaftteiles 5a bzw. 5b besitzt und die gewünschten, zueinander senkrechten Schnitte ausführen kann. Ist dabei die Schaftteilschneide gegenüber der Schneidteilschneide in Schneidrichtung zurückversetzt, wie für das Messer 4b veranschaulicht, ergeben sich beim Abfallschneiden günstigere Spalteffekte und es ist eine exaktere Messerführung möglich.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Herstellen räumlicher Formstücke (F) aus großporigem Material, insbesondere Honeycomb, nach dem ein Block (B) dieses Materials mit nebeneinander geführten Schnitten (T) bestimmter Schnittbreite entlang von Tangentialebenen an die herzustellende Formstückoberfläche beschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (B) vor dem Tangentialschneiden oder während des Tangentialschneidens im wesentlichen entlang von Radialebenen zur Formstückoberflache bis zur Formstückoberfläche hin eingeschnitten wird, wobei die Einschnitte (R) der Länge nach etwa parallel zueinander und im Bereich der Formstückoberfläche mit einem der Schnittbreite der Tangentialschnitte (T) entsprechenden Maximalabstand voneinander gezogen werden.
  2. Schneidaggregat (1) zum Schneiden von großporigem Material, insbesondere Honeycomb, mit einer messerbestückten Sonotrode (2) od. dgl., deren Messer (4) einen in Schwingungsrichtung verlaufenden Schaftteil (5) und einen daran angesetzten, quer zur Schwingungsrichtung verlaufenden Schneidteil (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Schaftteil (5) als auch der Schneidteil (6) Schneiden (8, 9a; 9b) bilden, wobei der Schneidteil (6) aus einem länglichen, mittig am Schaftteil (5a) sitzenden Messerplättchen (6a) oder aus einer Scheibe (6b) mit rundumlaufender Schneide (9b) besteht.
  3. Schneidaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (8) des Schaftteiles (5b) gegenüber der Schneide (9b) des Schneidteiles (6b) in Schneidrichtung zurückversetzt ist.
  4. Schneidaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Messerplättchen (6a) aufgebogene Enden (7) bildet.
EP92890229A 1991-10-30 1992-10-28 Verfahren und Schneidaggregat zum Herstellen räumlicher Formstücke aus einem vorgefertigten Block eines grossporigen Materials Expired - Lifetime EP0540496B1 (de)

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