EP0728595A2 - Process and apparatus for machining notches in flat materials, especially intarsia - Google Patents

Process and apparatus for machining notches in flat materials, especially intarsia Download PDF

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EP0728595A2
EP0728595A2 EP96102644A EP96102644A EP0728595A2 EP 0728595 A2 EP0728595 A2 EP 0728595A2 EP 96102644 A EP96102644 A EP 96102644A EP 96102644 A EP96102644 A EP 96102644A EP 0728595 A2 EP0728595 A2 EP 0728595A2
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EP
European Patent Office
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cutting
stylus
pressure
flat material
guide
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EP96102644A
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Günter Meyer
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44DECORATIVE ARTS
    • B44CPRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C1/00Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects
    • B44C1/26Inlaying with ornamental structures, e.g. niello work, tarsia work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26FPERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/38Cutting-out; Stamping-out
    • B26F1/3806Cutting-out; Stamping-out wherein relative movements of tool head and work during cutting have a component tangential to the work surface
    • B26F1/3813Cutting-out; Stamping-out wherein relative movements of tool head and work during cutting have a component tangential to the work surface wherein the tool head is moved in a plane parallel to the work in a coordinate system fixed with respect to the work
    • B26F1/382Cutting-out; Stamping-out wherein relative movements of tool head and work during cutting have a component tangential to the work surface wherein the tool head is moved in a plane parallel to the work in a coordinate system fixed with respect to the work wherein the cutting member reciprocates in, or substantially in, a direction parallel to the cutting edge
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44DECORATIVE ARTS
    • B44BMACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B3/00Artist's machines or apparatus equipped with tools or work holders moving or able to be controlled substantially two- dimensionally for carving, engraving, or guilloching shallow ornamenting or markings
    • B44B3/009Artist's machines or apparatus equipped with tools or work holders moving or able to be controlled substantially two- dimensionally for carving, engraving, or guilloching shallow ornamenting or markings using a computer control means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44DECORATIVE ARTS
    • B44BMACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B9/00Machines or apparatus for inlaying with ornamental structures, e.g. tarsia or mosaic work

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 2, each for the mechanical production of cutouts from a flat material, in particular for the production of the parts of marquetry.
  • the process of producing an inlay according to the conventional method consists of cutting, folding, provided with carrier paper and gluing the individual parts on a suitable surface, e.g. for wood inlay work on a cabinet door leaf, as well as a subsequent surface treatment, such as painting, sealing, etc.
  • a method and a device are known in which the parts to be fitted precisely in and / or to one another are cut mechanically from a veneer sheet by controlling the cutting tool in the three spatial coordinates and moving over the veneer sheet and the parts are cut from the sheet.
  • the cutting tool is a laser cutting beam, one on the cutting point Directed nitrogen jet prevents the veneer from burning.
  • this device has the following disadvantages: the general dangers associated with the use of a laser, the operating current required when cutting is interrupted and the nitrogen gas required during operation, which leads to a constant consumption of these operating resources.
  • the laser beam has a cutting depth that cannot be precisely limited to the desired extent, so that when cutting a flat material, the cutting base must also be cut. Further disadvantages of the laser result from the relatively large beam diameter of the laser.
  • the relatively large jet diameter has the result that a cutting air is created in the width of the jet diameter when cutting.
  • inside corners to be cut generally have a radius the size of half the beam diameter.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a device for carrying out the method for producing cutouts from a flat material in which the cutting base is not cut, in which only a minimal, not easily recognizable kerf is formed on a surface and can be cut with the sharp inner corners.
  • the invention is based on the known method for the mechanical production of cutouts from a flat material, in which the cutouts are cut from the flat material fixed on a cutting base by a cutting tool by controlling the cutting tool in the three spatial coordinates during the cutting process.
  • the invention with respect to the method consists in that with the cutting tool swinging up and down and pivoting about its longitudinal axis, a V-shaped notch is pierced into the flat material exactly to the surface of the cutting base.
  • this is based on a device with a cutting tool on a bearing and guide device having cutting head unit, with a cutting base on which the flat material is fixed and with a control device connected to the adjustment drives of the cutting head unit for controlling the cutting tool in the three spatial coordinates.
  • the invention with regard to the device consists in that the cutting tool is designed as a cutting stylus, which is connected to an oscillating drive and with a pivoting device which can be rotated about the longitudinal axis of the cutting stylus and with a pressing device via a bearing and guide device, and the cutting stylus has a has a shaped cutting edge, the cutting edge of which punctures the flat material exactly up to the surface of the cutting base and the cutting stylus is mounted on a linearly displaceable lifting rod.
  • a veneer sheet 9 is stored as a workpiece, hereinafter referred to as a veneer sheet or as a wood veneer.
  • a portal carriage 12 can be moved in the Y direction, while on the portal carriage 12 the cutting head unit 2 can be moved in the X direction.
  • the cutting head unit 2 can be raised and lowered in the Z direction and the cutting stylus itself can be pivoted by the angle A, as will be described in detail below. This enables non-invasive positioning and lowering to a selected starting point for the work.
  • the movement of the cutting stylus in the Z direction is carried out by an oscillating drive 3.
  • the up and downward movement is derived from an eccentric movement.
  • the eccentric 31 required for this is mounted with a pulley 32 on an output shaft 33 which is driven by a manually or computer-switched drive motor 34 by means of a belt connection 35.
  • the connecting rod 36 connected to the crank pin of the eccentric disc 31 is connected at its lower end to a cylindrical lifting rod 4 in such a way that only the vertical component of the eccentric movement is used.
  • the lift bar 4 is designated at its upper end wear in three roller bearings 42 in the following as a guide bearing guided which are mutually offset in a plane by 120 o ( Figure 3). and which tangentially absorb and guide the movement of the lifting rod in the Z direction on its circumference.
  • the swivel device 5 With a pressure device 6.
  • the swivel device 5 consists of a hollow shaft 51, at the upper end of which a pulley 52 and at the lower end of which a bearing housing 53 is rigidly attached.
  • the pulley 52 is mounted with a bearing 521 and the bearing housing 53 with a bearing 531 pivotable about the central axis.
  • the guide bearing 42 for the lifting rod 4 is mounted on the pulley 52.
  • the pulley 52 and thus the entire swivel device 5 is in turn swiveled by a computer-controlled swivel motor 54 by means of the toothed belt connection 55.
  • a cam disk 571 with a reference switch 572 for determining the angle of rotation A is arranged at the lower end of the swivel device 5.
  • the pressure device 6 is located in the swivel device.
  • the pressure device 6, seen from top to bottom, consists of a pressure transmission disk 61, each of which rests with depressions on two diametrically opposite guide columns 63, which are rigidly connected with their lower ends to a pressure disk.
  • the pressure is generated by two tension springs 62, which are each tensioned between the pressure transmission disk 61 and a lower fixed point on the swivel device 5. Of the two tension springs, only the front tension spring 62, hereinafter also referred to briefly as the spring, is visible. The rear tension spring is not visible.
  • the guide columns 63 and the springs 62 are alternating with one another, each offset by 90 o .
  • the guide columns 63 are each supported on the swivel device 5 by two linear bearings 561, 562. In order to limit the downward movement of the pressure plates 64 and In order to protect the pane from contamination at the same time, an encapsulation 65 is provided.
  • a collet 41 is provided as a bearing device for the cutting stylus 8.
  • a guide device 7 is arranged on the underside of the pressure plate 64.
  • the guide device 7 consists of two bearings 711, 712, between which two pressure rollers 721, 722 are mounted, which roll on the veneer sheet 9.
  • a linear bearing 73 which guides the cutting stylus 8, is located above the pressure rollers 721, 722.
  • the pressure rollers 721, 722 are pressed against the veneer sheet 9 by the springs 62. This compensates for thickness tolerances of the veneer sheet 9 and there is always sufficient hold-down pressure.
  • the cutting stylus 8 made from a cylindrical rod made of special steel has three areas in the longitudinal direction, namely a cutting area 81 with a front cutting edge, six secondary cutting edges, a guide area 82 with two opposing, ground guide surfaces 821 and a cylindrical bearing area 83.
  • the lower end of the cutting stylus 8 runs in the front edge.
  • the front cutting edge running over the circular diameter and the side bevels.
  • the trapezoidal outer contour consisting of the horizontally running front cutting edge at the lower edge and the side cutting edges.
  • a surface-milled vacuum table is preferably used as the work table 11.
  • Figure 5 shows a section through the table top.
  • Surface milled means that the surface of the table base 111 through machining with a milling cutter is absolutely flat.
  • Vacuum channels 112 run in the table top.
  • a very important feature of the invention is that the cutting depth of the cutting stylus 8 can be adjusted precisely by means of a comparison with respect to the surface of the cover (cutting base) 113. This also means that the cut of the cutting stylus 8 is only made up to the overlying side of the veneer sheet 9 and just reaches this contact side ("cutting towards zero"). The overlying veneer side is later the top or the visible side of the inlay.
  • the cut edge created by the stylus geometry digs (punctures) - seen in cross section - a V-shaped notch in the material, the opening of the notch representing the later adhesive side of the inlay, so it is not visible.
  • the tip of the notch with a negligibly small width represents the later visible side of the inlay, which means that the parts of the inlay have minimal, practically no "cutting air" to one another, that is to say they can be placed against one another with virtually no gaps.
  • the swivel mechanism 5 and thus also the cutting stylus 8 are about the cutting stitches salmon in a range of 360 o pivotable. Therefore, the cutting stylus 8 can implement all changes of direction, including abrupt changes of direction of the cutting course in the sense of sharp edges.
  • the problem of knife bending and the resulting deviation in the contour and / or the cutting edge geometry that arises in this case is overcome by the invention in the course of a special control program the cutting stylus 8 briefly moves out of engagement from the cutting position over the workpiece surface at such points, in order then, rotated in the new direction, to continue the cut without leaving behind webs or later visible cuts in the material.
  • wood veneers be cut, but basically any thin, cutable flat material, such as cardboard, leather, thin sheet metal, etc.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Cutting Processes (AREA)
  • Manufacture Of Wood Veneers (AREA)

Abstract

The method involves positioning a cutter in the form of a cutting stylus (8) on a cutter head unit which has bearings and guide pieces. The stylus is connected to an oscillating drive (3), to a swivel arrangement (5) pivoting on the lengthwise axis of the cutting stylus, and to a pressure device (6) by a bearing and guide (41,7). The cutter stylus has a V-shaped blade whose cutting edge cuts into the flat material exactly up to the surface of the cutting base (113). The stylus is mounted on a linearly moving lifting rod (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 jeweils zur maschinellen Herstellung von Ausschnitten aus einem Flachmaterial, insbesondere zur Herstellung der Teile von Intarsien.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 2, each for the mechanical production of cutouts from a flat material, in particular for the production of the parts of marquetry.

Der Ablauf der Herstellung einer Intarsie nach konventionellem Verfahren besteht aus Schneiden, Zusammenlegen, mit Trägerpapier versehen und Aufleimen der einzelnen Teile auf einem geeigneten Untergrund, z.B. für Holzeinlegearbeiten an einem Schranktürblatt, sowie einer nachfolgenden Oberflachenbehandlung, wie Lackieren, Versiegeln, usw..The process of producing an inlay according to the conventional method consists of cutting, folding, provided with carrier paper and gluing the individual parts on a suitable surface, e.g. for wood inlay work on a cabinet door leaf, as well as a subsequent surface treatment, such as painting, sealing, etc.

Aus der DE 34 32 681 A1 (Denger) ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der die paßgenau in- und/oder aneinander anzuordnenden Teile maschinell aus einem Furnierblatt geschnitten werden, indem das Schneidwerkzeug in den drei Raumkoordinaten gesteuert, über dem Furnierblatt verfahren wird und hierbei die Teile aus dem Blatt geschnitten werden. Das Schneidwerkzeug ist hierbei ein Laser-Schneidstrahl, wobei ein auf die Schneidstelle gerichteter Stickstoffstrahl ein Verbrennen des Furnierblattes verhindert. Dieser Vorrichtung haften jedoch folgende Nachteile an : Die allgemeinen Gefahren, die mit der Verwendung eines Lasers verbunden sind, der benötigte Betriebsstrom bei Schnittunterbrechungen und das benötigte Stickstoffgas im Betrieb, was zu einem ständigen Verbrauch dieser Betriebsmittel führt. Außerdem hat der Laserstrahl eine nicht im gewünschten Maße exakt begrenzbare Schneidtiefe, so daß beim Durchschneiden eines Flachmaterials die Schneidunterlage mit angeschnitten werden muß. Weitere Nachteile des Lasers ergeben sich aus dem relativ großen Strahldurchmesser des Lasers. Der relativ große Strahldurchmesser hat zur Folge, daß beim Schneiden eine Schnittluft in der Breite des Strahldurchmessers entsteht. Außerdem erhalten zu schneidende Innenecken grundsätzlich einen Radius von der Größe des halben Strahldurchmessers.From DE 34 32 681 A1 (Denger), a method and a device are known in which the parts to be fitted precisely in and / or to one another are cut mechanically from a veneer sheet by controlling the cutting tool in the three spatial coordinates and moving over the veneer sheet and the parts are cut from the sheet. The cutting tool is a laser cutting beam, one on the cutting point Directed nitrogen jet prevents the veneer from burning. However, this device has the following disadvantages: the general dangers associated with the use of a laser, the operating current required when cutting is interrupted and the nitrogen gas required during operation, which leads to a constant consumption of these operating resources. In addition, the laser beam has a cutting depth that cannot be precisely limited to the desired extent, so that when cutting a flat material, the cutting base must also be cut. Further disadvantages of the laser result from the relatively large beam diameter of the laser. The relatively large jet diameter has the result that a cutting air is created in the width of the jet diameter when cutting. In addition, inside corners to be cut generally have a radius the size of half the beam diameter.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Ausschnitten aus einem Flachmaterial zu schaffen, bei dem die Schneidunterlage nicht mit angeschnitten wird, bei dem nur eine minimale, nicht leicht erkennbare Schnittfuge an einer Oberfläche entsteht und mit dem scharfe Innenecken geschnitten werden können.The invention is therefore based on the object of providing a method and a device for carrying out the method for producing cutouts from a flat material in which the cutting base is not cut, in which only a minimal, not easily recognizable kerf is formed on a surface and can be cut with the sharp inner corners.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 gemäß dessen kennzeichnenden Teil gelöst und bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 2 gemäß dessen kennzeichnenden Teil gelöst. Dabei geht die Erfindung aus von dem bekannten Verfahren zur maschinellen Herstellung von Ausschnitten aus einem Flachmaterial, bei dem die Ausschnitte durch ein Schneidwerkzeug aus dem auf einer Schneidunterlage festgelegten Flachmaterial geschnitten werden, indem das Schneidwerkzeug beim Schneidvorgang in den drei Raumkoordinaten gesteuert wird. Die Erfindung in Bezug auf das Verfahren besteht darin, daß mit dem auf- und abschwingenden und um seine Längsachse schwenkbaren Schneidwerkzeug in das Flachmaterial eine V-förmige Kerbe genau bis zur Oberfläche der Schneidunterlage eingestochen wird.This object is achieved in a method with the features of the preamble of claim 1 according to its characterizing part and in a device with the features of the preamble of claim 2 according to its characterizing part. The invention is based on the known method for the mechanical production of cutouts from a flat material, in which the cutouts are cut from the flat material fixed on a cutting base by a cutting tool by controlling the cutting tool in the three spatial coordinates during the cutting process. The invention with respect to the method consists in that with the cutting tool swinging up and down and pivoting about its longitudinal axis, a V-shaped notch is pierced into the flat material exactly to the surface of the cutting base.

Zur maschinellen Herstellung von Ausschnitten aus einem Flachmaterial, insbesondere von Intarsien, zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, geht dieses aus von einer Vorrichtung mit einem Schneidwerkzeug an einer Lager- und Führungseinrichtungen aufweisenden Schneidkopfeinheit, mit einer Schneidunterlage, auf der das Flachmaterial festgelegt ist und mit einer mit den Verstellantrieben der Schneidkopfeinheit verbundenen Steuereinrichtung zur Steuerung des Schneidwerkzeuges in den drei Raumkoordinaten. Die Erfindung in Bezug auf die Vorrichtung besteht darin, daß das Schneidwerkzeug als Schneidstichel ausgebildet ist, welcher mit einem Schwingantrieb und mit einer um die Längsachse des Schneidstichels drehbaren Schwenkeinrichtung und mit einer Andruckeinrichtung über eine Lager- und Führungseinrichtung verbunden ist und der Schneidstichel eine V-förmige Schneide aufweist, deren Schneidkante in das Flachmaterial genau bis zur Oberfläche der Schneidunterlage einsticht und der Schneidstichel an einer linear verschiebbaren Hubstange gelagert ist.For the mechanical production of cutouts from a flat material, in particular inlaid, for carrying out the method according to the invention, this is based on a device with a cutting tool on a bearing and guide device having cutting head unit, with a cutting base on which the flat material is fixed and with a control device connected to the adjustment drives of the cutting head unit for controlling the cutting tool in the three spatial coordinates. The invention with regard to the device consists in that the cutting tool is designed as a cutting stylus, which is connected to an oscillating drive and with a pivoting device which can be rotated about the longitudinal axis of the cutting stylus and with a pressing device via a bearing and guide device, and the cutting stylus has a has a shaped cutting edge, the cutting edge of which punctures the flat material exactly up to the surface of the cutting base and the cutting stylus is mounted on a linearly displaceable lifting rod.

Weitere Fortbildungen und Ausgestaltungen der Vorrichtung nach der Erfindung werden in den Unteransprüchen beansprucht.Further developments and refinements of the device according to the invention are claimed in the subclaims.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Es zeigen :

Fig. 1
einen Arbeitstisch mit einem Furnierblatt als Flachmaterial (Werkstück) und einer darüber befindlichen Schneidvorrichtung,
Fig. 2
eine teilweise geschnittene Ansicht der Schneidvorrichtung,
Fig. 3
eine Ansicht nach der Linie III - III von Figur 2,
Fig. 4A
eine Ansicht des Schneidstichels aus Richtung des Pfeiles IV A von Figur 4C,
Fig. 4B
eine Ansicht aus Richtung des Pfeiles IVB von Figur 4C,
Fig. 4C
eine Draufsicht auf die Schneide des Schneidstichels aus Richtung des Pfeiles IVC von Figur 4A und
Fig. 5
einen Querschnitt durch das Oberteil des Arbeitstisches.
In the drawings, an embodiment of the invention is shown. Show it :
Fig. 1
a work table with a veneer sheet as a flat material (workpiece) and a cutting device located above it,
Fig. 2
a partially sectioned view of the cutting device,
Fig. 3
3 shows a view along the line III-III of FIG. 2,
Figure 4A
3 shows a view of the cutting stylus from the direction of arrow IV A from FIG. 4C,
Figure 4B
3 shows a view from the direction of arrow IVB in FIG. 4C,
Figure 4C
a plan view of the cutting edge of the cutting stylus from the direction of arrow IVC of Figure 4A and
Fig. 5
a cross section through the top of the work table.

In Figur 1 ist eine allgemeine Ansicht der Vorrichtung 1 nach der Erfindung dargestellt. Auf einem Arbeitstisch 11, vorzugsweise einem Vakuumtisch mit plangefräßter Oberfläche, ist ein Furnierblatt 9 als Werkstück, im folgenden als Furnierblatt oder als Holzfurnier bezeichnet, gelagert. Über dem Arbeitstisch 11 ist ein Portalwagen 12 in Y-Richtung verfahrbar, während am Portalwagen 12 die Schneidkopfeinheit 2 in X-Richtung verfahrbar ist. Außerdem kann die Schneidkopfeinheit 2 in Z-Richtung angehoben und abgesenkt und der Schneidstichel selbst, wie nachfolgend noch im Einzelnen beschrieben wird, um den Winkel A geschwenkt werden. Hierdurch ist ein eingriffsfreies Positionieren sowie Absenken auf einen gewählten Anfangspunkt für die Arbeit möglich.1 shows a general view of the device 1 according to the invention. On a work table 11, preferably a vacuum table with surface milled, a veneer sheet 9 is stored as a workpiece, hereinafter referred to as a veneer sheet or as a wood veneer. Above the work table 11, a portal carriage 12 can be moved in the Y direction, while on the portal carriage 12 the cutting head unit 2 can be moved in the X direction. In addition, the cutting head unit 2 can be raised and lowered in the Z direction and the cutting stylus itself can be pivoted by the angle A, as will be described in detail below. This enables non-invasive positioning and lowering to a selected starting point for the work.

Im Unterschied zu der konventionellen Herstellung einer Intarsie, die mit großem handwerklichem Aufwand und Einsatz von zeichnerischen Mitteln, wie Schablonen, Linealen und einer Aufskizzierung auf das Furnierblatt mit nachfolgendem, mit großem handwerklichem Geschick durchzuführendem Ausschneiden mit einem Messer o.ä. Werkzeug verbunden ist, hat erfindungsgemäß neben der reinen Maschinenbedienung nur noch das Auflegen der gewünschten Furnierblätter von Hand zu erfolgen. Der sich daraus ergebende Vorteil ist der einer beliebigen Reproduzierbarkeit mit hohen Stückzahlen, wobei aber der individuelle Charakter einer Intarsiearbeit noch durch den Variationsgrad des Naturstoffes Holzfurnier gewahrt bleibt. Die freie Kombinierbarkeit der Teile genau gleicher Abmaße eröffnet auch eine sehr wirtschaftliche Ausnutzung der teueren Furnierblätter. Es können somit aus zwei gleichen Schnittfolgen aus zwei Furnierblättern zwei komplette, jedoch komplementäre Intarsien erstellt werden, ohne Abfall oder Verschnitt. Zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit trägt ferner bei, daß an den hergestellten Teilen keine Nacharbeiten durchzuführen sind.In contrast to the conventional production of an inlay, which requires a great deal of manual work and the use of drawing materials such as stencils, rulers and a sketch on the veneer sheet with subsequent cutting with a knife or the like, which can be carried out with great manual skill. Tool is connected, according to the invention, in addition to the mere machine operation, only the desired veneer sheets have to be placed by hand. The resultant advantage is that it can be reproduced in large numbers, but the individual character of an inlay still remains due to the degree of variation of the natural material wood veneer. The free combinability of the parts of exactly the same dimensions also opens up a very economical use of the expensive veneer sheets. Two complete, but complementary inlays can be created from two identical cuts from two veneer sheets, without waste or waste. To improve the economy also contributes to the fact that no rework is to be carried out on the manufactured parts.

Die Bewegung des Schneidstichels in Z-Richtung d.h. die Auf- und Abwärtsbewegung, erfolgt durch einen Schwingantrieb 3. In dem Schwingantrieb 3 wird die Auf- und Abwärtsbewegung aus einer exzentrischen Bewegung abgeleitet. Der dazu benötigte Exzenter 31 ist mit einer Riemenscheibe 32 auf einer Abtriebswelle 33 gelagert, die von einem manuell oder rechnergeschalteten Antriebsmotor 34 mittels einer Riemenverbindung 35 angetrieben wird. Das mit dem Kurbelzapfen der Exzenterscheibe 31 verbundene Pleuel 36 ist an seinem unteren Ende derart mit einer zylindrischen Hubstange 4 verbunden, daß nur die Vertikalkomponente der Exzenterbewegung genutzt wird. Die Hubstange 4 wird an ihrem oberen Ende verschleißfrei in drei Rollenlagern 42, im nachfolgenden als Führungslager bezeichnet, geführt, die zueinander in einer Ebene um 120o versetzt sind (Fig.3). und die die Bewegung der Hubstange in Z-Richtung auf ihrem Umfang tangential aufnehmen und führen.The movement of the cutting stylus in the Z direction, ie the upward and downward movement, is carried out by an oscillating drive 3. In the oscillating drive 3, the up and downward movement is derived from an eccentric movement. The eccentric 31 required for this is mounted with a pulley 32 on an output shaft 33 which is driven by a manually or computer-switched drive motor 34 by means of a belt connection 35. The connecting rod 36 connected to the crank pin of the eccentric disc 31 is connected at its lower end to a cylindrical lifting rod 4 in such a way that only the vertical component of the eccentric movement is used. The lift bar 4 is designated at its upper end wear in three roller bearings 42 in the following as a guide bearing guided which are mutually offset in a plane by 120 o (Figure 3). and which tangentially absorb and guide the movement of the lifting rod in the Z direction on its circumference.

Unterhalb des Schwingantriebes 3 befindet sich die Schwenkeinrichtung 5 mit einer Andruckeinrichtung 6. Die Schwenkeinrichtung 5 besteht aus einer hohlen Welle 51, an deren oberen Ende eine Riemenscheibe 52 und an derem unteren Ende ein Lagergehäuse 53 starr befestigt ist. Die Riemenscheibe 52 ist mit einem Lager 521 und das Lagergehäuse 53 mit einem Lager 531 um die Mittelachse schwenkbar gelagert. Auf der Riemenscheibe 52 ist das Führungslager 42 für die Hubstange 4 gelagert. Die Riemenscheibe 52 und damit die gesamte Schwenkeinrichtung 5 wird ihrerseits durch einen rechnergesteuerten Schwenkmotor 54 mittels der Zahnriemenverbindung 55 geschwenkt. Am unteren Ende der Schwenkeinrichtung 5 ist eine Kurvenscheibe 571 mit einem Referenzschalter 572 zur Bestimmung des Drehwinkels A angeordnet.Below the oscillating drive 3 is the swivel device 5 with a pressure device 6. The swivel device 5 consists of a hollow shaft 51, at the upper end of which a pulley 52 and at the lower end of which a bearing housing 53 is rigidly attached. The pulley 52 is mounted with a bearing 521 and the bearing housing 53 with a bearing 531 pivotable about the central axis. The guide bearing 42 for the lifting rod 4 is mounted on the pulley 52. The pulley 52 and thus the entire swivel device 5 is in turn swiveled by a computer-controlled swivel motor 54 by means of the toothed belt connection 55. At the lower end of the swivel device 5, a cam disk 571 with a reference switch 572 for determining the angle of rotation A is arranged.

In der Schwenkeinrichtung befindet sich die Andruckeinrichtung 6. Die Andruckeinrichtung 6 besteht , von oben nach unten gesehen, aus einer Druckübertragungsscheibe 61, die jeweils mit Vertiefungen auf zwei diametral gegenüberliegenden Führungssäulen 63 aufliegen, die mit ihren unteren Enden mit einer Andruckscheibe starr verbunden sind. Der Andruck wird durch zwei Spannfedern 62 erzeugt, die jeweils zwischen der Druckübertragungsscheibe 61 und einem unteren Fixpunkt an der Schwenkeinrichtung 5 gespannt sind. Von den beiden Spannfedern ist nur die vordere Spannfeder 62, im folgenden auch kurz als Feder bezeichnet, sichtbar. Die hintere Spannfeder ist nicht sichtbar. Die Führungssäulen 63 und die Federn 62 sind einander abwechselnd, jeweils um 90o zueinander versetzt. Die Führungssäulen 63 sind an der Schwenkeinrichtung 5 jeweils durch zwei Linearlager 561, 562 gelagert. Um die Bewegung der Andruckscheiben 64 nach unten zu begrenzen und um die Scheibe gleichzeitig vor Verschmutzung zu schützen ist eine Kapselung 65 vorgesehen.The pressure device 6 is located in the swivel device. The pressure device 6, seen from top to bottom, consists of a pressure transmission disk 61, each of which rests with depressions on two diametrically opposite guide columns 63, which are rigidly connected with their lower ends to a pressure disk. The pressure is generated by two tension springs 62, which are each tensioned between the pressure transmission disk 61 and a lower fixed point on the swivel device 5. Of the two tension springs, only the front tension spring 62, hereinafter also referred to briefly as the spring, is visible. The rear tension spring is not visible. The guide columns 63 and the springs 62 are alternating with one another, each offset by 90 o . The guide columns 63 are each supported on the swivel device 5 by two linear bearings 561, 562. In order to limit the downward movement of the pressure plates 64 and In order to protect the pane from contamination at the same time, an encapsulation 65 is provided.

Am unteren Ende der Hubstange 4 ist eine Spannzange 41 als Lagereinrichtung für den Schneidstichel 8 vorgesehen.At the lower end of the lifting rod 4, a collet 41 is provided as a bearing device for the cutting stylus 8.

An der Unterseite der Andruckscheibe 64 ist eine Führungseinrichtung 7 angeordnet. Die Führungseinrichtung 7 besteht aus zwei Lagern 711, 712, zwischen denen zwei Andruckrollen 721, 722 gelagert sind, die auf dem Furnierblatt 9 abrollen. Oberhalb der Andruckrollen 721, 722 befindet sich ein Linearlager 73, das den Schneidstichel 8 führt. Die Andruckrollen 721, 722 werden durch die Federn 62 gegen das Furnierblatt 9 angedrückt. Dadurch werden Dickentoleranzen des Furnierblattes 9 ausgeglichen und es ist immer genügend Niederhaltedruck vorhanden.A guide device 7 is arranged on the underside of the pressure plate 64. The guide device 7 consists of two bearings 711, 712, between which two pressure rollers 721, 722 are mounted, which roll on the veneer sheet 9. A linear bearing 73, which guides the cutting stylus 8, is located above the pressure rollers 721, 722. The pressure rollers 721, 722 are pressed against the veneer sheet 9 by the springs 62. This compensates for thickness tolerances of the veneer sheet 9 and there is always sufficient hold-down pressure.

Der aus einer zylindrischen Stange aus Spezialstahl angefertigte Schneidstichel 8 hat in Längsrichtung drei Bereiche, nämlich einen Schneidbereich 81 mit einer Frontschneide sechs Nebenschneiden, einen Führungsbereich 82 mit zwei einander gegenüberliegenden, angeschliffenen Führungsflächen 821 und einem zylinderförmigen Lagerbereich 83. Das untere Ende des Schneidstichels 8 läuft in der Frontschneide aus. In der Schneidendraufsicht nach Figur 4C erkennt man die über den Kreisdurchmesser verlaufende Frontschneide sowie die seitlichen Abschrägungen. In der Seitenansicht nach Figur 4A erkennt man die trapezförmige Außenkontur bestehend aus der waagerecht verlaufenden Frontschneide am unteren Rand sowie den seitlichen Nebenschneiden.The cutting stylus 8 made from a cylindrical rod made of special steel has three areas in the longitudinal direction, namely a cutting area 81 with a front cutting edge, six secondary cutting edges, a guide area 82 with two opposing, ground guide surfaces 821 and a cylindrical bearing area 83. The lower end of the cutting stylus 8 runs in the front edge. In the top view of the cutting edge according to FIG. 4C, one can see the front cutting edge running over the circular diameter and the side bevels. In the side view according to FIG. 4A one can see the trapezoidal outer contour consisting of the horizontally running front cutting edge at the lower edge and the side cutting edges.

Als Arbeitstisch 11 wird vorzugsweise ein oberflächengefräßter Vakuumtisch verwandt. Figur 5 zeigt einen Schnitt durch die Tischplatte. Oberflächengefräßt bedeutet, daß die Oberfläche des Tischunterbaues 111 durch eine Bearbeitung mittels Fräse absolut plan ist. In der Tischplatte verlaufen Vakuumkanäle 112. Auf dem Unterbau 111 liegt eine luftdurchlässige Schneidunterlage (Abdeckung) 113, beispielsweise aus Hartpapier, auf der als Beispiel zwei Furnierblätter 91, 92 unterschiedlicher Stärke aufliegen.A surface-milled vacuum table is preferably used as the work table 11. Figure 5 shows a section through the table top. Surface milled means that the surface of the table base 111 through machining with a milling cutter is absolutely flat. Vacuum channels 112 run in the table top. On the base 111 there is an air-permeable cutting base (cover) 113, for example made of hard paper, on which two veneer sheets 91, 92 of different thickness lie as an example.

Ein ganz wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß sich die Schneidtiefe des Schneidstichels 8 mittels eines Abgleiches in Bezug auf die Oberfläche der Abdeckung (Schneidunterlage) 113 genau einstellen läßt. Dies bedeutet auch, daß der Schnitt des Schneidstichels 8 lediglich bis zur aufliegenden Seite des Furnierblattes 9 geführt wird und diese Auflageseite gerade noch erreicht ("Schneiden gegen Null"). Die aufliegende Furnierseite ist aber später die Oberseite oder die Sichtseite der Intarsie.A very important feature of the invention is that the cutting depth of the cutting stylus 8 can be adjusted precisely by means of a comparison with respect to the surface of the cover (cutting base) 113. This also means that the cut of the cutting stylus 8 is only made up to the overlying side of the veneer sheet 9 and just reaches this contact side ("cutting towards zero"). The overlying veneer side is later the top or the visible side of the inlay.

Die durch die Stichelgeometrie erzeugte Schnittkante gräbt (sticht) - im Querschnitt gesehen - eine V-förmige Kerbe in das Material ein, wobei die Öffnung der Kerbe die spätere Klebeseite der Intarsie darstellt, also nicht sichtbar ist. Die Spitze der Kerbe mit vernachlässigbar kleiner Breite, stellt die spätere Sichtseite der Intarsie dar, wodurch sich ergibt, daß die Teile der Intarsie eine minimale, praktisch keine "Schnittluft" zueinander haben, also praktisch spaltfrei aneinander gelegt werden können.The cut edge created by the stylus geometry digs (punctures) - seen in cross section - a V-shaped notch in the material, the opening of the notch representing the later adhesive side of the inlay, so it is not visible. The tip of the notch with a negligibly small width represents the later visible side of the inlay, which means that the parts of the inlay have minimal, practically no "cutting air" to one another, that is to say they can be placed against one another with virtually no gaps.

Die Schwenkeinrichtung 5 und damit auch der Schneidstichel 8 sind um die Schneidstichelachse in einem Bereich von 360o schwenkbar. Daher kann der Schneidstichel 8 sämtliche Richtungswechsel, auch abrupte Richtungswechsel des Schnittverlaufes im Sinne von scharfen Kanten realisieren. Dem hierbei auftretenden Problem der Messerverbiegung und daraus resultierender Abweichung der Konturen- und/oder der Schnittkantengeometrie wird von der Erfindung durch ein spezielles Steuerprogramm überwunden, in dessen Verlauf der Schneidstichel 8 an derartigen Stellen kurz aus der Schneidposition über die Werkstückoberfläche außer Eingriff fährt, um dann, in die neue Richtung gedreht, den Schnitt ohne zurückbleibende Stege oder später sichtbare Einschnitte im Material zu hinterlassen, fortzusetzen.The swivel mechanism 5 and thus also the cutting stylus 8 are about the cutting stitches salmon in a range of 360 o pivotable. Therefore, the cutting stylus 8 can implement all changes of direction, including abrupt changes of direction of the cutting course in the sense of sharp edges. The problem of knife bending and the resulting deviation in the contour and / or the cutting edge geometry that arises in this case is overcome by the invention in the course of a special control program the cutting stylus 8 briefly moves out of engagement from the cutting position over the workpiece surface at such points, in order then, rotated in the new direction, to continue the cut without leaving behind webs or later visible cuts in the material.

Die völlige Wahlfreiheit des Motivs aufgrund der durch die Erfindung möglichen Geometrietreue eröffnet der künstlerischen, grafischen Seite alle Gestaltungsmöglichkeiten durch Einbindung von Steuerungen durch CD-ROM, Kameras, Scannern usw. und macht die Vorrichtung im hohem Maße anpaßbar an alle technischen Neuerungen auf diesem Gebiet.The complete freedom of choice of the motif due to the geometrical fidelity possible through the invention opens up all design possibilities for the artistic, graphic side by integrating controls by CD-ROM, cameras, scanners etc. and makes the device highly adaptable to all technical innovations in this area.

Es versteht sich, daß mit dem Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung nicht nur Holzfurniere schneiden lassen, sondern grundsätzlich jedes dünne schneidbare Flachmaterial, wie Pappe, Leder, dünnes Blech, usw..It goes without saying that with the method and the device for carrying out the method according to the invention, not only can wood veneers be cut, but basically any thin, cutable flat material, such as cardboard, leather, thin sheet metal, etc.

BezugszeichenlisteReference list

11
Vorrichtungcontraption
1111
ArbeitstischWorktable
111111
TischunterbauTable base
112112
VakuumkanäleVacuum channels
113113
Schneidunterlage (Abdeckung)Cutting pad (cover)
1212th
PortalwagenGantry car
22nd
SchneidkopfeinheitCutting head unit
33rd
SchwingantriebVibratory drive
3131
ExzenterscheibeEccentric disc
3232
RiemenscheibePulley
3333
AbtriebswelleOutput shaft
3434
AntriebsmotorDrive motor
3535
RiemenverbindungBelt connection
3636
PleuelConnecting rod
44th
HubstangeLifting rod
4141
SpannzangeCollet
4242
FührungslagerGuide bearings
55
SchwenkeinrichtungSwivel device
5151
hohle Wellehollow wave
5252
RiemenscheibePulley
521521
Lagercamp
5353
LagergehäuseBearing housing
531531
Lagercamp
5454
SchwenkmotorSwing motor
5555
ZahnriemenverbindungTiming belt connection
561561
LinearlagerLinear bearings
562562
LinearlagerLinear bearings
571571
KurvenscheibeCam
572572
ReferenzschalterReference switch
66
AndruckeinrichtungPressure device
6161
DruckübertragungsscheibePressure transmission disc
6262
SpannfedernTension springs
6363
FührungssäulenPillars
6464
AndruckscheibePressure disc
6565
KapselungEncapsulation
77
FührungseinrichtungManagement facility
711711
Lagercamp
712712
Lagercamp
721721
AndruckrollenPinch rollers
722722
AndruckrollenPinch rollers
88th
SchneidstichelCutting stylus
8181
SchneidbereichCutting area
8282
FührungsbereichLeadership area
8383
Lagerbereichstorage area
99
Furnierveneer
9191
dünnes Furnierthin veneer
9292
dickes Furnierthick veneer

Claims (8)

Verfahren zur maschinellen Herstellung von Ausschnitten aus einem Flachmaterial, insbesondere der Teile von Intarsien, wobei die Ausschnitte durch ein Schneidwerkzeug aus dem auf einer Schneidunterlage festgelegten Flachmaterial geschnitten werden, indem das Schneidwerkzeug beim Schneidvorgang in den drei Raumkoordinaten gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem auf- und abschwingenden und um seine Längsachse schwenkbaren Schneidwerkzeug in das Flachmaterial eine V-förmige Kerbe genau bis zur Oberfläche der Schneidunterlage gestochen wird.Process for the mechanical production of cutouts from a flat material, in particular the parts of inlays, the cutouts being cut by a cutting tool from the flat material fixed on a cutting base, by controlling the cutting tool in the three spatial coordinates during the cutting process, characterized in that with the a V-shaped notch is pricked up and down and pivotable about its longitudinal axis into the flat material exactly to the surface of the cutting base. Vorrichtung zur maschinellen Herstellung von Ausschnitten aus einem Flachmaterial, insbesondere der Teile von Intarsien, mit einem Schneidwerkzeug an einer Lager- und Führungseinrichtungen aufweisenden Schneidkopfeinheit, mit einer Schneidunterlage auf der das Flachmaterial festgelegt ist und mit einer mit den Verstellantrieben der Schneidkopfeinheit verbundenen Steuereinrichtung zur Steuerung des Schneidwerkzeuges in den drei Raumkoordinaten zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug als Schneidstichel (8) ausgebildet ist, welcher mit einem Schwingantrieb (3) und mit einer um die Längsachse des Schneidstichels (8) drehbaren Schwenkeinrichtung (5) und mit einer Andruckeinrichtung (6) über eine Lager- und Führungseinrichtung (41, 7) verbunden ist und der Schneidstichel (8) eine V-förmige Schneide aufweist, deren Schneidkante in das Flachmaterial (9) genau bis zur Oberfläche der Schneidunterlage (113) einsticht und der Schneidstichel (8) an einer linear verschiebbaren Hubstange (4) gelagert ist.Device for the mechanical production of cutouts from a flat material, in particular the parts of inlays, with a cutting tool on a bearing and guide devices having a cutting head unit, with a cutting base on which the flat material is fixed and with a control device connected to the adjustment drives of the cutting head unit for controlling the Cutting tool in the three spatial coordinates for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the cutting tool is designed as a cutting stylus (8) which is equipped with an oscillating drive (3) and with a pivoting device (5) which can be rotated about the longitudinal axis of the cutting stylus (8). and is connected to a pressure device (6) via a bearing and guide device (41, 7) and the cutting stylus (8) has a V-shaped cutting edge whose cutting edge into the flat material (9) exactly up to the surface of the cutting base (113) stabs and the cutting Stichel (8) is mounted on a linearly displaceable lifting rod (4). Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen mechanischen Schwingantrieb (3) mit einem Hubantriebsmotor (34), einer Exzenterscheibe (31) und einem Pleuel (36), der mit seinem einen Ende an der Exzenterscheibe (31) und mit seinem anderen Ende schwenkbar an einer linear verschiebbaren Hubstange (4) gelagert ist.Apparatus according to claim 2, characterized by a mechanical oscillating drive (3) with a linear drive motor (34), an eccentric disc (31) and a connecting rod (36) which is pivotable at one end to the eccentric disc (31) and at the other end a linearly displaceable lifting rod (4) is mounted. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkeinrichtung (5) aus einer durch einen Schrittmotor (54) angetriebenen Riemenscheibe (52) und einem mit der Riemenscheibe (52) starr verbundenen und schwenkbar gelagerten Lagergehäuse (53) besteht, und die Andruckeinrichtung (6) aus im Lagergehäuse (53) axial geführten Führungssäulen (63), die an ihrem oberen Ende mit einer Druckübertragungsscheibe (61) und an ihrem unteren Ende mit einer Andruckscheibe (64) starr verbunden sind, an der Unterseite der Andruckscheibe (64) angeordnete Andruckrollen (721, 722), die auf dem Furnierblatt (9) abrollen und Federn (62) zwischen der Schwenkeinrichtung (5) und der Andruckeinrichtung (6) besteht, so daß die Andruckeinrichtung (6) durch die Federn (62) unter Abstützung an der Schwenkeinrichtung (5) die Andruckrollen (721, 722) gegen das Furnierblatt (9) andrückt und dieses niederhält.Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the pivoting device (5) consists of a pulley (52) driven by a stepper motor (54) and a bearing housing (53) rigidly connected to the pulley (52) and pivotably mounted, and the Pressure device (6) consisting of guide columns (63) axially guided in the bearing housing (53), which are rigidly connected at their upper end to a pressure transmission disc (61) and at their lower end to a pressure disc (64), on the underside of the pressure disc (64 ) arranged pressure rollers (721, 722), which roll on the veneer sheet (9) and springs (62) between the swivel device (5) and the pressure device (6), so that the pressure device (6) by the springs (62) under Support on the swivel device (5) presses the pressure rollers (721, 722) against the veneer sheet (9) and holds it down. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidstichel (8) in Längsrichtung gesehen drei Bereiche hat, nämlich einen Schneidbereich (81) mit den Schneiden, einen Führungsbereich (82) mit zwei einander gegenüberliegenden, angeschliffenen Führungsflächen (821) und einen zylinderförmigen Lagerbereich (83).Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the cutting stylus (8) has three areas, seen in the longitudinal direction, namely a cutting area (81) with the cutting edges, a guide area (82) with two opposing, ground guide surfaces (821) and a cylindrical bearing area (83). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung (41) für den Schneidstichel (8) aus einer Spannzange am unteren Ende der Hubstange (4) besteht.Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the bearing device (41) for the cutting stylus (8) consists of a collet at the lower end of the lifting rod (4). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (7) für den Schneidstichel (8) aus den beiden Laufrollen (721, 722) besteht, die im Gleitkontakt an den beiden Führungsflächen (821) des Schneidstichels (8) anliegen.Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the guide device (7) for the cutting stylus (8) consists of the two rollers (721, 722) which are in sliding contact on the two guide surfaces (821) of the cutting stylus (8) issue. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidunterlage (113) luftdurchlässig ausgebildet ist und auf einem Tischunterbau (111) mit Vakuumkanälen (112) eines Arbeitstisches (11) gelagert ist.Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that the cutting base (113) is air-permeable and is mounted on a table base (111) with vacuum channels (112) of a work table (11).
EP96102644A 1995-02-25 1996-02-22 Process and apparatus for machining notches in flat materials, especially intarsia Withdrawn EP0728595A3 (en)

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