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Dokumentenidentifikation DE19654228C2 10.04.2003
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten von Flachmaterial
Anmelder Gerber Technology, Inc., Tolland, Conn., US
Erfinder Gerber, Heinz Joseph, West Hartford, Conn., US
Vertreter Schaumburg und Kollegen, 81679 München
DE-Anmeldedatum 23.12.1996
DE-Aktenzeichen 19654228
Offenlegungstag 03.07.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 10.04.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.04.2003
IPC-Hauptklasse B26D 7/01
IPC-Nebenklasse B26D 7/20   A41H 43/02   B65H 5/22   B26D 7/04   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bearbeiten von Flachmaterial mit den Merkmalen gemäß Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 8.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Stoff und andere Flachmaterialien mit geringer Steifigkeit zum Zuschneiden, Bohren oder für andere Bearbeitungsvorgänge auf einer Auflagefläche auszubreiten. In der Bekleidungsindustrie ist es bekannt, Stoff in einer oder mehreren Lagen auf einen Schneidtisch mit einem luftdurchlässigen Bett aufzulegen und mit Hilfe einer Schneidklinge, eines Lasers, eines Wasserstrahls oder anderer Werkzeuge Schnittmusterteile aus dem Material zuzuschneiden. Die zugeschnittenen Teile werden dann zu Kleidungsstücken oder anderen Fertigerzeugnissen zusammengefügt.

Die US 4 646 911 und 5 189 936 beschreiben mit Fördereinrichtungen versehene Vakuumtische mit Borstenbetten zum Auflegen des Flachmaterials auf das Bett, zum Komprimieren und Festhalten des Materials mittels eines Vakuums während des Zuschneidens und zum Abtransport des zugeschnittenen Materials nach Abschluß eines an einem oder mehreren Abschnitten des Flachmaterials ausgeführten Zuschneidevorganges. Wird das Material durch ein Vakuum in seiner Lage festgehalten, so wird häufig eine Kunststoffolie oder eine andere luftundurchlässige Abdeckung auf das Material aufgelegt, um Kompressionskräfte zu erzeugen, durch die das Material in seiner Lage festgehalten und darüber hinaus zusammengedrückt wird.

Die US 3 750 507, 3 848 327 und 3 877 334 offenbaren jeweils Vorrichtungen zum Schneiden von Flachmaterial, welches durch Druck, der dadurch erzeugt wird, daß Luft aus oberhalb des Materials angeordneten Kammern auf das Material ausgestoßen wird, in ausgebreitetem Zustand auf einem Schneidtisch festgehalten wird. Die beiden letztgenannten Patente offenbaren eine Kombination aus auf die Oberseite des Materials geleiteter Druckluft und eines an der Unterseite angelegten Vakuums.

Die oben genannten Patente betreffen jeweils eine Schneidemaschine, die in einem einzigen Arbeitsgang eine Vielzahl von Flachmateriallagen zuschneidet. Es besteht jedoch auch ein Bedarf für Maschinen zum Zuschneiden von nur einer oder einigen wenigen Lagen zur Herstellung von Bekleidungsstücken oder anderen Erzeugnissen. Bei derartigen Maschinen wird angesichts der geringen Zahl der zuzuschneidenden Materiallagen eine etwas andere Lösung gewählt, um das Material während eines Schneidvorganges festzuhalten. Auf eine luftundurchlässige Abdeckung, die beim Zuschneiden des Flachmaterials zerstört wird, kann verzichtet werden, sofern die Druckdifferenz ausreicht, um die wenigen Materiallagen in ihrer Lage festzuhalten. Durch den Verzicht auf die Abdeckung reduziert sich der Zeit- und Kostenaufwand für einen Schneidevorgang.

Beim Verwenden von Druckluft zum Festhalten von Flachmaterial während des Zuschneidens, wie es in den oben genannten Patenten offenbart ist, können die Schnittkanten des Flachmaterials durch die Luft, die im allgemeinen aus einer Kammerstruktur unmittelbar oberhalb des Flachmaterials ausgestoßen wird und mit relativ hoher Geschwindigkeit quer über das Flachmaterial hinwegströmt, in ihrer Lage verändert bzw. angehoben werden. Der seitliche Luftstrom und die dadurch verursachten Lageveränderungen des zugeschnittenen Flachmaterials sind unerwünscht und führen zu Ungenauigkeiten beim Zuschnitt der Schnittmusterteile. Die US 3 750 507 offenbart ein Druckluftsystem mit Druckausgleichsöffnungen, durch die die entweichende Luft nach oben vom Flachmaterial weggeleitet wird, um ein Verrutschen oder eine andere Lageveränderung des Materials möglichst zu vermeiden.

Wird ein System zum Niederhalten von Flachmaterial, bei dem Druckluft auf das Flachmaterial geleitet wird, mit einem Vakuumsystem kombiniert, so nimmt das Vakuumsystem einen Teil der Luft, die am Umfangsrand der Druckkammern entweicht, auf und reduziert dadurch ein Anheben oder eine andere Lageveränderung des Flachmaterials, wie dies in der US-Patentschrift 3 848 327 offenbart ist.

Beim Zuschneiden einer einzelnen oder einiger weniger Flachmateriallagen unter Verwendung von Druckluft, die das Material nach unten drückt, ist es, unabhängig davon, ob ein das Flachmaterial an die Auflagefläche saugendes Vakuum angelegt ist oder nicht, nichtsdestoweniger wünschenswert, die Menge der entweichenden Luft und somit auch eine durch sie verursachte Lageveränderung des umgebenden Materials zu reduzieren.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit allgemein darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Niederhalten von Flachmaterial während eines Bearbeitungsvorganges anzugeben, wobei Kräfte, die eine Lageveränderung des Materials bewirken könnten, möglichst gering gehalten werden, und insbesondere darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, wobei zur Erzeugung von Niederhaltekräften Druckluft verwendet wird, ohne dabei durch horizontal über das Material strömende Luft Kräfte zu erzeugen, die eine Lageveränderung des Materials bewirken könnten.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung besteht in einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Bearbeiten von Flachmaterial, insbesondere Flachmaterial mit geringer Steifigkeit, und zum Festhalten dieses Materials in seiner Lage während des Bearbeitungsvorganges.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens hat eine Einrichtung, die eine horizontale Auflagefläche bereitstellt, auf der mindestens eine Lage eines Flachmaterials während des Bearbeitungsvorganges in ausgebreitetem Zustand aufliegt. Ein Werkzeug zum Bearbeiten des Flachmaterials ist relativ zur Auflagefläche und zu dem daraufliegenden Material in einer Ebene, die im wesentlichen parallel zur Auflagefläche ist, bewegbar, um die Bearbeitungsvorgänge auszuführen. Beispielsweise kann das Werkzeug eine auf und ab bewegbare Messerklinge, ein Bohrer, ein Laser oder ein Wasserstrahl sein, um das Material auf der Auflagefläche zuzuschneiden.

Eine Luftströmungseinrichtung stößt Luft auf das Flachmaterial hin aus, um das Material auf der Auflagefläche in seiner Lage festzuhalten. Die Luftströmungseinrichtung kann eine Kammer enthalten, die das Werkzeug umgibt, so daß das Material in der Nachbarschaft des Werkzeuges während der Bearbeitung mit dem Werkzeug sicher festgehalten wird.

Dabei kann die Steuereinrichtung mit einer Sensoreinrichtung verbunden sein, um die zum Niederhalten des Materials ausgeübten Kräfte in Abhängigkeit der erfaßten Kräfte zu steuern. Die Steuereinrichtung kann die Vorrichtung, die der Luftströmungseinrichtung die Luft zuführt, so regeln, daß die Niederhaltekraft auf einem geeigneten Niveau gehalten und der Luftstrom, der aus der die Luft ausstoßenden Kammerstruktur entweicht, auf Atmosphärendruck abgesenkt wird. Auf diese Weise wird eine durch entweichende Luft bewirkte Lageveränderung des umgebenden Materials vermindert oder vollständig verhindert.

Dabei wird eine Nachschlagetabelle verwendet, die verschiedene Bearbeitungsbedingungen und die dazugehörigen optimalen Drücke der Luftzufuhrvorrichtung enthält, um den Luftdruck einzustellen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer Schneidemaschine zum Zuschneiden von Schnittmusterteilen aus einer einzelnen Flachmateriallage,

Fig. 2 eine Perspektivteilansicht der Schneidemaschine mit einem Schneidkopf, einer Kammer zum Ausstoßen von Druckluft und zum Andrücken des Flachmaterials an die Auflagefläche eines luftdurchlässigen Bettes, sowie mit einem Vakuumsystem zum Festhalten des Flachmaterials auf dem Bett,

Fig. 3 den Schnitt 3-3 der Kammer, des Bettes und des Vakuumsystems aus Fig. 2, und

Fig. 4 eine Unteransicht der Kammer gemäß Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine numerisch gesteuerte Schneidemaschine, allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet, zum Zuschneiden von Schnittmusterteilen aus einem Stück Flachmaterial S, das in einer oder mehreren Lagen auf einem Schneidtisch 11 ausgebreitet ist. Die Erfindung ist insbesondere nützlich beim Zuschneiden einer einzelnen oder einiger weniger Flachmateriallagen im Gegensatz zu Flachmaterialstapeln, die aus 20 oder mehr Materiallagen bestehen. Wie aus der Figur ersichtlich, schneidet die Schneidemaschine eine Vielzahl eng aneinanderliegend angeordneter Schnittmusterteile P zu, deren Anordnung in der Bekleidungsindustrie als Zuschnittplan bezeichnet wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Bekleidungsindustrie beschränkt und läßt sich bei einer Vielzahl unterschiedlicher Bearbeitungsvorgänge an Flachmaterial einsetzen, welches durchbohrt oder mit verschiedenen Schneidwerkzeugen, z. B. auf und ab bewegten Schneidklingen, Ultraschallmessern, drehbaren Messern und Bohrern, Laser- oder Wasserstrahlen bearbeitet wird.

Der Schneidtisch 11 der Schneidemaschine 10 ist als Fördertisch ausgebildet. Das Flachmaterial S wird mittels einer Fördervorrichtung 12 zum Ausbreiten und Auflegen des Flachmaterials S auf den Schneidtisch 11 aufgelegt und von der Schneidemaschine 10 auf dem Schneidtisch 11 zugeschnitten. Die zugeschnittenen Schnittmusterteile P und das sie umgebende Material werden dann mittels einer Fördervorrichtung 14 zum Entladen vom Schneidtisch 11 abtransportiert. Schließlich werden die zugeschnittenen Schnittmusterteile P von der Entlade-Fördervorrichtung 14 abgenommen und zu einer Nähhalle gebracht, wo sie zu einem Kleidungsstück zusammengenäht werden.

Der Zuschnittplan, d. h. die Anordnung aus Schnittmusterteilen P, die aus dem Flachmaterial S zugeschnitten wird, kann beträchtlich länger sein als die Schneidemaschine selbst. In diesem Fall wird das Flachmaterial S abschnitt- oder stückweise auf den Schneidtisch 11 transportiert, um alle Schnittmusterteile P, die in diesen einen Abschnitt des Zuschnittplans fallen, zuzuschneiden, während das Flachmaterial S ohne Vorschub auf dem Schneidtisch 11 aufliegt. Anschließend wird der nächste Abschnitt auf den Schneidtisch 11 transportiert, und die zuvor zugeschnittenen Teile werden auf die Entlade-Fördervorrichtung 14 gezogen. Die Abfolge aus abwechselndem Vorschieben und Zuschneiden des Flachmaterials S wird von einem Steuercomputer 16 gesteuert, der mit den Zuschnittplandaten 18 gespeist ist. Die Abfolge wird so lange wiederholt, bis der gesamte Zuschnittplan zugeschnitten ist.

Die Schneidemaschine 10 hat einen X-Schlitten 22, der relativ zur Basis 20 in der dargestellten X-Koordinatenrichtung hin und her bewegbar ist, sowie einen Y-Schlitten 24, der am X- Schlitten 22 angeordnet und mit diesem zusammen verfahrbar ist, sowie relativ zum X-Schlitten in der dargestellten Y-Koordinatenrichtung relativ zur Basis hin und her bewegbar ist. Am Y-Schlitten 24 ist ein Schneidwerkzeug in Form einer auf und ab bewegbaren Schneidklinge 28 angeordnet, die relativ zum Schlitten auf und ab bewegbar ist, so daß sie mit dem Flachmaterial S in bzw. außer Eingriff bringbar ist. Die Schneidklinge 28 ist ferner um die Theta-Achse drehbar, so daß sie im allgemeinen tangential zu den Schneidlinien steht, die durch die Ränder der Schnittmusterteile P definiert sind.

Der X-Schlitten 22 ist an unbeweglichen runden Führungsstangen 30, 32 gelagert, die beiderseits des Schneidtisches 11 angeordnet sind, und wird von einem X-Antriebsmotor 34 über zwei Antriebsriemen 36, 38, die beiderseits des Schneidtisches 11 mit dem Schlitten 22 gekoppelt sind, in der dargestellten X-Koordinatenrichtung hin und her bewegt. Der Y-Schlitten 24 wird durch einen Servomotor 40 und einen Antriebsriemen 42, der um Rollen an den beiden Enden des X-Schlittens gelegt ist, auf dem X-Schlitten in der dargestellten Y-Koordinatenrichtung relativ zum Flachmaterial S hin und her bewegt.

Die Drehung der Schneidklinge 28 um die Theta-Achse erfolgt durch einen am Y-Schlitten 24 montierten Theta-Servomotor 44. Ferner ist ein (nicht dargestellter) Servomotor vorgesehen, der die Schneidklinge 28 aus dem Flachmaterial S herauszieht bzw. sie in Schneideingriff mit diesem bringt.

Der X-Servomotor 34, der Y-Servomotor 40 und der Theta-Servomotor 44 bewirken gemeinsam, daß die Schneidklinge 28 am Rand der Schnittmusterteile in Übereinstimmung mit den vom Steuercomputer 16 gemäß den Zuschnittplandaten 18 an die Motoren abgegebenen Befehlen in Schneideingriff mit dem Flachmaterial S gebracht wird. Ferner steuert der Steuercomputer 16 den abschnittweisen Transport des Flachmaterials S auf den Schneidtisch 11 bzw. dessen Abtransport vom Schneidtisch 11 sowie den Betrieb der Belade-Fördervorrichtung 12 und der Entlade-Fördervorrichtung 14.

Wie oben erwähnt ist der Schneidtisch 11 als Fördertisch ausgebildet, dem das Flachmaterial S von der Belade-Fördervorrichtung 12 zugeführt wird. Das Flachmaterial S wird dann von der Schneidklinge 28 zugeschnitten und anschließend der Entlade-Fördervorrichtung 14 zugeführt. Während der auf dem Schneidtisch 11 zwischen den gestrichelten Linien b liegende Abschnitt des Flachmaterials S zugeschnitten wird, bleiben der Schneidtisch 11 und das Flachmaterial S unbeweglich bezüglich der Basis 20. Die Schneidklingel 28 führt somit sämtliche Schneidbewegungen aus.

Um ein Eindringen der Schneidklinge 28 zu ermöglichen, hat der Schneidtisch 11, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ein Bett 62 aus Borstenblöcken, in das die Klinge eindringen kann. Die Borsten der Borstenblöcke erstrecken sich nach oben in eine Ebene, die die Auflagefläche des Schneidtisches 11 definiert. Die Borstenblöcke sind in Reihen angeordnet, die sich in der Y-Koordinatenrichtung erstrecken, wobei jede Reihe in einem Träger 74 mit U-förmigem Querschnitt aufgenommen ist, und wobei jeder Träger jeweils mit den ihm benachbarten Trägern verbunden ist, um eine Fördervorrichtung zu bilden, die von einem Antriebsmotor 46 und Antriebs-Stachelrädern 48 gemäß Fig. 1 in der dargestellten X-Koordinatenrichtung angetrieben werden kann.

Die Borstenblöcke haben eine mit Löchern versehene Unterseite oder sind in geringem Abstand voneinander angeordnet, um ein Hindurchströmen der Luft zu ermöglichen. Sie sind jeweils über den Träger 74 und einen Verteiler 52 mit einer Vakuumpumpe 50 verbunden, die im Bereich der Borsten und der dazugehörigen Auflagefläche des Schneidtisches 11 zumindest in der Nachbarschaft der Schneidklinge 28 ein Vakuum erzeugt, falls der Schneidtisch 11 für das abschnittweise Erzeugen eines Vakuums ausgelegt ist. Durch das Anlegen eines Vakuums an die Auflagefläche über das luftdurchlässige Borstenbett 62 wird das aufliegende Flachmaterial S an die Auflagefläche der Borsten gesaugt und während des Schneidens in seiner Lage festgehalten. Einzelheiten zum Aufbau und zur Funktionsweise eise eines derartigen Schneidtisches 11 sind den US-Patentschriften 4 646 911 oder 5 189 936 zu entnehmen.

Alternativ dazu kann das für das Schneidwerkzeug durchdringbare Bett 62 als Borstenbett ausgebildet sein, das mit Verteilerrohren entlang der Seitenränder des Bettes verbunden ist, um am aufliegenden Flachmaterial S und im Borstenbereich ein Vakuum anzulegen, indem die Luft seitlich durch die Borsten abgesaugt wird. Ferner kann das Bett auch aus anderen für das Schneidwerkzeug durchdringbaren Materialien gebildet sein, wie z. B. aus Schaumstoff, in den Löcher gebohrt sind oder der eine offenzellige Struktur hat, um ein Vakuum anlegen zu können.

Wie im einzelnen in den Fig. 2 und 3 gezeigt, enthält eine Luftströmungseinrichtung (60, 70) eine Kammer 60, die die Schneidklinge 28 umgibt. Druckluft strömt aus der Kammer 60 nach unten auf das Flachmaterial S, so daß dieses an die vom Borstenbett 62 gebildete Auflagefläche des Schneidtisches 11 angedrückt wird. Wie in Fig. 3 gezeigt, hat die Kammer 60 ein oberes Gehäuse 64 mit einer Öffnung an der Unterseite, die durch eine mit Löchern versehene Andruckplatte 66 verschlossen ist. Das Gehäuse hat eine im wesentlichen zylindrische Form und die Lochplatte ist kreisförmig und deckt die Unterseite des Gehäuses ab.

Aus einer in den Fig. 1 und 2 gezeigten regulierbaren Luftzufuhrvorrichtung 70 wird unter relativ niedrigem Druck stehende Luft über einen flexiblen Schlauch 68 in die Kammer 60 geleitet. Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, dient die Kammer 60 als Plenumkammer, aus der die Luft über eine Vielzahl von Löchern 72 in der Andruckplatte 66 nach unten auf das Flachmaterial S geleitet wird. Beim Ausstoßen der Luft von der Unterseite der Andruckplatte 66 auf die Oberseite des Flachmaterials S wird ein ausreichender Druck erzeugt, um das Flachmaterial S in seiner Position auf dem Borstenbett 62 festzuhalten. Am Borstenbett 62 und an den aneinandergereihten querliegenden Trägern 74 liegt über den sich in Längsrichtung erstreckenden Verteiler 52 ein Vakuum an, so daß zumindest ein Teil der Luft, die aus der Kammer 60 auf das Flachmaterial S ausgestoßen wird, durch Schnitte im Flachmaterial S sowie durch das Flachmaterial S selbst, sofern dieses luftdurchlässig ist, nach unten in das Borstenbett 62 abgesaugt wird.

Demzufolge haben das Ausstoßen der Luft aus den Löchern 72 und das Absaugen der ausgestoßenen Luft durch das Flachmaterial S hindurch in das Borstenbett 62 eine sich gegenseitig verstärkende Wirkung, wodurch das Flachmaterial S fest an die Auflagefläche des Schneidtisches 11 angedrückt wird, um das Flachmaterial S in seiner Lage festzuhalten. Aufgrund dieser sich gegenseitig verstärkenden Wirkung kann das mit dem Borstenbett 62 verbundene Vakuumsystem auch kleiner sein als es ansonsten erforderlich wäre. Das System wird wirtschaftlicher, da das Vakuumsystem verkleinert und gegebenenfalls auf eine luftundurchlässige Abdeckung bei jedem Schneidvorgang verzichtet werden kann.

Fig. 4 zeigt die Unterseite der Andruckplatte 66, wobei ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, bei dem die Löcher 72 um die Schneidklinge 28 in der Mitte der Andruckplatte 66 konzentriert sind. Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, ist die Schneidklinge 28 in einer Klingenführung 80 geführt, bei der es sich um eine Führung des in der US 4 091 701 beschriebenen Typs handeln kann, die in einer Öffnung in der Mitte der Abdruckplatte 66 angeordnet ist und eine Auf- und Abbewegung sowie eine Drehung der Schneidklinge 28 relativ zur Andruckplatte 66 ermöglicht. Eine ähnliche, mit einer Dichtung kombinierte Lageranordnung 82 ist an der Stelle vorgesehen, an der die Schneidklinge 28 das Gehäuse 64 an dessen Mittelpunkt durchdringt, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Dichtung ist nicht zwingend erforderlich, sorgt jedoch dafür, die Menge der aus der Kammer 60 entweichenden Druckluft möglichst gering zu halten.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Kammer 60 mit dem Y-Schlitten 24 mittels zweier Trägerstangen 84 und eines in Fig. 2 dargestellten Drucksteuerungs-Betätigungselements 86 verbunden. Das Betätigungselement kann ein hydraulisches, pneumatisches oder elektrisches Betätigungselement sein, das die Kammer 60 anhebt bzw. absenkt, sowie auf die Kammer 60 eine nach unten gerichtete Kraft ausübt, die auf einen jeweils gewünschten von der ausgestoßenen Luft auf das Flachmaterial S einwirkenden Druck bzw. eine darauf ausgeübte Kraft abgestimmt ist. Alternativ dazu kann das Betätigungselement 86 durch eine Feder oder ein anderes elastisches Element ersetzt sein, wobei dann die auf das Flachmaterial S ausgeübte Kraft ausschließlich vom Druck der aus der Andruckplatte 66 ausgestoßenen Luft abhängt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die in Fig. 2 gezeigte Luftzufuhrvorrichtung 70 regulierbar, um den Druck der in die Kammer 60 geleiteten Luft sowie den Druck der durch die Andruckplatte 66 ausgestoßenen Luft zu steuern. Luft aus einer Niederdruck-Luftpumpe 90 oder unter hohem Druck stehende Luft aus einem Verdichter wird der Luftzufuhrvorrichtung 70 zugeleitet und der Druck der aus der Luftzufuhrvorrichtung 70 ausgestoßenen Luft gemäß einem von einer Steuereinrichtung 92 gelieferten Signal geregelt. Die Steuereinrichtung 92 kann mit dem Steuercomputer 16 in Fig. 1 verbunden sein, so daß der von der Kammer 60 erzeugte Druck auf die jeweiligen Bedingungen beim Zuschneiden des Flachmaterials S abgestimmt werden kann. Da die Regelung des von der Luftzufuhrvorrichtung 70 gelieferten Druckes sich auf den von der Kammer 60 erzeugten Luftdruck und die auf das Flachmaterial S ausgeübte Kraft auswirkt, ist die Steuereinrichtung 92 auch mit dem Drucksteuerungs-Betätigungselement 86 verbunden, um zu gewährleisten, daß die vom Betätigungselement ausgeübte Kraft und die von der ausgestoßenen Luft ausgeübte Kraft zum Niederhalten des Flachmaterials S aufeinander abgestimmt sind.

Die Steuerung des Luftdruckes kann als offener Regelkreis auf der Grundlage eines gewünschten Luftdruckes am Ausgang der Luftzufuhrvorrichtung 70 durchgeführt werden. Jedoch läßt sich eine präzise Steuerung der Kraft, mit der das Flachmaterial S niedergehalten wird, erreichen, wenn der auf das Flachmaterial S einwirkende Druck erfaßt wird und die Steuereinrichtung 92 die Luftzufuhr und das Drucksteuer-Betätigungselement 86 in Abhängigkeit des erfaßten Druckes regelt. Zu diesem Zweck ist eine Sensoreinrichtung 94 (Drucksensor) in einer Öffnung 96 am Umfangsrand der Andruckplatte 66 angeordnet, um den auf das Flachmaterial S einwirkenden Luftdruck zu erfassen, der durch das Ausstoßen der Luft auf das Flachmaterial S durch die Löcher 72 nahe dem Mittelpunkt der Andruckplatte 66 erzeugt wird.

Sind die Löcher 72 angeordnet wie in Fig. 4 gezeigt, so wird ein Teil der durch die Andruckplatte 66 ausgestoßenen Luft nach unten durch das Flachmaterial S hindurch in das Borstenbett 62 abgesaugt, während ein anderer Teil der Luft oberhalb der Oberseite des Flachmaterials S horizontal zum Umfangsrand der Andruckplatte 66 hin strömt. Ist diese horizontale Luftströmung ausgeprägt, so kann die Luft über den Umfangsrand der Andruckplatte 66 hinausgelangen und die Schnittkanten von Schnittmusterteilen P, die der Kammer 60 benachbart sind, anheben. Ein solches Anheben und Verändern der Lage des Flachmaterials S ist unerwünscht. Im Idealfall soll der durch die ausgestoßene Luft auf das Flachmaterial S ausgeübte Druck hoch genug sein, um das Flachmaterial S im Bereich der um die Schneidklinge 28 herum vorgesehenen Löcher 72 auf dem Borstenbett 62 festzuhalten, und die horizontal strömende Luft sollte möglichst vollständig abgeführt sein, bevor sie den Umfangsrand der Kammer 60 erreicht. Beides wird durch die radiale Diffusion der horizontal strömenden Luft unterhalb der Andruckplatte 66 und durch das Absaugen der Luft durch das Borstenbett 62 begünstigt. Unter diesen Bedingungen herrscht am Drucksensor 94 ein Druck, der nahe dem Atmosphärendruck liegt, und der Drucksensor 94 liefert der Steuereinrichtung 92 ein Sensorsignal, welches bewirkt, daß der aus der Luftzufuhrvorrichtung 70 ausgestoßene Luftstrom auf einem Druckniveau gehalten wird, bei dem am bzw. in der Nähe des Umfangsrandes der Andruckplatte 66 Atmosphärendruck herrscht. Selbstverständlich haben Änderungen im Flachmaterial S und die Zahl der Schnittlinien, die unter der Andruckplatte 66 liegen, Auswirkungen darauf, mit welchem am Ausgang der Luftzufuhrvorrichtung 70 herrschenden Druck am Umfangsrand der Andruckplatte 66 der gewünschte Druck und die gewünschten Strömungsbedingungen erreicht werden.

Die gesteuerte Luftströmung zwischen der Oberseite des Flachmaterials S und der Andruckplatte 66 hat den zusätzlichen Vorteil, daß unterhalb der Kammer 60, die die Schneidklinge 28 umgibt, ein Luftlager gebildet wird. Die die Druckluft ausstoßende Kammer 60 hat zumindest ein kleines Luftkissen unter der Andruckplatte 66, solange der Druck der durch die Löcher 72 ausgestoßenen Luft nicht auf Atmosphärendruck abfällt, bevor die Luft den Umfangsrand der Andruckplatte 66 erreicht.

Der Drucksensor 94 kann statt am Umfangsrand auch an anderen Stellen angeordnet sein, um den unterhalb der Andruckplatte 66 herrschenden Druck zu erfassen und die Kraft, mit der das Flachmaterial S niedergehalten wird, auf ein gewünschtes Niveau einzustellen.

Das Wegströmen der ausgestoßenen Luft vom Umfangsrand der Andruckplatte 66 in horizontaler Richtung wird ferner dadurch reduziert, daß eine Vielzahl von Öffnungen 96 vorgesehen sind, die als Druckausgleichsöffnungen dienen. Hat die ausgestoßene Luft zum Zeitpunkt, an dem sie den Umfangsrand der Andruckplatte 66 erreicht, nicht Atmosphärendruck, so strömt sie durch die Öffnungen 96 nach oben vom Flachmaterial S weg, so daß eine durch die Luft verursachte Lageveränderung benachbarter, zuvor zugeschnittener Materialteile verhindert wird.

Das Luftzufuhrsystem kann in mehreren verschiedenen Betriebsarten in einem offenen Regelkreis ohne den Drucksensor 94 betrieben werden. Ist die Bedienperson im Umgang mit der Maschine erfahren und weiß, welcher Luftdruck und welche Kraft zum Niederhalten des Flachmaterials S für einen bestimmten Schneidvorgang erforderlich sind, so kann sie den gewünschten Luftdruck und die gewünschte Kraft manuell direkt in den Steuercomputer 16 eingeben, welcher ein Signal für den gewünschten Luftdruck an die Steuereinrichtung 92 und ein Signal für die gewünschte Kraft an das Betätigungselement 86 gemäß Fig. 2 abgibt. Alternativ dazu kann eine Testreihe unter verschiedenen Schneidbedingungen und mit verschiedenen Schneidparametern durchgeführt werden, um den jeweiligen optimalen Luftdruck und die entsprechende auf das Flachmaterial S auszuübende Kraft zu bestimmen. Zu den veränderlichen Bedingungen gehören die Art des zuzuschneidenden Materials, die Höhe bzw. Anzahl der Materiallagen auf dem Borstenbett 62, ob das Vakuumsystem eingeschaltet wird oder nicht, sowie andere Bedingungen, die die Höhe des anzuwendenden Druckes und somit die von der Kammer 60 auf das Flachmaterial S auszuübende Kraft beeinflussen. Die optimalen Drücke und die dazugehörigen Schneidbedingungen werden dann in Form von Daten in einer Tabelle 100 zum Nachschlagen gespeichert, die mit dem Steuercomputer 16 wie in Fig. 2 gezeigt verbunden ist, so daß eine im Umgang mit der Maschine weniger erfahrene Bedienperson lediglich die verschiedenen einen Schneidvorgang definierenden Parameter in den Steuercomputer 16 eingeben muß, woraufhin der Computer mit Hilfe der Tabelle 100 automatisch den von der Luftzufuhrvorrichtung 70 erzeugten Luftdruck und die vom Betätigungselement 86 ausgeübte nach unten gerichtete Kraft einstellt.

Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen beschrieben. Es sind jedoch zahlreiche Abwandlungen und Varianten möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann das Luftzufuhrsystem mit der regulierbaren Luftzufuhrvorrichtung 70und dem Drucksensor 94 statt bei einem Schneidtisch 11, der mit einem Vakuumsystem zum Absaugen eines Teils der Luft nach unten in das luftdurchlässige Borstenbett 62 ausgestattet ist, auch bei anderen Arten von Schneidtischen 11 verwendet werden, die kein Vakuumsystem haben. Der oben beschriebene Schneidtisch 11 ist als Fördertisch ausgebildet, jedoch kann die Erfindung auch bei einem stationären Schneidtisch 11 mit unbeweglichem Bett eingesetzt werden. Das Luftzufuhrsystem kann ferner zusammen mit anderen Arten von Werkzeugen zur Bearbeitung des Flachmaterials S verwendet werden. Anstelle der Drucksensoren 94 können andere Arten von Sensoren eingesetzt, werden, um eine Luftströmung am Rand der Kammer 60 zu erfassen. Auch die Ausbildung der Kammer 60 selbst kann variiert werden, wie es z. B. in der US 3 848 327 beschrieben ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum Bearbeiten von Flachmaterial (S), mit

    einer Einrichtung, die eine horizontale Auflagefläche für mindestens eine Lage eines Flachmaterials (S) in ausgebreitetem Zustand hat,

    einem Werkzeug (28) zum Bearbeiten des auf der Auflagefläche aufliegenden Flachmaterials (S), wobei das Werkzeug (28) relativ zur Auflagefläche entlang Bearbeitungswegen, die sich in einer zur Auflagefläche parallelen Ebene erstrecken, bewegbar ist, und

    einer Luftströmungseinrichtung (60, 70) zum Ausstoßen von Luft auf das Flachmaterial (S) und zum Niederhalten des Flachmaterials (S) auf der Auflagefläche zumindest in der Nachbarschaft des Werkzeuges (28),

    gekennzeichnet durch

    eine Steuereinrichtung (92), die mit der Luftströmungseinrichtung (60, 70) verbunden ist, um den Druck der auf das Flachmaterial (S) ausgestoßenen Luft in Abhängigkeit jeweils eingestellter Bearbeitungsparameter mittels Steuersignalen einzustellen, wozu die Steuereinrichtung (92) eine Tabelle (100) mit verschiedenen Bearbeitungsparametern und diesen Bearbeitungsparametern jeweils entsprechenden Luftdruckwerten der ausgestoßenen Luft enthält, und eine Einrichtung zum Lesen des den jeweils eingestellten Bearbeitungsparametern entsprechenden Luftdruckwertes der ausgestoßenen Luft in der Tabelle (100) vorgesehen ist, die die Abgabe eines diesen Luftdruckwert kennzeichnenden Steuersignals von der Steuereinrichtung (92) an die Luftströmungseinrichtung (60, 70) veranlaßt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sensoreinrichtung (94) zum Erfassen der Niederhaltekraft, mit der die Luftströmungseinrichtung (60, 70) das Flachmaterial (S) auf der Auflagefläche festhält, wobei die Steuereinrichtung (92) mit der Sensoreinrichtung (94) verbunden ist, um die Niederhaltekraft in Abhängigkeit der erfaßten Kraft zu steuern.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

    daß die Sensoreinrichtung (94) den Luftdruck erfaßt, der zwischen einer der Oberfläche des Flachmaterials (S) gegenüberstehenden Fläche der Luftströmungseinrichtung (60, 70) und dem Flachmaterial (S) herrscht,

    und daß die Steuereinrichtung (92) in Abhängigkeit dieses Luftdruckes den Druck der ausgestoßenen Luft so steuert, daß der erfaßte Luftdruck und die Niederhaltekraft jeweils auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (94) nahe dem Umfangsrand einer Luftausstoßeinrichtung der Luftströmungseinrichtung (60, 70) angeordnet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

    daß eine Druckeinrichtung zum Ausüben einer zur Auflagefläche hin gerichteten Kraft die Luftausstoßeinrichtung beaufschlagt,

    und daß die Steuereinrichtung (92) in Abhängigkeit des von der Sensoreinrichtung (94) erfaßten Druckes die Kraft der Druckeinrichtung steuert.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (92) eine Einrichtung zum manuellen Einstellen des Druckes der von der Luftströmungseinrichtung (60, 70) ausgestoßenen Luft hat.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks unter der luftdurchlässigen Auflagefläche zumindest in der Nachbarschaft des Werkzeuges (28).
  8. 8. Verfahren zum Bearbeiten von Flachmaterial (S), welches die folgenden Schritte enthält:

    Vorsehen einer Auflagefläche für mindestens eine Lage eines Flachmaterials (S) in ausgebreitetem Zustand,

    Positionieren eines Bearbeitungswerkzeuges (28) derart, daß es mit dem Flachmaterial (S) für einen Bearbeitungsvorgang in Eingriff bringbar ist, während das Flachmaterial (S) auf der Auflagefläche ausgebreitet ist,

    Festlegen aktueller Bearbeitungsparameter, zu denen die Art des Flachmaterials (S), dessen Dicke und/oder Lagenzahl gehören,

    Ausstoßen von Druckluft auf das auf der Auflagefläche aufliegende Flachmaterial (S), um das Flachmaterial (S) in seiner Lage festzuhalten, während das Bearbeitungswerkzeug (28) für den Bearbeitungsvorgang mit dem Flachmaterial (S) in Eingriff steht,

    Einstellen des Druckes der auf das Flachmaterial (S) ausgestoßenen Druckluft auf einen vorbestimmten Wert,

    gekennzeichnet durch

    Eingeben der Bearbeitungsparameter in eine Steuereinrichtung (92), die eine Tabelle (100) mit mehreren vorbestimmten Luftdruckwerten und diesen zugeordneten Bearbeitungsparametern enthält, wobei jeder Luftdruckwert der zum Festhalten des Flachmaterials (S) auf der Auflagefläche bei den ihm zugeordneten Bearbeitungsparametern geeignete Wert ist,

    Lesen des den aktuellen Bearbeitungsparametern zugeordneten Luftdruckwertes aus der Tabelle (100),

    Einstellen des Druckes der Druckluft auf den gelesenen Luftdruckwert.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellen manuell durchgeführt wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellen die folgenden Schritte umfaßt:

    Erfassen einer Niederhaltekraft, mit der die ausgestoßene Luft das Flachmaterial (S) auf der Auflagefläche festhält, und

    Steuern der von der ausgestoßenen Luft auf das Flachmaterial ausgeübten Niederhaltekraft in Abhängigkeit der erfaßten Niederhaltekraft.






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