DE69606371T2

DE69606371T2 - Steuerung eines Schneidevorgangs

Info

Publication number: DE69606371T2
Application number: DE69606371T
Authority: DE
Inventors: Masahide Hada; Masahiko Maeue
Original assignee: Shima Seiki Mfg Ltd
Current assignee: Shima Seiki Mfg Ltd
Priority date: 1995-10-09
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 2000-07-27
Anticipated expiration: 2016-10-09
Also published as: JP3201941B2; EP0768045B1; JPH09103991A; ES2143715T3; US5791216A; EP0768045A1; DE69606371D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schneid-Steuerungsverfahren, bei dem ein rundes Messer, das eine parallel zur Oberfläche eines Schneidtisches angeordnete Drehwelle aufweist und dadurch schneidet, daß es mit seiner Umfangsschneidekante in ein flächiges Material eindringt, sowie ein Stanzmesser zum Schneiden von Stanzmarkierungen wahlweise verwendet werden, um das auf der Oberfläche des Schneidtisches aufliegende flächige Material zu schneiden. Ein derartiges Verfahren ist aus der GB-A-2 175 828 bekannt.
Gewöhnlich werden Schneidemaschinen verwendet, die ein flächiges Material 2 durch Drehen eines runden Messers 1 schneiden, wie in Fig. 9 und 10 gezeigt ist. Außer den Schneidemaschinen, bei denen das runde Messer 1 als Schneidmesser verwendet wird, existieren Schneidemaschinen, bei denen als Schneidmesser ein gerades Messer verwendet wird, das sich hin- und herbewegt. Im Falle des Schneidens des flächigen Materials 2 mit dem runden Messer 1 kann die Konfiguration eines Schneidkopfes im Vergleich mit dem Fall des Schneidens mit einem geraden, sich hin- und herbewegenden Messers vereinfacht und bezüglich der Größe und des Gewichts reduziert werden. Auch wird die Schnittgeschwindigkeit der Bewegung des Schneidkopfes entlang einer Schnittlinie erhöht, obwohl eine Einschränkung bezüglich der Dicke des zu schneidenden flächigen Materials existiert und obwohl es nicht möglich ist, einen Stapel mehrerer Blätter zu schneiden. Deswegen eignet sich eine Schneidemaschine mit einem runden Messer eher für eine Testfertigung oder eine Kleinserienfertigung als für eine Großserienfertigung.
Fig. 9 zeigt als Beispiel eines typischen Standes der Technik eine Konfiguration, die in der US 4 462 292 beschrieben ist. Das flächige Material liegt auf der harten Oberfläche eines Schneidtisches 3 und wird mit dem runden Messer 1 geschnit ten, das sich im Zustand einer beinahen punktförmigen Berührung mit dem flächigen Material befindet. Dies bedeutet, daß die Messerbreite W1 des runden Messers 1 viel kleiner ist als der Durchmesser D1 des runden Messers 1 (D1> > W1). Bei diesem Stand der Technik ist am Schneidkopf zusätzlich zum runden Messer 1, das entlang einer durch Schnittdaten angezeigten Schnittlinie schneidet, ein Stanzmesser zum Stanzen von Stanzmarkierungen senkrecht zur Schnittlinie angeordnet.
Fig. 10 zeigt eine Konfiguration, bei der zwischen dem flächigen Material 2 und der Oberfläche des Schneidtisches 3 eine Folie 4 mit weicher Unterlage angeordnet ist, und bei der das flächige Material durch Eindringen des runden Messers T in eine Tiefe d geschnitten wird. In diesem Falle ist die Messerbreite W2 des runden Messers 1 wesentlich größer als die Messerbreite W1 nach Fig. 9, obwohl der Durchmesser D1 des runden Messers 1 gleich ist (D1> W2> W1). Infolgedessen kann ein gerader Abschnitt, dessen Länge kleiner ist als die Messerbreite W2, nicht sauber geschnitten werden, weil der Schnitt innerhalb des Abschnitts eingeschränkt ist. Um aus dem flächigen Material mit einem runden Messer 1 ein Formteil mit einem derartigen geraden Abschnitt herauszuschneiden kann ein Überschneiden im Bereich hinter dem geraden Abschnitt nicht vermieden werden.
Ein bekanntes Verfahren zum Vermeiden eines übermäßigen Überschneidens, das ein Formteil erfaßt, ist z. B. in den japanischen ungeprüften Patentanmeldungen JP-A 7-136983 (1995) und JP-A 7-246594 (1995) beschrieben. In beiden Veröffentlichungen wird als Schneidmesser ein rundes Messer nicht benutzt und die Spitzen der Schneidmesser, die bei diesem Stand der Technik verwendet werden, sind relativ zur Oberfläche des flächigen Materials schräg angeordnet. Bei dem in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung JP-A 7-136983 beschriebenen Verfahren werden ein Vorzeichen des gesamten Drehwinkels, wenn der gesamte, das Formteil einschließende Umfang abgetastet wird, und ein Vorzeichen des Schnittwinkels am Endpunkt der geraden Abschnitte, die den Umfang bilden, verwendet, um zu bestimmen, ob ein Schnitt außerhalb des Formteiles liegt oder nicht, wenn ein Überschneiden am Endpunkt durchgeführt wird. Ein Überschneiden wird nur dann durchgeführt, wenn der Schnitt in den Bereich außerhalb des Formteils fällt, wodurch ein zuverlässiges Ausschneiden des Formteiles ermöglicht wird, ohne daß Schnitte innerhalb des Formteiles durchgeführt werden. Bei dem in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung JP-A 7-246594 (1995) beschriebenen Verfahren werden beide Enden eines geraden Abschnitts im voraus mit einem zweiten Schneidmesser geschnitten, dessen Messerbreite kleiner ist als die Messerbreite des ersten Hauptschneidmessers, so daß es weniger wahrscheinlich ist, daß an falschen Stellen geschnitten wird, wonach der mittlere Teil des geraden Abschnitts mit dem ersten Schneidmesser geschnitten wird, wodurch das Überschneiden eliminiert wird, das sonst für bestimmte Ausschnitte an Endpunkten erforderlich ist.
Bei dem Stand der Technik gemäß der US 4 462 292 liegt das flächige Material 2, wie in Fig. 9 gezeigt ist, auf einem Schneidtisch 3, der auf der Oberfläche eine harte Platte aufweist, so daß das runde Messer 1 nicht zu tief in das flächige Material 2 einschneidet und eine Vergrößerung der Messerbreite W1 verhindert wird. Da es jedoch erforderlich ist, daß das runde Messer 1 geringfügig in die harte Platte einschneidet, neigt das Messer zum Verschleiß.
Bei dem in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung JP-A 7-136983 oder JP-A 7-246594 beschriebenen Stand der Technik kann das Verfahren, obwohl das Überschneiden durch Verwendung eines Schneidmessers gesteuert wird, dessen Messerbreite kleiner ist als der zu schneidende gerade Abschnitt, nicht in einem Fall verwendet werden, in dem mit dem runden Messer 1 mit relativ großer Messerbreite W2, wie in Fig. 10 gezeigt ist, ein gerader Abschnitt geschnitten werden soll, der kleiner als die Messerbreite W2 ist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Schneid-Steuerungsverfahren vorzuschlagen, die ein wirksames Schneiden durch Verwendung eines runden Messers und eines weiteren Schneidwerkzeugs ermöglicht. Deswegen zeichnet sich das Schneid- Steuerungsverfahren gemäß dem ersten Absatz der Beschreibung dadurch aus, daß das Stanzmesser mit einem Messer schneidet, dessen Breite kleiner als die des runden Messers ist, und daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
- Feststellen, wenn ein Formteil mit einem geraden Abschnitt herausgeschnitten werden soll, ob die Länge des geraden Abschnitts nicht kleiner ist als die Messerbreite des runden Messers beim Schneiden,
- Wahl des runden Messers, wenn die Länge des geraden Abschnitts nicht kleiner als die Messerbreite des runden Mes-· sers ist, oder wenn eine vorbestimmte Bedingung für ein Überschneiden erfüllt ist, obwohl die Länge des geraden Abschnitts kleiner als die Messerbreite ist, und
- Wahl des Stanzmessers, wenn die Länge des geraden Abschnitts kleiner als die Messerbreite des runden Messers ist und ein Überschneiden mit dem runden Messer nicht zulässig ist.
Obwohl die Messerbreite relativ groß wird, da das flächige Material mit den runden Messer geschnitten wird, indem die Umfangskante in das flächige Material eindringt, wird gemäß der Erfindung ein wirksames Schneiden mit dem runden Messer auch in dem Fall ermöglicht, wenn die Länge des zu schneidenden geraden Abschnitts nicht kleiner als die Messerbreite ist sowie in dem Fall, wenn die Länge kleiner als die Messerbreite ist und ein Überschneiden zulässig ist. Abschnitte, die kürzer als die Messerbreite des runden Messers sind, können durch Verwendung des Schnittwerkzeugs geschnitten werden.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist dadurch ge kennzeichnet, daß ein Überschneiden zulässig ist, wenn dabei das aus dem flächigen Material herauszuschneidende Formteil nicht erfaßt wird, und daß die Frage, ob diese Bedingung erfüllt ist oder nicht, auf der Basis der Position des Formteils in bezug auf eine vorher angegebene Schneidrichtung bestimmt wird.
Da der Schneidvorgang mit dem runden Messer durchgeführt wird, nachdem auf Grund der Position des Formteils in bezug auf eine vorher angegebene Schneidrichtung sichergestellt wurde, daß das Formteil durch das Überschneiden nicht erfaßt wird, wird ein schneller Schneidvorgang ohne Beschädigung des Formteils ermöglicht.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung, daß das Formteil bei einem Überschneiden nicht erfaßt wird, dadurch erfüllt ist, daß man die Vorderkante der Messerbreite am Endpunkt des geraden Abschnitts in dem Fall ausrichtet, in dem die Schneidrichtung zur Formteilseite in dem vorangehenden geraden Abschnitt hin wechselt, anstelle einer Verlängerung des vorangehenden geraden Abschnitts, sowie dadurch, daß man die Hinterkante der Messerbreite am Beginn des geraden Abschnitts in dem Fall ausrichtet, in dem die Schneidrichtung zu einer Seite im vorangehenden geraden Abschnitt hin wechselt, die nicht die Formteilseite ist, anstelle einer Verlängerung des vorangehenden Abschnitts, und bei dem die nächste Schneidrichtung zur Formteilseite des momentanen geraden Abschnitt hin wechselt, anstelle einer Verlängerung des momentanen geraden Abschnitts.
Wenn sich die Schneidrichtung ändert, kann ermittelt werden, ob die Vorder- oder die Hinterkante der Messerbreite an dem Endpunkt oder dem Anfangspunkt des geraden Abschnitts ausgerichtet werden sollte, und zwar auf Grund dessen, ob sich die Schneidrichtung im geraden Abschnitt vor der Änderung zur Formteilseite hin ändert.
Vorzugsweise wird ein gekrümmter Abschnitt mit einer Abschnittslänge, die kürzer als eine vorbestimmte Länge ist, und mit einem Krümmungsradius, der kleiner als ein vorbestimmter Krümmungsradius ist, mit dem Stanzmesser geschnitten.
Da beim Schneiden zusätzlich zum runden Messer mit einer großen Messerbreite ein Schnittwerkzeug mit einer Messerbreite verwendet wird, die kleiner als die des runden Messers ist, können mit dem Schnittwerkzeug leicht auch gekrümmte Abschnitte mit kleinen Durchmessern geschnitten werden, die mit dem runden Messer schwierig zu schneiden sind.
Gemäß der Erfindung wird, wie oben beschrieben wurde, ein flächiges Material mit dem runden Messer derart geschnitten, daß die Schneid-Umfangskante in das Material eindringt. Obwohl die Messerbreite relativ groß ist, wird ein wirksames Schneiden mit dem runden Messer auch in dem Fall ermöglicht, in dem die Länge des zu schneidenden geraden Abschnitts nicht kleiner als die Messerbreite ist, sowie in dem Fall, in dem die Länge kleiner als die Messerbreite ist aber bei dem ein Überschneiden zulässig ist. Abschnitte, die kürzer als die Messerbreite des runden Messers sind, können mit dem Stanzmesser geschnitten werden, ohne einen unangemessen großen Schnitt zu verursachen.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird ein wirksames Schneiden in einem Zustand ermöglicht, in dem ein Überschneiden das aus dem flächigen Material zu schneidende Formteil nicht erfaßt.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann bestimmt werden, ob die Vorder- oder die Hinterkante der Messerbreite an dem Endpunkt des geraden Abschnitts ausgerichtet werden sollte, wenn sich die Schneidrichtung ändert. Da in der ausgerichteten Position kein Überschneiden stattfindet, kann ein übermäßiges Einschneiden in das Formteil verhindert werden.
Weiterhin können mit dem Stanzmesser gekrümmte Abschnitte mit kleinen Krümmungsradien leicht geschnitten werden, die mit dem runden Messer, das beim Schneiden eine große Messerbreite verwendet, schwierig zu schneiden sind.
Andere und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert, wobei in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1A eine schematische Seitenansicht, die das Grundkonzept einer Ausführung der Erfindung darstellt,
Fig. 1B eine Draufsicht der Fig. 1A,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht, die die Verwendung eines Stanzmessers bei der Ausführung gemäß Figur darstellt,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung, die den Aufbau eines Schneidkopfes zeigt, der bei der Ausführung gemäß Fig. 1 verwendet wird,
Fig. 4 ein Blockschaltbild, das die elektrische Schaltung des Schneidkopfes gemäß Fig. 3 zeigt,
Fig. 5A eine Darstellung, die die Beziehung zwischen der x- Achse, der y-Achse und der r-Achse der Schnittdaten bei der Ausführung gemäß Fig. 1 zeigt,
Fig. 5B eine Darstellung, die den Prozeß der Berechnung eines Relativwinkels bei der Ausführung der Erfindung zeigt,
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das den Arbeitsablauf der Ausführung gemäß Fig. 1 zeigt,
Fig. 7A eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Formteils zeigt, das gemäß dem Arbeitsablauf nach Fig. 6 ausgeschnitten wird,
Fig. 7B eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Ausschneidens des Formteils gemäß Fig. 7A zeigt,
Fig. 8 eine Darstellung, die die Verarbeitung des gekrümmten Abschnitts bei der Ausführung gemäß Fig. 1 zeigt,
Fig. 9 eine schematische Seitenansicht, die eine Ausführung gemäß dem Stand der Technik zeigt, und
Fig. 10 eine schematische Seitenansicht, die eine Ausführung gemäß dem Stand der Technik zeigt.
Im nachfolgenden Text werden im Zusammenhang mit den Zeichnungen vorteilhafte Ausführungen der Erfindung beschrieben.
Die Fig. 1A und 1B zeigen das Grundkonzept des Schneid-Steuerungsverfahrens bei einer Ausführung der Erfindung. Wie in Fig. 1A dargestellt ist, liegt ein flächiges Material 2 auf der Oberfläche eines Schneidtisches 3, wobei zwischen dem flächigen Material 2 und dem Schneidtisch 3 eine Grundfolie 4 angeordnet ist. Die Grundfolie 4 ist luftdurchlässig und ist auf einem luftdurchlässigen Transportband 5 angeordnet. In der Oberfläche des Schneidtisches 3 sind mehrere Entlüftungsöffnungen 6 ausgebildet, so daß das flächige Material 2 durch einen Unterdruck gehalten werden kann. Das flächige Material 2 wird mit einem runden Messer 10 und einem Stanzmesser 11 geschnitten, das als ein anderes Schnittwerkzeug verwendet wird. Das runde Messer 10 ist derart ausgebildet, daß es in die Grundfolie 4 in eine Tiefe von d10 eindringt, wodurch das runde Messer 10 eine im Vergleich mit seinem Durchmesser D10 relativ große Messerbreite W10 aufweist (D10> W10). Die Mes serbreite W10 beträgt z. B. ca. 1,27 cm (1/2 inch). Das Stanzmesser 11, das ein Schnittwerkzeug darstellt, dessen Messerbreite W11 kleiner als die Messerbreite W10 ist, wird zum Einschneiden von Stanzmarkierungen in das flächige Material 2 verwendet, die senkrecht zur Schnittlinie verlaufen. Das Stanzmesser 11 ist auch derart ausgebildet, daß es in die Grundfolie 4 in eine Tiefe von d11 eindringt. Beim Auflegen des flächigen Materials 2 auf den Schneidtisch 3 und bei der Entnahme des flächigen Materials 2 nach dem Schneiden wird das Transportband 5 bewegt. Die Grundfolie 4 bewegt sich gleichzeitig mit der Bewegung des Transportbandes 5. Nachdem die Grundfolie 4 eine gewisse Zeit verwendet wurde, wird sie als Verschleißteil ersetzt. Als Schnittwerkzeug kann als das Stanzmesser 11 auch ein Messer zum Schneiden von Textilien oder ein anderes Schnittwerkzeug verwendet werden.
Fig. 1B zeigt ein Beispiel eines Formteils, bei dem zusätzlich zum runden Messer 10 nach Fig. 1A das Stanzmesser 11 verwendet wird. Bei dem geraden Abschnitt P1-P2-P3-P4 wird angenommen, daß die Länge zwischen dem Endpunkt P1 und dem Endpunkt P2 nicht kleiner ist als die Messerbreite WlO des runden Messers 10, wobei die Länge zwischen dem Endpunkt P2 und dem Endpunkt P3 und die Länge zwischen dem Endpunkt P3 und dem Endpunkt P4 kleiner als die Messerbreite W10 sind, während der Schneidvorgang ohne Einschneiden ins auszuschneidende Formteil durchgeführt werden muß, das durch einen Schatten dargestellt ist. Im Abschnitt zwischen dem Endpunkt P2 und dem Endpunkt P3 erfolgt beim Schneiden mit dem runden Messer 10 auf der Seite des Endpunktes P2 ein Überschneiden durch Ausrichten der Vorderkante am Endpunkt P3, obwohl das Überschneiden das Formteil nicht erfaßt. Im Abschnitt zwischen dem Endpunkt P3 und dem Endpunkt P4 kann beim Schneiden mit dem runden Messer 10 nicht verhindert werden, daß ein Schnitt das Formteil zumindest an einem der Endpunkte erfaßt. Deswegen wird der Schneidvorgang mit dem Stanzmesser 11 durchgeführt.
Fig. 2 zeigt das Schneiden eines Abschnitts mit der Länge L durch Verwendung des Stanzmessers 11. Das Stanzmesser 11 mit der Messerbreite W11 wird unter teilweiser Überlappung, wie durch 11(1), 11(2) und 11(3) gezeichnet ist, verschoben, so daß das Material derart geschnitten wird, daß seine Gesamtlänge L beträgt.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Schneidkopfes 12 der Schneidemaschine, die mit dem runden Messer 10 und dem Stanzmesser 11 ausgestattet ist. Der Schneidkopf 12 schneidet das flächige Material 2 während der Bewegung über dem rechteckigen Schneidtisch 3, auf dem das flächige Material 2 liegt und durch Wirkung eines Unterdrucks oder dergleichen gehalten wird, gemäß den Schnittdaten mit der x- und der y-Richtung, die der langen und der kurzen Tischseite entsprechen. Im Schneidkopf 12 ist ein Grundaufbau 13 vorgesehen, über dem eine Steuerschaltung 14 angeordnet ist. Im Schneidkopf 12 sind auch drei Motoren angeordnet: ein Motor 15 für das runde Messer, ein Servomotor 16 zur Winkelverstellung und ein Nockenmotor 17. Der Servomotor 16 zur Winkelverstellung sowie der Nockenmotor 17 sind auf dem Grundaufbau 13 befestigt. Der Motor 15 für das runde Messer ist an einem Halter 18 montiert, der in Richtung der z-Achse senkrecht zur Oberfläche des Schneidtisches 3, nämlich in vertikaler Richtung relativ zum Grundaufbau 13, bewegbar ist.
Am Ende einer Drehwelle, die aus dem Motor 15 für das runde Messer nach unten hinausragt, ist eine Treibscheibe 19 befestigt. In einer senkrecht zu ihrer Achse verlaufenden Ebene ist um die Treibscheibe 19 ein Flachriemen 20 umwickelt. Die Richtung des Flachriemens 20 wird in die vertikale Richtung mittels einer Einstellscheibe 21 geändert. Die Einstellscheibe 21 drückt gegen den Flachriemen 20 mit der Kraft einer Einstellfeder 22, wodurch im Riemen eine Spannung entsteht. Am Ende eines Winkelverstellgliedes 23 befindet sich in Richtung nach unten bezüglich der Position, in der die Einstellscheibe 21 sowie die Einstellfeder 22 angeordnet sind, eine angetriebene Scheibe 24, auf der der Flachriemen 20 gewickelt ist. Die angetriebene Scheibe 24 ist an einem Ende einer Drehwelle 26 befestigt, die in einem Lager 25 drehbar gelagert ist. Am anderen Ende der Drehwelle 26, deren Achse 26a parallel zur Oberfläche des Schneidtisches 3 verläuft, ist das runde Messer 10 in einer Position an der Winkelverstellungsachse 23a des Winkelverstellgliedes 23 derart angeordnet, daß sein Durchmesser mit der senkrechten Richtung übereinstimmt, und schneidet das flächige Material 2 durch die Drehung der Drehwelle 26. Der Durchmesser der Treibscheibe 19 ist größer, z. B. zweimal, als der Durchmesser der angetriebenen Scheibe 24. Mit dieser Konfiguration wird erreicht, daß wenn sich der Motor 15 für das runde Messer mit ca. 3000 U/min dreht, das runde Messer 10 sich mit ca. 6000 U/min dreht. Bei einer derartigen Drehgeschwindigkeit entstehen, wenn die Antriebskraft mittels eines Getriebes übertragen wird, erhebliche Laufgeräusche. Die Verwendung des Flachriemens 20 ermöglicht eine geräuscharme Übertragung der Antriebskraft. Durch eine Verringerung des Durchmessers der angetriebenen Scheibe 24 wird ermöglicht, das runde Messer 10 näher an die Grundfolie 4 zu bringen. Ein Rutschen kann durch eine Vergrößerung der Breite des Flachriemens 20 verhindert werden. Um das Schneiden mit dem runden Messer 10 auch dann sicherzustellen, wenn das flächige Material 2 luftdurchlässig ist, ist es vorteilhaft, die Oberfläche des flächigen Materials 2 mit einer dünnen, luftundurchlässigen Kunststoffolie, zum Beispiel einer Vinylfolie 27, abzudecken.
Zwischen dem Halter 18 und dem Winkelverstellglied 23 ist ein Kugellager 28 angeordnet, das eine geringfügige Winkelverstellung ermöglicht. Der Halter 18 wird gemeinsam mit dem Winkelverstellglied 23 in Richtung der z-Achse verstellt. Um das kombinierte Gewicht beim Aufhängen der Teile zu reduzieren ist eine Ausgleichsfeder 29 vorgesehen. Anstelle der Ausgleichsfeder kann auch eine Anordnung eines Ausgleichsgewichts verwendet werden, das mittels eines Flaschenzugs aufgehängt wird. Das Schneiden des flächigen Materials 2 mit dem runden Messer 10 wird durch Einschneiden der Schnittkante bis zu einer bestimmten Tiefe in die Grundfolie 4 durchgeführt. Es ist erforderlich, daß die Dicke der Grundfolie 4 mindestens das Zweifache der Eindringtiefe der Schnittkante beträgt. Bei einem Durchmesser des runden Messers von zum Beispiel 2,54 cm (1 inch) schneidet dieses ein flächiges Material 2 mit einer Dicke durch, die ca. eine Hälfte des Durchmessers beträgt. Wenn ein gerader Abschnitt der Schnittlinie geschnitten werden muß, der kürzer als die Messerbreite ist, wird nicht mit dem runden Messer 10, sondern mit dem Stanzmesser 11 geschnitten, dessen Messerbreite innerhalb des halben Durchmessers des runden Messers liegt.
Das Stanzmesser 11 ist in einem Spannfutter 30 befestigt und kann im Bedarfsfall durch ein Messer ersetzt werden, das eine andere Messerbreite und/oder eine andere Form der Schneidkante aufweist. Auf der Welle oberhalb des Stanzmessers 11 ist eine Keilnut 31 für eine Winkelverstellung des Stanzmessers 11 um eine Achse 30a angeordnet, während eine Verstellung in Richtung der Achse 30a mittels eines Ölkammerlagers ermöglicht wird. Oberhalb der Keilnut 31 wird ein Schaft des Stanzmessers 11 durch eine Stanzmesserfeder 32 nach unten gedrückt. Der obere Teil der Keilnut 31 wird mittels eines Lagers 33 in einem Halter 34 gelagert, der auf dem Grundaufbau 13 befestigt ist. Auf das Stanzmesser 11 wirkt eine Hubkraft, die über einen Arm 35 auf sein oberes Ende übertragen wird. Im unteren Bereich des Schaftes des Stanzmessers 11 ist ein Lager 36 angeordnet, das eine vertikale Verstellung des Stanzmessers 11 mittels eines Ölkammerlagers ermöglicht.
Der Nockenmotor 17 ist zum Beispiel durch einen Schrittmotor gebildet und ermöglicht eine Winkelverstellung des Nockens 37 des runden Messers sowie des Nockens 38 des Stanzmessers um die Achse 17a. Eine Bezugsposition jedes Nockens wird durch einen Nocken-Ruhelagesensor 39 ermittelt. Der Nocken 37 des runden Messers bewirkt eine vertikale Verstellung des Halters 18 sowie des Winkelverstellgliedes 23 entlang der Winkelver stellachse 23a. Der Nocken 38 des Stanzmessers bewirkt mittels des Armes 35 eine vertikale Verstellung des Stanzmessers 11 entlang der Achse 30a. Die vertikale Verstellung des runden Messers 10 mittels des Nockens 37 des runden Messers sowie die vertikale Verstellung des Stanzmessers 11 durch den Nocken 38 des Stanzmessers werden in Abhängigkeit von der Richtung der Winkelverstellung des Nockenmotors 17 ausgewählt. Das bedeutet, daß die Nocken derart gestaltet sind, daß wenn der Motor eine Winkelverstellung einer Seite bewirkt, die andere Seite in der oberen Stellung wartet.
Am Ende der Ausgangswelle des Winkelverstellung-Servomotors 16 ist ein Antriebszahnrad 40 angeordnet, das mit einem angetriebenen Zahnrad 41 für das runde Messer im Eingriff steht, das im oberen Teil des Winkelverstellgliedes 23 ausgebildet ist. Das angetriebene Zahnrad 41 ist in Richtung der Winkelverstellachse 23a dicker ausgebildet und hält den Eingriff mit dem Antriebszahnrad 40 auch während der vertikalen Verstellung aufrecht. Das angetriebene Zahnrad 41 für das runde Messer steht auch im Eingriff mit einem angetriebenen Zahnrad 42 für das Stanzmesser. Unter dem Schneidkopf 12 sind ein Winkel-Ruhelagesensor 43, der ermittelt, ob sich das angetriebene Zahnrad 41 für das runde Messer in der Bezugs-Winkelposition befindet, ein Schleifrad 44 zum Schleifen des runden Messers 10 sowie ein Solenoid 45 angeordnet, das das Schleifrad 44 in oder außer Berührung mit dem runden Messer 10 bringt. Der Schneidkopf 12 ist an einem Träger 46 angeordnet, der sich in Richtung der x-Achse auf dem Schneidtisch 3 bewegt und sich in dessen Längsrichtung, nämlich in Richtung der y-Achse, bewegen kann.
Fig. 4 zeigt die dem Schneidkopf 12 nach Fig. 3 zugeordnete elektrische Schaltung. Eine Steuerschaltung 14 umfaßt einen Mikrocomputer sowie andere Komponenten und steuert den Motor 15 für das runde Messer, den Winkelverstellung-Servomotor 16, den Nockenmotor 17 und das Solenoid 45 in Abhängigkeit vom Ausgang des Winkel-Ruhestellungsensors 43 sowie des Nocken- Ruhestellungsensors 39. Die Orientierung des runden Messers 10 sowie des Stanzmessers 11 werden im allgemeinen durch die Servosteuerung durch Verwendung des Winkelverstellung- Servomotors 16 geändert, und eines von diesen Messern wird durch den Nockenmotor 17 ausgewählt. Die Bewegung des Schneidkopfes 12 in Richtung der x-Achse und der y-Achse wird durch eine Schneidemaschine-Steuereinrichtung 50 gesteuert, die auf der Schneidemaschine angeordnet ist. Die Schneidemaschine-Steuereinrichtung 50 empfängt die Schnittdaten, die ihr online von einer Design-Einrichtung 60 oder off-line über ein Aufzeichnungsmedium, wie eine Diskette, zugeführt werden. Die Schnittdaten werden durch die Design-Einrichtung 60 vorbereitet, die durch ein CAD-System oder dergleichen gebildet ist, und bestimmen, welches Formteil aus dem flächigen Material 2 herausgeschnitten werden soll. Wenn ein Umschalten zwischen dem runden Messer 10 und dem Stanzmesser 11 stattfindet, wird der Unterschied in der Einstellung des Schneidkopfes 12 korrigiert.
Fig. 5A zeigt die Richtung der r-Achse, die die Orientierung des runden Messers 10 und des Stanzmessers 11 gegenüber der durch die x- und die y-Achse definierten Ebene bestimmt. Es wird angenommen, daß die positive Richtung der r-Achse der Richtung gegen den Uhrzeigersinn entspricht. Fig. 5B zeigt das Verfahren zur Berechnung eines Relativwinkels, der eine Änderung des Winkels für jedeh geraden Schnittabschnitt darstellt. Es wird angenommen, daß ein Abschnitt zwischen dem Endpunkt Q1 und dem Endpunkt Q2 der nun zu schneidende Abschnitt ist, nämlich der aktuelle Abschnitt vom Anfangspunkt Q1 zum Endpunkt Q2. Es wird weiter angenommen, daß der vorliegende Relativwinkel θ1 der Winkel zwischen der verlängerten Linie des vorhergehenden Abschnitts vom Anfangspunkt Q0 zum Endpunkt Q1, der im vorhergehenden Schritt geschnitten wurde, und dem aktuellen Abschnitt ist. Es wird weiter angenommen, daß der nächste Relativwinkel θ2 der Winkel zwischen der verlängerten Linie des aktuellen Abschnitts und dem Abschnitt vom Anfangspunkt Q2 zum Endpunkt Q3 ist, der im näch sten Schritt geschnitten werden soll. Es wird angenommen, daß ein Relativwinkel θ im Bereich 0º < θ < 180º liegt, mit einem Vorzeichen, das ähnlich dem Vorzeichen der r-Achse nach Fig. 5A definiert wird. So zum Beispiel ist der Relativwinkel θ positiv, wenn ein Formteil links von der Schneidlinie existiert, wobei angenommen wird, daß der vorhergehende Abschnitt verlängert wurde und der Schneidprozeß auf der Seite durchgeführt wird, auf der das Formteil liegt.
Fig. 6 zeigt den Arbeitsablauf der erwähnten Ausführung im Falle des Schneidens eines Formteils. Der Schneidprozeß beginnt im Schritt a1 und im Schritt a2 wird bestimmt, ob das Formteil auf der linken oder der rechten Seite liegt. Die Position des Formteiles wird zusammen mit der Schneidrichtung durch die Design-Einrichtung 60 nach Fig. 4 festgelegt.
Wenn sich das Formteil auf der linken Seite befindet, wird im Schritt a10 ermittelt, ob der aktuelle Abschnitt gerade ist oder nicht. Wenn der Abschnitt gerade ist, wird im Schritt all ermittelt, ob seine Länge kleiner als die Messerbreite W10 des runden Messers 10 ist. Wenn die Länge kleiner als die Messerbreite W10 des runden Messers 10 ist, wird im Schritt a12 ermittelt, ob der aktuelle Relativwinkel positiv ist oder nicht. Wenn er nicht positiv ist, wird im Schritt a13 ermittelt, ob der nächste Relativwinkel positiv ist oder nicht. Die Entscheidung darüber, ob der Abschnitt gerade ist oder nicht, wird später erläutert.
Wenn im Schritt a10 ermittelt wird, daß der aktuelle Abschnitt nicht gerade ist, wird im Schritt a14 ermittelt, ob die Abschnittlänge oder der Krümmungsradius größer als ein Bezugswert ist oder nicht. Wenn im Schritt a14 ermittelt wird, daß die Abschnittlänge oder der Krümmungsradius größer als der Bezugswert ist, oder wenn im Schritt all ermittelt wird, daß der Abschnitt nicht kürzer als die Messerbreite ist, wird im Schritt a15 der Schneidprozeß unter Verwendung des runden Messers 10 durchgeführt. Wenn der aktuelle Relativwinkel im Schritt a12 positiv ist, wird im Schritt a16 die Vorderkante des runden Messers 10 zum Endpunkt des Abschnitts bewegt. Wenn im Schritt a13 ermittelt wird, daß der nächste Relativwinkel positiv ist, wird im Schritt a17 der Schneidprozeß durch Ausrichten der Hinterkante des runden Messers 10 am Anfangspunkt des Abschnitts durchgeführt. Wenn im Schritt a13 ermittelt wird, daß der nächste Relativwinkel nicht positiv ist, wird im Schritt a18 der Schneidprozeß ohne Überschneiden unter Verwendung des Stanzmessers 11 durchgeführt. Wenn sämtliche Schneidprozesse in den Schritten a15 bis a18 beendet sind, wird im Schritt a19 ermittelt, ob das Herausschneiden des Formteils beendet ist oder nicht. Wenn noch ein Abschnitt geschnitten werden soll, kehrt der Arbeitsablauf zum Schritt a10 zurück.
Wenn im Schritt a2 ermittelt wird, daß sich das Formteil auf der rechten Seite befindet, wird der Prozeß in Schritten a20 bis a29 durchgeführt. Da die Prozeßabläufe in diesen Schritten im wesentlichen denen in den Schritten a10 bis a19 entsprechen, wird auf eine Beschreibung dieser Prozesse verzichtet. In den Schritten a22 und a23 wird jedoch der Abschnitt, in dem in den entsprechenden Schritten a12 und a13 ein positiver Relativwinkel ermittelt wurde, in einen negativen Wert geändert. Der Grund dafür ist die Tatsache, daß wenn sich das Formteil auf der rechten Seite der Schnittlinie befindet und der Relativwinkel negativ ist, erfolgt der Schneidprozeß in Richtung der Seite, auf der sich das Formteil befindet, unter der Voraussetzung, daß das vorhergehende Formteil fortgesetzt wird, ähnlich wie in dem Fall, in dem sich das Formteil auf der linken Seite befindet und der Relativwinkel positiv ist.
Wenn im Schritt a19 oder a29 ermittelt wird, daß kein Formteil mehr übrigbleibt, wird der Arbeitsablauf im Schritt a30 beendet. Da im allgemeinen aus dem flächigen Material 2 mehrere Formteile herausgeschnitten werden, werden die Prozeßabläufe der Schritte a1 bis a30 entsprechend der Anzahl der Formteile wiederholt. Die oben beschriebenen Prozesse werden in der Steuereinrichtung 50 der Schneidemaschine oder in der Design-Einrichtung gemäß Fig. 4 durchgeführt.
Die Fig. 7A und 7B zeigen Beispiele je eines Formteiles, das in dem in Fig. 6 dargestellten Vorgang herausgeschnitten werden soll. Wie in Fig. 7A dargestellt ist, umfaßt die Schnittlinie auf dem Umfang eines Formteiles 70 gerade Abschnitte S1 bis S6, die kürzer als die Messerbreite des runden Messers 10 sind, sowie einen gekrümmten Abschnitt C. Dabei werden die Abschnitte S1, S5 und S6 mit dem runden Messer 10 geschnitten, dessen Vorderkante in den Schritten a12 bis 16 ausgerichtet wurde. Die Abschnitte S3 und S4 werden mit dem runden Messer 10 geschnitten, dessen Hinterkante in den Schritten a13 bis a17 ausgerichtet wurde. Der Abschnitt S2 wird in den Schritten a13 bis als durch Verwendung des Stanzmessers 11 geschnitten. Fig. 7B zeigt schematisch den Schneidevorgang mit dem runden Messer 10 und dem Stanzmesser 11 während des in Fig. 6 dargestellten Arbeitsablaufs. Die Vorgänge des Ausrichtens der Vorder- und der Hinterkante des runden Messers 10 am Endpunkt und am Anfangspunkt werden einzeln mit 10e und 10r bezeichnet. Das Schneiden eines geraden Abschnitts mit dem Stanzmesser 11 ist mit 11s bezeichnet.
Der in Fig. 7A gezeigte gekrümmte Abschnitt C kann mit dem Stanzmesser 11 bei kleinen Änderungen seiner Richtung geschnitten werden. In Fig. 7B ist der Vorgang des Schneidens eines derartigen gekrümmten Abschnitts mit 11c bezeichnet. Solange ein Überschneiden zulässig ist, können Formteile schnell durch Verwendung des runden Messers 10 geschnitten werden, wodurch der Verfügbarkeitsfaktor der Schneidemaschine verbessert wird.
Fig. 8 zeigt den Ablauf der Ermittlung, ob ein Abschnitt gerade ist oder nicht, sowie der Ermittlung des Krümmungsradius eines gekrümmten Abschnitts. Es wird ein aktueller Abschnitt vom Anfangspunkt Q10 bis zum Endpunkt Q11 mit einer Länge x angenommen. Weiterhin wird angenommen, daß der nächste Relativwinkel θ ist. Wenn der nächste Relativwinkel θ ein spitzer Winkel (0º < θ < 90º) ist, der zum Beispiel kleiner als ein vorbestimmter Winkel 30º ist, und x kürzer als eine vorbestimmte Länge ist, die zum Beispiel auf das Vier- bis Fünffache der Messerbreite während des Schneidens mit dem runden Messer 10 festgelegt ist, wird entschieden, daß der aktuelle Abschnitt gekrümmt ist. Da der Mittelpunkt der Krümmung auf der senkrechten Halbierungslinie der Formteillinie, die den Anfangspunkt Q10 mit dem Endpunkt Q11 verbindet, in einer Position liegt, in der der Winkel an der Spitze θ beträgt, wird der Radius y, der den Abstand zwischen dem Mittelpunkt QC und dem Endpunkt Q10 oder Q11 darstellt, durch die folgende Gleichung dargestellt:
y = x/2 / sin θ/2 (1)
Beim Schneiden gekrümmter Abschnitte mit kleinen Krümmungsradien mit dem runden Messer 10 treten folgende Probleme auf
1) Einschneiden der hinteren Messerkante ins herausgeschnittene Formteil oder ins benachbarte Formteil bei einer Änderung der Messerorientierung, weil die schneidende Messerbreite groß ist.
2) Das flächige Material 2 wird bei der Änderung der Messerorientierung angehoben.
Deswegen wird das Stanzmesser 11 verwendet, wenn die Länge des Abschnitts und der Krümmungsradius im Bezugsbereich liegen, wie im Schritt a14 und a24 in Fig. 6 dargestellt ist. Ein Bezugswert für die Länge des Abschnitts ist zum Beispiel die Messerbreite des runden Messers 10, während ein Bezugswert für den Krümmungsradius zum Beispiel ca. 1/3 einer vorbestimmten Länge, nämlich von ca. 4/3 bis 5/3 der Messerbreite beträgt.
Die Erfindung kann auch in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden, ohne von ihren wesentlichen charakteristischen Merkmalen abzuweichen. Die vorliegenden Ausführungen werden deshalb in allen Einzelheiten als illustrativ und nicht einschränkend angesehen, wobei der Rahmen der Erfindung eher durch die abhängigen Ansprüche als durch die vorhergehende Beschreibung festgelegt wird und sämtliche Änderungen, die im Rahmen der Bedeutung und im Äquivalenzbereich der Ansprüche auftreten, als zur Erfindung gehörend angesehen werden.

Claims

1. Schneid-Steuerungsverfahren, bei dem wahlweise ein rundes Messer (10), das eine parallel zur Oberfläche eines Schneidtisches (3) angeordnete Drehwelle aufweist und dadurch schneidet, daß es mit seiner Umfangskante in ein flächiges Material einschneidet, sowie ein Stanzmesser (11) zum Einschneiden von Stanzmarkierungen verwendet werden, um ein auf der Oberfläche des Schneidtisches aufliegendes flächiges Material (2) zu schneiden, dadurch gekennzeichnet, daß das Stanzmesser (11) mit einem Messer schneidet, dessen Breite kleiner als die des runden Messers (10) ist, und daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

- Feststellen, wenn ein Formteil mit einem geraden Abschnitt herausgeschnitten werden soll, ob die Länge des geraden Abschnitts nicht kleiner als die Messerbreite des runden Messers (10) beim Schneiden ist,

- Wahl des runden Messers (10), wenn die Länge des geraden Abschnitts nicht kleiner als die Messerbreite des runden Messers ist, oder wenn eine vorbestimmte Bedingung für ein Überschneiden erfüllt ist, obwohl die Länge des geraden Abschnitts kleiner als die Messerbreite ist, und

- Wahl des Stanzmessers (11), wenn die Länge des geraden Abschnitts kleiner als die Messerbreite des runden Messers ist und ein Überschneiden mit dem runden Messer nicht zulässig ist.

2. Schneid-Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überschneiden zulässig ist, wenn dabei nicht das aus dem flächigen Material (2) herauszuschneidende Formteil erfaßt wird, und daß die Frage, ob diese Bedingung erfüllt ist oder nicht, auf der Basis der Position des Formteils in bezug auf eine vorher angegebene Schneidrichtung bestimmt wird.

3. Schneid-Steuerungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung, daß das Formteil bei einem Überschneiden nicht erfaßt wird, dadurch erfüllt ist, daß man die Vorderkante der Messerbreite am Endpunkt des geraden Abschnitts in dem Fall ausrichtet, in dem die Schneidrichtung zur Formteilseite in dem vorangehenden geraden Abschnitt hin wechselt, anstelle einer Verlängerung des vorangehenden geraden Abschnitts, sowie dadurch, daß man die Hinterkante der Messerbreite am Beginn des geraden Abschnitts in dem Fall ausrichtet, in dem die Schneidrichtung zu einer Seite im vorangehenden geraden Abschnitt hin wechselt, die nicht die Formteilseite ist, anstelle einer Verlängerung des vorangehenden Abschnitts, und bei dem die nächste Schneidrichtung zur Formteilseite des momentanen geraden Abschnitts hin wechselt, anstelle einer Verlängerung des momentanen geraden Abschnitts.

4. Schneid-Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gekrümmter Abschnitt mit einer Abschnittslänge, die kürzer als eine vorbestimmte Länge ist, und mit einem Krümmungsradius, der kleiner als ein vorbestimmter Krümmungsradius ist, mit dem Stanzmesser geschnitten wird.

5. Schneid-Steuerungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Länge die Messerbreite des runden Messers (10) ist, und daß der vorbestimmte Krümmungsradius 4/3 bis 5/3 der Messerbreite des runden Messers (10) beträgt.

6. Schneid-Steuerungsverfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gekrümmte Abschnitt während einer allmählichen Richtungsänderung des Stanzmessers (11) geschnitten wird.