Rollenwerkzeug zum Schneiden einer auf einem Werkstück aufgebrachten Folie sowie Schneidvorrichtung mit einem derartigen Rollenwerkzeug

Abstract

 Ein Rollenwerkzeug (2) dient zum Schneiden einer auf einem Werkstück aufgebrachten Folie. Das Werkzeug hat eine Schneidrolle (4) mit einer Welle (5) und einem um diese rollenden Schneid-Rollenkörper (7) mit einem umlaufenden Schneidmesser (8). Die Schneidrolle (4) ist relativ zum Werkstück (3) zum Folienschneiden in einer Schneidebene linienhaft führbar. Es resultiert ein Rollenwerkzeug, mit dem ein definiertes Ausschneiden einer vorgegebenen Folienkontur möglich ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Rollenwerkzeug zum Schneiden einer auf einem Werkstück aufgebrachten Folie. Ferner betrifft die Erfindung eine Schneidvorrichtung mit einem derartigen Rollenwerkzeug.

[0002] Aus der WO 03/057440 A1 ist ein Rollenwerkzeug zum Schneiden von nichtmetallischem, empfindlichem Material bekannt. Eine Schneidvorrichtung weist dort neben dem Rollenwerkzeug noch einen Rollenwerkzeug-Halter auf. Ein Arbeitstisch kann relativ zum Rollenwerkzeug um eine Achse senkrecht zur Schneidebene verschwenkt werden.

[0003] Weitere Schneidvorrichtungen und Schneidwerkzeuge sind bekannt aus der DE-PS 456 721, der DE-PS 301 937, der DE 698 15 322 T2 und der DE 09 03 137.7 U1.

[0004] Zum Schutz gegen Verkratzen oder Verschmutzung weisen Werkstücke häufig einen Überzug mit einer Schutzfolie auf. Diese Schutzfolie muss, zum Beispiel zur Bearbeitung des Werkstücks, oft bereichsweise abgezogen werden, wobei die Folie an anderen Stellen verbleiben soll, um dort ihre Schutzfunktion auszuüben. Um die Schutzfolie bereichsweise abziehen zu können, muss diese längs der abzuziehenden Kontur eingeschnitten werden. Dies erfolgte bisher in der Regel manuell, was zeitraubend und ungenau ist und zudem die Gefahr einer sichtbaren Beschädigung des Werkstücks mit sich bringt. Das maschinelle Schneiden einer Folie auf einem Werkstück birgt ebenfalls das Risiko, das Werkstück zu beschädigen.

[0005] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rollenwerkzeug zum Schneiden auf einer auf einem Werkstück aufgebrachten Folie zu schaffen, mit welchem ein definiertes Ausschneiden einer vorgegebenen Folienkontur möglich ist.

[0006] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Rollenwerkzeug mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

[0007] Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein Rollenwerkzeug, mit dem zum Beispiel Sicken in Bleche geformt werden können, durch eine entsprechende Modifikation auch zum Folienschneiden eingesetzt werden kann. Hierzu weist die Rolle des Rollenwerkzeugs ein umlaufendes Schneidmesser auf, welches die Folie längs einer vorgegebenen Bahn bzw. Kontur durchschneidet. Die Bahnvorgabe erfolgt durch die linienhafte Führung der Schneidrolle relativ zum Werkstück. Auf diese Weise ist ein definiertes und präzises Folienschneiden gegeben, welches zudem schneller erfolgen kann als das manuelle Folienschneiden. Das Rollenwerkzeug kann insbesondere auf einer vom Markt her bekannten, CNC-gesteuerten Stanzmaschine zum Einsatz kommen. Hierbei wird das Stanzwerkzeug der Stanzmaschine durch das Rollenwerkzeug ersetzt. Das Werkzeug der Stanzmaschine kann aufgrund der CNC-Steuerung vorgegebene Bahnen, insbesondere vorgegebene Kurven und Radien abfahren. Die Schneidrolle stützt sich über das Werkstück am Gegenkörper ab, was das Werkstück entlastet. Dadurch, dass der Schneid-Rollenkörper und der Gegenkörper zueinander federnd derart gelagert sind, dass der Schneidhub der Schneidrolle größer als die Stärke der zu schneidenden Folie vorgebbar ist, kann ein sicheres Durchschneiden der Folie auf dem Werkstück gewährleistet werden, ohne das Werkstück dabei zu beschädigen.

[0008] Eine federnde Lagerung des Gegenkörpers nach Anspruch 2 schafft einen Toleranzausgleich. Der Schneidhub der Schneidrolle kann etwas größer als die Stärke der zu schneidenden Folie gewählt werden, ohne dass dann zwangsläufig große Druckkräfte zwischen dem Schneidmesser und dem Werkstück wirken. Die Folie wird auf diese Weise sicher durchgeschnitten, ohne dass hierunter die Schneide des Schneidmessers oder das Werkstück leiden.

[0009] Eine Mehrzahl von Druckfedern nach Anspruch 3 führt zu einer definierten federnden Abstützung des Gegenkörpers.

[0010] Ein Haltering nach Anspruch 4 verhindert, dass der Gegenkörper vom Stützkörper unerwünscht freikommt.

[0011] Ein Überstand des Schneidmessers nach Anspruch 5 hat sich für die meisten derzeitigen Folienschneidaufgaben als ausreichend herausgestellt. Schneidmesser mit einem derartigen Überstand können hergestellt werden, in dem der Schneid-Rollenkörper entsprechend spanend bearbeitet wird. Der Schneid-Rollenkörper mit dem Schneidmesser wird in diesem Fall aus dem Vollen in einem Stück hergestellt.

[0012] Eine federnde Lagerung des Schneid-Rollenkörpers nach Anspruch 6 hat Vorteile, die denjenigen entsprechen, die im Zusammenhang mit dem Anspruch 3 schon erläutert wurden. Gleichzeitig kann ein ungefederter Gegenkörper verwendet werden.

[0013] Druckfedern nach Anspruch 7 bzw. eine Führung nach Anspruch 8 führen zu einer definierten federnden Abstützung des Schneid-Rollenkörpers.

[0014] Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schneidvorrichtung zu schaffen, mit der auf Werkstücken aufgebrachte Folien längs beliebiger Konturen ausgeschnitten werden können.

[0015] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Schneidvorrichtung nach Anspruch 9.

[0016] Die Vorteile der Schneidvorrichtung entsprechen denjenigen, die vorstehend schon im Bezug auf das Rollenwerkzeug angesprochen wurden.

[0017] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1

einen vertikalen Längsschnitt durch ein Rollenwerkzeug, wobei eine Drehachse eines Schneid-Rollenkörpers in der Schnittebene liegt;

Fig. 2

eine Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 1 im Bereich eines Schneidmessers des Schneid-Rollenkörpers;

Fig. 3

einen Schnitt durch ein Werkstück in Form eines Blechs, auf dem eine nicht dargestellte Folie aufgebracht ist, die mit dem Rollenwerkzeug geschnitten werden soll;

Fig. 4

einen vertikalen Längsschnitt durch einen Gegenkörper mitsamt dessen Federlagerung zur Ergänzung des Rollenwerkzeugs;

Fig. 5

einen zu Fig. 1 ähnlichen vertikalen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Rollenwerkzeugs und eines Gegenkörpers; und

Fig.6

eine Explosionsdarstellung des Rollenwerkzeugs nach Fig. 5.

[0018] Ein in Fig. 1 im Schnitt ohne einen Gegenkörper 1 (vgl. Fig. 4) dargestelltes, insgesamt mit 2 bezeichnetes Rollenwerkzeug dient zum Schneiden einer auf einem Werkstück 3 aufgebrachten, in Fig. 3 nicht dargestellten Folie.

[0019] Das in Fig. 1 dargestellte Rollenwerkzeug 2 hat eine Schneidrolle 4 mit einer Welle 5, die als Zylinderstift ausgeführt ist. Um die Welle 5 rollt, gelagert durch zwei axial zueinander beabstandete Nadellager 6, ein Schneid-Rollenkörper 7 mit einem mittig umlaufenden Schneidmesser 8. Letzteres ist in der Ausschnittsvergrößerung der Fig. 2 dargestellt und hat einen dreieckigen Querschnitt, wobei die beiden Schneidflanken 9 in etwa zwei Seiten eines gleichseitigen Querschnitts-Dreiecks bilden, dessen dritten Seite von der Basis des Schneidmesser-Querschnitts gebildet wird. Das Schneidmesser 8 steht über eine Mantelfläche 10 eines hohlzylindrischen Gegenkörpers 1 des Schneid-Rollenkörpers 7 mit einem Überstand h von 80 µm über. Auch andere Überstände, zum Beispiels im Bereich zwischen 50 und 100 µm sind möglich.

[0020] Das in Fig. 1 dargestellte Rollenwerkzeug 2 steht mit einem nicht dargestellten Antrieb in Verbindung, mit dessen Hilfe ein Verschwenken bzw. Verdrehen des in Fig. 1 dargestellten Rollenwerkzeugs 2 um eine Schwenk- bzw. Drehachse 12 möglich ist. Die Schwenkachse 12 steht senkrecht auf einer in Fig. 3 oberen Schneid- bzw. Bearbeitungsebene 13, also senkrecht auf der zu schneidenden, auf dem Werkstück 3 aufgebrachten Folie.

[0021] Beim Folienschneiden ist das Werkstück 3 zwischen der Schneidrolle 4 und dem Gegenkörper 1 angeordnet. Der Gegenkörper 1 ist senkrecht zur Schneidebene 13 federnd gelagert. Hierzu stützt sich der Gegenkörper 1 federnd an einem maschinenrahmenfesten und in Fig. 4 unten dargestellten Stützkörper 14 ab. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Gegenkörper 1 und dem Stützkörper 14 eine Mehrzahl, bei der dargestellten Ausführungsform insgesamt acht, von Druckfedern 15 angeordnet. Sowohl die gegenkörperseitigen Enden der Druckfedern 15 als auch die stützkörperseitigen Enden stützen sich in Sackbohrungen 16 des Gegenkörpers 1 einerseits und in Sackbohrungen 17 des Stützkörpers 14 andererseits ab. Die Sackbohrungen 16 im Gegenkörper 1 sind dabei tiefer ausgeführt als die Sackbohrungen 17 im Stützkörper 14. Das Federspiel des Gegenkörpers 1 beträgt 0,5 mm.

[0022] In Fig. 4 von oben her gesehen ist der Gegenkörper 1 rund, hat also eine insgesamt scheibenförmige Gestalt. Der Stützkörper 14 ist in etwa tellerförmig und ebenfalls rund. Am Stützkörper 14 ist in Fig. 4 oben ein Haltering 18 angeflanscht. Letzterer hat einen inneren Umfangsvorsprung 19. Dieser hintergreift den Gegenkörper 1, wobei der Umfangsvorsprung 19 in eine hierzu komplementär geformte Umfangs-Ringnut 20 eingreift.

[0023] Der Gegenkörper 1 mit dem Stützkörper 14 und dem Haltering 18 ist hydraulisch in einen nicht dargestellten Maschinenrahmen geklemmt.

[0024] Die auf dem Werkstück 3 aufgebrachte Folie wird mit dem Rollenwerkzeug 2 folgendermaßen geschnitten: Zunächst wird das Werkstück 3 auf dem Gegenkörper 1 fixiert. Die auf dem Werkstück 3 aufgebrachte Folie ist in dieser fixierten Stellung der Schneidrolle 4 zugewandt. Anschließend wird die Schneidrolle 4 hydraulisch auf das Werkstück 3 abgesenkt. Dieses Absenken geschieht mindestens soweit, bis das Schneidmesser 8 die auf dem Werkstück 3 aufgebrachte Folie vollständig durchdrungen hat. In der Regel wird die Schneidrolle 4 noch etwas weiter abgesenkt, so dass die Schneidenspitze des Schneidmessers 8 auf das Werkstück 3 drückt und letzteres mitsamt dem Gegenkörper 1 gegen die Vorspannung der Druckfedern 15 zum Stützkörper 14 hin verlagert.

[0025] Anschließend wird das Rollenwerkzeug 2 mit Hilfe des nicht dargestellten Antriebs relativ zum Werkstück längs der gewünschten Folienschneidkontur verlagert. Das Schneidmesser 8 rollt dabei auf dem Werkstück 3 ab und durchschneidet die Folie längs der gewünschten Schneidkontur.

[0026] Der Schneidvorgang verläuft längs einer geschlossenen Schneidkontur. Sobald diese geschlossene Schneidkontur fertiggestellt ist, wird die Schneidrolle 4 vom Werkstück 3 abgehoben. Die ausgeschnittene Folienkontur kann dann vom Werkstück 3 abgezogen werden. Dort, wo nach dem Abziehen die Folie nicht mehr vorhanden ist, kann das Werkstück 3 sodann anderweitig bearbeitet, zum Beispiel gestanzt oder geprägt werden.

[0027] Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform eines insgesamt mit 21 bezeichneten Rollenwerkzeugs. Komponenten des Rollenwerkzeugs 21, die denjenigen entsprechen, die vorstehend im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 schon erläutert wurden, werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.

[0028] Beim Rollenwerkzeug 21 ist nicht ein Gegenkörper 22, sondern das Rollenwerkzeug 21 selbst gefedert. Hierzu weist das Rollenwerkzeug 21 einen Tragkörper 23 auf, der fest mit einer Werkzeugaufnahme verbunden wird. Zusätzlich hat das Rollenwerkzeug 21 noch zwei Lagerbuchsen 24, 25, die ein Axial-/Radiallager für die beiden Endabschnitte der Welle 5 darstellen.

[0029] Der Schneid-Rollenkörper 7 ist zwischen den Lagerbuchsen 24, 25 angeordnet.

[0030] Zwischen den Lagerbuchsen 24, 25 und dem Tragkörper 23 stützen sich Druckfedern 26 ab, deren Funktion derjenigen der Druckfedern 15 der Ausführung nach den Fig. 1 bis 4 entspricht. Eine Federbewegung der Lagerbuchsen 24, 25 parallel zur Schwenkachse 12 ist geführt über gegenüberliegende, einstückig mit den Lagerbuchsen 24, 25 verbundene Nasen 27, die in hierzu komplementäre Führungsnuten 28 des Tragkörpers 23 eingreifen.

[0031] Zusammengehalten wird das Rollenwerkzeug 21 durch einen rechteckigen Montagerahmen 29, der ein Fenster 30 zum Durchtritt eines unteren Abschnitts des Schneid-Rollenkörpers 7 aufweist. Vier im Bereich der Ecken des Montagerahmens 29 angeordnete Bohrungen 31 dienen zur Aufnahme nicht dargestellter Montageschrauben, die in entsprechende Sackbohrungen im Tragkörper 23, die ebenfalls nicht dargestellt sind, beim Montieren des Rollenwerkzeugs 21 eingeschraubt werden.

[0032] Zur Ausrichtung des Rollenwerkzeugs 21 relativ zur Werkzeugaufnahme dient ein Ausrichtkeil 32, der mittels einer Schraube 33 in Fig. 5 von oben her mit dem Tragkörper 23 verbunden wird.

[0033] Beim Schneiden einer Folie drückt die Schneidenspitze des Schneidmessers 8 über das Werkstück 3 gegen den Gegenkörper 22, sodass der Schneid-Rollenkörper 7 mitsamt den Lagerbuchsen 24, 25 gegen die Vorspannung der Druckfedern 15 zum Tragkörper 23 hin verlagert werden.

Ansprüche

1. Rollenwerkzeug (2; 21) zum Schneiden einer auf einem Werkstück (3) aufgebrachten Folie

- mit einer Schneidrolle (4) mit einer Welle (5) und einem um diese rollenden Schneid-Rollenkörper (7) mit einem umlaufenden Schneidmesser (8),

- wobei die Schneidrolle (4) relativ zum Werkstück (3) zum Folienschneiden in einer Schneidebene (13) linienhaft führbar ist,

- mit einem Gegenkörper (1), wobei das Werkstück (3) beim Folienschneiden zwischen der Schneidrolle (4) und dem Gegenkörper (1) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass der Schneid-Rollenkörper (7) und der Gegenkörper (1) relativ zueinander bezüglich einer Bewegungsrichtung senkrecht zur Schneidebene (13) federnd gelagert sind,

- wobei der Federhub und die Federkraft der federnden Lagerung so vorgegeben sind, dass ein Schneidhub der Schneidrolle (4) größer als die Stärke der zu schneidenden Folie vorgebbar ist.

2. Rollenwerkzeug (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenkörper (1) senkrecht zur Schneidebene (13) federnd gelagert ist.

3. Rollenwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Gegenkörper (1) federnd an einem maschinenrahmenfesten Stützkörper (14) abstützt, wobei eine Mehrzahl von Druckfedern (15) zwischen dem Gegenkörper (1) und dem Stützkörper (14) angeordnet sind.

4. Rollenwerkzeug nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen am Stützkörper (14) festgelegten Haltering (18), der einen inneren Umfangsvorsprung (19) aufweist, der den Gegenkörper (1) am Stützkörper (14) halternd hintergreift.

5. Rollenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidmesser (8) über eine Mantelfläche (10) eines zylindrischen Grundkörpers (11) des Schneid-Rollenkörpers (7) mit einem Überstand (h) zwischen 50 und 100 µm, insbesondere mit einem Überstand von 80 µm, übersteht.

6. Rollenwerkzeug (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneid-Rollenkörper (7) senkrecht zur Schneidebene (13) federnd gelagert ist.

7. Rollenwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schneid-Rollenkörper (7) über mindestens einen Lagerkörper (24, 25) federnd an einem werkzeugaufnahmefesten Tragkörper (23) abstützt, wobei mindestens eine Druckfeder (26) zwischen dem mindestens einen Lagerkörper (24, 25) und dem Tragkörper (23) angeordnet ist.

8. Rollenwerkzeug nach ein Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federbewegung des Lagerkörpers (24, 25) relativ zum Tragkörper (23) über eine Nutführung (27, 28) geführt ist.

9. Schneidvorrichtung

- mit einem Rollenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

- mit einem Rollenwerkzeug-Halter,

- mit einem Antrieb zum Verschwenken des Rollenwerkzeug-Halters um eine Achse (12) senkrecht zur Schneidebene (13).

Zeichnung