Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum teilweisen Durchtrennen eines Werkstücks, welches bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Leder, Kunststoff oder dergleichen besteht. Die Vorrichtung umfasst dabei eine Auflage für das Werkstück, eine von einer Führungseinrichtung geführte Schneideinrichtung, die mittels einer Halterung an einer Werkzeugaufnahme der Führungseinrichtung angeordnet ist, sowie ein an der Werkzeugaufnahme angeordnetes Erfassungselement, das zur Erfassung eines Abstandes zwischen dem Erfassungselement und der Auflage ausgebildet ist. Derartige Vorrichtungen gelangen vorzugsweise zur Anwendung um Airbag-Klappen herzustellen, die sich bei einer Auslösung eines Airbags auf kontrollierte Weise öffnen und einen gasgefüllten Luftsack temporär in dem Zwischenraum zwischen einem Passagier eines verunfallten Fahrzeuges und einer Fahrzeugwandung aufblähen.

Stand der Technik

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 203 14 281 Ul bekannt. Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass zwar mittelsdes Abstandsensors der Abstand zum Werkstück exakt erfasst werden kann, jedoch die Zeit bis der Abstand zum Werkstück bei einer Abweichung erneut angepasst und eingestellt ist teilweise lange dauert, was zu einer Verschlechterung der Schnittqualität führt.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum teilweisen Durchtrennen eines Werkstücks zu schaffen, die die bekannten Probleme aus dem Stand der Technik löst und die dazu geeignet ist, auf Abstandsveränderungen zwischen Werkstück und Schneideinrichtung schnell zu reagieren und somit die Schnittqualität zu verbessern.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung gemäß dem Gegenstand des Patentanspruchs 1. Alternative Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Schneideinrichtung dahingehend zu optimieren, dass diese in der Lage ist, besonders zügig auf Abstandsänderungen zwischen Schneideinrichtung und Werkstück zu reagieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum teilweisen Durchtrennen eines Werkstücks, das bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Leder, Kunststoff oder dergleichen besteht, umfasst dazu eine Auflage für das Werkstück, eine von einer Führungseinrichtung geführte Schneideinrichtung, die mittels einer Halterung an einer Werkzeugaufnahme der Führungseinrichtung angeordnet ist, sowie ein an der Werkzeugaufnahme angeordnetes Erfassungselement, das zur Erfassung eines Abstandes zwischen dem Erfassungselement und der Auflage ausgebildet ist. Dabei ist die Halterung zusätzlich zu einem

Führungseinrichtungsantrieb durch einen an der

Werkzeugaufnahme angeordneten Antrieb in Bezug auf die Werkzeugaufnahme im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Auflage verschiebbar. Dadurch, dass ein zusätzlicher an der Werkzeugaufnahme angeordneter Antrieb vorgesehen ist, ist es möglich, die Halterung und damit die Schneideinrichtung von der Werkzeugaufnahme zu entkoppeln, so dass beim Bewegen der Halterung durch den Antrieb die Trägheit der bewegten Teile (also der Schneideinrichtung) wesentlich reduziert wird, so dass auf einen sich veränderten Abstand zwischen Auflage und Schneideinrichtung, welcher durch das Erfassungselement erfasst wird, unmittelbar und im Wesentlichen unverzögert reagiert werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, eine Restwerkstückstärke beim teilweisen Durchtrennen des Werkstücks stets exakt einzuhalten, so dass die Bearbeitungsqualität verbessert wird.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstand der Schneideinrichtung zu der Auflage beim Schneiden durch den Führungseinrichtungsantrieb und/oder den Antrieb einstellbar. Auf diese Weise ist es mit Vorteil möglich, den Führungseinrichtungsantrieb bei großen Verstellbewegungen zu verwenden, um den Antrieb anforderungsgemäß zum unmittelbaren ausgleichen kleiner Verstellbewegungen zu verwenden, so dass die geforderte Restwerkstückstärke des Werkstücks mit Vorteil exakt eingehalten werden kann.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Antrieb ein Linearantrieb, der einen Servomotor umfasst. Auf diese Weise ist es besonders vorteilhaft möglich, den Antrieb schnell und exakt zur Einhaltung des Abstands zwischen Schneideinrichtung und Auflage zu verwenden. Der Servomotor kann dabei mit Vorteil einen Spindelantrieb umfassen.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der Antrieb der Vorrichtung einen Piezoantrieb. Piezoantriebe haben den Vorteil, dass sie besonders schnell und ohne ein magnetisches Feld zu erzeugen den Antrieb in die gewünschte Position fahren können. Die Führungseinrichtung der Vorrichtung kann dabei zumindest zwei zueinander bewegliche, miteinander verbundene Achsen aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, die Beweglichkeit der Führungseinrichtung im Raum wesentlich zu erhöhen, so dass die Führungseinrichtung mit Vorteil unterschiedlichste Positionen anfahren kann und die Schneideinrichtung dort wirken kann.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Erfassungselement dazu ausgebildet, den Abstand zur Auflage induktiv zu erfassen. Auf diese Weise ist es möglich, den Abstand zu der Auflage zu erfassen, ohne dass das Werkstück die Abstandserfassung beeinflusst. Es ist also möglich, den Abstand zwischen Erfassungselement und Auflage sen, während ein Werkstück zwischen Erfassungselement und Auflage angeordnet ist .

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Erfassungselement starr an der Werkzeugaufnahme angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, durch das unbeweglich angeordnete Erfassungselement den Abstand zwischen Aufnahme und Erfassungselement und damit den Abstand zwischen Aufnahme und Schneideinrichtung besonders exakt zu erfassen.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Führungseinrichtung ein Roboter, insbesondere ein Gelenkarmroboter. Auf diese Weise werden die Flexibilität und die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung mit Vorteil erhöht.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Aüsführungsform ist die Schneideinrichtung mit einer feststehenden Klinge versehen und ist wahlweise dazu ausgebildet, ein Trennmittel in einen durchgeführten Schnitt einzubringen. Mittels einer feststehenden Klinge ist es möglich, gleichmäßige Schnitte in ein Werkstück einzubringen. Wenn dabei die Schneideinrichtung in einer alternativen Ausführungsform noch dazu ausgebildet ist, ein Trennmittel in einen durchgeführten Schnitt einzubringen, so ist es mit Vorteil möglich, vor einem etwaigen anschließenden Hinterschäumen des Werkstücks, den durchgeführten Schnitt so vorzubereiten, dass kein Schäummaterial oder dergleichen in den Schnitt eindringt.

Alternativ kann die Schneideinrichtung als

Sonotrodenschneideinrichtung und/oder als eine ein rotierendes Messer aufweisende Schneideinrichtung ausgebildet sein .

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Führungseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum teilweisen Durchtrennen eines Werkstücks,

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung in vergrößerter Darstellung, und

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm, aus dem sich die

Ansteuerung des Führungseinrichtungsantriebs und des Antriebs ergeben.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines exemplarischen Beispiels unter Bezugnahme auf die Fig. 1-3 beschrieben.

Dabei zeigt Fig. 1 eine an einer Führungseinrichtung 20 angeordnete erfindungsgemäße Vorrichtung 10. Die Führungseinrichtung 20, welche in der gezeigten Ausführungsform als (Gelenkarm-) Roboter 20 gezeigt ist, ist so im Raum verfahrbar, dass die Schneideinrichtung 14 unmittelbar über einem auf einer Auflage 12 (nicht gezeigt) aufgelegten Werkstück 11 angeordnet werden kann. Die Vorrichtung 10 weist dabei eine Werkzeugaufnahme 22 auf, wobei insbesondere auf Fig. 2 verwiesen wird. An der Werkzeugaufnahme 22 ist ein Antrieb 24 vorgesehen, an welchem eine Halterung 16 angebracht ist. Dabei ist der stationäre Teil des Antriebs 24 an der Werkzeugaufnahme 22 befestigt und der bewegte Teil des Antriebs 24 an der Halterung 16.

An der Halterung 16 ist eine Schneideinrichtung 14 angeordnet. Die Halterung 16 ist mittels des Antriebs 24 so verfahrbar, dass, wenn die Schneideinrichtung 14 in etwa in Schneidposition über dem Werkstück 11 angeordnet ist, diese in etwa senkrecht zur Oberfläche der Auflage 12 verfahrbar

An der Werkzeugaufnahme 22 ist ferner ein Erfassungseiement 26 angeordnet, welches dazu ausgebildet ist, den Abstand zwischen Aufnahme 12 und Erfassungselement 26 zu erfassen. Das Erfassungselement 26 ist dabei in der gezeigten Ausführungsform in der Nähe der Schneideinrichtung 14 angeordnet .

Mit dem Erfassungselement 26 wird der Abstand zwischen Auflage 12 und Erfassungseiement 26 fortlaufend erfasst. Dadurch, dass die Position der Schneideinrichtung 14 bedingt durch den bekannten Ausfahrgrad des Antriebs 24 in Bezug auf die Werkzeugaufnahme 22 bekannt ist, ist es möglich, aus dem Abstand zwischen Erfassungselement 26 und Auflage 12 den Abstand zwischen Schneideinrichtung 14 und Auflage 12 zu ermitteln. Auf diese Weise kann während dem Schneiden mit der Schneideinrichtung 14 fortlaufend die Restwerkstückstärke des Werkstücks 11 bestimmt werden.

Tritt beim Schneiden mit der Schneideinrichtung 14 eine Veränderung des Abstands zwischen Auflage und Erfassungselement 26 auf, so erfasst das Erfassungselement 26 dies und veranlasst selbstständig bzw. über eine geeignete Steuereinrichtung, dass der Antrieb 24 diese Abstandsänderung unmittelbar korrigiert. Da der Antrieb 24 in der gezeigten Ausführungsform lediglich die Schneideinrichtung 14 und die Halterung 16 bewegt, ist die Trägheit der bewegten Massen sehr gering, wodurch es möglich ist, unmittelbar auf Abstandsänderungen zwischen dem Erfassungselement 26 und der Auflage 12 zu reagieren. Dies hat den Vorteil, dass die Führungseinrichtung 20 nicht fortwährend nachregeln muss, sondern dass es genügt, lediglich die Halterung 16 und damit die Schneideinrichtung 14 zu verfahren. Auf diese Weise werden sehr genaue Bearbeitungsergebnisse erzielt.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm zur Ansteuerung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei ist eine

Führungseinrichtung 20 gezeigt, die eine Bearbeitungskurve für die Schneideinrichtung 14 vorgibt. Diese Kurve wird beispielsweise mit einem -sogenannten Feldbus umgesetzt. Während der Umsetzung überwacht das Erfassungselement 26. den Abstand z _ist zwischen Erfassungselement 26 und Auflage 12. Bei einer Abweichung von z _ist vom Sollwert entsteht eine Regelabweichung, die von dem Erfassungselement 26 erfasst wird und durch den Antrieb 24 ausgeglichen wird, indem der Antrieb 24 die Halterung 16 in Richtung der Auflage 12 und damit des Werkstücks 11 bewegt. Bei einer umgekehrten Sollwertabweichung wird dieser Vorgang umgekehrt. Auf diese Weise können kleine Schwankungen des Sollabstands z _ist im Wesentlichen unmittelbar ausgeglichen werden, so dass eine gleichmäßige Restwerkstückstärke beim Schneiden mit der Schneideinrichtung 14 erzielt werden kann. Es ist dabei möglich, insofern eine Abweichung, welche mittels dem Antrieb 24 ausgeglichen wurde, über einen längeren Zeitraum besteht, die Werkzeugaufnahme 22 nachzuführen, so dass die Halterung 16 sich wieder in einer in etwa „mittigen" Position befindet. Auf diese Weise hat der Antrieb 24 jederzeit eine genügend große Strecke, auf der er in beide Richtungen verfahrbar ist, zur Verfügung.