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Verfahren zur Herstellung von Matrizenelementen zum
Durchlochen von Lochkarten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Matrizenelementen zum Durchlochen von Lochkarten mit rechteckigen Löchern, welches aus je einer Schar von mit Zahnlücken versehenen Längsstäben und von glatten (zahnlückenlosen) Querstäben aufgebaut ist.
Matrizen für Lochkarten bestehen im allgemeinen aus einer Schneidplatte und zwei Führungsplatten mit identischen Lochrastern ; in den Löchern der Führungsplatten werden Stanznadeln geführt, die wahlweise durch die entsprechenden Löcher der Schneidplatte geschoben werden können, um in einer zwischen dieselbe und die anliegende Führungsplatte eingeschobene Lochkarte Löcher zu stanzen. Das Durchlochen von Lochkarten erfolgt bekanntlich kolonnenweise, entweder mit einer EinzelkolonnenMatrize oder mit einer Mehrkolonnen-Matrize,-im ersten Falle wird nach jedem Stanzen einer Kolonne die Lochkarte um einen Schritt vorwärts gerückt, im zweiten Falle wird dagegen gleichzeitig in sämtlichen Kolonnen gestanzt.
Während Mehrkolonnen-Matrizen früher in bedeutendem Umfang verwendet wurden, ist man in der Praxis derzeit überwiegend zur Verwendung von Einzelkolonnen-Matrizen übergegangen, trotzdem das Arbeiten mit diesen offenbar komplizierter und langwieriger ist. Dies hängt damit zusammen, dass die modernen schnellaufenden Lochkartenmaschinen an die Qualität der Löcher so hohe Ansprüche stellen, dass die nach bekannten Methoden hergestellten Mehrkolonnen-Matrizen den Forderungen nicht mehr gerecht werden, es sei denn, dass man erhebliche und somit überaus'kostspielige Anpassungsarbeiten in Kauf nimmt.
Es wurde nämlich gefunden, dass bei schnellaufenden Lochkartenmaschinen die Fühlerbürsten sehr leicht versagen können, wenn dieKartenlöcher nicht vollkommen rein und scharfkantig geschnitten sind ; hiefür müssen aber die Abmessungen der Matrizenlöcher und diejenigen der jeweils zugehörigen Nadeln bis auf Toleranzen von wenigen y übereinstimmen, u. zw. müssen diese Toleranzen auch auf Dauer bei vollständiger Scharfkantigkeit der Matrizenlöcher aufrecht erhalten bleiben und nicht etwa durch Verschleiss innerhalb kurzer Zeit verloren gehen.
Bei dem bisher hauptsächlich verwendeten Herstellungsverfahren für Mehrkolonnen-Matrizen werden sowohl die Schneidplatte als auch jede Führungsplatte aus zahlreichen dünnen, durch Nieten zusammengehaltenen Lamellenblechen zusammengesetzt, in welche die erforderliche Anzahl von Lochreihen gestanzt wird.
Derartige Matrizen haben jedoch mehrere Nachteile : vor allem ist die Herstellung sehr umständlich, weil die in den dünnen Blechen ausgestanzten Löcher im allgemeinen nicht ausreichend genau sind, um im fertigen Werkzeug für sämtliche Löcher identisch gleiche Stanznadeln verwenden zu können ; die Stanznadeln müssen vielmehr den einzelnen Löchern individuell durch überaus kostspielige Bearbeitung angepasst werden.
Die für den Aufbau der Platten verwendeten Lamellenbleche müssen aus sehr weichem Stahl hergestellt werden, um die bei der dichten Anordnung der vielen Stanzungen sonst auftretende Dehnung und Verformung zu vermeiden ; die Lebensdauer der Schneidkanten der Schneidplatte wird aber durch dieses weiche Material erheblich herabgesetzt ; die einmal abgenützten Schneidkanten können aber auch nicht mehr durch Planschleifen wiederhergestellt werden, weil sich ihre Abrundung durch die ganze Dicke der äussersten Blechlamelle erstreckt ; es muss also dann die ganze Matrize weggeworfen werden.
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Sind nun bei solchen Matrizen die Schneidkanten der Schneidplatte abgenutzt, dann steigt der für das Durchlöchern zu verwendende Druck unverhältnismässig an und kann gegebenenfalls zu Brüchen führen, wenn die nur zirka o, 7 mm starken Stege zwischen benachbarten Lochkolonnen - von welchen in einer normalen Matrize etwa 1000 vorhanden sind-reissen ; dies unter anderem, weil dieselben durch die beim Stanzen der Löcher in der Lamellenplatte entstehende Kerbwirkung an den sehr scharfen Ecken geschwächt worden sind.
Weiters sind auch Mehrkolonnen-Matrizen bekannt, die aus zwei Systemen sich kreuzender Stäbe zusammengesetzt sind, welche jeweils in Zahnlücken der Stäbe des andern Systems eingreifen ; da aber an diesen Stäben die Zahnlücken nur mit Fräsgenauigkeit hergestellt werden können, erhalten die beim Zusammenbau beider Systeme gebildeten Löcher nicht die erforderliche Genauigkeit, um eine individuelle Anpassung der Nadeln zu erübrigen ; ferner entstehen durch den in zwei Koordinatenrichtungen erfolgenden Zahneingriff zwangsläufig Materialspannungen, die eine Verformung der Löcher und somit eine zusätzliche Erschwerung der Anpassung der Nadeln verursacht.
Bei andern bekannten Matrizenelementen sind nur die Stäbe einer Schar mit Zahnlücken, diejenigen der andern Schar dagegen glatt ausgeführt. Für diese Ausführungsform der Matrizenelemente soll nun ein Herstellungsverfahren geschaffen werden, bei welchem die für Lochkarten für schnellaufende Maschinen erforderlichen Toleranzen ohne individuelle Anpassungsarbeiten der Nadeln erreicht werden können.
Nach der Erfindung wird nun bei Verfahren zur Herstellung von derartigen Matrizenelementen der eingangs beschriebenen Bauart dieses Ziel dadurch erreicht, dass die im Querschnitt rechteckigen Längsstäbe aus Stahl plangeschliffen, sowie mit auf einer oder auf beiden Seiten eingefrästen Querrillen versehen sind und zusammen mit dazwischengelegten, plangeschliffenen Abstandsstücken zu einem Paket zusammengepresst werden, in welchem die Querrillen aller Längsstäbe in Flucht liegen, und dass in zu- sammengepresstemZustand diesesStabpaketes in dieQuerrillen plangeschliffene, glatteQuerstäbe stramm passend eingepresst werden.
Bei auf diese Weise hergestellten Matrizenelementen fällt für sämtliche Matrizenlöcher die Lochdimension in einer Richtung - u. zw. in Querrichtung - automatisch mit Planschleiftoleranz, d. h. 2-3 gleich aus, weil beim Einpressen der glatten Querstäbe die Längsstäbe mit dieser Toleranz in gleichen Abständen gehalten werden und das Einpressen der Querstäbe in die Querrillen der Längsstäbe keine seitliche Verschiebung der letzteren und somit auch keine elastische Materialverformung herbeiführen kann ;
durch die Massgenauigkeit der Matrizenlöcher in der einen Richtung wird erreicht, dass in Verbindung mit Nadeln, die in derselben Richtung die gleiche Genauigkeit aufweisen-was durchaus leicht verwirklicht werden kann-an sämtlichem Matrizenlöchem zwei gegen- überliegende Kanten ohne jegliche Anpassungsarbeit ideale Schneidbedingungen vorhanden sind, wobei beim Schneidvorgang die Nadeln schüttelfrei geführt werden und die Lochkarte an allen vier Ecken des zu stanzenden Loches volle Unterstützung findet, so dass an diesen empfindlichsten Stellen das Entstehen von Unregelmässigkeiten praktisch vermieden wird.
Beim erfindungsgemässen Herstellungsverfahren werden zweckmässig vor dem Zusammenbau des Matrizenelementes sämtliche Längsstäbe in einem separaten Arbeitsgang dicht aneinanderliegend zusammengepresst und in diesen Stapel zusammenhängende Querrillen eingefräst. Hiebei werden vorzugsweise an den Längsstäben die Querrillen mittels einer der Anzahl der einzusetzenden Querstäbe entsprechenden Anzahl von Fräsklingen eingefräst, welche auf einer gemeinsamen Frässpindel sitzen und zusammen mit dazwischen angeordneten, dem Längsmass des zu erzeugenden Lochumrisses entsprechenden Abstandsscheiben zu einem Paket zusammengepresst sind.
Die auf diese Weise an den Längsstäben erzeugten Querrillen weisen zwar nur Fräsgenauigkeit auf und nicht Planschleifgenauigkeit ; dank der beschriebenen Fräsmethode ist es aber verhältnismässig einfach, die Querstäbe diesen Querrillen anzupassen, so dass zwischen beiden Teilen überall eine gleich grosse Anpressung entsteht ; ebenso können gewünschtenfalls auch an die so gebildeten Matrizenlöcher die Nadeln in Längsrichtung leicht angepasst werden, so dass auch an den Querkanten günstige Schneidbedingungen vorhanden sind ; die Durchführung dieser Anpassung wird unten noch näher erläutert.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens können aus dem Matrizenelement nach dem Einpressen der Querstäbe die Abstandsstücke zwischen den Längsstäben entfernt werden. Die Abstandsstücke stellen also keine Bauteile mehr dar, sondern Werkzeuge, die zur Herstellung weiterer Matrizenelemente wiederholt verwendet werden können. Es wurde nämlich gefunden, dass zwischen Längsstäben und Querstäben der Reibungseingriff allein genügt, um die ersteren auch im Betrieb genau lagerichtig unter unverminderter Einhaltung der vorgeschriebenen Toleranz zusammenzuhalten.
Hiebei können in besonders vorteilhafter Weise zwischen die Längsstäbe als Abstandsstücke Stäbe eingesetzt
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werden, die sich über die ganze Länge der Längsstäbe oder auch darüber hinaus erstrecken und nach dem Einpressen der Querstäbe in Längsrichtung gleitend herausgeschoben werden dadurch werden also die Längsstäbe beim Einpressen der Querstäbe in ihrer ganzen Länge lagerichtig festgehalten. Selbstverständlich können aber auch als Abstandsstücke Klötze verwendet werden, welche zwischen die über das eigentliche Matrizenelement vorstehenden Enden der Längsstäbe eingelegt werden und mittels durchgehender Bolzen gesichert werden, die dann zugleich auch für das anfängliche Zusammenpressen der Längsstäbe dienen.
In den Zeichnungen sind die Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens sowie ein Ausführungsbeispiel des fertigen Matrizenelementes dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 und 2 ein Spannwerkzeug mit darin gestapelten Längsstäben undAbstandsstücken in Seitenansicht und in Draufsicht ; Fig. 3 und 4 ein zur Vorbereitung des Verfahrens dienendes Spannwerkzeug mit Längsstäben sowie ein angesetztes Fräswerkzeug in Seitenansicht und in Draufsicht ; Fig. 5 und 6 eine aus erfindungsgemäss hergestellten Matrizenelementen zusammengebaute vollständige Matrize in Draufsicht und in Seitenansicht.
Bei der in Fig. l und 2 veranschaulichten Anordnung sind eine Anzahl plangeschliffene) ; stählerner Längsstäbe von rechteckigem Querschnitt, die zusammen mit dazwischengelegten plangeschliffenen Abstandsstücken 2 in einem Spannwerkzeug 3 zu einem Paket zusammengepresst werden, u. zw. bis zur Erreichung des genau richtigen Gesamtmasses des Paketes bzw. bis zur Erreichung eines vorbestimmten Pressdruckes. Die Längsstäbe 1 sind auf ihrer Oberseite mit gefrästen Querrillen 4 versehen, die in der Verlängerung voneinander liegen. Diese Rillen können grundsätzlich in der gezeigten Aufspannung eingefräst werden, vorzugsweise sind sie aber im voraus in einem besonderen Arbeitsgang gefräst, wie unten unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 beschrieben werden soll.
Während sich nun die Stäbe in dem dargestellten eingespannten Zustand befinden, werden in die Querrillen plangeschliffene stählerne Querstäbe 5 mit strammer Passung in die Rillen 4 eingepresst.
In den meisten Fällen ist es erwünscht, auch von der andernSeiteher Querstäbe in Rillen der Längsstäbe einzupressen. In diesem Fall wird das Paket, nachdem die Querstäbe von der einen Seite her eingepresst sind, aus dem Spannwerkzeug herausgenommen und um 1800 um eine waagrechte Längsachse gedreht, wonach es wiedermal im Spannwerkzeug 3 zusammengespannt, und der oben beschriebene Einpressvorgang wiederholt wird.
Wie ersichtlich, stützen sich die Längsstäbe 1 auf dem Boden des Spannwerkzeuges. Bei einem Gebilde mit Querstäben auf beiden Seiten müssen dagegen die Abstandsstäbe 2 in Abstand vom Boden des Spannwerkzeuges 3 gehalten werden, was z. B. dadurch erreicht werden kann, dass die Abstandsstäbe länger als die Längsstäbe sind und sich mit ihren ausragenden Enden an nicht dargestellten, z. B. lose liegenden Leisten abstützen, für die selbstverständlich keine Ansprüche auf Genauigkeit gestellt werden.
Um das Einpressen der Querstäbe zu erleichtern, können diese zweckmässig an ihrer unteren Kante abgerundet sein. Sie können dann durch leichtes Anklopfen in die Mündungen der Rillen eingeführt werden, wonach das eigentliche Einpressen in einer Presse vorgenommen wird, die vorzugsweise mittels eines geeigneten Werkzeuges die einzelnen Querstäbe je für sich einpresst und dabei den Pressdruck gleichmässig über die ganze Länge des jeweiligen Querstabes verteilt.
Nachdem sämtliche Querstäbe eingepresst worden sind, sei es von der einen oder von beiden Seiten her, wird das aus den Längs- und Querstäben bestehende gitterartige Gebilde plangeschliffen, so dass die Oberflächen der Längs- und Querstäbe in genau gleicher Ebene zu liegen kommen, und anschliessend werden die Abstandsstäbe 2 in Längsrichtung aus dem Paket hinausgeschoben, wobei sie an den Seitenwänden der Längsstäbe entlanggleiten. Um dieses Gleiten zu erleichtern, können die Abstandsstäbe und/oder die Längsstäbe vor dem ursprünglichen Zusammenspannen geölt werden.
Die Längsstäbe werden nun ausschliesslich durch die Reibung der eingepressten Querstäbe zusammengehalten und bilden zusammen mit diesen das fertige Matrizenelement, das nur noch mit geeignetenHalterungen versehen werden soll, wie beispielsweise weiter unten unterBezugnahme auf Fig. 5 und 6 beschrieben werden soll. Wie ersichtlich, liegen die Längsstäbe mit Planschleifgenauigkeit äquidistant, so dass das Quermass (in diesem Fall das längste Mass) sämtlicher zwischen den Längs-und Querstäben gebildeten Löcher mit Planschleiftoleranz das gleiche ist.
Fig. 5 und 6 zeigen eine fertige Matrize, die aus zwei erfindungsgemäss hergestellten Matrizenelementen besteht. Das obere Matrizenelement 6 bildet die Steuerplatte, die zur Führung der Stanznadeln dient, während das untere Matrizenelement 7 die Schneidplatte darstellt. Beim dargestellten
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Ausführungsbeispiel besteht die Führungsplatte 6 aus einem erfindungsgemäss hergestellten Matrizenelement mit beiderseitigen Querstäben, so dass für jede Stanznadel sowohl eine obere als auch eine untere Führung gebildet werden. Auch die Schneidplatte 7 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel sowohl oben als auch unten Querstäbe auf.
Nur die oberen Querstäbe sind aber zur Bildung der mit den Stanznadeln zusammenarbeitenden Schneidlöcher wirksam und die unteren Querstäbe sind somit an sich entbehrlich und können bei entsprechender Ausbildung des Gesamtwerkzeuges weggelassen werden. Im allgemeinen ist es aber vorteilhafter, auch unten zu Verfestigungszwecken Querstäbe anzuordnen, diese können dann aber der Einfachkeit halber in kleinerer Anzahl angeordnet sein.
In jedem Matrizenelement 6 und 7 ist an den beiden äusseren Längsstäben 1 je ein Halterungsklotz 8,9 bzw. 10,11 mittels einer Schraube 12 befestigt. Jeder Halterungsklotz ist mit Einschnitten 13 versehen, die schräg abgeschnittene überragende Enden 14 der Querstäbe umgreifen, wodurch gesichert wird, dass selbst im Falle des fehlerhaften, unzulänglich strammen Einpressens eines Querstabes dieser sich im Betrieb nicht losreissen kann.
Zwischen den Halterungen 8,9 bzw. 10,11 der beiden Matrizenelemente sind Bleche 15 angebracht, so dass zwischen den Matrizenelementen ein Spalt 16 für die Einführung einer Lochkarte entsteht.
Wie genannt, erfolgt das Fräsen der Querrillen vorzugsweise in einer getrennten Vorstufe des Verfahrens, die in Fig. 3 und 4 veranschaulicht ist. In dieser Stufe werden die plangeschliffenen Längsstäbe l ohne Zwischenschaltung von Abstandsstäben in einem Spannwerkzeug 17 zu einem festen Paket zusammengespannt und in der Oberfläche dieses Paketes werden dann mittels eines Fräswerkzeuges 18 sämtliche Querrillen 4 gleichzeitig gefräst. Das Fräswerkzeug besteht aus einer Anzahl von Fräsklingen 19, die unter Zwischenschaltung von plangeschliffenen Abstandsscheiben 20 auf einer gemeinsamen Frässpindel 21 sitzen.
Sollen Querrillen beiderseits eingefräst werden, dann wird nach dem Einfräsen der Rillen von der einen Seite her das Gesamtpaket um 1800 um eine waagrechte Längsachse gedreht. Gegenüberstehende Rillen werden dadurch mittels jeweils derselben Fräsklinge gefräst. Sinngemäss wird ein etwaiges Gegenmatrizenelement auf genau gleiche Weise gefräst. Bei der serienmässigen Herstellung von Matrizenelementen werden sämtliche Elemente einer Serie mit gleicher Orientierung gefräst. Die Querrillen sämtlicher Matrizenelemente in einer Serie können nun z. B. für ein 20-Kolonnenmatrizenelement mit denZiffern 1-21 bezeichnet werden, wobei jede Ziffer sich auf eine bestimmte Fräsklinge bezieht. Die zwischen den Querstäben gebildeten Lochreihen können mit den Ziffern 1-20 bezeichnet werden, wobei jede Ziffer sich auf eine bestimmte Zwischenscheibe 20 bezieht.
Obwohl nun bei dem Fräsvorgang mit bedeutend weiteren Toleranzen gerechnet werden muss als für den Planschleifvorgang, kann anderseits damit gerechnet werden, dass für eine Serie sämtliche Querrillen mit gleicher Nummer gleich sind, und mit noch engerer Toleranz kann damit gerechnet werden, dass sämtliche Lochreihen mit gleicher Nummer gleich sind. Es kann deshalb für die ganze Serie eine reihenweise Anpassung der Querstäbe an die Querrillen stattfinden und auch in bezug auf das Längsmass der Löcher kann gewünschtenfalls eine Anpassung der Nadeln Reihe für Reihe vorgenommen werden. Nehmen wir z.
B. an, dass die Toleranz des Längsmasses der zwischen den Querstäben gebildeten Löcher eine solche ist, dass man durch Fünfteilung dieser Toleranz ideale Schneidbedingungen an den Querkanten der Löcher schaffen kann, dann bedeutet dies, dass man, um diese Bedingung zu erfüllen, für die ganze Serie nur fünf Nadeltypen braucht, oder mit andern Worten, es genügen bei einer Serie von z. B. 50 Matrizenelementen diese fünf Nadeltypen für insgesamt 10000 Löcher, u. zw. können diese Typen nach einmaliger Bestimmung für jede Reihe 1-20 ohne jegliche individuelle Anpassung an die Löcher nach einem im voraus festgelegten Schema herausgegriffen werden.
Diese Arbeitsweise ist selbstverständlich nur möglich, weil die Quermasse sämtlicher Löcher von vornherein mit Planschleiftoleranz gleich sind, so dass in bezug auf das Quermass keine Typeneinteilung der Nadeln erforderlich ist.
Das erfindungsgemäss hergestellte Matrizenelement ist sehr haltbar, weil die Längsstäbe aus verschleissfestem, hochwertigem Stahl und die Querstäbe aus gehärtetem Bandstahl hergestellt werden können. Da diese Querstäbe in der ganzen Breite des Schneidwerkzeuges verlaufen, kann keine Kerbwirkung entstehen und die sehr schmalen Zwischenstege zwischen den Lochkolonnen werden deshalb sehr stark und können in normalem Gebrauch gar nicht reissen.
Sollte nach langdauernde Gebrauch eine Abrundung der Schneidkanten des als Schneidplatte ver- wendeten Matrizenelementes entstehen, so dass sie nicht mehr scharf schneidet, kann die ganze Schneidplatte plangeschliffen werden, bis die Schneidkanten wieder scharf und volleckig sind. Dieses Planschleifen kann viele Male wiederholt werden, da die Querstäbe verhältnismässig hoch gemacht werden können.
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Obwohl die Erfindung insbesondere für Mehrkolonnen-Matrizen bedeutungsvoll ist, kann sie auch für Einzelkolonnen-Matrizen verwendet werden. In diesem Fall ist die Orientierung der Längs- und Querstäbe in bezug auf die Kolonnenrichtung zweckmässig die entgegengesetzte wie in den Zeichnungen dargestellt. Die entgegengesetzte Orientierung ist übrigens auch bei Mehrkolonnen-Matrizen je nach der Ausbildung des Lochmusters denkbar.
Es liegt innerhalb des Rahmens der Erfindung, bei grösserem Lochabstand in Längsrichtung für jedes Matrizenloch anstatt eines einzigen Querstabes deren zwei zu verwenden.
Als Variante des Verfahrens soll ferner genannt werden, dass anstatt des gezeigten Fräswerkzeuges eine einzige Fräsklinge verwendet werden kann, mittels derer die Querrillen nacheinander gefräst werden.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Matrizenelementen zum Durchlochen von Lochkarten mit rechteckigen Löchern, welches aus je einer Schar von mit Zahnlücken versehenen Längsstäben und von glatten (zahnlückenlosen) Querstäben aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass die im Querschnitt rechteckigen Längsstäbe (1) aus Stahl plangeschliffen sowie mit auf einer oder auf beiden Seiten eingefrästen Querrillen (4) versehen sind und zusammen mit dazwischengelegten, plangeschliffenen Abstandsstücken (2) zu einem Paket zusammengepresst werden, in welchem die Querrillen (4) aller Längsstäbe (1) in Flucht liegen, und dass im zusammengepressten Zustand dieses Stabpaketes in die Querrillen plangeschliffene, glatte Querstäbe (5) stramm passend eingepresst werden.