DE10025600A1 - Verfahren zum selektiven Beseitigen scharfer Kanten an Werkzeugen zum Stanzen von Flachmaterial - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Beseitigen (Brechen) scharfer Kanten (28, 40) an Werkzeugen (10) zum Stanzen band- oder tafelförmigen Flachmaterials (12). Eine Bearbeitungseinrichtung (44) trägt das Werkzeug (10) und hat ein Drehmesser (50), das relativ zu dem Werkzeug (10) bewegt werden kann. Eine Steuerung (49) enthält maschinenlesbare Daten entsprechend mindestens einem der Werkzeuge (10) und wird so betrieben, daß, abhängig von den gespeicherten Daten, die Lage von Kantenabschnitten (28, 40) des Werkzeugs (10) bestimmt wird, gegen die das Flachmaterial (12) bei seinem Vorschub auf dem Werkzeug (10) in eine erste Richtung trifft. Außerdem erzeugt die Steuerung (49) eine Bearbeitungslinie (54), die das Drehmesser (50) durchläuft, wenn die Kantenabschnitte (28, 40) gebrochen werden. Die Steuerung (49) betätigt die Bearbeitungseinrichtung (44) so, daß das Drehmesser (50) der Bearbeitungslinie (54), abhängig von Befehlssignalen, folgt, die die Steuerung (49) erzeugt. Dadurch werden die Kantenabschnitte abgeschwächt und ein Hängenbleiben des Flachmaterials (12) an dem Werkzeug (10) bei seinem Vorschub verhindert.

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Werkzeugen, die zum Stanzen von Flachmaterial dienen, sie befaßt sich insbesondere mit einem Verfahren zum Her­ stellen dieser Werkzeuge derart, daß das Flachmaterial auf ihnen verschoben werden kann, ohne dabei hängen zu bleiben.

Im allgemeinen werden Produktverpackungen, Kartons u. ä. aus gestanzten Flachmaterialteilen hergestellt. Normalerweise haben diese die Form der Verpac­ kung oder des Kartons im nicht gefalteten oder flachen Zustand. Um ein fertiges Stanzteil zu erzeugen, wird eine Tafel des Flachmaterials verschiedenen Bear­ beitungsstationen zugeführt, an denen jeweils eine andere Bearbeitung durchge­ führt wird. Beispielsweise wird das Material zunächst einer Stanzstation zugeführt, wo eine Werkzeugplatte mit mehreren von ihr abstehenden Linealen an das Flachmaterial, normalerweise Pappe, herangeführt wird.

Die Lineale sind üblicherweise in einem der Stanzform entsprechenden Muster angeordnet, wobei auch interne Ausschnitte sowie zu entfernende Abfallstücke berücksichtigt sind. Zusätzlich zu den das Material schneidenden Linealen sind einige auch so positioniert, daß sie beim Einwirken auf das Material Eindruckstel­ len erzeugen, die Falzlinien bilden. Während des Stanzens überbrücken kleine Abschnitte des Materials die Abstände zwischen dem Stanzteil und dem restlichen Flachmaterial. Diese Brücken verhindern ein Abtrennen des Stanzteils von dem Flachmaterial, das auch mehrere derartige Stanzteile enthalten kann, so daß es dann zur nächsten Bearbeitungsstation verschoben werden kann. Die Brücken verhindern auch, daß sich den Ausschnitten im Stanzteil entsprechende Bereiche selbsttätig von dem Material abtrennen.

Nach dem Stanzen wird das Flachmaterial normalerweise einem Werkzeug zu­ geführt, das auch als Trennplatte bezeichnet wird und mit dem die den Aus­ schnitten entsprechenden Teile sowie Abfallmaterial entfernt werden. Unter einem "Werkzeug" sollen hier solche Trennplatten, Stanzwerkzeuge und ihre Teile ver­ standen werden. Die Trennplatte besteht typisch aus einer negativen Platte und einem ihr angepaßten positiven Trennwerkzeug. Die Platte hat Ausschnitte, die den Ausschnitten in dem Stanzteil entsprechen. Das Trennwerkzeug hat Vor­ sprünge, die nach außen abstehen und eine Kontur entsprechend den Aus­ schnitten in der Trennplatte bilden.

Während des Betriebs wird das Flachmaterial mit dem durch die Brücken gehal­ tenen Stanzteil auf die Trennplatte geschoben. Das Trennwerkzeug kommt dann mit dem Flachmaterial in Eingriff, wodurch die Brücken gebrochen und die Aus­ schnitte aus dem Flachmaterial durch die entsprechenden Ausschnitte in der Trennplatte herausgedrückt werden.

In einigen Fällen wird das Flachmaterial nach dieser Trennoperation auf ein Aus­ drückwerkzeug gebracht. Ähnlich wie die Trennplatte hat das Ausdrückwerkzeug einen negativen Teil mit einem Ausschnitt, der dem Umfang des Stanzteils ent­ spricht. Das Werkzeug hat ferner einen positiven Teil mit einem Vorsprung, des­ sen Form dem Ausschnitt in dem negativen Teil entspricht.

Während dieses Ausdrückens wirkt der erste Werkzeugteil auf das Flachmaterial ein und bricht die Brücken, mit denen das Stanzteil gehalten wird, wodurch dieses von dem Flachmaterial getrennt wird. Beim Trennen und Ausdrücken sollen die Umfangskanten der Ausschnitte in dem negativen Trennwerkzeug und dem nega­ tiven Ausdrückwerkzeug möglichst scharf sein, damit die Brücken sauber gebro­ chen werden und die Kanten des Stanzteils sowie dessen Ausschnitte nicht einge­ rissen, zerdrückt oder anderweitig deformiert sind.

Es tritt jedoch oft ein Problem bei den Kanten der Ausschnitte in dem Trennwerk­ zeug und dem Ausdrückwerkzeug auf. Wenn das Stanzteil gestanzt ist und noch an dem Flachmaterial mit den Brücken gehalten wird, können das oder die Stanzteile an dem Flachmaterial durchhängen. Wird dieses dann der Trennplatte oder dem Ausdrückwerkzeug zugeführt, können die Kanten des Stanzteils und seiner Ausschnitte an den Kanten der Trennplatte und des positiven Ausdrück­ werkzeugs hängen bleiben, wodurch das Stanzteil beschädigt und die Herstellung unterbrochen wird.

Um dieses Problem zu beseitigen, wurden die Kanten der Werkzeuge abge­ schrägt oder anderweitig gebrochen. Das Brechen der Kanten der Trennwerkzeu­ ge und Ausdrückwerkzeuge wurde bisher mit einem Handwerkzeug durchgeführt. Dabei wird oft mehr Material als erforderlich an mehr Kanten als erforderlich be­ seitigt, um ein Hängenbleiben des transportierten Flachmaterials zu verhindern. Beim Trennen und Ausdrücken bewirken die gebrochenen Kanten an den Werk­ zeugen ein Zerdrücken oder anderweitiges Deformieren der Kanten des Stanz­ teils. Die manuelle Bearbeitung ist zeitaufwendig und weitgehend abhängig von dem Geschick des Bearbeiters.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, durch das ein Hängenbleiben an den Trenn- und den Ausdrückwerkzeugen verhindert wird und die Probleme und Nachteile bisheriger Verfahren vermieden werden. Insbesonde­ re soll ein Verfahren zum Brechen der Kanten an den Trenn- und den Ausdrückwerkzeugen angegeben werden, das bei minimaler Materialentfernung eine De­ formation des Stanzteils verhindert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum selektiven Beseitigen scharfer Kanten an Werkzeugen vorgesehen, die zum Schneiden bzw. Stanzen eines Band- oder Flachmaterials dienen, wozu eine Bearbeitungseinrichtung verwendet wird, die ein beweglich gehaltenes Drehmesser trägt. Das Werkzeug wird auf der Bearbei­ tungseinrichtung angeordnet, wobei das Drehmesser relativ zum Werkzeug be­ wegt werden kann. Die Werkzeuge können unterschiedliche Form und unter­ schiedliche Ausschnitte jeweils mit einer anderen Form haben. Eine Steuerung ist der Bearbeitungseinrichtung zugeordnet und enthält maschinenlesbare Formda­ ten, die der Konfiguration mindestens eines der Werkzeuge entsprechen.

Die Steuerung ist so programmiert, daß sie abhängig von den gespeicherten Formdaten Kantenabschnitte an dem Werkzeug lokalisiert, gegen die das Flach­ material trifft, wenn es in vorbekannter Richtung auf das Werkzeug geschoben wird. Die Steuerung erzeugt dann eine Bearbeitungslinie, die von dem Messer durchlaufen wird und nur die Kantenabschnitte bricht, gegen die das Flachmaterial beim Vorschub trifft.

Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung ist das Messer ein Dreh­ werkzeug wie z. B. ein Fräser. Das Werkzeug hat allgemein mindestens einen und öfter mehrere Ausschnitte oder Öffnungen. Die Bearbeitungslinie der Steuerung bestimmt einen Weg, der etwa die Form der Öffnung beschreibt und um einen vorbestimmten Betrag verschoben ist. Vorzugsweise ist dieser Betrag bezogen auf die Öffnung etwa die Hälfte eines effektiven Schneiddurchmessers, der durch das Drehmesser in der Richtung bestimmt wird, in der das Flachmaterial auf das Werkzeug geschoben wird. Dieser vorbestimmte Betrag definiert die Abschwä­ chung, die in das Trennwerkzeug einzuarbeiten ist. Unter einem "effektiven Schneiddurchmesser" soll der Durchmesser des Drehmessers an einer Stelle ver­ standen werden, an der die gewünschten Kantenabschwächung entsteht.

Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Öffnungen haben die Werkzeuge auch mindestens eine Außenkante, auf die das bewegte Flachmaterial trifft. Oft liegen diese Außenkanten teilweise parallel zur Vorschubrichtung des Flachmate­ rials, während andere quer oder schräg zur Vorschubrichtung liegen.

Die in der Steuerung gespeicherten Formdaten enthalten deshalb auch Daten, die die Form der Außenkanten des Werkzeuges angeben, auf die das bewegte Flachmaterial trifft. Deshalb bestimmt die Bearbeitungslinie der Steuerung einen Weg, der etwa äquivalent der Form der Außenkanten, verschoben um etwa den halben effektiven Schneiddurchmesser des Drehmessers in die Richtung ent­ spricht, mit der das Flachmaterial auf das Werkzeug bewegt wird.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Bearbeitungslinie zu einem Bre­ chen nur solcher Kanten führt, die den Vorschub des Flachmaterials stören kön­ nen. Kanten parallel zur Vorschubrichtung des Flachmaterials werden nicht bear­ beitet. Auch werden Kanten einer Öffnung nicht bearbeitet, die, bezogen auf die Vorschubrichtung, Hinterkanten sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Verfahren mit einer mi­ nimalen Materialentfernung arbeitet. Liegt z. B. eine Kante schräg zur Vor­ schubrichtung des Flachmaterials, so ist sie proportional kleiner als eine Kante orthogonal zur Vorschubrichtung. Ist die abzuschwächende Kante gebogen, so wird die Abschwächung relativ zur Vorschubrichtung des Flachmaterials halb­ mondförmig ausgeführt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht einer Trennplatte, über die eine Flachmaterialtafel ge­ schoben wird, die ein Stanzteil enthält,

Fig. 2 den Teilschnitt 2-2 aus Fig. 1 zur Darstellung unterschiedlich geformter Kantenbrechungen, die in Kantenabschnitte des Trennwerkzeuges nach Fig. 1 eingearbeitet werden können,

Fig. 3 schematisch eine Bearbeitungseinrichtung mit einem Drehmesser, das eine Brechung längs eines Kantenabschnitts der Trennplatte nach Fig. 1 einarbeitet, und

Fig. 4 eine Teildraufsicht eines Werkzeugs zum Stanzen von Flachmaterial mit unterschiedlich geformten Ausschnitten und in jedem Ausschnitt vorgesehenen Kantenbrechungen.

In Fig. 1 ist eine negative Trennplatte 10 dargestellt, die beim Herstellen von Stanzteilen aus Flachmaterial benutzt wird. Eine Bahn oder eine Tafel aus Flach­ material 12 wird auf die Trennplatte 10 in eine erste Richtung A mit nicht darge­ stellten Mitteln vorgeschoben. Das Flachmaterial 12 enthält ein Stanzteil 16 für ei­ ne Verpackung, eine Kiste o. ä., für das Stanzlinien 14 dargestellt sind. Das Stanzteil 16 wird an dem bewegten Flachmaterial 12 durch mehrere Brücken 18 gehalten, die die Stanzlinien 14 zwischen dem Stanzteil 16 und dem Flachmaterial 12 überbrücken. Das Stanzteil 16 enthält ferner gestanzte Bereiche 20 und 22, die Ausschnitten entsprechen. Diese Bereiche 20 und 22 sind rechteckig und drei­ eckförmig und werden wie das Stanzteil 16 durch Brücken 18 am Flachmaterial gehalten. Es sind zwar nur zwei derartige Bereiche 20 und 22 dargestellt, jedoch ist die Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt, denn es können beliebig viele Ausschnitte unterschiedlichster Formen in das Stanzteil 16 eingebracht werden.

Die negative Trennplatte 10 besteht aus einem geeigneten Material wie z. B. Sperrholz und enthält eine rechteckige und eine dreieckige Öffnung 24 und 26. Jede Öffnung 24 und 26 ist auf eine entsprechende Öffnung der Bereiche 20 und 22 in dem Stanzteil ausgerichtet. Die Öffnungen 24 und 26 haben jeweils eine Vorderkante 28 und eine Hinterkante 30 relativ zur Vorschubrichtung A des Flachmaterials 12. Unter "Vorderkante" soll hier eine Kante oder ein Kantenabschnitt verstanden werden, auf den das Flachmaterial trifft, wenn es in der Pfeil­ richtung A bewegt wird.

Wie noch im einzelnen erläutert wird, sind die Vorderkanten 28 bei 31 gebrochen, um das Hängenbleiben des Flachmaterials 12 zu verhindern. Die Vorderkanten 28 können eine in Fig. 2 durchgezogen dargestellte Schrägfläche 32 oder auch eine gestrichelt dargestellte gekrümmte Fläche 34 bilden.

Zusätzlich zu den Öffnungen 24 und 26 hat die Trennplatte 10 auch vordere und hintere Außenkanten 36 und 38. Abhängig von deren Verlauf sind Abschnitte 40, auf die das Flachmaterial 12 trifft und an denen es hängen bleiben könnte, abge­ schrägt, während andere Abschnitte 42, die die Bewegung des Flachmaterials nicht stören, nicht abgeschrägt sind. Die Trennplatte 10 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit zwei Öffnungen dargestellt, jedoch ist die Erfindung in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt, da eine beliebige Anzahl Öffnungen jeglicher Form möglich ist. Die Außenkanten 36 und 38 sind mit einer bestimmten Form dargestellt, jedoch ist die Erfindung darauf nicht beschränkt, denn diese Kanten können jede praktische Formgebung haben.

Wie in Fig. 3 schematisch gezeigt, enthält eine Bearbeitungseinrichtung 44 eine Auflagefläche 46, auf der die Trennplatte 10 liegt. Die Einrichtung 44 hat einen Schneidkopf 48, der relativ zu der Trennplatte 10 in einer ersten Koordinatenrich­ tung X vorwärts und rückwärts und in einer zweiten Koordinatenrichtung Y quer zur ersten Koordinatenrichtung bewegt werden kann, wozu eine Steuerung 49 Befehle abgibt. Unter einer Steuerung soll hier eine programmierbare Logiksteue­ rung, ein Rechner o. ä. verstanden werden, die Mittel zum Eingeben, Ausgeben und Speichern von Daten enthalten.

In Fig. 3 ist ein Drehmesser 50 in Form eines Fräsers an dem Schneidkopf 48 dargestellt, das um eine Achse 52 gedreht werden kann. Der Fräser 50 kann rela­ tiv zu der Trennplatte 10 vorwärts und rückwärts abhängig von Befehlen der Steuerung 49 zwischen einer Arbeitsposition und einer Ruheposition bewegt wer­ den, wie es durch einen Doppelpfeil D dargestellt ist. In der Ruheposition ist der Fräser 50 über die Trennplatte 10 angehoben. In der Arbeitsposition gemäß Fig. 3 steht der Fräser 50 mit den Vorderkantenabschnitten 31 der Öffnung 24 in Ein­ griff. Die Erfindung ist in dieser Hinsicht jedoch nicht beschränkt, denn der Fräser kann auch auf andere Vorderkantenabschnitte 31 oder die Abschnitte 40 der Au­ ßenkanten 36 oder 38 abhängig von Befehlen der Steuerung 49 einwirken.

Ist der Fräser 50 in der Arbeitsposition, so ist der Betrag, um den die Vorderkan­ tenabschnitte 31 oder die Außenkantenabschnitte 40 gebrochen werden, durch die Eingriffstiefe und die Nähe zu der zu bearbeitenden Kante relativ zur Ober­ seite 53 der Trennplatte 10 bestimmt. Diese Eingriffstiefe ist durch den effektiven Schneiddurchmesser d_eff in Fig. 3 für den Fräser 50 angegeben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 wird das Verfahren zum Bearbeiten der Trennplatte 10 im einzelnen erläutert. Zunächst werden Daten der Größe und Form des Fräsers 50 und der Konfiguration der Trennplatte 10 in die Steuerung 49 eingegeben. Außerdem wird die Größe der gewünschten Kantenbrechung 31 gleichfalls in die Steuerung 49 eingegeben. Abhängig von diesen Daten erzeugt die Steuerung eine Bearbeitungslinie für den Fräser 50, bei deren Durchlaufen die gewünschten Kantenabschnitte der Trennplatte 10 gebrochen werden. Wie Fig. 4 zeigt, werden die Wege 54 (gestrichelt dargestellt) von der Steuerung erzeugt, in­ dem zunächst die Form 56 der Öffnungen in Fig. 4 und der Verlauf 58 der Außen­ kanten in Fig. 4 aus den gespeicherten Daten des Trennplatte 10 bestimmt wer­ den.

Dann wird d_eff mit dem gewünschten Grad der Kantenbrechungen bestimmt, die in die Kanten der Trennplatte 10 einzuarbeiten sind. Abhängig von den Formen 56 der Öffnungen und dem Verlauf 58 der Außenkanten sowie von d_eff werden Bear­ beitungslinien von der Steuerung 49 erzeugt, indem Bearbeitungswege 54 erzeugt werden, die etwa den Formen 56 der Öffnungen und dem Verlauf 58 der Außen­ kante folgen, wobei eine Versetzung des Schneidwerkzeugs relativ zu dem Bear­ beitungsweg 54 in Vorschubrichtung des Flachmaterials 12 berücksichtigt wird. Die Steuerung gibt dann Befehle an die Bearbeitungseinrichtung 44, durch die der Fräser 50 die Kantenabschnitte in der Trennplatte selektiv abschwächt, die ande­ renfalls die Bewegung des Flachmaterials stören würden.

Wenn das Flachmaterial 12 auf die Trennplatte 10 geschoben ist, liegen die Be­ reiche 20 und 22 direkt über den Öffnungen 24 und 26. Außerdem liegt die Kante 60 des Stanzteils 16 auf der Außenkante 36 der Trennplatte 10. Ein Trennwerk­ zeug (nicht dargestellt) wirkt dann auf die Trennplatte 10 ein und bricht die Brüc­ ken 18 in dem Flachmaterial 12, wodurch die Bereiche 20 und 22 von dem Stanzteil 16 und dieses von dem Flachmaterial 12 getrennt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum selektiven Beseitigen (Brechen) scharfer Kanten (28, 40) an Werkzeugen (10) zum Stanzen band- oder tafelförmigen Flachmaterials (12), gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bereitstellen einer Bearbeitungseinrichtung (44), auf der das Werkzeug (10) aufliegen kann und die ein relativ zu dem Werkzeug (10) bewegbares Dreh­ messer (50) trägt,
Bereitstellen einer Steuerung (49) mit maschinenlesbaren Daten mindestens eines Werkzeugs (10),
Betätigen der Steuerung (49) zum Bestimmen der Lage von Kantenab­ schnitten (28, 40) des Werkzeugs (10), auf die das Flachmaterial (12) bei seinem Vorschub auf dem Werkzeug (10) in eine erste Richtung trifft, aus den gespeicherten Daten,
Erzeugen eines Bearbeitungsweges (54) in der Steuerung (49), der von dem Drehmesser (50) zu durchlaufen ist, um die Kantenabschnitte (28, 40) zu brechen, und
Betreiben der Bearbeitungseinrichtung (44) derart, daß das Drehmesser (50) dem Bearbeitungsweg (54) abhängig von Befehlssignalen der Steuerung (49) folgt, wodurch die Kantenabschnitte (28, 40) gebrochen werden und ein Hängenbleiben des Flachmaterials (12) an dem Werkzeug (10) bei seinem Vorschub verhindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Bereit­ stellen der Bearbeitungseinrichtung (44) das Werkzeug (10) mit mindestens einer darin vorgesehenen Öffnung (24, 26) bereitgestellt wird, und daß das Erzeugen eines Bearbeitungsweges (54) mit der Steuerung (49) etwa äquivalent einer Form (56) der Öffnung (24, 26) und in die erste Richtung um einen vorbestimmten Betrag verschoben, erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (10) mindestens einen Außenkantenabschnitt (40) hat, gegen den das Flachmaterial (12) bei seinem Vorschub auf dem Werkzeug (10) in die erste Richtung trifft, und daß das Erzeugen des Bearbeitungsweges (54) mit der Steuerung (49) äquivalent der Form der Außenkante (36, 38), verschoben in die erste Rich­ tung um den vorbestimmten Betrag, erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vor­ bestimmte Betrag, um den der Bearbeitungsweg (54) verschoben wird, etwa dem halben effektiven Schneiddurchmesser des Drehmessers (50) ent­ spricht.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eines der Werkzeuge eine Negativ-Trennplatte (10) ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmesser (50) ein Fräser (50) ist, und daß die Bearbeitungseinrichtung (44) eine Aufla­ gefläche (46) für das Werkzeug (10) und einen Schneidkopf (48) enthält, der relativ zu dem Werkzeug (10) durch Befehle der Steuerung (49) beweg­ bar ist und den Fräser (50) drehbar trägt.