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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Schneideinrichtung sowie einen Schnitteinsatz
zum Zuschneiden eines Bandmaterials, insbesondere eines Metallbands zur
Herstellung von Kontakt- oder Schaltelementen nach dem Oberbegriff
der Patent Ansprüche
1 bis 3 und 8 bis 10.
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Stand
der Technik
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Eine
Schnitteinrichtung wird als Schnittstation z.B. in Verbindung mit
einer Vorrichtung eingesetzt, wie sie aus der
EP 0 890 398 A1 bekannt
ist. Wenngleich es dort im wesentlichen um die Verbindung von zweiteiligen
Stanzteilen geht, die parallel zueinander geführt und dann miteinander verbunden werden,
so kann doch verallgemeinert festgehalten werden, dass auch dort
Einzelteile in tausendfacher Stückzahl
weitgehend automatisch durch Stanzautomaten hergestellt werden.
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Die
Kosten für
den Herstellungsaufwand solcher Teile werden wesentlich mitbestimmt
durch die Ausnutzung der verwendeten Stanzen und Pressen, die einen
erheblichen Anschaffungswert haben. Folglich wird das fertiggestellte
Bauteil, üblicherweise
ein Schalt- oder Kontaktelement, insbesondere für die Automobilindustrie umso
billiger, je höher
die Taktrate ist, mit der die zur Herstellung verwendeten Maschinen
arbeiten können.
Dieser Arbeitstakt wird einerseits durch physikalische Randbedingungen
wie z.B. die Massenträgheitskräfte der
zu bewegenden Teile bestimmt. Andererseits fallen insbesondere beim
Bearbeiten von Bandmaterial für
die spätere Herstellung
derartiger Schaltelemente oder Kontaktelemente auch Abfallstücke an,
die trotz der hohen Geschwindigkeit infolge der hohen Taktrate zuverlässig entsorgt
werden müssen,
ohne dass sie zurück
in den Bereich des Bandes gelangen. Auch hierbei macht sich die
steigende Taktrate negativ bemerkbar.
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Die
nachveröffentlichte ältere Patentanmeldung
DE 100 44 110 A1 zeigt
ein Stanzwerkzeug, bestehend aus einem Schneidstempel und einer
mit ihm zusammenarbeitenden Schnittplatte, welche eine Stanzöffnung hat,
welche durch eine Oberfläche begrenzt
ist, die eine der Kontur des Schneidstempels komplementär angepasste
Kontur hat und in welche der Schneidstempel beim Stanzvorgang dringt.
Die Oberfläche
weist zwei einander gegenüberliegende
Rippen auf, welche in die Stanzöffnung vorspringen,
wobei sich in einem an den oberen Rand der Stanzöffnung anschließenden Abschnitt der
Oberfläche
der Stanzöffnung
der Abstand der Rippen voneinander von oben nach unten verringert.
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Bereits
aus dem Jahre 1946 ist eine Kombination aus Stempel und Schnitteinsatz
bekannt, bei der sich der Durchmesser einer Bohrung im Schnitteinsatz
ausgehend von der Eintrittsebene des Stempels zunächst verjüngt, um
ausgestanzte Teile dort festzuhalten und anschließend aufweitet,
um nachgeschobene Teile freizugeben. Diese Kombination aus Stempel
und Schnitteinsatz ist in US-A 2 404 793 beschrieben. Die dort offenbarte
Anordnung arbeitet mit einem Schneidspalt, der durch Nachschärfen immer
kleiner wird, wodurch die Klemmwirkung der ausgestanzten Teile in
der Schnittplatte mit zunehmender Benutzungsdauer immer größer wird.
Eine solche Lösung
ist bei den heutigen Schnittgeschwindigkeiten und den geforderten
Standzeiten der Werkzeuge nicht mehr zuverlässig genug.
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Aus
der
DE 26 51 994 A1 ist
ein Stanzwerkzeug bekannt, bei dem auf der dem Stempel gegenüberliegenden
Seite der Matrize ein Block aus einem weniger harten, elastischen
Material angeordnet ist, der eine Öffnung mit gleicher Querschnittsform
wie die Matrize aufweist, aber mit geringeren Abmessungen. Dieser
Block soll verhindern, daß ausgestanzte Teile
mit dem Stempel angehoben werden und auf die Matrize zurückfallen.
Die ausgestanzten Teile werden im Block zurückgehalten, weil sich dieser durch
das Eintreten der ausgestanzten Teile elastisch verformt. Diese
Lösung
erfordert ein häufiges Auswechseln
des Klemmblocks, weil dieser rasch verschleißt.
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Aus
der
DE 12 47 252 C ist
ein Durchbruch in der Schnittplatte eines Schnittwerkzeugs bekannt, der
sich vom Stempel weg aufweitet und bei dem unterhalb der Schnittkante
parallel verlaufende, rippenartige Erhöhungen angeordnet sind, die
auf die Werkstücke
eine Klemmwirkung ausüben.
Diese rippenartigen Erhöhungen
verlaufen an der Schnittkante bündig
und in Schnittrichtung parallel. Der in dieser Druckschrift beschriebene
Durchbruch einer Schnittplatte hat nicht mehr den Nachteil, dass
sich beim Nachschleifen die Klemmwirkung verändert, aber die erreichbare
Klemmkraft reicht für
die heute üblichen Schnittgeschwindigkeiten
nicht mehr aus.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, eine Schneideinrichtung sowie einen Schnitteinsatz
zu schaffen, bei dem auch bei steigender Taktrate Abfallstücke zuverlässig und
auf alternative Weise entfernt werden können.
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Diese
Aufgabe wird jeweils durch eine Schneideinrichtung sowie einen Schnitteinsatz
mit den Merkmalen der Patent Ansprüche 1, 2, 3, 8, 9, 10 gelöst.
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Im
Schnitteinsatz wird eine Verengung vorgesehen, die so angeordnet
ist, dass sie die vom Schnittstempel verdrängten Abfallstücke zuverlässig zurück hält. Das
Abfallstück
wird also quasi in diesem Bereich festgeklemmt. Um jedoch eine Entsorgung der
Abfallstücke
ohne der Gefahr eines Rückfalls
auf die Schnittstation sicherzustellen, wird bei der zyklisch arbeitenden
Einrichtung in folgenden Schritten durch weitere Abfallstücke das
erste Abfallstück
innerhalb des Schneideinsatzes so weit verdrängt, bis es aus dem Schneideinsatz über eine
Entsorgungsöffnung
wieder austritt. Dadurch ist einerseits gewährleistet, dass die Abfallstücke zuverlässig gehalten
werden, andererseits kann die Maschine kontinuierlich zyklisch weiter
arbeiten, ohne dass zusätzliche Entsorgungsschritte
für die
Abfallstücke
ausgeführt werden
müssen.
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Vorteilhaft
ist, wenn die winklig zur Schnittkante angeordneten Verengungen
gegenläufig
zueinander ange ordnet werden. Die Form der Verengungen führt damit
zu einem noch stärkeren
Verklemmen der Abfallstücke
im Schnitteinsatz, so dass sie zuverlässig zurückgehalten werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweils zurück bezogenen Unteransprüchen.
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Kurzbeschreibung
der Figuren
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 Eine
schematische dreidimensionale Darstellung einer Schnittstation,
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2 eine
Ansicht der Schnittstation aus Richtung des Pfeiles A in 1,
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3 eine
Draufsicht auf einen Schnitteinsatz in einem ersten Ausführungsbeispiel,
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4, 5 Schnitte
nach Linie A-A bzw. B-B in 3,
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6 einen
Schnitt nach Linie C-C in 4 mit angedeutetem
Schnittstempel und Abfallstücken,
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7 eine
dreidimensionale Darstellung des Schnitts A-A von 3,
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8 eine
Draufsicht auf einen Schnitteinsatz gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels,
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9, 10 Schnitte
nach Linie A-A bzw. B-B in 8,
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11 einen
Schnitt nach Linie C-C in 9 mit angedeutetem
Schnittstempel und Abfallstücken,
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12 eine
dreidimensionale Darstellung des Schnittes A-A gemäß 8,
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13 eine
Draufsicht auf einen Schnitteinsatz gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels,
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14, 15 Schnitte
nach Linie A-A bzw. B-B in 13,
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16 einen
Schnitt nach Linie C-C in 14 mit
angedeutetem Schnittstempel und Abfallstücken,
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17 eine
dreidimensionale Darstellung des Schnitts A-A gemäß 13.
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Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Die 1 und 2 zeigen
schematisch eine Schnittstation, wie sie z.B. in Verbindung mit Stanzautomaten
z.B. zur Herstellung von Kontakt- oder Schaltelementen insbesondere
für die
Automobilindustrie eingesetzt werden. Die Schnittstation verarbeitet
Bandmaterial, vorzugsweise Metallbänder, wobei diese Bänder jedoch
auch aus anderen Materialien bestehen können. In der Schnittstation
ist in einer Stempel führung 16 ein
Schnittstempel 12 geführt,
der mit einem Schnitteinsatz 11 zusammenwirkt. Durch zyklische
in 1 Auf- und Abbewegung des Schnittstempels 12 wird
das Bandmaterial 10 zugeschnitten, wobei regelmäßig Abfallstücke 13 anfallen,
die wie in 2 angedeutet, durch den Schnittstempel 12 ausgestanzt
werden. Stempelführung 16 und
Schnitteinsatz 11 sind in Führungsplatte 17 und Schnittplatte 18 geführt bzw.
gehalten.
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Gemäß den in
den 3 bis 17 dargestellten Ausführungsbeispielen
weist der Schnitteinsatz 11 wenigstens eine Verengung 14, 114, 214 auf, die
von der Schnittkante 11b aus parallel zur Wandung des Schnitteinsatzes 11 oder
parallel zum Schnittstempel 12 geführt ist und die das vom Schnittstempel 12 in
den Schnitteinsatz 11 gemäß 2 hinein
verdrängte
Abfallstück 13 beim Schneidvorgang
zurückhält bzw.
einklemmt. Um dennoch die Entsorgung der Abfallstücke 13 sicher
zu stellen, weist der Schnitteinsatz 11 ferner eine vom Schnittstempel 12 vorzugsweise
in Bewegungsrichtung des Schnittstempels, also in 1 nach
unten vom Schnittstempel weg zeigende Entsorgungsöffnung 11c für die im
Schnitteinsatz 11 zunächst
zurückgehaltenen
Abfallstücke 13 auf.
Diese Entsorgungsöffnung
muss allerdings nicht unbedingt nach unten weg zeigen, sie könnte z.B.
auch seitlich angeordnet sein, da nur sichergestellt werden muss,
dass die Abfallstücke
entsorgt werden können.
Mit anderen Worten werden also in dem Umfang, in dem mit entsprechend
hoher Taktrate Zyklus für
Zyklus Abfallstücke 13 ausgestanzt
werden, diese durch den Schnitteinsatz 11 hindurch zur
Entsorgung verdrängt.
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Auch
ist eine Ausführungsform
möglich,
bei der mehrere gegenüberliegende
Verengungen vorgesehen sind, die in einem Winkel zur Bewegungsrichtung
des Schnittstempels geführt
sind und deren Winkel α gegenläufig sind.
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Aufgrund
der hohen Taktrate ist jedoch dennoch sicher zu stellen, dass die
Abfallstücke
zuverlässig
im Schnitteinsatz gehalten werden. Zu diesem Zweck werden die Verengungen
auf verschiedene Art und Weise ausgestaltet. Zunächst beginnen die Verengungen 14, 114, 214 hinter
oder an der auf den Schnittstempel 12 zu zeigenden Oberfläche 11a des Schnitteinsatzes 11 und
sind vorzugsweise bis in den Bereich voll und ganz ausgebildet,
in den der Schnittstempel bei seiner Schnittbewegung eintaucht. Grundsätzlich umschließt der Schnitteinsatz 11 beim Schneidvorgang
den Schnittstempel 12 bis auf einen Schneidspalt 15,
der erforderlich ist, um die Relativbewegung zwischen Schnittstempel
und Schnitteinsatz durchzuführen.
Die Verengung 14, 114, 214 ist nun genau
in diesem Bereich angeordnet, wie insbesondere die 6, 11 und 16 zeigen.
Vorzugsweise ist die Verengung zumindest stellenweise etwa halb
so stark (Stärke
d) wie der Schneidspalt 15.
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Im
Ausführungsbeispiel
nach dem Stand der Technik ist gegenüber vorbekannten Geometrien
die Schnittkante 11b unverändert. Dies liegt daran, dass die
Verengung 14 ausgehend von der Schnittkante 11b des
Schnitteinsatzes 11 sich zunächst ausweitet, also den Innenraum
des Schnitteinsatzes verengt, bis sie nach diesem ersten Bereich 14a im
Bereich 14b dann parallel zur Wandung des Schnitteinsatzes 11 geführt ist.
Der erste Bereich 14a weist im Ausführungsbeispiel einen Winkel γ von etwa
30° zur
Wandung des Schnitteinsatzes auf. Insbesondere die 4 und 5 zeigen,
dass der Schnitteinsatz 11 selbst sich ebenfalls nach unten
konisch aufweitet, wobei im Ausführungsbeispiel
ein Winkel β von
etwa 15° gewählt ist.
Dieser Winkel ist frei wählbar,
sollte jedoch so gewählt
sein, dass ein ausreichender Halt der Abfallstücke solange gewährleistet
ist, bis sie infolge der Aufweitung oder des Nachschubs von Abfallstücken in 6 in
Pfeilrichtung von oben nach unten entsorgt werden.
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Die
Verengungen 14 sind in jeweils gegenläufigen Winkeln α zur Bewegungsrichtung
des Schnittstempels 12 geführt.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 8 bis 12 ist die Verengung 114 insofern
anders angelegt, als sie in diesem Fall in gleichmäßiger Stärke ausgehend
von der Schnittkante 11b parallel zur Wandung des Schnitteinsatzes 11 verläuft. Dies
führt zunächst zu
einer veränderten
Schnittkante 11b gemäß 12.
Damit ist zumindest im Bereich der Verengung 114 zwischen
Schnittstempel 12 und Schnitteinsatz 11 weniger
Raum als im ersten Ausführungsbeispiel,
so dass es auch zu einem schnelleren Verschleiß in diesem Bereich kommen
kann.
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Im
dritten Ausführungsbeispiel
der 13 bis 17 wird
ergänzend
die Verengung 214 nicht nur parallel zur Wandung des Schnitteinsatzes,
also sich nach unten aufweitend geführt, sondern in diesem Fall
parallel zur Bewegungsrichtung des Schnitt- Schnittstempels 12, so dass
sie hier im rechten Winkel zur Unterseite des Schnittstempels endet. Grundsätzlich sind
jedoch beliebige Winkel zwischen der Wandung des Schnitteinsatzes 11 und
der Verengung möglich,
sofern lediglich ein zuverlässiges
Zurückhalten
abgetrennter Abfallstücke
gewährleistet wird.
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Die
Verengungen 14, 114, 214 können damit nicht
nur dem Öffnungswinkel β des Konus
des Schnitteinsatzes 11 folgen, der sich meist zu seiner Entsorgungsöffnung 11c öffnet, sie
können
auch selbst wiederum im Winkel α zur
Schnittkante bzw. zur Bewegungsrichtung des Schnittstempels 12 angeordnet
sein. Dies ist z.B. in den 4, 9 und 14 zu
erkennen. Eine derart winklige Führung führt zu einem
zusätzlichen
Verkanten der Abfallstücke
im Schnitteinsatz. Werden zudem, wie in den 3, 8 und 13 dargestellt,
die einander gegenüberliegenden
Verengungen 14, 114, 214 gegenläufig im
Winkel α verschwenkt,
so ergibt sich ein zusätzlicher
Rotationseffekt beim Verklemmen der Abfallstücke, so dass diese auch an
den restlichen Wandungsbereichen innerhalb des Schnitteinsatzes 11 zur
Anlage kommen und dort sicher gehalten sind.
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In
den Figuren wurde bisher nur die Schneideinrichtung insgesamt dargestellt,
es versteht sich jedoch von selbst, dass eine beliebige Schneideinrichtung
nachträglich
auch mit einem zwar dem jeweiligen Schneidstempel zugeordneten,
jedoch unabhängig
von diesem bezieh- und herstellbaren Schnitteinsatz nachgerüstet werden
kann. Den Ausführungsbeispielen
ist gemeinsam, dass sie so ausgestaltet sind, dass die Schnitteinsätze mit
zugehöriger
Verengung gemeinsam zusammen mit der Erstellung des jeweiligen Teils
drahterosiv herstellbar sind. Die durch die Verengung gebildete
Abfallklemme ist damit im Erodierprogramm integriert und wird damit
gemeinsam mit der Innenkontur in einem Arbeitsgang erstellt. Dies
ist bei derart einem Verschleiß unterworfenen
Teilen gerade dann von Bedeutung, wenn große Stückzahlen hergestellt werden
sollen. In diesem Fall müssen
nämlich
die Ersatzteile günstig
nachlieferbar sein, was durch den entsprechenden Herstellungsprozess
und die mit dem Schnitteinsatz einstückige Ausbildung der Verengungen
gewährleistet
ist.
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Mit
der Schneideinrichtung kann damit ein Verfahren zum Zuschneiden
wenigstens eines Bandmaterials 10 wie z.B. eines Metallbands
erreicht werden, das insbesondere zur Herstellung von Kontakt- oder
Schaltelementen als Metallband eingesetzt wird. Verwendet wird eine
Schneideinrichtung mit einem zyklisch mit einem Schnitteinsatz 11 zusammenwirkenden
Schnittstempel 12, wobei ausgestanzte Abfallstücke 13 entfernt
werden müssen. Beim
Schneidvorgang wird das Abfallstück 13 vom Schnittstempel 12 bis
in den Bereich einer Verengung 14, 114, 214 eines
Schnitteinsatzes 11 verdrängt. Dort wird das Abfallstück bei zurücktretendem
Schnittstempel 12 durch die Verengung gehalten, bis es
in folgenden Arbeitszyklen von weiteren Abfallstücken so weit aus dem Bereich
der Verengung wieder verdrängt
wird, dass es rückseitig über eine
Entsorgungsöffnung 11c des
Schnitteinsatzes 11 entfernt werden kann.