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Die
Erfindung betrifft eine Kartenstanzvorrichtung zum Ausstanzen von
Chipkarten aus mindestens einem Kunststoffbogen, wobei die Kartenstanzvorrichtung
ein auf den Kunststoffbogen in vertikaler Richtung oberseitig wirkendes
Schneidoberteil mit unterseitig ausgebildeten ersten Schneidkanten und
ein auf den Kunststoffbogen in vertikaler Richtung unterseitig wirkendes
Schneidunterteil umfasst, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Chipkarten
bzw. Smart Cards werden üblicherweise
mit Werkzeugen, die aus einem Stempel und einer Matrize bestehen,
aus großflächigen Kunststoffbögen, die
sich häufig
aus einer Mehrzahl von verschiedenen Kunststoffmaterialien zusammensetzen,
ausgestanzt, um vereinzelte Chipkarten zu erhalten. Hierbei wird
der Stempel, beispielsweise mittels eines Hydraulikzylinders, mit
Druck beaufschlagt, um mittels einer durch die Druckbeaufschlagung
erzeugten Kraft über
am Stempel angebrachte Schneidkanten, die entsprechend der Form
der auszustanzenden Chipkarte angeordnet sind, auf den Kunststoffbogen
einzuwirken und die Chipkarte auszustanzen.
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Um
bei einem derartigen Stanzvorgang einer Kartenstanzvorrichtung eine
möglichst
gute Schnittqualität
an den Außenkanten
der ausgestanzten Chipkarten zu erhalten, werden in Abhängigkeit
von dem Kunststoffbogenmaterial bzw. den Kunststoffbogenmaterialien
unterschiedliche Querschnittsformen für die Schneidkanten und damit
einhergehende Stempelgeometrien verwendet. Dies erfordert einen Werkzeugwechsel
bei einem Wechsel des Kunststoffbogenmaterials. Beispielweise ist
bei der Verwendung von PETG als Kunststoffmaterial ein Schnittspalt
von ca. 15 μm
erforderlich, welche zur Verwendung eines Stempels mit Schneidkanten
aus einem anderen Stahl mit anderer Oberflächenbehandlung und mit anderen
Querschnittsgeometrien führt,
als bei der Verwendung eines PVC-Kunststoffbogenmaterials, welches
beispielsweise einen Schnittspalt von weniger als 25 μm benötigt. Dies führt zu Ausfallzeiten
der Kartenstanzvorrichtung.
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Wenn
die verwendeten Kunststoffbögen
aus einer Vielzahl von Materialien, beispielsweise aufgrund Ihres
mehrschichtigen Aufbaus, bestehen, muss bei der Art des verwendeten
Werkzeuges ein Kompromiss insofern gefunden werden, als dass eine
optimale Schnittqualität
an den Außenkanten der
Chipkarte aufgrund der verschiedenen Materialien nicht für alle Materialien
gleichzeitig erhalten werden kann.
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Weiterhin
muss aufgrund der hohen Kraftausübung
auf die Schneidkanten von Seiten des Stempels ein häufiges Nachschleifen
der Schneidkanten erfolgen.
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Zudem
weisen die bisherigen Kartenstanzvorrichtungen für eine auf die Schneidkanten
und den Kunststoffbogen gerichtete genaue und große Kraftübertragung
stabile Führungseinrichtungen
und eine komplexe und kostenintensive Antriebstechnik auf.
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Demzufolge
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kartenstanzvorrichtung zum
Ausstanzen von Chipkarten aus plattenartigen Kunststoffbögen zur
Verfügung
zu stellen, die für
verschiedenste Kunststoffbogenmaterialien verwendet werden können, geringe
Abnutzungserscheinungen aufweisen und einfach im Aufbau sowie kostengünstig in
der Herstellung ist.
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Diese
Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des
Patentanspruches 1 gelöst.
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Ein
wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass bei einer Kartenstanzvorrichtung
zum Ausstanzen von Chipkarten aus mindestens einem Kunststoffbogen,
wobei die Kartenstanzvorrichtung ein auf den Kunststoffbogen in
vertikaler Richtung oberseitig wirkendes Schneidoberteil mit unterseitig ausgebildeten
ersten Schneidkanten und ein auf den Kunststoffbogen in vertikaler
Richtung unterseitig wirkendes Schneidunterteilumfasst, mindestens
eines der Schneidteile mit einer Ultraschallerzeugungseinrichtung,
wie Ultraschallsonotrode verbunden ist, mittels welcher eine vertikal
ausgerichtete Schwingungsbewegung auf das Schneidteil zur Durchführung einer
Stanzbewegung am Kunststoffbogen übertragbar ist. Durch die Verwendung
eines derartig mit Ultraschallschwingungen beaufschlagten Werkzeuges
zum Ausstanzen von Chipkarten werden die Kunststoffbögen unabhängig von
ihrem Material im Schnittkantenbereich während des Ausstanzvorganges
erweicht, so dass eine saubere Schnittfläche selbst bei mehrschichtig
aus verschiedenen Materialien aufgebauten Kunststoffbögen erhalten
werden kann. Dies führt
zu einer optimalen Schnittqualität
im Bereich der Außenkanten
der ausgestanzten Chipkarten, weshalb sich eine Nachbearbeitung
dieser Außenkanten
nach dem Ausstanzvorgang erübrigt.
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Bei
der Verwendung einer Ultraschallsonotrode erübrigen sich kostenaufwendige
Antriebstechniken und stabile Führungselemente
für die
Kartenausstanzvorrichtung, da ein Stempel bzw. das Schneidoberteil
oder das Schneidunterteil mit einer reduzierten Kraft auf den Kunststoffbogen
einwirken muss. Die sich daraus ergebenden reduzierten Schnittkräfte haben
eine geringere mechanische Belastung der Schneidkanten und somit
eine Vergrößerung der
Zeitabstände,
nach welcher diese nachgeschärft
werden müssen,
zur Folge.
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Durch
die Einsparung stabiler Führungselemente
und komplizierter Antriebsmechaniken lässt sich eine Kartenausstanzvorrichtung
mit geringerer Gesamtgröße, geringerem
Gesamtgewicht und geringeren Herstellungskosten erzielen.
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Sowohl
das Schneidoberteil als auch das Schneidunterteil sind rahmenartig
zur innenseitigen Aufnahme der mindestens einen ausgestanzten Chipkarte
im Rahmeninnenbereich ausgebildet, so dass die ausgestanzte Chipkarte
von dem vorzugsweise plattenartig ausgebildeten Kunststoffbogen weg
durch die Schneidteile hindurchgedrückt werden kann und in einer
Aufnahmeeinrichtung zur vorzugsweise stapelartigen Aufnahme und
zum Sammeln mehrerer Chipkarten abgelegt werden kann.
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Innerhalb
eines gemeinsamen Werkzeuges können
mehrere Schneidoberteile und mehrere Schneidunterteile zusammengefasst
angeordnet sein, um eine gleichzeitige Auf- und Abwärtsbewegung
zum zeitsparenden, gleichzeitigen Ausstanzen mehrerer Chipkarten
durchführen
zu können.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weisen
die ersten Schneidkanten des Schneidoberteils und/oder zweite oberseitig
am Schneidunterteil angeordnete Schneidkanten zum Kunststoffbogen hin
in ihrem Querschnitt einen spitzen Winkel auf. Ein derartiger spitzer
Winkel kann in einem Bereich von 10°–80°, vorzugsweise in einem Bereich
von 30°–50° liegen.
Derartig ausgebildete Schneidkanten ergeben vorteilhaft eine hohe
Schnittqualität,
wenn sie in Verbindung mit Ultraschallschwingungen auf den Kunststoffbogen
angewendet werden.
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Alternativ
können
die Schneidkanten teilweise oder vollständig in ihrem Querschnitt einen
rechten Winkel aufweisen.
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Eine
erste Grundfläche
des Rahmeninnenbereichs des Schneidoberteils weist vorzugsweise größere Längs- und
Breitenabmessungen auf, als diejenigen einer zweiten Grundfläche eines
weiteren Rahmeninnenbereichs, welcher durch die ebenso rahmenartig
angeordneten Schneidkanten gebildet werden. Die sich hieraus ergebende
Aufweitung beim Übergang
zwischen den Rahmeninnenbereichen verhindert vorteilhaft, dass eine
bereits ausgestanzte Karte sich innerhalb dieses Rahmeninnenbereiches
verklemmt und nicht auf der Rückseite,
also der von dem Kunststoffbogen abgewandten Seite der Schneidteile
ausgeworfen werden kann.
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Die
rechteckförmig
angeordneten Schneidkanten weisen an mindestens einer Seite des
Rechtecks, vorzugsweise an jeder Seite des Rechtecks in ihren Schneidflächen eine
Vertiefung auf, um mindestens einen Verbindungssteg, vorzugsweise
vier Verbindungsstege aus dem Material des Kunststoffbogens zwischen
der auszustanzenden Chipkarten und dem restlichen Kunststoffbogen
zu bilden. Hierdurch wird eine nur teilweise herausgetrennte bzw. ausgestanzte
Chipkarte erhalten, um den Kunststoffbogen zusammen mit den noch
daran hängenden Chipkarten
aus dem Stanzwerkzeug heraus weiterzutransportieren und an einem
anderen Ort oder sogar einer separaten Anlage aus dem Bogen herauszutrennen.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorteile
und Zweckmäßigkeiten
sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung
zu entnehmen. Hierbei zeigen:
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1 in
einer schematischen, perspektivischen Darstellung ein Ausstanzwerkzeug
für eine
erfindungsgemäße Kartenstanzvorrichtung;
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2 in
einer perspektivischen Darstellung eine Querschnittsansicht entlang
des in 1 gezeigten Schnitts A-A der Kartenstanzvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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3 in
einer perspektivischen Darstellung eine Querschnittsansicht entlang
des in 1 gezeigten Schnitts A-A der Kartenstanzvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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4 in
einer perspektivischen Darstellung eine Querschnittsansicht entlang
des in 1 gezeigten Schnitts A-A der Kartenstanzvorrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung; und
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5 in
einer Draufsicht ein Kunststoffbogen mit einer erfindungsgemäß teilweise
ausgestanzten Chipkarte.
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In 1 wird
in einer perspektivischen Darstellung ein Stanzwerkzeug als Teil
einer Kartenstanzvorrichtung 1 mit einem Schneidoberteil 2 und einem
Schneidunterteil 3 dargestellt. Zwischen dem Schneidoberteil 2 und
dem Schneidunterteil ist ein plattenförmiger Kunststoffbogen 4,
vorzugsweise mehrschichtig aus verschiedenen Kunststoffmaterialien
aufgebaut, angeordnet.
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Das
Schneidoberteil 2 und gegebenenfalls auch das Schneidunterteil 3 sind
in vertikaler Richtung auf- und abwärts verschiebbar, wie es durch
die Doppelpfeile 5 und 6 angedeutet wird. Auf
diese Weise können
das Schneidoberteil als auch gegebenenfalls das Schneidunterteil
in vertikaler Richtung zum Kunststoffbogen 4 hinbewegt
werden, um den dazwischen eingespannten Kunststoffbogen 4 mittels
eines Stanzvorganges zu bearbeiten. Das Schneidoberteil 2 ist
rahmenartig mit einzelnen Rahmeninnenbereichen 7a, 7b, 7c ausgebildet,
wobei an Randbereichen unterhalb der Rahmeninnenbereiche 7a, 7b, 7c hier
nicht dargestellte Schneidkanten angeordnet sind, die bei einer
Abwärtsbewegung
des Schneidoberteils 2 zu Ausstanzungsöffnungen 8a, 8b, 8c innerhalb
des Kunststoffbogens 4 führen.
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In 2 wird
in einer perspektivischen Darstellung eine Querschnittsansicht entlang
eines in 1 gezeigten Schnitts A-A der
Kartenausstanzvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Dieser Darstellung ist deutlich zu entnehmen,
dass auch das Schneidunterteil 3 einen Rahmeninnenbereich 9 aufweist.
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An
der Unterseite des rahmenartig ausgebildeten Schneidoberteils 2 sind
die Schneidkanten 10a und 10b und an der Oberseite
des rahmenartig ausgebildeten Schneidunterteils 3 sind
die Schneidkanten 10c und 10c angeordnet.
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Diese
Schneidkanten weisen in ihren zum Kunststoffbogen 4 hingewandten
Bereich spitze Winkel auf, die eine Winkelgröße von 45° haben.
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Eine
hier nicht dargestellte Ultraschalleinrichtung, wie beispielsweise
eine Ultraschallsonotrode, wirkt oberseitig auf das Schneidoberteil 2 während des
Ausstanzvorganges und überträgt die vertikal
ausgerichtete Schwingungsbewegung auf das Schneidoberteil, wie es
durch die Pfeile 12 angedeutet wird. Auf diese Weise findet
ein Schneid- bzw. Ausstanzvorgang durch die Schneidkanten 10a–10d mit
Ultraschallbeaufschlagung statt.
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Der
Rahmeninnenbereich 7a, dessen Grundfläche von Innenseiten 13a, 13b, 13c des
rahmenartigen Schneidoberteils 2 umfasst wird, weist größere Längs- und
Breitenabmessungen auf, als ein weiterer unterhalb davon liegender
Rahmenbereich, dessen Grundfläche
von Innenseiten 11a, 11b, 11c der Schneidkanten
umfasst wird. Dies hat eine Ausweitung im Verlauf der Rahmeninnenbereiche
zur Folge, wodurch das Sichverklemmen von bereits ausgestanzten
Chipkarten vermieden wird.
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Bei
dem Schneidunterteil 3 wird dessen Rahmeninnenbereich 9 in
seiner Grundfläche
durch Innenseiten 15a, 15b des rahmenartigen Schneidunterteils
begrenzt, wobei diese Grundfläche
wiederum größer in ihren
Längs-
und Breitenabmessungen als eine weitere Grundfläche auf Höhe der Schneidkanten 10c, 10d,
die durch Innenseiten 14a und 14b begrenzt wird,
ist. Hierdurch ergibt sich wiederrum ein klemmfreies Entnehmen der
bereits ausgestanzten Chipkarte zur Rückseite des Schneidunterteils 3 hin, also
von dem Kunststoffbogen weg.
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In 3 wird
in einer perspektivischen Darstellung eine Querschnittsansicht entlang
des in 1 dargestellten Schnitts A-A der Kartenstanzvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausfüh rungsform
der Erfindung gezeigt. Gleiche und gleichbedeutende Bauteile sind
mit identischen Bezugszeichen versehen.
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Im
Gegensatz zu der Kartenstanzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung sind bei dieser Kartenstanzvorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung rechte Winkel als Schneidkanten 16a und 16b am
Schneidunterteil 3 ausgebildet. Nach einem stattgefundenen Ausstanzvorgang
wird die ausgestanzte Chipkarte entweder durch das Schneidoberteil 2 oder
durch das Schneidunterteil 3 im Rahmeninnenbereich gedrückt und
innerhalb einer hier nicht näher
dargestellten Auffangvorrichtung abgelegt und gesammelt.
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In 4 wird
in einer perspektivischen Darstellung eine Querschnittsansicht entlang
des in 1 dargestellten Schnitts A-A der Kartenstanzvorrichtung
gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Gleiche und gleichbedeutende Bauteile sind
mit identischen Bezugszeichen versehen.
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Wie
der in 4 gezeigten Darstellung deutlich zu entnehmen
ist, sind das Schneidoberteil 2 und das Schneidunterteil 3 mit
Schneidkanten 17a, 17b, 17c, und 17d versehen,
deren Form zwar wiederum einen spitzen Winkel aufweist, jedoch nicht
zum Rahmeninnenbereich hingewandt sind. Vielmehr weisen sowohl das
Schneidoberteil als auch das Schneidunterteil gemeinsam mit den
Schneidkanten 17a–d
in einer Ebene liegende Innenseiten 18a, 18b und 20a, 20b auf.
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An
einer Schneidfläche
der Schneidkanten befindet sich eine Vertiefung 19, die
dazu führt,
dass der Kunststoffbogen im Bereich dieser Stelle während eines
Ausstanzvorganges nicht vollständig durchtrennt
wird. Auf diese Weise wird ein Verbindungssteg zwischen der auszustanzenden
Chipkarte und dem restlichen Kunststoffbogen erhalten.
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Ein
derartiger Verbindungssteg ist der in 5 dargestellten
Draufsicht eines Kunststoffbogens 4 deutlich zu entnehmen.
Die teilweise ausgestanzte Chipkarte 21 ist lediglich noch über kleine Verbindungsstege 22a, 22b, 22c und 22d mit
dem restlichen Kunststoffbogen verbunden. Auf diese Weise kann der
gesamte Kunststoffbogen mit den darin noch festgehaltenen Chipkarten
an einen anderen Ort transportiert werden, um dort von Hand oder maschinell
ein endgültiges
Heraustrennen der einzelnen Chipkarten durchzuführen.
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Sämtliche
in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem
Stand der Technik neu sind.
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- 1
- Kartenausstanzvorrichtung
- 2
- Schneidoberteil
- 3
- Schneidunterteil
- 4
- Kunststoffbogen
- 5,
6
- Auf-
und Abwärtsbewegung des
Schneidunterteils und des
-
- Schneidoberteils
- 7a,
7b, 7c
- Rahmeninnenbereiche
- 8a,
8b, 8c
- Öffnungen
- 9
- Rahmeninnenbereich
- 10a,
10b, 10c, 10d;
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- 16a,
16b;
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- 17a,
17b, 17c, 17d
- Schneidkanten
- 11a,
11b; 14a, 14b;
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- 18a,
18b; 20a, 20b
- Innenseiten
der Schneidkanten
- 12
- Auf-
und Abwärtsschwingung
- 13a,
13b, 13c;
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- 15a,
15b, 15c
- Innenseiten
des Schneidoberteils und des Schneidunterteils
- 19
- Vertiefung
- 21
- Chipkarte
- 22a,
22b, 22c, 22d
- Verbindungsstege