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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stanzen und eine Einrichtung
für eine Vorrichtung zum Stanzen, insbesondere einen Gegenstanzzylinder.
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Mit
der Erfindung werden insbesondere Etiketten oder dergleichen aus
einer zwischen einem Stanzzylinder und einem Gegenstanzzylinder
oder Gegendruckzylinder hindurchlaufenden Materialbahn in der sogenannten
durchschneidenden Anwendung herausgestanzt oder aber bei der sogenannten
anstanzenden Anwendung angeschnitten. Bei der durchschneidenden
Stanzung fällt das Etikett nach dem Schnitt aus der Materialbahn
heraus, während bei der sogenannten anstanzenden Anwendung nur
das Etikettenmaterial und gegebenenfalls der Kleber durchtrennt
werden, wobei das Trägermaterial wenigstens im Wesentlichen
unverletzt bleibt, so dass die gestanzten Etiketten auf einer z.
B. aufgerollten Materialbahn verbleiben können.
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Zur
An- und Ausstanzung von z. B. Etiketten aus Materialbahnen sind
verschiedene Vorrichtungen im Stand der Technik bekanntgeworden,
bei denen die Materialbahn zwischen den drehbar gelagerten Stanz-
und Gegenstanzzylindern hindurchläuft. Auf der Außenoberfläche
des Stanzzylinders sind Schneiden in der gewünschten Form
vorgesehen, die in die Materialbahnen entsprechende Muster einschneiden.
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Bei
der anstanzenden Anwendung muss die Schnitttiefe der Schneiden ziemlich
exakt eingehalten werden, um eine zu große oder zu geringe
Einschneidtiefe zu vermeiden. Da im Laufe des Betriebs die Schneiden
abstumpfen, reduziert sich die Schneidtiefe mit der Zeit.
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Eine
Erneuerung oder Nachbearbeitung der Schneiden ist aufwändig,
sodass im Stand der Technik Stanzvorrichtungen bekannt geworden
sind, bei denen der Schneidspalt zwischen dem Stanzzylinder und
dem Gegenstanzzylinder einstellbar ist, sodass bei nachlassender
Schneidtiefe, der Schneidspalt an die veränderten Bedingungen
angepasst werden kann.
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Mit
der
DE 197 36 762
C2 ist eine Vorrichtung zum Stanzen mit einem um eine Drehachse drehbaren
Stanzzylinder und einem um eine zur Drehachse des Stanzzylinders
parallele Drehachse drehbaren Gegendruckzylinders bekanntgeworden, bei
der die Größe des Spaltes zwischen dem Stanzzylinder
und dem Gegendruckzylinder einstellbar ist. Dabei sind der Stanzzylinder
und der Gegendruckzylinder jeweils mit Schmitzringen ausgerüstet,
die aus gehärtetem Stahl bestehen und aufeinander ablaufen.
Die Schmitzringe stehen jeweils radial nach außen über
die Außenfläche der Zylinderkörper über, sodass
sich im Bereich des Zylinderkörpers des Stanzzylinders
und des Gegendruckzylinders der Schneidspalt ergibt. Bei diesem
System ist die Lage der Drehachse der Schmitzringe des Gegendruckzylinders über
einen exzentrischen Zwischenring verstellbar vorgesehen. Durch eine
Winkelverstellung des Zwischenrings kann die Lager der Drehachse verändert
und der Spalt vergrößert oder verkleinert werden.
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Nachteilig
bei dem aus der
DE
197 36 762 C2 bekannten System ist allerdings, dass durch
eine Winkelverstellung des Zwischenrings sich nicht nur die Lage
der Drehachse des Gegendruckzylinders ändert, sondern,
dass auch die Lage der Drehachse des Stanzzylinders entsprechend
verändert werden muss, da der Stanzzylinder über
dessen Schmitzringe an den Schmitzringen des Gegendruckzylinders anliegt.
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Bei
der
DE 197 36 762
C2 ändert sich der Abstand der Welle des Stanzzylinders
von der Welle des Gegenstanzzylinders bei Einstellung der Spaltweite.
Deshalb erfordert bei diesem bekannten System eine Einstellung der
Spaltweite über die winkelmäßige Ausrichtung
der Zwischenringe eine entsprechende Gegenbewegung aller weiteren
Komponenten, was zu einem insgesamt aufwändigen und somit teurem
System führt. Oder es wird ein hohes Lagerspiel erfordert,
um die Distanzverschiebung auszugleichen. Das führt zu
einer hohen Lagerbelastung und einer thermischer Aufheizung.
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Ein
weiterer Nachteil bei dieser bekannten Vorrichtung ist, dass eine
Nachrüstung bestehender Anlagen praktisch nur durch einen
kompletten Austausch der ganzen Stanzvorrichtung möglich
ist.
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Mit
der
DE 10 2004
032 030 A1 ist eine weitere Stanzvorrichtung bekannt geworden,
die einen drehbar gelagerten Stanzzylinder und einen drehbar gelagerten
Gegendruckzylinder aufweist, zwischen denen eine Materialbahn durchführbar
ist. Bei diesem System ist die Achse des Gegendruckzylinders feststehend
ausgeführt und auf der Oberseite der feststehenden Welle
sind schräge Flächen angeordnet, auf denen über
einen Einstellmechanismus ein Lager des Gegendruckzylinders verstellbar
angeordnet ist, sodass durch eine axiale Verstellung des Lagers
auch eine Höhenverstellung der Drehachse des Gegendruckzylinders
erreicht wird.
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Nachteilig
bei diesem bekannten System ist der komplizierte Aufbau aus vielen
Einzelteilen. Ein weiterer Nachteil ist, dass eine feststehende
Welle benötigt wird, um die Verstellbarkeit des Schneidspaltes
zu gewährleisten. Das führt dazu, dass bei bestehenden
Anlagen, bei denen der Antrieb über die Welle des Gegendruckzylinders
erfolgt, eine Nachrüstung nicht oder nur mit großem
Aufwand möglich ist.
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Mit
der
DE 10 2004
054 868 A1 wurde eine weitere Stanzvorrichtung bekannt,
bei der der Abstand zwischen dem Stanzzylinder und dem Gegendruckzylinder
verstellbar ist. Dazu ist an dem Gegendruckzylinder ein elastischer
Ring angeordnet, auf dem der Stanzzylinder oder ein mit dem Stanzzylinder
verbundener Schmitzring abrollt. Durch eine Erhöhung des
Anpressdruckes wird die Elastizität des Ringes ausgenutzt
und die Spaltweite eingestellt. Um die gewünschten Bedingungen
dauerhaft zu erhalten, darf das elastische Material keinen Alterungserscheinungen
unterliegen und muss im dauerelastischen Bereich betrieben werden,
sodass hohe Anforderungen an das elastische Material zu stellen
sind.
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Weiterhin
ist mit der
DE 103
05 032 B3 eine Stanzvorrichtung mit einem drehbar gelagerten Stanzzylinder
und einem an einer feststehenden Welle drehbar gelagerten Gegendruckzylinder
bekannt geworden, bei der der Abstand zwischen dem Stanzzylinder
und dem Gegendruckzylinder ebenfalls verstellbar ist. Dazu ist die
feststehende Achse mit einem exzentrischen Abschnitt versehen, auf dem
der Gegendruckzylinder drehbar angeordnet ist. Durch eine Winkelverstellung
der sich nicht mitdrehenden Achse kann nun die Höhe des
Gegendruckzylinders und somit der Abstand zwischen Gegendruckzylinder
und Stanzzylinder eingestellt werden. Nachteilig bei diesem System
ist der Einsatz der feststehenden Achse, sodass bei bestehenden
Systemen, bei denen der Antrieb über die Welle des Gegendruckzylinders
erfolgt, eine Nachrüstung ohne weiteres nicht möglich
ist.
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Es
ist gegenüber dem angeführten Stand der Technik
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Stanzen
und eine Einrichtung für eine Vorrichtung zum Stanzen zur
Verfügung zu stellen, bei denen eine Spaltweite einfach
einzustellen und bei denen eine Nachrüstung bestehender
Anlagen möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung mit dem Merkmalen
des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 12. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der
Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung für eine Vorrichtung
zum Stanzen umfasst nach Anspruch 1 einen Gegenstanzzylinder, der
eine Welle und eine drehbar um die Welle herum aufgenommenen Zylinderkörper,
sowie wenigstens einen Schmitzring umfasst. Dabei ist die Welle
um eine Drehachse drehbar ausgebildet und der Zylinderkörper
ist über wenigstens eine Exzentereinrichtung auf der Welle
gelagert, um eine Spaltweite einzustellen. Aufgrund dieser Anordnung
bleibt bei Einstellung der Spaltweite die Lage der Welle unverändert.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung zum Stanzen und/oder
Prägen einer Materialbahn nach Anspruch 12 umfasst einen
drehbar aufgenommenen Stanzzylinder und einen drehbar aufgenommenen
Gegenstanzzylinder, wobei der Gegenstanzzylinder eine Welle und
einen drehbar darum herum aufgenommenen Zylinderkörper,
sowie wenigstens einen Schmitzring umfasst. Zwischen dem Stanzzylinder
und dem Zylinderkörper des Gegenstanzzylinders ist die
zu stanzende und/oder zu prägende Materialbahn durchführbar.
Erfindungsgemäß ist die Welle des Gegenstanzzylinders
um eine Drehachse drehbar ausgebildet und dreht im laufenden Betrieb mit.
Der Zylinderkörper ist erfindungsgemäß über
wenigstens eine Exzentereinrichtung auf der Welle gelagert, um eine
Spaltweite zwischen dem Stanzzylinder und dem Gegenstanzzylinder
bzw. dem Gegendruckzylinder einzustellen, wobei bei Einstellung
der Spaltweite die Lage der Welle unverändert bleibt.
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Die
Erfindung hat viele Vorteile. Die erfindungsgemäße
Einrichtung eignet sich insbesondere zur Nachrüstung bestehender
Anlagen, die nicht über einen einstellbaren Spalt verfügen.
Dabei können sowohl Vorrichtungen nachgerüstet
werden, die über eine drehbare Welle als auch über
eine feststehende Welle verfügen, sodass eine flexible
Nachrüstung bestehender Anlagen ermöglicht wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders
einfach aufgebaut und gewährleistet einen zuverlässigen
Betrieb.
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Ein
erheblicher Vorteil der Erfindung ist, dass der für den
Einbau wichtige radiale Abstand von Außenumfang der Schmitzringe
zur Lage der Welle gleich bleibt.
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Durch
den erfindungsgemäßen Aufbau kann sowohl bei Einsatz
von Magnet- als auch von Vollzylindern die erforderliche Stabilität
gewährleistet werden, da Schwingungen zuverlässig
vermieden werden.
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Durch
die winkelmäßige Einstellung der Exzentereinrichtung
wird der maximale radiale Abstand der Oberfläche des Zylinderkörpers
von der Drehachse der Welle und damit die Spaltweite eingestellt. Das
bedeutet auch, dass der minimale Abstand der Außenkonturen
des Zylinderkörpers von der Außenkontur des Schmitzringes
eingestellt wird. Erfindungsgemäß ist die Schnitttiefe
an unterschiedliche Materialstärken oder auch an den Verschleiß des Werkzeuges
anpassbar.
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Aufgrund
der erfindungsgemäßen Anordnung bleibt auch bei
Einstellung der Spaltweite die Lage der Welle unverändert.
Die Aufnahmepunkte in der Vorrichtung bleiben fest. Ein Lagerspiel
oder dergleichen ist nicht erforderlich, um z. B. radiale Längenverschiebungen
auszugleichen. Die Präzision kann gesteigert werden.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Welle des
Gegenstanzzylinders im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu der
Drehachse ausgebildet. Insbesondere ist die Welle über
die gesamte Eingriffslänge bzw. an allen Abschnitten, die im
Eingriff mit anderen Komponenten stehen, rotationssymmetrisch ausgebildet
und besonders bevorzugt ist die Welle insgesamt rota tionssymmetrisch
zu der Drehachse ausgebildet, um bei einer Drehung der Welle Schwingungen
zu vermeiden.
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In
bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung ist wenigstens ein Schmitzring
und vorzugsweise sind beide Schmitzringe drehfest mit der Welle verbunden,
da bei einer sich mitdrehenden Welle Lager zwischen der Welle und
den Schmitzringen nicht erforderlich sind. Für den Einsatz
in Systemen mit einer feststehenden Welle kann eine separate Lagerung
zwischen der Welle und den Schmitzringen vorgesehen sein.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eine
Außenkontur wenigstens eines Schmitzringes rotationssymmetrisch
zu der Drehachse der Welle ausgebildet.
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Vorzugsweise
wird wenigstens ein Schmitzring in einer axialen Richtung durch
wenigstens einen Sicherungsring gesichert.
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In
besonderes bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung ist der Zylinderkörper über
wenigstens ein Lager gegenüber der wenigstens einen Exzentereinrichtung
gelagert. Vorzugsweise werden ein oder mehrere Nadellager zur Lagerung
eingesetzt, da diese ein besonderes geringes radiales Spiel aufweisen.
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Vorzugsweise
wird auch die Exzentereinrichtung über wenigstens ein Lager
gegenüber der Welle drehbar gelagert, wobei als Lager insbesondere
Nadellager eingesetzt werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung
ist die Exzentereinrichtung über ein Nadellager drehbar
gegenüber der drehbar ausgestalteten Welle gelagert und
der Zylinderkörper ist über ein weiteres Nadellager
drehbar gegenüber der Exzentereinrichtung gelagert, sodass
im Stanzbetrieb sich die Welle und der Zylinderkörper drehen während
die Exzentereinrichtung ortsfest bleibt und winkelmäßig
nur verstellt wird, um die Spaltweite einzustellen. Eine solche
Ausgestaltung erlaubt eine besonders kompakte Bauform des Gegenstanzzylinders,
sodass ein Austausch bei bestehenden Syste men möglich ist,
die bislang nicht über eine einstellbare Spaltweite verfügen.
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In
bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung umfasst die Exzentereinrichtung
wenigstens einen Exzenterring oder ist als ein Exzenterring ausgebildet,
der eine zentrische Bohrung bzw. ein zentrisches Loch aufweist,
um dass exzentrisch zur Bohrung ein Ring vorgesehen ist. Umgekehrt
gesagt weist der kreisrunde Exzenterring ein aus der Mitte leicht
versetztes Loch auf. Die Exzentrizität des Loches bzw.
der Bohrung des Ringes liegt dabei vorzugsweise im Bereich kleiner
1 mm, insbesondere im Bereich von bis zu 50 oder 100 Mikrometer,
vorzugsweise etwa 30 Mikrometer.
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In
vorteilhaften Weiterbildungen ist die Exzentereinrichtung mit einem
Zahnrad drehfest verbunden, welches insbesondere über ein
oder mehrere weitere Zahnräder und eine oder mehrere Wellen mit
einem Einstellrad verbunden ist, um die Winkelposition der Exzentereinrichtung
und somit die Spaltweite einzustellen. Vorzugsweise ist die winkelmäßige
Einstellung der Exzentereinrichtung und/oder des Einstellrades fixierbar.
Das kann per Rastnocken oder durch sonstige im Stand der Technik
bekannte Rasteinrichtungen erfolgen.
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In
bevorzugten Weiterbildungen aller zuvor beschriebenen Ausgestaltungen
sind vorzugsweise zwei Exzentereinrichtungen vorgesehen, von denen jeweils
eine in einem Bereich an den gegenüberliegenden Enden des
Gegenstanzzylinders vorgesehen ist. Vorzugsweise werden durch ein
Verdrehen des Einstellrades beide Exzenterringe synchron verstellt, um
eine gleichmäßige Verstellung des Spaltes zu erzielen.
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Vorzugsweise
ist das Einstellrad mit einer Anzeigeeinheit verbunden, um ein Maß für
die Spaltweite anzuzeigen.
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In
bevorzugten Weiterbildungen ist der Gegenstanzzylinder an Aufnahmen
aufgenommenen. Insbesondere sind zwei radial überstehende Schmitzringe
vorgesehen und ein Abstand der Drehachsen der Schmitzringe und des
Zylinderkörpers ist mit einer an wenigstens einer Aufnahme
aufgenommenen Einstelleinrichtung einstellbar, um die Spaltweite
beim Stanzen einzustellen.
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Vorzugsweise
ist wenigstens eine Einstellwelle und insbesondere sind zwei Einstellwellen
zur Einstellung der Spaltweite vorgesehen. Die Einstellwellen sind
insbesondere an wenigstens einer Aufnahme und insbesondere in der
Nähe der beiden Enden des Zylinderkörpers jeweils
in einer Aufnahme drehbar aufgenommen. Die Einstellwellen verlaufen insbesondere
auf den beiden Seiten etwa parallel zu dem Zylinderkörper.
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Besonders
bevorzugt ist jede Aufnahme als Kulissenstein ausgebildet. Die Welle
ist vorteilhafterweise in der Aufnahme bzw. dem Kulissenstein aufgenommen.
Die Welle kann über wenigstens ein Kugellager in der Aufnahme
gelagert sein. Insbesondere ist die Einstellwelle längenverstellbar.
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Vorzugsweise
ist wenigstens ein axiales Nadellager zwischen einem Schmitzring
und einer Exzentereinrichtung vorgesehen.
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Vorteilhafterweise
ist wenigstens ein Mitnehmer zur drehfesten Verbindung von Zylinderkörper und
Welle vorgesehen. Der Mitnehmer ist insbesondere als flexibler Ring
und insbesondere als wenigstens ein O-Ring ausgeführt.
Der Mitnehmer oder flexible Ring wird vorzugsweise durch eine an
dem Zylinderkörper oder an der Welle befestigte Scheibe oder
Hülse an die Welle oder den Zylinderkörper gedrückt.
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In
bevorzugten Weiterbildungen ist wenigstens ein Ausrastknopf oder
es sind zwei Ausrastknöpfe vorgesehen, mit denen eine Unterbrechung der Übertragung
der Bewegung des Einstellrades auf einen oder beide Exzenterringe
möglich ist. Dadurch wird ein seitenweises Einstellen der
Spaltweite möglich, was zu einem noch flexibleren Einsatz
der erfindungsgemäßen Einrichtung und der erfindungsgemäßen
Vorrichtung führt.
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Vorzugsweise
ist eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen, die ein Maß für
die eingestellte Spaltbreite anzeigt. Vorteilhafterweise sind weiterhin
an jedem Rastknopf noch separate Anzeigeeinheiten angeordnet, die über
das Ausmaß der seitenweisen Einstellung informiert, sodass
der Benutzer sich jederzeit über die aktuellen Einstellungen
informieren und gegebenenfalls auch den Nullpunkt bzw. den Ursprungszustand
wieder einstellen kann.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung wird durch ein Betätigen
eines Ausrastknopfes die Drehverbindung zwischen der Rastwelle des
Ausrastknopfes und dem Knopf selber unterbrochen, so dass sich die
Justage über das zentrale Einstellrad nur auf die andere
Einstellwelle auswirkt. Insbesondere ist wenigstens ein Ausrastknopf
mit einer Anzeigeeinheit verbunden, um wenigstens ein Maß für
die seitenunterschiedliche Spaltweite anzuzeigen.
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Vorzugsweise
ist eine Begrenzung der individuellen Einstellung pro Seite auf
eine Umdrehung der Rastwelle begrenzt. Dann kann über im
Nullpunkt fluchtende Markierungen an der Rastwelle und dem Rastknopf
die aktuelle Einstellung angezeigt werden. Wenn die Spaltweite einseitig
verstellt wurde, fluchten die Markierungen von Rastwelle und Rastknopf nicht
mehr und über die Winkelverstellung kann das Ausmaß abgelesen
werden.
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Falls
in bestimmten Fällen nicht genügend Bauraum für
die Anordnung des Einstellrades und der weiteren Einstellkomponenten
zur Verfügung steht, kann die Exzentereinrichtung beispielsweise auch
mit einem Seilzug oder dergleichen verbunden werden, um eine Ferneinstellung
vorzunehmen.
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Außerdem
kann die Exzentereinrichtung auch mit einem fernsteuerbaren Motor
versehen sein, sodass eine ferngesteuerte Ein- Stellung ermöglicht
wird. Der Motor kann dabei pneumatisch, hydraulisch, magnetisch
und insbesondere elektrisch ausgeführt sein.
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In
allen Fällen können Sensoren vorgesehen sein,
die die Winkelposition der Exzentereinrichtungen und/oder die Spaltweite
erfassen und an eine zentrale Steuereinrichtung weitergeben, die
die aktuellen Einstellwerte z. B. auf einen Display oder dergleichen
ausgibt und/oder über eine Netzwerkverbindung oder dergleichen
weiterleitet.
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Weitere
Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen,
die nun mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert
werden.
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In
den Figuren zeigen:
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1 eine
stark schematisierte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Stanzvorrichtung im Schnitt;
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2 einen
erfindungsgemäßen Gegendruckzylinder für
eine Stanzvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
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3 einen
Längsschnitt durch den Gegendruckzylinder nach 2;
und
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4 einen
Querschnitt des Gegendruckzylinders nach 2;
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5 eine
perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles
einer erfindungsgemäßen Einrichtung;
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6 eine
Seitenansicht der Einrichtung nach 5;
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7 eine
teilweise geschnittene Vorderansicht der Einrichtung nach 5;
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8 eine
weitere teilweise geschnittene Vorderansicht der Einrichtung nach 5;
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9 eine
geschnittene Einstellwelle;
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10 ein
Detail des Einstellmechanismus der Einrichtung nach 5;
und
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11 das
Detail nach 10 in einem Längsschnitt.
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In
den 1–4 wird ein
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 100, die eine erfindungsgemäße
Einrichtung 1 umfasst, dargestellt.
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Die
in 1 nur prinzipiell und stark schematisch dargestellte
Vorrichtung 100 dient zum An- bzw. Ausstanzen, insbesondere
von Etiketten und dergleichen und umfasst einen Rahmen oder ein
Gehäuse 40, in dem der Stanzzylinder 3 und
der Gegenstanzzylinder 2 jeweils um ihre Wellen 36 bzw. 4 drehbar aufgenommen
sind.
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Der
Stanzzylinder 3 weist einen Zylinderkörper 35 auf
und der Gegenstanzzylinder 2 umfasst einen Zylinderkörper 5.
An dem Stanzzylinder 3 und an dem Gegenstanzzylinder 2 sind
jeweils Schmitzringe 34 bzw. 6 vorgesehen, die
radial über die jeweiligen Zylinderkörper 35 bzw. 5 hinausstehen
und die aufeinander ablaufen, so dass sich zwischen dem Zylinderkörper 35 des
Stanzzylinders 3 und dem Zylinderkörper 5 des
Gegenstanzzylinders 2 eine Spaltweite 9 ergibt,
die einstellbar ist.
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Auf
der Außenoberfläche des als Magnet- oder auch
als Vollzylinders ausgebildeten Stanzzylinders 3 sind Muster 38 bildende
Schneiden 37 angeordnet, die in eine zwischen dem Stanzzylinder 3 und dem
Gegenstanzzylinder 2 durchlaufende Materialbahn ein greifen,
um die Folie und gegebenenfalls den Klebestreifen durchzutrennen,
während das zugrundeliegende Trägermaterial beim
anstanzenden Verfahren im Wesentlichen unverletzt bleibt.
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Das
Stanzverfahren erfordert eine hohe Genauigkeit, wobei auch Schwingungen
im Mikrometerbereich unerwünscht sind. Deshalb wird mittels
von Einstellrädern 30, die auf Druckbüchsen 31 einwirken,
eine Vorspannkraft auf die aus gehärtetem Stahl bestehenden
Schmitzringe 34 des Stanzzylinders 3 aufgebracht.
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Dabei
können in der Druckbüchse 31 zwei hintereinander
angeordnete und deshalb in der Darstellung nach 1 nicht
unterscheidbare Druckrollen vorgesehen sein, die die Anpresskraft
zentrisch auf die Schmitzringe 34 des Stanzzylinders 3 aufbringen,
von dem sie auf die Schmitzringe 6 des Gegenstanzzylinders 2 übertragen
werden.
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Durch
die durch die Einstellräder 30 aufgebrachte Vorspannkraft
wird gewährleistet, dass die eingestellten Bedingungen
beim Betrieb auch beim Auftreten größerer Kräfte
erhalten bleiben.
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In 2 ist
eine perspektivische Außenansicht der erfindungsgemäßen
Einrichtung 1 dargestellt, die den Gegenstanzzylinder 2 umfasst.
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Mit
Bezug auf die 2, 3 und 4 wird
nun der Aufbau und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen
Einrichtung 1 und der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 100 erläutert.
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Der
Gegenstanzzylinder 2 weist eine drehbare und im Betrieb
mitdrehende Welle 4 auf, die um eine Drehachse 7 in
Lagern 20 an Kulissensteinen bzw. Aufnahmen 18 und 19 drehbar
aufgenommen ist. Die Kulissensteine bzw. Aufnahmen 18 und 19 sind
an dem Rahmen 40 aufgenommen und stützen den Gegenstanzzylinder 2 und
dessen Einstellwellen 16 ab, so dass der Gegenstanzzylinder 2 mit
den Einstellwellen und den Kulissensteinen eine kompakte und austauschbare
Einrichtung 1 bildet, die gegen herkömmliche Einrichtungen 1 ausgetauscht
werden kann, um eine Einstellbarkeit der Spaltbreite zu ermöglichen.
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Um
die drehbare Welle 4 des Gegenstanzzylinders 2 ist
ein drehbar angeordneter Zylinderkörper 5 vorgesehen,
der über jeweils ein Nadellager 10 auf zwei Exzenterringen 12 einer
Exzentereinrichtung 8 drehbar gelagert ist. Die Exzenterringe 12 sind
wiederum über Nadellager 11 drehbar auf der Welle 4 gelagert.
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Nahe
einem Ende des Gegenstanzzylinders 2 ist an der Welle 4 ein
Antriebsrad 44 drehfest befestigt, über welches
die Welle 4 mit den Schmitzringen 6 angetrieben
wird. An dem Ende ist die Antriebswelle 4 in dem Kulissenstein
bzw. der Aufnahme 18 gelagert, die im unteren Bereich einen
vergrößerten Befestigungsbereich 45 zur
gelagerten Aufnahme der Einstellwellen 16 aufweist, um
mit den Komponenten insgesamt eine kompakte Einrichtung auszubilden.
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Die
Welle 4 ist insgesamt rotationssymmetrisch zur Drehachse 7 ausgebildet.
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Die
Exzenterringe 12 der Exzentereinrichtung 8 verfügen über
einen runden Außenquerschnitt, in dem exzentrisch dazu
eine Bohrung vorgesehen ist, sodass die Symmetrieachse der Außenkontur
beabstandet von der Symmetrieachse der Bohrung ist. Der Abstand
der beiden Achsen ist klein und beträgt im Ausführungsbeispiel
zwischen etwa 20 und 70 Mikrometer, so dass sich eine Einstellbarkeit
der Spaltbreite von bis zu etwa 40 bzw. 140 Mikrometern ergibt.
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Da
der Zylinderkörper 5 durch Nadellager auf den
Exzenterringen 12 drehbar gelagert ist und da die Exzenterringe 12 über
Nadellager 11 drehbar gegenüber der Welle 4 gelagert
sind, kann im Betrieb der Exzenterring 12 stationär
verbleiben, während der Zylinderkörper 5 und
die Welle 4 mitdrehen. Auf diese Weise wird erreicht, dass
die exzentrische Lage der Drehachse des Zylinderkörpers 5 zur
Drehachse 7 der Welle 4 erhalten bleibt.
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Auf
der Welle 4 sind die Schmitzringe 6 drehfest aufgenommen.
Eine Lagerung der Schmitzringe 6, die über eine
gehärtete Oberfläche 6a verfügen,
ist gegenüber der Welle 4 nicht erforderlich,
da die Welle 4 mitdrehend ausgestaltet ist. An den Schmitzringen 6 sind
Nuten in Form von Ringnuten 43 vorgesehen.
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In
allen Ausführungsbeispielen können in den Ringnuten 43 axiale
Nadellager 51 vorgesehen sein, die zur axialen Abstützung
und Lagerung des Zylinderkörpers 5 dienen, um
Reibungshitze und einen starken Verschleiß beim Betrieb
beim Auftreten von Axialkräften zu verhindern.
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Vorzugsweise
sind ebenfalls in allen Ausführungsformen O-Ringe 41 vorgesehen,
die axial von außen gegen radiale und/oder axiale Bereiche
der Welle 4 durch Spannhülsen 42 gepresst
werden. Die Spannhülsen 42 sind dabei am äußeren
Zylinderkörper 5 befestigt, sodass bei Drehung
der Welle 4 die Drehbewegung auf die O-Ringe 41 übertragen
wird, die aufgrund der auftretenden Reibung die Drehbewegung auf
den hier äußeren Zylinderkörper 5 übertragen.
Ohne eine solche Reibungsübertragung könnte es
passieren, dass beim Durchlaufen der Stanzbahnen sich der äußere
Zylinder 5 nicht mitdreht, wenn die zwischen der zu stanzenden
Bahn und dem Zylinderkörper 5 auftretenden Reibungskräfte
nicht ausreichen, um den Zylinder 5 in Drehung zu versetzen.
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Im
Betrieb wird der O-Ring 41 einer periodischen Stauchung
unterzogen, die durch die leicht unterschiedlichen Lagen der Drehachsen
des Zylinderkörpers 5 und der zentralen Welle 4 hervorgerufen wird.
Da im Ausführungsbeispiel das Material des O-Rings eine
Stärke von etwa 4 mm aufweist und da die Exzentrizität
der beiden Achsen nur im Bereich von etwa 100 Mikrometer liegt,
wird der O-Ring nur geringen Belastungen ausgesetzt und wird im
Betrieb nicht einmal mehr warm.
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Zahnräder 13 bzw. 14 sind
drehfest mit den Exzenterringen 12 verbunden. Die Zahnräder 13 und 14 stehen
in Eingriff mit Zahnrädern 25, 27 und 28, die
auf Einstellwellen bzw. Wellen 16 angeordnet sind, um über
eine Drehung der Welle 16 eine Drehung der Zahnräder 13 bzw. 14 und
damit der Exzenterringe 12 zu bewirken. Hier im Ausführungsbeispiel sind
die Zahnräder 13 und 14 jeweils zwischen
den Schmitzringen 6 und dem Zylinderkörper 5 angeordnet.
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Die
Wellen 16 stehen über Zahnräder 23, 25 und 26, 27 mit
einer Welle 21 in drehfester Verbindung, auf der eine Hülse 22 und
das Einstellrad 15 angeordnet sind und an der das Zahnrad 49 vorgesehen
ist.
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Eine
Besonderheit sind die beiden symmetrisch angeordneten Ausrastknöpfe 17,
durch deren Drücken jeweils die Drehverbindung zwischen
Einstellknopf 15 und jeweils einem der Zahnräder 13 bzw. 14 unterbrochen
werden kann, um eine seitenweise Einstellung der Spaltweite zu ermöglichen.
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Die
vorliegende Erfindung weist einen besonders kompakten Aufbau auf,
wobei die Außenkontur des Gegenstanzzylinders 2 sich
prinzipiell nicht von den Außenkonturen konventioneller
Gegenstanzzylinder unterscheidet, bei denen keine Einstellbarkeit
der Spaltweite bzw. der Eingriffstiefe der Stanzwerkzeuge gegeben
ist. Aufgrund der kompakten Ausmaße ist der Gegenstanzzylinder 2 besonders
flexibel einsetzbar und insbesondere auch zur Nachrüstung
bestehender Anlagen geeignet.
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Wenn
die Platzverhältnisse die Nachrüstung einer erfindungsgemäßen
Einrichtung 1 nicht erlauben, z. B. wenn die räumlichen
Verhältnisse für den Einbau des Einstellknopfes
zu beengt sind, so kann auch eine Version mit ferngesteuerter Einstellung eingesetzt
werden, bei der die Einstellung der Winkelposition der Exzenterringe 12 über
integrierte Elektromotoren oder über Seilzüge
oder dergleichen erfolgt.
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Die 5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Einrichtung 1.
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Bei
dem nun mit Bezug auf die 5–11 erläuterten
Ausführungsbeispiel werden die gleichen Bezugszeichen verwendet,
wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel, sofern nichts
anderes vermerkt wird.
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Der
Gegenstanzzylinder 2 weist wiederum eine drehbare und im
Betrieb mitdrehende Welle 4 auf, die um eine Drehachse 7 in
Lagern 20 an den Aufnahmen bzw. Kulissensteinen 18 und 19 drehbar aufgenommen
ist. Im Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel
sind hier die Lager 20 als Kugellager oder Schrägkugellager
vorgesehen und nicht als Nadellager, um auch axiale Kräfte
aufnehmen und ableiten zu können.
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Ein
weiterer Vorteil des Einsatzes von Kugellagern als Lager 20 ist,
dass beim Herausnehmen der Einrichtung 1 aus einer Stanzvorrichtung 100 keine separate
Sicherung gegen ein Auseinanderrutschen der Komponenten erforderlich
ist, da Kugellager auch Axialkräfte aufnehmen können.
Ansonsten kann auch ein separater Sicherungsträger eingesetzt werden,
der beispielsweise auch dazu dienen kann, den Gegenstanzzylinder
mit einem Kran zu transportieren.
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Auf
beiden Seiten des Zylinderkörpers 5 sind Wellen
bzw. Einstellwellen 16 vorgesehen. In der Darstellung gemäß der 5 und 6 ist
auf der vorderen Seite eine Einstellwelle 16a und auf der
hinteren Seite eine Einstellwelle 16b angeordnet, über deren
Drehung die Spaltweite beim Stanzen eingestellt werden kann. Die
Einstellwellen 16 bzw. 16a und 16b sind
in den Kulissensteinen 18 und 19 drehbar aufgenommen
oder gelagert.
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Wie
im vorangegangenen Ausführungsbeispiel ist auch hier eine
separate Einstellung der Spaltweiten an den beiden Enden des Zylinderkörpers 5 möglich.
Dabei dient die Einstellwelle 16a zur Einstellung der Spaltweite
an dem Ende, welches dem Einstellknopf 15 benachbart ist,
während die Einstellwelle 16b zur Einstellung
der Spaltweite am gegenüberliegenden Ende des Zylinderkörpers 5 vorgesehen
ist.
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An
dem benachbart zum Einstellknopf 15 vorgesehenen Ende ist
der Kulissenstein bzw. die Aufnahme 19 vorgesehen, während
am anderen Ende der Kulissenstein bzw. die Aufnahme 18 angeordnet
ist.
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Die
Kulissensteine 18 und 19 tragen die gesamte Anordnung
und nehmen die zentrale Welle 4, sowie die Einstellwellen 16a und 16b auf.
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Durch
die Kulissensteine 18 und 19 wird, wie im vorhergehenden
Ausführungsbeispiel, eine einfache Einstellung des Spaltmaßes
zwischen dem Stanzzylinder und dem Gegenstanzzylinder in Rotationsstanzwerken
ermöglicht.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung 1 kann gegen
eine konventionelle Einrichtung ausgetauscht werden und ermöglicht
ohne weiteren Umbau der Stanzvorrichtung die Einstellung der Spaltbreite.
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In
allen Ausführungsbeispielen ändert sich auch bei
Veränderung der Spaltweite 9 die Lage der Welle
des Gegenstanzzylinders nicht. Das Einbaumaß bleibt gleich.
Eine zusätzliche Lagerlast tritt nicht auf.
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Dabei
eignet sich die erfindungsgemäße Einrichtung wahlweise
für die Ober- und die Unterseitenstanzung. Die Integration
der Verstelleinheit und die Anordnung der Verstelleinheit zum Einstellen
des Spaltmaßes in den Kulissensteinen 18 und 19 ermöglicht
eine flexible Einstellung des Spaltmaßes beim Stanzen.
Eine nachträgliche Bearbeitung des Gehäuses 40 entfällt.
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Im
Ausführungsbeispiel nach 5 umfasst der
Kulissenstein die Teile 18a und 18b, die durch
einen Klemmspalt 18c getrennt sind. Eine solche Anordnung
erlaubt die vollumfängliche Klemmung der Lager 20,
sodass ein fester Sitz der Lager in den Kulissenstein 18 und 19 garantiert
und eine axiale Verschiebung zuverlässig verhindert wird.
Der Kulissenstein kann aber auch als einteilig geschlitztes Teil ausgeführt
sein, welches ebenfalls mit Klemmschrauben das Lager 20 axial
klemmt.
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Der
Einstellmechanismus 50 zur Einstellung des Spaltmaßes
ist axial außerhalb der Kulissensteine 18 und 19 angeordnet
und umfasst Ausrastknöpfe 17, die ein getrenntes
Einstellen der beiden Einstellwellen 16 ermöglicht.
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In 7 ist
eine Vorderansicht der Einrichtung 1 dargestellt. Der vordere
Kulissenstein 19 mit den Aufnahmen für die Einstellwellen 16a und 16b ist erkennbar.
Zwei Ausrastknöpfe 17 sind vorgesehen, nämlich
ein Ausrastknopf 17a für die in der Darstellung
gemäß 7 rechte Einstellwelle 16a und
ein Ausrastknopf 17b zur Unterbrechung der Übertragung
zur linken Einstellwelle 16b.
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Eine
Anzeige 52 auf dem Einstellmechanismus 50 dient
zum Ablesen des aktuell eingestellten Spaltmaßes. Auf den
Ausrastknöpfen 17a und 17b sind zusätzlich
Markierungen oder Zeiger 171a, 172a, sowie 171b und 172b vorgesehen,
damit vom Bediener auf einen Blick erkannt werden kann, welches
Spaltmaß insgesamt eingestellt wurde und inwieweit sich
die Einstellungen der beiden Einstellwellen 16a und 16b von
der grundsätzlichen gemeinsamen Einstellung unterscheidet.
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Die
Einstelleinrichtung 55 umfasst wenigstens die Einstellwellen 16a und 16b sowie
das Einstellrad 15 und insbesondere auch den Einstellmechanismus 50,
der über mehrere Zahnräder etc. verfügen
kann. Insbesondere sind auch die Ausrastknöpfe 17 Teil
der Einstelleinrichtung 55.
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Der
Einstellmechanismus 50 ist dabei derart konzipiert, dass
sich zur Einstellung der gesamten Spaltweite ein Einstellbereich
von z. B. 100 oder 140 Mikrometern ergibt.
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Von
dem Einstellrad 15 wird die Drehbewegung auf das in 8 erkennbare
Zahnrad 60 direkt übertragen. Das Zahnrad 60 überträgt
die Drehbewegung auf das Zahnrad 59, welches wiederum in
die Innenverzahnung 59 des Einstellmechanismus 50 eingreift.
Die Innenverzahnung 59 überträgt wiederum
die Drehbewegung auf die an einer anderen radialen Stelle und hier
symmetrisch zur Mittelsenkrechten angeordneten Zahnräder 57 und 58,
welche wiederum die Drehbewegung über die Zahnräder 23–27 auf
die Einstellwellen 16a und 16b übertragen,
falls sie nicht durch Betätigung der Ausrastknöpfe 17 außer
Eingriff sind.
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Die
unterschiedliche Einstellbarkeit des vorderen und hinteren bzw.
rechten und linken Spaltmaßes wird vorzugsweise auf einen
bestimmten Anteil des insgesamt einstellbaren Bereichs beschränkt, um
den Bediener nicht durch zu große Einstellvariationen zu
verwirren. Wenn sich nämlich die Schneiden auf der einen
Seite des Stanzzylinders sehr stark abgenutzt haben, ist in der
Regel das Stanzprofil insgesamt auch nicht mehr im ordnungsgemäßen
Zustand und sollte deshalb ausgetauscht werden.
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Zur
Begrenzung der seitenweisen Einstellung wird deshalb der in den 10 und 11 dargestellte
Mechanismus eingesetzt. Dabei wird die seitenweise Einstellbarkeit
auf etwa eine Umdrehung der Ausrastknöpfe 17 begrenzt,
in dem eine axiale Feder auf der Rastwelle in eine Ringnut des Knopfes hineinragt.
An einer radialen Stelle ist in der Ringnut des Knopfes ein radialer
Mitnehmer angeordnet, sodass spätestens bei Drehung des
Knopfes um 360 Grad der Mitnehmer an die axiale Feder der Welle anschlägt
und diese bei einer weiteren Drehung mitnimmt. So wird eine relative
Einstellbarkeit zum Gesamtsystem um maximal etwa eine Umdrehung
des Ausrastknopfes 17 ermöglicht, während
die gesamte Einstellbarkeit des Spaltmaßes mehrere Umdrehungen
der Ausrastknöpfe umfassen kann.
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In 9 ist
die Einstellwelle 16a dargestellt. Dabei sind die Zahnräder 23 und 25 am
linken Rand zu erkennen, die die Drehbewegung von dem Einstellmechanismus 50 auf
die Welle 16a und über das Zahnrad 25 auf
den linken Exzenterring 12 übertragen.
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Um
eine Längeneinstellung der Einstellwelle 16a (und
der Einstellwelle 16b) zu erhalten, wird am rechten Ende
eine Längenverstelleinheit 60 vorgesehen, die
eine Feder 61 umfasst. Dadurch kann die Einrichtung 1 auch
in leicht unterschiedlich dimensionierten Anlagen eingesetzt werden,
ohne dass eine aufwändige Kürzung einer oder beider
Einstellwelle 16a und 16b erfolgen muss.
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Die
Kulissensteine bestehen insbesondere aus Stahl oder einem anderen
Metall wie z. B. Aluminium, können allerdings auch aus
anderen Materialien bestehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19736762
C2 [0006, 0007, 0008]
- - DE 102004032030 A1 [0010]
- - DE 102004054868 A1 [0012]
- - DE 10305032 B3 [0013]