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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet des Stanzens. Konkret wird ein Verfahren zum Einrichten einer Stanzvorrichtung und ein Stanzwerkzeugsatz zum Stanzen und/oder Rillen von Bögen beschrieben.
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Flachbettbogenstanzmaschinen zum Stanzen und/oder Rillen von Bögen aus Papier, Pappe oder anderweitigen Materialien sind hinreichend bekannt. Sie bestehen aus einem unteren Pressentiegel und einem oberen Pressentiegel und wenigstens einer, den unteren und/oder oberen Pressentiegel betätigenden Hubeinrichtung. Die Pressentiegel sind zur Aufnahme von Stanzwerkzeug vorgesehen. Das Stanzwerkzeug umfasst in der Regel eine Stanzplatte, welche zum Stanzen und/oder Rillen eines Bogens ausgebildet ist, sowie eine der Stanzplatte gegenüberliegend angeordnete Gegenstanzplatte, auf welcher ein zu stanzender Bogen aufliegt. Die Stanzplatte besteht aus einer Trägerplatte (z. B. eine Holzplatte), in welcher Schlitze zur Aufnahme von Bandstahl-Stanzlinien und/oder Bandstahl-Rilllinien ausgebildet sind. Bei einem Stanzvorgang werden die beiden Pressentiegel und somit die zwischen den beiden Pressentiegel angeordneten Stanzplatte und Gegenstanzplatte aufeinander zu bewegt, bis die Stanzlinien auf die Gegenstanzplatte treffen. Der dabei erzeugte Stanzdruck bewirkt, dass der auf der Gegenstanzplatte angeordnete Bogen entlang der Stanzlinien durchtrennt und/oder entlang der Rilllinien gerillt wird.
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Die Qualität des Stanzergebnisses, d. h. ob und wie gut der angeordnete Bogen entlang der Stanzlinie durchgestanzt wird, hängt vom verwendeten Stanzwerkzeug und von der verwendeten Stanzvorrichtung selbst ab. Beispielsweise können bereits geringfügige herstellungsbedingte Höhenunterschiede in den montierten Stanzlinien oder geringfügige Unebenheiten in den Stanzplatten zu Bogenbereichen führen, in denen der Bogen nur teilweise oder nicht richtig durchtrennt ist. Ferner können am bewegten Pressentiegel aufgrund der beim Stanzen auf den Pressentiegel eingeleiteten Kräfte (typische Druckkräfte liegen im Bereich von 30 t bis 350 t) dynamische Verformungen auftreten, welche zu leicht verbogenen Pressentiegelflächen führen. Verbogene Pressentiegelflächen bewirken ungleiche Stanzkraftübertragungen auf die Stanzplatte, wodurch der an der Stanzplatte anliegende Stanzdruck ungleich verteilt ist. Eine ungleichmäßige Übertragung der Stanzkraft auf die Stanzplatte kann auch zu einem ungleichmäßigen Verschleiß der Bandstahl-Stanzlinien führen, wodurch ein Stanzen mit gleichbleibender Qualität über viele Stanzzyklen schwer zu realisieren ist.
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Um den Ausschuss beim Stanzen möglichst gering zu halten, werden die für das Stanzen einer Charge von Bögen vorgesehenen Stanzwerkzeuge in einer aufwendigen Prozedur zugerichtet. Beim sogenannten Zurichten werden Stanzlinien einzeln unterlegt, um Höhenunterschiede oder Verformungen des Stanzwerkzeugs und/oder des Pressentiegels auszugleichen. Nach Durchführen eines Stanztests wird bei all jenen Stanzlinien, bei welchen festgestellt wurde, dass sie die Bögen nur teilweise oder gar nicht durchtrennen, an der Werkzeugrückseite ein Papierstreifen oder anderweitiges geeignetes Unterlagematerialien geeigneter Dicke hinterklebt. Das Zurichten wird in der Regel in mehreren Schritten durchgeführt, wobei nach jedem Zurichteschritt ein Bogen gestanzt wird und das Stanzergebnis überprüft wird.
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Das beschriebene Zurichten von Stanzwerkzeugen nimmt viel Zeit in Anspruch und erfordert erfahrenes Personal, wodurch die Kosten in die Höhe getrieben werden. In manchen Fällen übersteigt die Zurichtezeit die nachfolgende Stanzzeit einer Charge von Bögen. Um den Zurichtevorgang zu verbessern, wird in der
DE 20 2013 100 883 U1 ein Zurichtebogen beschrieben, welcher beispielsweise zwischen der Bandstahl-Stanzplatte und dem der Stanzplatte zugewandten Pressentiegel angeordnet ist. Der Zurichtebogen weist ein unterschiedliches Dickenprofil auf, welches die dynamische Verformung des Pressentiegels kompensiert. In der
EP 2 327 521 A1 wird ein Zurichteverfahren beschrieben, bei dem während des Zurichtevorgangs ein flächenförmiger Druckverteilungssensor zwischen dem Stanzwerkzeug und einem Pressentiegel angebracht wird. Der Druckverteilungssensor misst ein zweidimensionales Druckverteilungsprofil. Das Druckverteilungsprofil wird verwendet um im Zuge eines einzigen Zurichteschritts das Werkzeug zuzurichten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Einrichten einer Stanzvorrichtung sowie einen Stanzwerkzeugsatz bereitzustellen, welcher die Zurichtezeit weiter verkürzt und gleichzeitig den Stanzprozess weiter verbessert.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zum Einrichten einer Stanzvorrichtung mit einem unteren und einem oberen Pressentiegel und zwischen dem unteren und oberen Pressentiegel montierbarem Stanzwerkzeug zum Stanzen und/oder Rillen von Bögen vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines für die Stanzvorrichtung speziell angefertigten Zurichtebogens zum Ausgleichen von Pressentiegelverformungen während eines Stanzvorgangs; Bereitstellen wenigstens einer Trägerplatte mit Stanzlinien und/oder Rilllinien, wobei die Stanzlinien jeweils eine Schneidkante mit einen Schneidenradius von mindestens 10 μm aufweisen; und Bereitstellen von Stanzkraftparametern für die wenigstens eine Trägerplatte, wobei die Stanzkraftparameter auf eine aufzubringende Einfahrkraft zur Höhennivellierung der Stanzlinien und eine aufzuwendende Endstanzkraft zum Stanzen von Nutzen hinweisen.
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Der Schritt des Bereitstellens eines Zurichtebogens kann umfassen: ein Ermitteln einer zweidimensionalen ortsaufgelösten Durchbiegungscharakteristik wenigstens des beim Stanzen bewegten Pressentiegels, welche die Durchbiegung des Pressentiegels bezüglich einer zu einer Stanzkraftrichtung senkrecht stehenden Ebene beschreibt, und ein Erzeugen eines zwei-dimensionalen flächenförmigen Zurichtebogens mit veränderlicher Bogendicke in Abhängigkeit der ermittelten Durchbiegungscharakteristik. Die Bogendicke kann mit der ermittelten Durchbiegungscharakteristik korrelieren, wobei Bogenbereiche, an welchen eine hohe Durchbiegung des Pressentiegels vorliegt, dicker ausgebildet sind, als Bogenbereiche, an denen eine geringe Durchbiegung des Pressentiegels vorliegt. Die Variation der Bogendicke kann durch (mehrfaches) Bedrucken des Zurichtebogens oder durch Abtragen von Material an wenigstens einer Bogenseite erfolgen. Die Variation der Bogendicke kann stufenförmig oder kontinuierlich erfolgen. Die Bereitstellung eines Zurichtebogens kann ebenso auch ein naheliegendes Dickenmuster aufweisen, welches eine schnelle Zielführung unterstützt.
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Das Bereitstellen von Stanzkraftparametern kann ein Berechnen von Stanzkraftparametern umfassend eine für jede Trägerplatte individuell berechnete Einfahrkraft und Endstanzkraft, und ein Abbilden der für jede Trägerplatte berechneten Stanzkraftparameter auf der Trägerplatte umfassen. Das Berechnen der Trägerplatten-individuellen Stanzkraftparameter kann wenigstens unter Berücksichtigen einer Gesamtlänge von auf der Trägerplatte angeordneten Stanzlinien, Druckausgleichlinien und/oder Trennmessern erfolgen. Zusätzlich kann beim Berechnen der Stanzkraftparameter das zu stanzende Bogenmaterial und/oder die Dicke des zu stanzenden Bogenmaterials berücksichtigt werden. Sind auf der Trägerplatte ferner Ritzlinien, Perforationslinien, kombinierte Rill-Schneid-Linien und/oder Blindenschriftprägungen vorgesehen, so können diese bei der Berechnung der Einfahrkraft und Endstanzkraft mit berücksichtigt werden. Bevorzugt kann als Einfahrkraft ein Kraftwert festgelegt werden, welcher in etwa 90% der zu erreichenden Endstanzkraft entspricht. Die berechneten Kraftparameter können dann direkt auf der Trägerplatte abgebildet werden. Das Abbilden kann durch Eingravieren oder Laserschreiben der berechneten Parameter auf der Plattenoberfläche erfolgen. Alternativ können die Parameter auf ein Etikett geschrieben werden, welches auf der Trägerplatte (entweder auf der die Stanzlinien aufnehmenden Trägerplattenseite oder auf der den Stanzlinien abgewandten Trägerplattenseite) aufgeklebt wird. Durch die Vorgabe von Stanzkraftparametern auf den Trägerplatten kann ein Maschinenbediener sofort die für jede Trägerplatte empfohlenen optimalen Stanzkraftparameter erkennen. Es wird somit effektiv vorgebeugt, dass Trägerplatten unter falsch eingestellten Stanzkraftparametern verwendet werden.
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Der Schritt des Bereitstellens der Trägerplatte kann ein Erzeugen von Schlitzen wenigstens zur Aufnahme von Stanzlinien und/oder Rilllinien umfassen. Es können auch Schlitze zum Aufnehmen von Perforationslinien und/oder Druckausgleichslinien auf der Trägerplatte erzeugt werden. Die Schlitze können mittels Laserschneiden und/oder Wasserstrahlschneiden in der Trägerplatte erzeugt werden. Eckige und/oder gekrümmte Schlitzabschnitte, welche einen vorgegebenen Krümmungsradius unterschreiten, werden mit einem Freischnitt versehen. Durch den Freischnitt wird im Bereich der Schlitzkrümmung die Schlitzbreite vergrößert, wodurch auf der Trägerplatte ein horizontaler Spielraum für die in den Schlitzen gelagerten Stanzlinien entsteht. Schlitzfreischnitte können an gekrümmten Schlitzabschnitten vorgesehen sein, welche einen Krümmungsradius von ≤ 4 mm aufweisen. Auf diese Weise kann eine ”Soft-Montage” der Schneidlinien ermöglicht werden, welche ein Verklemmen der Schneidlinien an gekrümmten Schlitzabschnitten verhindern.
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Das Bereitstellen der Trägerplatte kann ferner den Schritt des voneinander beabstandeten Anordnens von in einem Schlitz aufeinanderfolgend angeordneten Stanzlinien und/oder Rilllinien umfassen. Aufeinanderfolgende Stanzlinien und/oder Rilllinien können mit einem Abstand von 50 μm bis 200 μm, bevorzugt mit einem Abstand von 50 μm bis 100 μm, aufeinander folgend angeordnet sein. Ferner können die Schlitze mit Stanzlinien versehen werden, welche möglichst geradlinig verlaufen. Mit anderen Worten werden in die Schlitze Stanzlinien eingesetzt, welche lediglich eine oder zwei Kurvenkrümmungen (oder Biegungen) aufweisen. Schlitze mit vielen Biegungen können durch Aneinanderreihen einer Vielzahl von Stanzlinien mit wenigen Biegungen bestückt werden. Der Vorteil der Verwendung von Stanzlinien mit wenigen Biegungen sowie die beabstandete Anordnung aufeinanderfolgender Stanzlinien ist, dass die Stanzlinien in der Trägerplatte gegeneinander beweglich angeordnet bleiben und ein Verklemmen der Stanzlinien verhindert wird.
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Der Schritt des Bereitstellens der Trägerplatte kann ferner umfassen: ein Anordnen wenigstens einer in wenigstens eine Richtung der Trägerplatte verlaufenden Druckausgleichslinie auf der Trägerplatte; und/oder ein Anordnen wenigstens eines Druckausgleichspuffers auf der Trägerplatte, wobei der wenigstens eine Druckausgleichspuffer bevorzugt positionsnah an der Krafteinlenkung auf der Trägerplatte angeordnet wird. Die Positionen der Krafteinlenkung können nahe an den Ecken der Trägerplatte sein. Je nach Stanzvorrichtung können auch andere Krafteinlenkungspositionen vorgesehen sein. Die Druckausgleichspuffer können zur Hubbegrenzung der Stanzvorrichtung und zum Druckausgleich vorgesehen sein. Die Druckausgleichslinien können auf der Trägerplatte entlang einer ersten Richtung (x-Richtung) und/oder entlang einer zur ersten Richtung orthogonalen Richtung (y-Richtung) angeordnet sein. Sie können bevorzugt in der Nähe der Ränder der Trägerplatte angeordnet sein. Sie dienen dazu, den auf die Platte einwirkenden Stanzdruck gleichmäßig über die Platte zu verteilen. Gemäß einer Variante können die in wenigstens einer Richtung angeordneten Druckausgleichslinien und Druckausgleichspuffer auf der Platte abwechselnd angeordnet sein. In diesem Fall werden die Druckausgleichslinien durch Druckausgleichspuffer unterbrochen.
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Das Verfahren kann ferner ein Bereitstellen einer während des Stanzvorgangs mit der Trägerplatte zusammenwirkende Gegenstanzplatte umfassen. Als Gegenstanzplatte kann eine mittelharte Metallplatte bereitgestellt werden. Beispielsweise kann eine mittelharte Stahlplatte bereitgestellt werden. Diese kann Härtewerte im Bereich von 30 bis 40 HRC aufweisen (Rockwell-Härte gemessen nach EN ISO 6508-1). Gemäß einer Variante wird eine Stahlplatte mit einem Härtewert von 35 HRC bereitgestellt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Stanzwerkzeugsatz für eine Stanzvorrichtung mit einem unteren Pressentiegel und einem oberen Pressentiegel bereitgestellt, wobei der Stanzwerkzeugsatz zum Ausstanzen von Nutzen und/oder Rillen vorgesehen ist und zwischen dem unteren und dem oberen Pressentiegel montierbar ist. Das Stanzwerkzeug umfasst eine in der Stanzvorrichtung montierbare mittelharte Gegenstanzplatte, eine in der Stanzvorrichtung montierbare Trägerplatte mit in der Trägerplatte aufgenommenen Stanzlinien und/oder Rilllinien zum Stanzen und/oder Rillen eines Bogens, und einen für die Stanzvorrichtung speziell angefertigten Zurichtebogen zum Ausgleichen von Pressentiegelverformungen während eines Stanzvorgangs. Die in der Trägerplatte aufgenommenen Stanzlinien sind derart ausgebildet, dass sie jeweils eine Schneidkante mit einem Schneidenradius von mindestens 10 μm aufweisen. Die Trägerplatte ist ferner mit Stanzkraftparametern versehen, welche auf eine aufzubringende Einfahrkraft zur Höhennivellierung der Stanzlinien sowie eine aufzuwendende Stanzkraft zum Stanzen von Nutzen hinweisen.
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Der Zurichtebogen kann flächenförmig ausgebildet sein und eine Bogenfläche aufweisen, die mindestens der Trägerplattenfläche entspricht. Er kann zur Anordnung zwischen der Trägerplatte und der der Trägerplatte zugewandten Tiegelfläche vorgesehen sein. Der Zurichtebogen kann eine mit einer Durchbiegungscharakteristik des Pressentiegels korrelierende variable Bogendicke aufweisen. Der so erzeugte reliefartige Zurichtebogen kann Unebenheiten der Pressentiegelfläche aufgrund dynamischer Verformungen ausgleichen. Er kann somit zu einer gleichmäßigen Stanzdruckübertragung auf die Trägerplatte beitragen.
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Die Trägerplatte kann aus Schichtholz oder einem Laminat aus Holz und Kunststoff realisiert sein. Sie kann Schlitze zur Aufnahme von Stanzlinien und/oder Rilllinien aufweisen. Die Schlitze können senkrecht zur Trägerplattenoberfläche stehend ausgebildet sein. Die Schlitze können gekrümmte Schlitzabschnitte aufweisen. Diese können einen Freischnitt aufweisen. Mittels des Freischnitts kann eine Verbreiterung der Schlitzbreite im Krümmungsbereich realisiert sein. Gemäß einer Variante können Freischnitte für Schlitzabschnitte mit einem Krümmungsradius ≤ 4 mm vorgesehen sein. Die Freischnitte können eine Breite von 100 μm bis 200 μm aufweisen. Die entlang eines Schlitzes aufeinanderfolgend eingesetzten Stanzlinien und/oder Rilllinien können voneinander beabstandet angeordnet sein. Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Stanzlinien kann im Bereich von 50 μm bis 200 μm, bevorzugt im Bereich von 50 μm bis 100 μm, liegen.
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Die Stanzlinien und/oder Rilllinien können als Bandstahllinien ausgebildet sein. Jede Bandstahllinie kann hierbei möglichst geradlinig ausgebildet sein. Möglichst geradlinig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Stanzlinien eine bis maximal zwei Krümmungen (Biegungen) aufweisen. Die Stanzlinien können an ihrer in der Trägerplatte aufgenommenen Rückkante eine Anfasung aufweisen. Die der Rückkante gegenüberliegende Schneidkante der Stanzlinien kann abgerundet ausgebildet sein. Die Schneidkante kann eine Rundung mit einem Schneidenradius von 10 μm bis 40 μm, bevorzugt von 20 μm bis 30 μm, aufweisen.
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Die Trägerplatte kann ferner wenigstens eine in wenigstens eine Richtung (also x- und/oder y-Richtung) der Trägerplatte verlaufende Druckausgleichslinie umfassen. Die wenigstens eine Druckausgleichslinie kann als geradlinige Schneidlinie ausgebildet sein, deren Schneidflanken an der Trägerplattenoberfläche mit Druckausgleichselementen (z. B. Korkelemente) flankiert ist. Die wenigstens eine Druckausgleichslinie kann sich in der wenigstens einen Richtung über die gesamte Trägerplatte erstrecken. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die Trägerplatte Druckausgleichspuffer umfassen, welche positionsnah an der Krafteinlenkung auf der Trägerplatte angeordnet sind. Die Druckausgleichspuffer können in Form von zwei rechtwinklig gekrümmten Schneidlinien realisiert sein, welche in einer kreuzförmigen Konfiguration angeordnet sind. Die rechtwinklig gekrümmten Schneidlinien können ferner an ihren Außenseiten durch Druckausgleichselemente (z. B. Korkblöcke) umgeben sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Einfahren einer Stanzvorrichtung mit einem unteren Pressentiegel und einem oberen Pressentiegel und einem zwischen dem unteren und oberen Pressentiegel montierten Stanzwerkzeugsatz wie oben beschrieben vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Betreiben der Stanzvorrichtung unter Anlage der für eine Trägerplatte des Stanzwerkzeugsatzes vorgegebenen Einfahrkraft zur Höhennivellierung der Stanzlinien, Einlegens eines Bogens und Stanzen des Bogens unter Einfahrkraft, Überprüfen der Stanzkraftverteilung auf der Grundlage des unter Einfahrkraft gestanzten Bogens und Montieren von Druckausgleichselementen auf der Trägerplatte, sofern eine ungleiche Kraftverteilung festgestellt wurde, sowie Anlegen der für die Trägerplatte vorgegebenen Endstanzkraft an der Stanzvorrichtung und Durchführen mehrerer Teststanzungen bei der vorgegebenen Endstanzkraft.
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Bei den Teststanzungen werden in der Regel unter Anlage der vorgegebenen Endstanzkraft mehrere Bögen gestanzt. Die gestanzten Bögen werden dahingehend überprüft, ob die zu stanzenden Linien oder Nutzen auf den Bögen gestanzt wurden. Unterschreitet eine Anzahl durchtrennter Linien oder ausgestanzter Nutzen bezogen auf eine Anzahl zu stanzender Linien oder Nutzen einen vorgegebenen Schwellenwert (beispielsweise wenn weniger als 95% aller zu stanzenden Linien oder Nutzen erfolgreich durchtrennt wurden), so wird die Stanzkraft schrittweise weiter erhöht. Nach jeder Erhöhung können weitere Teststanzungen durchgeführt werden. Die Stanzkraft wird so lange in kleinen Schritten erhöht, bis das Verhältnis zwischen der Anzahl erfolgreich gestanzter Linien oder Nutzen zur Gesamtzahl der zu stanzenden Linien oder Nutzen den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
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Anhand von Zeichnungen werden Aspekte der vorliegenden Erfindung weiter erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Stanzvorrichtung mit Stanzwerkzeug;
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2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Einrichten einer Stanzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3a/3b eine schematische Darstellung einer Montage von Schneidlinien auf einer Trägerplatte;
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4a/4b eine schematische Darstellung einer Schneidlinie gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5a/5b eine Abbildung einer Trägerplatte mit montierten Druckausgleichslinien und Druckausgleichspuffern; und
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6 ein Verfahren zum Einfahren einer Stanzvorrichtung.
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Anhand von 1 wird nun eine Stanzvorrichtung 100 mit montiertem Stanzwerkzeugsatz 150 beschrieben. Die Stanzvorrichtung 100 umfasst einen oberen Pressentiegel 110 und einen unteren Pressentiegel 112. Wenigstens einer der beiden Pressentiegel 110, 112 ist mit einer Hubvorrichtung (in 1 nicht dargestellt) mechanisch gekoppelt. Die Hubvorrichtung ist dazu ausgebildet, den wenigstens einen Pressentiegel zu bewegen und eine Stanzkraft (oder Stanzdruck) auf den wenigstens einen Pressentiegel auszuüben. In der in 1 gezeigten Konfiguration ist der obere Pressentiegel 110 mit der Hubvorrichtung gekoppelt und wird von dieser in einer Richtung senkrecht zur Stanzebene hin und her bewegt (in 1 durch Pfeil 120 dargestellt). Alternativ hierzu könnte die Hubvorrichtung mit dem unteren Pressentiegel 112 mechanisch gekoppelt sein, um diesen auf und ab zu bewegen.
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Zwischen dem oberen und dem unteren Pressentiegel 110, 112 ist der Stanzwerkzeugsatz 150 angeordnet. Er umfasst eine Stanzplatte sowie eine Gegenstanzplatte 158. Die Stanzplatte umfasst eine Trägerplatte 156 (beispielsweise eine Holzplatte oder eine laminierte Platte aus Kunststoff und Holz), in welcher Stanzlinien 155 sowie Rilllinien 157 aufgenommen sind. Zur Aufnahme der Rilllinien 157 und der Stanzlinien 155 sind in der Trägerplatte 156 senkrecht zur Trägerplatte angeordnete Schlitze 156a vorgesehen. Die Ausgestaltung und Realisierung der Schlitze 156a, der Stanzlinien 155 und Rilllinien 157 wird weiter unten noch ausführlicher beschrieben.
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Der Werkzeugsatz 150 umfasst ferner einen Zurichtebogen 154, und zwei zur Aufnahme des Zurichtebogens 154 vorgesehene Schonplatten 152, 153. In der in 1 gezeigten Einrichtung der Stanzvorrichtung 100 ist der Zurichtebogen 154 an der Rückseite der Trägerplatte 156 angeordnet. Mit anderen Worten ist der Zurichtebogen 154 zwischen der Trägerplatte 156 und dem oberen Pressentiegel 110 angeordnet. Der Zurichtebogen 154 ist dazu ausgebildet, Verformungen (Durchbiegungen) des Pressentiegels 110 während des Stanzvorgangs auszugleichen. Der Zurichtebogen 154 kann auch zwischen der Gegenstanzplatte 158 und dem Pressentiegel 112 angeordnet sein. Aufbau und Funktion des Zurichtebogens 154 werden weiter unten nochmals näher beschrieben.
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In der in 1 gezeigten Stanzvorrichtung 100 wird bei einem Stanzvorgang der obere Pressentiegel 110 gegen den unteren Pressentiegel 112 bewegt. Die mit dem oberen Pressentiegel 110 in Verbindung stehende Stanzplatte 156 wird dabei mit einem vorgegebenen Stanzdruck gegen einen auf der Gegenstanzplatte 158 angeordneten Bogen 159 gedrückt. Dabei wird der Bogen 159 an den Positionen der Stanzlinien 155 durchtrennt und an den Positionen der Rilllinien gerillt. Zum Rillen des Bogens 159 kann auf der Gegenstanzplatte 158 eine Rillplatte mit Gegennuten vorgesehen sein, um im Bogen 159 Rillnuten mit bestimmter Breite und Höhe zu rillen.
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Die Qualität des Stanzvorgangs hängt im Wesentlichen von der Beschaffenheit des bereitgestellten Werkzeugsatzes 150, dem vorgegebenen Stanzdruck und dem dynamischen Verhalten der Stanzvorrichtung 100, insbesondere der Pressentiegel 110, 112, während des Stanzvorgangs ab. In Zusammenhang mit den 2 bis 5 wird ein Verfahren zum Einrichten der in 1 gezeigten Stanzvorrichtung 110 sowie ein optimierter Stanzwerkzeugsatz 150 beschrieben, welche das Einrichten der Stanzvorrichtung 100 erheblich erleichtern.
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2 zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einrichten der Stanzvorrichtung 100.
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In einem ersten Schritt S10 wird zunächst ein für die Stanzvorrichtung 100 individuell angefertigter flächenförmiger Zurichtebogen 154 bereitgestellt, dessen Bogenfläche mindestens der Trägerplattenfläche entspricht. Das Bereitstellen des Zurichtebogens 154 kann ein Ermitteln einer zweidimensionalen ortsaufgelösten Durchbiegungscharakteristik wenigstens des beim Stanzen bewegten Pressentiegels 110 umfassen. Ferner kann der Zurichtebogen auch ein naheliegendes Dickenmuster aufweisen, welches eine schnelle Zielführung unterstützt.
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Die Durchbiegungscharakteristik beschreibt die Verformung (Durchbiegung) der der Trägerplatte 156 zugewandten Pressentiegelfläche. Basierend auf der ermittelten Durchbiegungscharakteristik wird dann der flächenförmige Zurichtebogen 154 erzeugt, welcher eine über die Bogenfläche variable Bogendicke aufweist, die mit der Stärke der Verformung (Durchbiegung) korreliert. Der Bogen wird an jenen Bogenbereichen dicker ausgebildet, an denen der Pressentiegel 110 eine stärkere Durchbiegung aufweist, während Bogenbereiche, an denen der Pressentiegel 110 geringere Durchbiegungen aufweist (d. h. an den Krafteinlenkpunkten), dünner ausgebildet werden. Das Variieren der Bogendicke erfolgt durch schichtweises Auftragen von Material am Zurichtebogen 154 (z. B. durch Bedrucken/Bekleben des Zurichtebogens 154) oder durch schrittweises Abtragen von Material an wenigstens einer Bogenseite. Der Verfahrensschritt des Auftragens oder Abtragens von Material kann iterativ erfolgen. Die Variation der Bogendicke kann stufenförmig oder kontinuierlich erfolgen. Durch die variable Bogendicke werden Durchbiegungen der Pressentiegelfläche ausgeglichen, wodurch eine gleichmäßigere Stanzkraftübertragung auf die Trägerplatte 156 gewährleistet wird.
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In einem darauffolgenden zweiten Schritt S12 wird eine Trägerplatte 156 mit Stanzlinien 155 und/oder Rilllinien 157 bereitgestellt. Das Bereitstellen der Trägerplatte 156 umfasst hierbei den Unterschritt des Ausschneidens von Schlitzen 156a in der Trägerplatte 156 mit vorgegebener Schlitzbreite und Schlitztiefe zur Aufnahme der Stanzlinien 155 und/oder Rilllinien 157. Die Schlitze 156a werden durch Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden der Trägerplatte 156 derart realisiert, dass sie im Wesentlichen senkrecht zur Trägerplattenoberfläche stehend ausgebildet sind. Die Schlitze 156a geben die Kontur der zu stanzenden Nutzen wieder. Je nach Form der zu stanzenden Nutzen können die in der Trägerplatte 156 ausgebildeten Schlitze 156a Abschnitte mit geradem Kurvenverlauf, gekrümmten Kurvenverlauf oder Eckbereiche aufweisen. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Schlitzabschnitte mit starker Kurvenkrümmung und/oder Eckbereiche im Vergleich zu geradlinig ausgebildeten Schlitzabschnitten mit verbreiteter Schlitzbreite realisiert. Gemäß einer Variante ist eine Verbreiterung der Schlitzbreite für all jene Schlitzabschnitte vorgesehen, deren Krümmungsradius ≤ 4 mm ist. In diesem Fall wird am Schlitzabschnitt an seiner Krümmungsinnenseite ein Freischnitt erzeugt, welcher zu einer lokalen Verbreiterung des Schlitzabschnitts im gekrümmten Bereich führt. Die Schlitzverbreiterung kann hierbei im Bereich von 100 μm bis 200 μm liegen.
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In den 3a und 3b sind Beispiele derartiger Schlitzverbreiterungen zu sehen. 3a zeigt eine Teilaufnahme der Trägerplatte 156 mit darin ausgebildeten Schlitzen 156a, welche einen Teil von auszustanzenden Nutzenumrandungen abbilden. An den eckförmig ausgebildeten Schlitzabschnitten 312, 314 ist an deren Innenseite ein (eckförmiger) Freischnitt realisiert, welcher zu einer lokalen Schlitzverbreiterung führt. In 3b ist ein Stanzlinienverlauf 400 schematisch dargestellt, wie er beispielsweise auf der Trägerplatte 156 realisiert sein kann. Der Stanzlinienverlauf wird durch drei Stanzlinien 410, 420, 430 erzeugt, welche in einem entsprechenden Trägerplattenschlitz aufeinanderfolgend angeordnet sind. Der Trägerplattenschlitz ist in Abschnitten hoher Kurvenkrümmung mit Freischnitten 411, 412, 413 versehen. Die Freischnitte 411, 412, 413 sind jeweils an der Schlitzinnenseite realisiert. Die hier gezeigten Freischnitte 312, 314, 411, 412, 413 ermöglichen eine schnellere und schonende Montage („Soft-Montage”) der Stanzlinien 155 in den Schlitzen und verhindern ein Verklemmen der Stanzlinie in der Trägerplatte 156.
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Das Bereitstellen der Trägerplatte 156 umfasst ferner den Unterschritt des Bereitstellens von Stanzlinien 155 und/oder Rilllinien 157 zur Montage in den Schlitzen 156a der Trägerplatte 156. Als Stanzlinien 155 und/oder Rilllinien 157 kommen hierbei Bandstahllinien aus Stahl zum Einsatz. Die Stanzlinien 155 werden mit einer Schneidenkante 155a versehen (siehe 4a), welche an ihrem äußeren Ende eine zu einer Mittelebene der Stanzlinie 155 symmetrisch verlaufende Verrundung 155b mit einem Radius von mindestens 10 μm aufweist. Bevorzugt weist die Verrundung einen Radius im Bereich von 10 μm bis 40 μm, noch bevorzugter einen Radius im Bereich von 20 μm bis 30 μm auf. Die Verrundung 155b mündet in zwei zu einer Mittelebene der Stanzlinie 155 symmetrisch verlaufende Schrägflanken 155c, 155d, welche ihrerseits in Seitenflanken der Stanzlinie 155 münden. Die Schrägflanken 155c, 155d können derart ausgestaltet sein, dass sie einen Winkel zwischen 30° und 60° einschließen. In der in 4a gezeigten Konfiguration schließen sie einen Winkel von 52° ein. Die Schneidenkante 155a weist eine Härte von ungefähr 600 bis 700 HV auf.
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Die der Schneidkante 155a gegenüberliegende Rückkante 155e der Stanzlinie 155 wird ferner mit zwei zu der Mittelebene der Stanzlinie 155 symmetrisch verlaufende Schrägflanken 155f versehen, welche die Breite der Stanzlinie 155 an der rückseitigen Auflagefläche erheblich reduzieren (siehe 4b). In der in 4b gezeigten Konfiguration beträgt die Breite der Stanzlinie 155 an ihrer der Schneidkante 155a abgewandten Rückkante 155e in etwa 150 μm. Durch diese rückseitige Anfasung wird die rückseitige Auflagefläche der Stanzlinie 155 erheblich reduziert, wodurch die Montage der Stanzlinie 155 erheblich erleichtert wird.
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Das Bereitstellen der Trägerplatte 156 umfasst ferner den Unterschritt des Biegens und Montierens von Stanzlinien 155 und/oder Rilllinien 157 in den bereitgestellten Schlitzen 156a. Die in die Schlitze 156a einzufügenden Stanzlinien 155 werden entsprechend der Krümmung der Schlitze 156a gebogen. Gemäß einer Variante werden Stanzlinien 155 mit maximal ein bis zwei Biegungen versehen. Zur Realisierung von Stanzlinien 155 mit mehreren aufeinanderfolgenden unterschiedlichen Krümmungsverläufen werden mehrere Stanzlinien 155 mit einer oder zwei Biegungen aneinander gereiht. Beim Montieren aufeinanderfolgender Stanzlinien 155 wird zwischen benachbarten Stanzlinien 155 ein kleiner Abstand gelassen. 3b zeigt eine derartige Anordnung von aufeinanderfolgenden Stanzlinien 410, 420, 430, wo an den Übergängen zwischen den Stanzlinien 410, 420, 430 jeweils ein kleiner Abstand (bevorzugt ein Abstand von 50 μm bis 200 μm, noch bevorzugter ein Abstand von 50 μm bis 100 μm) realisiert ist. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass sich benachbarte Stanzlinien 155 im Zuge eines Stanzvorgangs oder Einfahrvorgangs gegeneinander behindern oder verkeilen.
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Die hier beschriebene Ausgestaltung und Montage von Stanzlinien und/oder Rilllinien erleichtert die Montage der Stanzlinien einerseits und verhindert ein Verklemmen der Linien in der Trägerplatte andererseits. Die Linien bleiben in der Trägerplatte 156 bis zu einem gewissen Grade beweglich, wodurch eine Nachjustierung der Stanzlinien (Höhennivellierung) während eines Einfahrvorgangs der eingerichteten Stanzvorrichtung erleichtert wird.
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Der Schritt des Bereitstellens der Trägerplatte 156 umfasst ferner den Unterschritt des Bereitstellens wenigstens einer Druckausgleichslinie 510 und/oder wenigstens eines Druckausgleichspuffers 520 an der Trägerplatte 156. Die Bereitstellung von Druckausgleichslinien 510 und/oder Druckausgleichspuffern 520 wird in Zusammenhang mit der 5 beschrieben.
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5 zeigt eine Ausgestaltung der Trägerplatte 156, bei der auf der freien Randfläche der Trägerplatte 156 (also in jenem Bereich, wo keine Stanzlinien 155 zum Ausstanzen von Nutzen vorgesehen sind) drei parallel zu einem Rand der Trägerplatte 156 angeordnete Druckausgleichslinien 510 angeordnet sind. Die Druckausgleichslinien 510 sind als geradlinige Schneidlinie 511 ausgebildet, welche in Schlitzen der Trägerplatte 156 montiert sind und deren überstehenden Schneidflanken mit Dämpfungselementen 512 (z. B. mit Korkelementen) umgeben sind. Die Druckausgleichslinien 170 dienen zur gleichmäßigen Verteilung des auf die Trägerplatte 156 übertragenen Stanzdrucks über die Trägerplattenfläche.
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Wie in 5 ferner gezeigt wird, ist an einer Ecke der Trägerplatte 156 ein Druckausgleichspuffer 520 angeordnet. In 5 ist lediglich ein Druckausgleichspuffer 520 gezeigt. Es versteht sich, dass für jede Trägerplattenecke ein Druckausgleichspuffer 172 vorgesehen sein kann. Der Druckausgleichspuffer 520 ist aus zwei rechtwinklig gekrümmten Schneidlinien 521 (z. B. 4pt Schneidlinien) realisiert, welche in einer kreuzförmigen Konfiguration angeordnet sind (siehe 5b). Die rechtwinklig gekrümmten Schneidlinien 521 sind ferner an ihren überstehenden Schneidflanken mit Dämpfungselementen 522 (z. B. Korkblöcken) umgeben. Diese haben eine quadratische Form mit einer Seitenlänge von mindestens 40 mm. Der Druckausgleichspuffer 520 ist zur Hubbegrenzung und zur gleichmäßigen Verteilung des auf die Trägerplatte 156 übertragenen Stanzdrucks während eines Stanzvorgangs vorgesehen.
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In einem weiteren dritten Schritt S14 werden Stanzkraftparameter auf der wenigstens einen Trägerplatte bereitgestellt. Die Stanzkraftparameter weisen auf eine aufzubringende Einfahrkraft sowie auf eine aufzuwendende Endstanzkraft zum Stanzen von Nutzen hin. Die Einfahrkraft dient zum Höhennivellieren der Stanzlinien und entspricht in etwa 90% der notwendigen Endstanzkraft. Einfahrkraft und Endstanzkraft werden für jede bereitgestellte Trägerplatte individuell auf der Grundlage der Plattengröße, der auf der Platte angeordneten Gesamtlänge der Schneidlinien, Rilllinien, Druckausgleichslinien, Trennmesser, Ritzlinien und/oder Perforationslinien berechnet. Ferner geht die Dicke des zu stanzenden Bogenmaterials in die Berechnung der Kraftparameter ein. Die Parameter werden mit Hilfe eines Gravurmittels oder eines Lasers auf die Stanzplatte eingraviert. Auf diese Weise kann ein Stanzvorrichtungsbediener sofort erkennen, welche Parameter für eine bestimmte Platte einzustellen sind.
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Zusätzlich zur Trägerplatte 156 wird in einem weiteren Schritt (in 2 nicht dargestellt) eine mit der Trägerplatte zusammenwirkende Gegenstanzplatte 156 bereitgestellt. Als Gegenstanzplatte 156 kommt eine mittelharte Stahlplatte zum Einsatz. Mit mittelharter Stahlplatte ist hierbei eine Stahlplatte mit Härtewerten im Bereich von 30 bis 40 HRC gemeint (Rockwell-Härte gemessen nach EN ISO 6508-1). Gemäß einer Variante wird eine Stahlplatte mit einem Härtewert von 35 HRC bereitgestellt.
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Durch das hier beschriebene Verfahren wird einem Stanzvorrichtungsbediener ein Stanzwerkzeugset bereitgestellt, deren Werkzeugkomponenten (d. h. Trägerplatte 156, Gegenstanzplatte 158, Zurichtebogen 154) zueinander und bezüglich der Stanzvorrichtung optimal abgestimmt sind. Das Einrichten der Stanzvorrichtung wird erheblich beschleunigt und vereinfacht, da der Zurichtebedarf für die Trägerplatte abnimmt. Gleichzeitig nimmt die Stanzqualität weiter zu. Die oben beschriebene „Soft-Montage” der Schneidlinien ermöglicht ferner eine bessere Höhennivellierung der Stanzlinien. Durch die Bereitstellung optimierter Trägerplatten-individuell berechneter Stanzparameter wird ferner ein schonender und optimaler Einsatz der Trägerplatten ermöglicht, wodurch die Lebensdauer der auf der Trägerplatte angeordneten Stanzlinien erhöht wird.
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Nachdem ein Verfahren zum Einrichten der in 1 gezeigten Stanzvorrichtung 100 sowie ein optimierter Stanzwerkzeugsatz 150 beschrieben wurden, wird nun mit Hilfe von 6 ein Verfahren zum Einfahren der Stanzvorrichtung 100 erläutert.
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Nachdem die Stanzplatte 156, die Gegenstanzplatte 158 sowie der Einrichtebogen 154 in der Stanzvorrichtung 100 zueinander ausgerichtet wurden, wird in einem ersten Schritt S61 die Stanzvorrichtung 100 unter Anlegen der für die Trägerplatte vorgegebenen Einfahrkraft für eine vorgegebene Zeit (wenige Minuten) und unter einer vorgegebenen Stanzrate (z. B. 5000 Stanzhübe/h) betrieben. Die Stanzvorrichtung 100 führt hierbei mehrere Stanzhübe durch, ohne dass ein zu stanzender Bogen eingelegt ist. Auf diese Weise können die Stanzlinien 155 höhennivelliert werden.
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Nach dem Höhennivellieren der Stanzlinien 155 wird in einem zweiten Schritt S62 ein Bogen in die Stanzvorrichtung eingelegt und mit der angelegten Einfahrkraft gestanzt.
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In einem darauffolgenden dritten Schritt S63 wird dann das unter Einfahrkraft erzeugte Stanzergebnis überprüft. Hierbei sollten 60% bis 90% aller zu stanzenden Linien oder Nutzen auf dem Bogen durchtrennt sein. Können aufgrund des Stanzergebnisses ungleiche Kraftverteilungen über die Trägerplatte 156 beobachtet werden, so können zusätzliche Druckausgleichselemente (z. B. Korkelemente) auf der Trägerplatte 156 montiert werden.
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In einem darauf folgenden vierten Schritt S64 wird dann die Stanzkraft bis auf die Endstanzkraft erhöht und an mehreren Bögen (beispielsweise 5 bis 10 Bögen) Teststanzungen bei der vorgegebenen Endstanzkraft durchgeführt. Liegt hierbei die erreichte Schnittrate (d. h. die Zahl tatsächlich durchtrennter Linien oder Nutzen normiert auf die Gesamtzahl der auf den Bogen zu durchstanzenden Linien oder Nutzen) bei 95 bis 98%, so werden jene Stanzlinien, bei denen die Bögen nicht oder nur teilweise durchtrennt wurden, individuell angepasst. Dies kann durch Stanzlinien-individuelles Hinterlegen von Zurichtestreifen erfolgen.
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Liegt die Schnittrate unter 95%, so kann in einem weiteren Schritt S65 die angelegte Endstanzkraft bezüglich der auf der Trägerplatte vorgegebenen Endstanzkraft schrittweise weiter erhöht werden und nach jeder Erhöhung weitere Teststanzungen durchgeführt werden. Das Erhöhen der Endstanzkraft erfolgt iterativ und in kleinen Schritten und wird nach Erreichen der zu erreichenden Schnittrate (95% bis 98%) beendet.
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Das hier beschriebene Einfahrverfahren beschleunigt das Einfahren der Stanzvorrichtung und verringert weiter den Zurichteaufwand bedingt durch individuelles Zurichten von Schnittlinien. Durch Höhennivellierung der Stanzlinien bei vorgegebener Einfahrkraft und Durchführen der Stanztests bei vorgegebener Endstanzkraft wird der Stanzwerkzeugsatz während des Einfahrens geschont.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202013100883 U1 [0005]
- EP 2327521 A1 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- EN ISO 6508-1 [0013]
- EN ISO 6508-1 [0046]
