DE102017105508A1

DE102017105508A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausbrechen eines flächigen Werkstücks aus einem Werkstoffbogen

Info

Publication number: DE102017105508A1
Application number: DE102017105508.8A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Boxplan GmbH and Co KG
Current assignee: Boxplan GmbH and Co KG
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2017-03-15
Publication date: 2018-06-21
Also published as: US20180169884A1; US10391661B2; WO2018114491A1; CN110087839A; CA2965937A1; CN110087839B; PH12019500832A1; EP3554782B1; ES2828634T3; MY193376A; EP3554782A1

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Ausbrechen eines Werkstücks (3) aus einem Werkstoffbogen (2) durch eine Öffnung (4) einer Matrize (1) mittels einem Ausbrechwerkzeug (5), soll die Matrize (1) einen Einschub (22) aufweisen, wobei in den Einschub (22) ein Ausbrechmodul (9.1 - 9.4) einsetzbar ist, wobei das Ausbrechmodul (9.1 - 9.4) aus einem Einsatz (10) und einer Modulnase (11) besteht, wobei der Einsatz (10) eine Oberfläche (16) und eine Abscherkante (17) aufweist, wobei die Abscherkante 17 eine Abfalllänge (18) zu einer Auflagefläche (12) der Modulnase (11) hin ausbildet, und wobei die Abfalllänge eine Höhe (h) von 0,8 mm bis 1,8 mm und bevorzugt von 1,5 mm aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbrechen eines flächigen Werkstücks gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Stand der Technik
In der Stanztechnik ist es bekannt, dass Abfallteile oder Nutzen aus einem Werkstoffbogen herausgestanzt werden. Geschieht dies aus dünneren Bögen, wie beispielsweise Papier, Karton, Pappe, Wellpappe, Kunststoff oder auch Holz, so spricht man von Ausbrechen. Im Gegensatz zum Stanzen sind beim Ausbrechen bereits Bruchlinien vorgeformt, so dass das entsprechende Abfallteil bzw. Nutzen nur mit Druck beaufschlagt werden muss, damit es aus dem Werkstoffbogen herausbricht. Die Druckbeaufschlagung geschieht dabei durch ein Ausbrechwerkzeug, welches z.B. mit entsprechenden Stiften bzw. Streifen auf das Abfallteil/den Nutzen drückt. Zukünftig werden Abfallteile und Nutzen gleich welcher Art und auch alles sonstige, was aus einem Werkstoffbogen herausgebrochen werden kann, als Werkstück bezeichnet.
Das Ausbrechen geschieht in der Regel oberhalb einer Öffnung einer Matrize, wobei das Werkstück dann durch diese Öffnung hindurch nach unten gelangt und ausgetragen werden kann. Eine derartige Vorrichtung zum Ausbrechen aus einem Werkstoffbogen ist aus der WO 2011/098300 A bekannt. In der Praxis hat sich allerdings erwiesen, dass es häufig zu einem Verklemmen oder Verkanten der Werkstücke in der Öffnung kommt, was zu einer Störung des gesamten Verfahrensablaufs führt.
Aufgabe
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen und eine Vorrichtung und ein Verfahren der oben genannten Art zu entwickeln, bei der ein möglichst störungsfreier Ablauf des Ausbrechvorgangs gewährleistet werden kann.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale nach Anspruch 1.
Vorliegend handelt es sich also um eine Vorrichtung zum Ausbrechen eines flächigen Werkstücks aus einem Werkstoffbogen durch eine Öffnung einer Matrize mittels einem Ausbrechwerkzeug, wobei die Matrize einen Einschub aufweist, wobei in den Einschub ein Ausbrechmodul einsetzbar ist, wobei das Ausbrechmodul aus einem Einsatz und einer Modulnase besteht, wobei der Einsatz eine Oberfläche und eine Abscherkante aufweist, wobei die Abscherkante eine Abfalllänge zu einer Auflagefläche der Modulnase hin ausbildet, und wobei die Abfalllänge eine Höhe von 0,8 mm bis 1,8 mm und bevorzugt von 1,5 mm aufweist.
Vorteilhaft ist hierbei der Umstand, dass durch die Auswechselbarkeit des Ausbrechmoduls in dem Einschub umständliche Schreinerarbeiten, wie sie im Stand der Technik zur Erstellung der Matrize notwendig waren, entfallen können. Ausserdem können durch die Auswechselbarkeit des Ausbrechmoduls auch Ausbrechmodule aus unterschiedlichen Werkstoffen und Härtegraden auf einfache Art und Weise verwendet werden.
Das Ausbrechmodul verringert weiterhin eine lichte Weite der Öffnung der Matrize. Vorzugsweise sind mindestens zwei Ausbrechmodule in der Öffnung vorgesehen, wobei sich diese jeweils gegenüberliegen. Sind mehr als zwei Ausbrechmodule vorgesehen, so liegen sich immer zwei Ausbrechmodule gegenüber.
Die Modulnase ist gegenüber dem Einsatz zumindest teilweise nachgiebig und aus Kunststoff hergestellt. Sie weist eine abgeschrägte und/oder abgerundete Gleitfläche aufweist. Andernseits der Auflagefläche bildet die Modulnase einen Kragen aus, welcher in einen Rumpf des Einsatzes mündet.
Das Ausbrechwerkzeug weist Ausbrechstifte oder -streifen auf, mit denen das Werkstück mit Druck beaufschlagbar ist.
In Gebrauchslage eines Ausbrechmoduls schliesst, wie oben bereits beschrieben, die Oberfläche des Einsatzes des Ausbrechmoduls mit einer Ablagefläche der Matrize ab bzw. liegt in der Ebene der Ablagefläche. Eine Auflagefläche sowie die Modulnase des Ausbrechmoduls halten von der Oberfläche des Einsatzes bzw. der Ablagefläche der Matrize einen Abstand von etwa 1,5 mm ein. Dies ist notwendig, damit nach dem Ausbrechen des Werkstücks aus dem Werkstoffbogen dieses auf der Modulnase liegen bleiben kann.
Als ratsam hat es sich auch erwiesen, wenn das Ausbrechmodul ebenfalls in Gebrauchslage eine zur Öffnung hin gerichtete abgeschrägte und/oder abgerundete Gleitfläche aufweist. Diese unterstützt das Eindrücken des Werkstückes zwischen die Ausbrechmodule bzw. auch das Krümmen des Werkstücks.
Ein Ausbrechmodul wird in den Einschub einer Seitenwand der Öffnung in der Matrize eingesetzt. Vorliegend sind es vorzugsweise vier Ausbrechmodule, wobei jeweils zwei Ausbrechmodule in sich gegenüberliegende Einschübe der Seitenwände der Öffnung der Matrize eingesetzt werden. Natürlich können es auch mehr oder weniger Ausbrechmodule sein, die in Einschübe in den Seitenwänden der Öffnung eingesetzt werden, wie oben bereits beschrieben. Die Anzahl von vier Ausbrechmodulen hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt. Damit wird gewährleistet, dass auf Seitenkanten des Werkstücks gleichmässig Druckkräfte aufgebracht werden, die zu einer Krümmung des Werkstücks führen, wie weiter unten beschrieben.
Die Anzahl der Ausbrechmodule richtet sich vor allem nach der Größe und Form des Abfalls. Dabei gilt, dass mindestens zwei Ausbrechmodule überhaupt eine Wirkung aufbauen. Ideal ist es, wenn sich diese Ausbrechmodule dann gegenüberliegen, wie dies bereits weiter oben ausgeführt ist. Ist die Anzahl der Ausbrechmodule jedoch unregelmässig, geht das aber nicht immer. Dann bestimmen Grösse und Form des Abfalls die Anordnung.
Durch das Verfahren des Ausbrechwerkzeugs zu der Matrize hin wird das Werkstück in einem ersten Schritt vom restlichen Werkstoffbogen an definierten Ausbrechlinien mit Hilfe der Ausbrechstifte oder -streifen getrennt. In einem zweiten Schritt wird das Werkstück auf die Auflageflächen der Modulnasen gedrückt. In einem dritten Schritt wird durch Erhöhung der Druckkraft des Ausbrechwerkzeuges das Werkstück an den Ausbrechmodulen vorbei in eine definierte Richtung gedrückt. Dabei können sich die Modulnasen entsprechend stauchen, um die Öffnungsweite (Abstand zwischen zwei Ausbrechmodulen) zu erweitern, damit ein erhöhter Gegendruck zwischen Abfall und Ausbrechstiften/- streifen reduziert wird. Dickeres bzw. störrisches Material/Werkstück kann sonst den Ausbrechvorgang verhindern. Dabei kann es auch zu einer Krümmung des Werkstücks kommen, damit es durch die verringerte Öffnungsweite hindurchgelangen kann. Sobald diese Verringerung der Öffnungsweite aufhört, wird das Werkstück in einem Schleudereffekt nach unten weggeschleudert, sofern der Ausbrechvorgang nach unten stattfindet.
Es gibt natürlich auch Werkstücke, die eine grössere Dicke oder beispielsweise auch eine höhere Härte aufweisen, so dass eine Krümmung nur in einem sehr geringen Umfang oder überhaut nicht stattfinden kann. In diesem Fall ist vorgesehen, dass die Modulnase des Ausbrechmoduls einmal abknickt und dann in dieser Position für alle weiteren Werkstücke bestehen bleibt. Es ist nicht vorgesehen, die Wirkung des Ausbrechmoduls federnd zu gestalten. Nichtsdestotrotz soll vorgesehen sein, die Modulnase nachgiebiger auszugestalten.
Das Abknicken bzw. die Nachgiebigkeit bewirkt, dass das Werkstück zwischen den Ausbrechmodulen hindurchgedrückt werden kann, diese aber nach dem Durchdrücken ebenfalls einen Schleudereffekt auf das Werkstück aufbringen.
Bevorzugt ist das Ausbrechwerkzeug mit entsprechenden Mitteln zum Ausbrechen der Werkstücke aus dem Bogen versehen. Dabei handelt es sich meist um Ausbrechstifte oder Ausbrechstreifen. Wesentlich allein ist, dass das Werkstück mit Druck beaufschlagbar ist und dass eine kontrollierte Krümmung des Werkstücks gestattet wird.
Figurenliste
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

1 ein Ablaufschema des erfindungsgemässen Verfahrens zum Ausbrechen eines Werkstücks;
2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Ausbrechmoduls;
3 eine Draufsicht auf das Ausbrechmodul in 2;
4 eine Draufsicht auf einen Teil eines unteren Ausbrechwerkzeugs einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Ausbrechen eines Werkstücks.

In 1 ist eine Matrize 1 erkennbar, auf der ein flächiges Material eines zu verarbeitenden Werkstoffbogens 2 aufliegt. Dieser Werkstoffbogen 2 kann beispielsweise aus Papier, Karton, Wellpappe, Holz, Kunststoff od. dgl. bestehen. Aus diesem Werkstoffbogen 2 soll ein Werkstück 3 ausgebrochen werden und zwar im Rahmen einer Öffnung 4 in der Matrize 1. Hierzu ist ein Ausbrechwerkzeug 5 vorgesehen.
Bei dem Werkstück 3 kann es sich um Abfall oder auch um Nutzen handeln, d.h. um z.B. einen Zuschnitt für eine Faltschachtel, einen Teil eines Druckbogens, eines Gebrauchs- oder Verbrauchsgegenstandes oder dergleichen. Hier sind viele Möglichkeiten denkbar und liegen im Rahmen der Erfindung.
In Einschübe 22 in Seitenwänden 8 der Öffnung 4 in der Matrize 1 sind, wie in 4 dargestellt, Ausbrechmodule 9.1 bis 9.4 eingesetzt, welche im wesentlichen aus einem Einsatz 10 und einer Modulnase 11 bestehen. Diese Ausbrechmodule 9.1 bis 9.4 sind in den 2 und 3 vergrössert dargestellt.
In Gebrauchslage der Ausbrechmodule 9.1 bis 9.4 weist der Einsatz 10 eine Oberfläche 16 und eine Abscherkante 17 aufweist, wobei die Abscherkante 17 eine Abfalllänge 18 zu einer Auflagefläche 12 der Modulnase 11 hin ausbildet, und wobei die Abfalllänge eine Höhe h von 0,8 mm bis 1,8 mm und besonders bevorzugt von 1,5 mm aufweist. Damit schliessen anders ausgedrückt die Oberflächen 16 der Einsätze 10 der Ausbrechmodule 9.1 bis 9.4 mit einer Ablagefläche 13 der Matrize 1 ab bzw. liegen in der Ebene der Ablagefläche 13. Die Auflageflächen 12 sowie die Modulnasen 11 der Ausbrechmodule 9.1 bis 9.4 halten von den Oberflächen 16 der Einsätze 10 bzw. der Ablagefläche 13 der Matrize 1 jeweils einen Abstand von etwa 0,8 mm bis 1,8 mm und besonders bevorzugt von 1,5 mm ein, damit auf ihnen zunächst das Werkstück 3 nach dem Ausbrechen abgelegt werden kann.
Andernseits der Auflagefläche 12 der Modulnase 11 weist diese einen Kragen 19 auf, welcher in einen Rumpf 20 des Einsatzes 10 mündet. Der Rumpf 20 wiederum geht in eine Unterfläche 21 über, welche im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 16 angeordnet ist.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung wird anhand von 1 näher erläutert. Gemäss 1a befindet sich auf der Ablagefläche 13 der Matrize 1 der Werkstoffbogen 2 mit dem auszubrechenden Werkstück 3. Die Öffnung 4 der Matrize 1 ist durch den Werkstoffbogen 2 verdeckt. Das Ausbrechwerkzeug 5 mit Ausbrechstiften 6 bzw. Ausbrechstreifen 7 befindet sich oberhalb des Werkstoffbogens 2.
Nunmehr wird gemäss 1b das Ausbrechwerkzeug 5 abgesenkt, so dass die Ausbrechstifte 6 bzw. Ausbrechstreifen 7 das Werkstück 3 aus dem Werkstoffbogen 2 herausbrechen können. Das Werkstück 3 liegt dann auf den Modulnasen 11 der Ausbrechmodule 9.1 bis 9.4 auf.
Bei einem weiteren Absenken des Ausbrechwerkzeugs 5 wird das Werkstück 3 über schräge bzw. abgerundete Gleitflächen 14 der Modulnasen 11 gedrückt, wobei das Werkstück 3 konkav zusammengedrückt wird. D.h. das Werkstück 3 wölbt sich in eine von dem Ausbrechwerkzeug 5 abgewandte Richtung 8 und damit in Druckrichtung. Durch diese Verengung findet eine Krümmung des Werkstücks 3 statt, damit es, wie im Folgenden beschrieben, durch die Verengung der lichten Weite w der Öffnung 4 hindurchgedrückt werden kann.
Sobald das Werkstück 3 ein unteres Ende 15 der Modulnasen 11 erreicht hat, wird die Spannung, die die Krümmung des Werkstücks 3 erzeugt hat, aufgehoben, da nunmehr die Öffnung 4 wieder ausreichend weit ist. Dieses Aufheben der Spannung geschieht aber schlagartig, so dass das Werkstück 3 nach unten weggeschleudert wird.
In 1d ist angedeutet, dass bei Werkstücken aus einem härteren oder dickeren Material, welche dadurch keine oder nur eine geringe Krümmung zulassen, die Modulnasen 11 nachgiebig ausgestaltet sind. Diese Nachgiebigkeit hat aber einen ähnlichen Schleudereffekt, wie oben für die nachgiebigeren Werkstücke 3 in 1c beschrieben.
Das Ausbrechwerkzeug 5 kann vorliegend mit zwei Druckstufen arbeiten. In einer ersten Druckstufe wird das Werkstück 3 vom Werkstoffbogen 2 getrennt. Anschliessend wird der Druck des Ausbrechwerkzeugs 5 erhöht, um das Werkstück 3 möglichst schnell an den Modulnasen 11 vorbeizuführen.
In 4 ist das Werkstück 3 innerhalb der Öffnung 4 angedeutet. Seitlich befinden sich die Einschübe 22 in den Seitenwänden 8 die entsprechenden Ausbrechmodule 9.1 bis 9.4. Angedeutet sind auch die Ausbrechstifte 6 und Ausbrechstreifen 7.
Obwohl nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und dargestellt wurde, ist es offensichtlich, dass der Fachmann zahlreiche Modifikationen hinzufügen kann, ohne Wesen und Umfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Matrize
2: Werkstoffbogen
3: Werkstück
4: Öffnung
5: Ausbrechwerkzeug
6: Ausbrechstift
7: Ausbrechstreifen
8: Seitenwand
9: Ausbrechmodul
10: Einsatz
11: Modulnase
12: Auflagefläche
13: Ablagefläche
14: Gleitfläche
15: unteres Ende
16: Oberfläche
17: Abscherkante
18: Abfalllänge
19: Kragen
20: Rumpf
21: Unterfläche
22: Einschub
h: Höhe
w: lichte Weite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2011/098300 A [0003]

Claims

Vorrichtung zum Ausbrechen eines Werkstücks (3) aus einem Werkstoffbogen (2) durch eine Öffnung (4) einer Matrize (1) mittels einem Ausbrechwerkzeug (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (1) einen Einschub (22) aufweist, wobei in den Einschub (22) ein Ausbrechmodul (9.1 - 9.4) einsetzbar ist, wobei das Ausbrechmodul (9.1 - 9.4) aus einem Einsatz (10) und einer Modulnase (11) besteht, wobei der Einsatz (10) eine Oberfläche (16) und eine Abscherkante (17) aufweist, wobei die Abscherkante 17 eine Abfalllänge (18) zu einer Auflagefläche (12) der Modulnase (11) hin ausbildet, und wobei die Abfalllänge eine Höhe (h) von 0,8 mm bis 1,8 mm und bevorzugt von 1,5 mm aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Öffnung (4) das Ausbrechmodul (9.1 - 9.4) angeordnet ist, welches eine lichte Weite (w) der Öffnung (4) verringert.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Ausbrechmodule (9.1 - 9.4) in der Öffnung (4) vorgesehen sind, wobei sich die Ausbrechmodule (9.1 - 9.4) gegenüberliegen.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulnase (11) zumindest teilweise nachgiebig ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulnase (11) eine abgeschrägte und/oder abgerundete Gleitfläche (14) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulnase (11) andernseits der Auflagefläche (12) einen Kragen (19) ausbildet, welcher in einen Rumpf (20) des Einsatzes (10) mündet.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausbrechwerkzeug (5) Ausbrechstifte (6) oder -streifen (7) aufweist, mit denen das Werkstück (3) mit Druck beaufschlagbar ist.