DE102017129367A1

DE102017129367A1 - Trägerelement zur Aufnahme von Stanzlinien, das Trägerelement umfassende Stanzform und Verfahren zur Herstellung der Stanzform

Info

Publication number: DE102017129367A1
Application number: DE102017129367.1A
Authority: DE
Inventors: Karsten Kosyra
Original assignee: Karl Marbach GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Marbach GmbH and Co KG
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2019-06-13
Anticipated expiration: 2037-12-12
Also published as: DE102017129367B4; WO2019115160A1

Abstract

Es wird ein Trägerelement (320) zur Aufnahme von Stanzlinien (360) bereitgestellt. Das Trägerelement (320) weist eine Nut (240) mit zwei sich gegenüberliegenden Nutflanken (242, 244) auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nutflanken (242, 244) der Nut (240) einen wellenförmigen Verlauf aufweisen derart, dass eine in die Nut (240) einzusetzende Stanzlinie (360) zwischen den Nutflanken (242, 244) einklemmbar ist. Ferner werden eine das Trägerelement (320) und eine Stanzlinie umfassende Stanzform (300) sowie ein Verfahren (500) zur Herstellung der Stanzform (300) bereitgestellt.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet des Stanzens. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Trägerelement zur Aufnahme von Stanzlinien, eine das Trägerelement umfassende Stanzform, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Stanzform.
Stand der Technik
In der Verpackungsindustrie werden Stanzmaschinen zur Herstellung von Kartonagen, Wellpappe oder anderweitigen Materialien seit langem eingesetzt. Zum Einsatz kommen dabei insbesondere Flachbettstanzmaschinen oder Rotationsstanzmaschinen. Die Verfahrensschritte des Flachbettstanzens und Rotationsstanzens sind sich dabei ähnlich. Während beim Flachbettstanzen eine ebene Stanzform gegen eine Gegenstanzplatte drückt, werden beim Rotationsstanzen eine bogenförmige Stanzform und ein Gegenstanzzylinder in gegenläufige Rotation versetzt und gegeneinander gepresst. Ziel beider Verfahren ist es, einen Bogen, der zwischen Stanzform und Gegenstanzplatte bzw. Gegenstanzzylinder bereitgestellt ist, zu stanzen und/oder zu rillen.
Eine Stanzform umfasst in der Regel ein entsprechend ebenes oder gewölbtes Trägerelement, das aus Holz oder einem anderen geeigneten Material gefertigt ist. Das Trägerelement weist schmale Nuten (Schlitze) zur Aufnahme von Stanzlinien auf. Die Stanzlinien werden vor ihrem Einsatz entsprechend einer vorgegebenen Stanzkontur in die gewünschte Form gebogen. Dementsprechend werden die Nuten durch Sägen oder Laserstrahlschneiden in das Trägerelement geschnitten und mit den Stanzlinien bestückt, die beim Stanzen die Stanzkonturen auf einen zu stanzenden Bogen übertragen.
Bei den Nuten zur Aufnahme der Stanzlinien kommt es wesentlich darauf an, dass die Nuten die Stanzlinien entsprechend der gewünschten Stanzlinienkontur sicher fixieren. Das heißt, um eine Reproduzierbarkeit des Stanzergebnisses zu erreichen, müssen die Stanzlinien positionsgenau in das Trägerelement aufgenommen und gegen ein Verrutschen oder gar Herausfallen während des Stanzprozesses gesichert sein. Dafür werden die Nuten für gewöhnlich entsprechend schmal dimensioniert, sodass die Nutflanken die Stanzlinien einklemmen und eine kraftschlüssige Verbindung entsteht.
Zum Ausbilden der oben beschriebenen Nuten kommt vorzugsweise ein Laserstrahlverfahren zum Einsatz, da dieses gegenüber anderen Schneidverfahren eine Reihe von Vorteilen, wie z.B. eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit, hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Schnitte, bietet. Gleichwohl weist das Laserstrahlschneiden nicht zu vernachlässigende Nachteile auf. So ist z.B. das Erzeugen parallel zueinander verlaufender Nutflanken (paralleles Nutprofil) mit einem Laserstrahl nicht zuverlässig realisierbar. Durch die Fokussierung auf einen bestimmten Punkt ergeben sich über die Dicke des Trägerelements entsprechend schräge, konvex oder konkav verlaufende Nutflanken. Dies wiederum führt zu einer Reduktion der Kontaktfläche zwischen Stanzlinie und Nutflanken und damit zu einer reduzierten Klemmwirkung. Zudem führt das Laserstrahlschneiden zur Rußbildung an den Nutflanken. Der Ruß an den Nutflanken trägt seinerseits zusätzlich zur Reduzierung der Haftung zwischen den Nutflanken und einer in die Nut einzusetzenden Stanzlinie bei. Ferner birgt das Laserstrahlschneiden ein erhöhtes Sicherheitsrisiko für Mitarbeiter durch die auftretende Strahlung und während der Bearbeitung entstehende Dämpfe und stellt ein vergleichsweise teures Verarbeitungsverfahren dar (hohe Werkzeugkosten, Betriebskosten/ Wartungskosten sowie Personalkosten aufgrund komplexer Technologie).
Die Erzeugung der Nuten mittels Sägen stellt eine Alternative zum Laserstrahlschneiden dar. Dieses Verfahren ist jedoch ungleich langsamer als das Laserstrahlschneiden und zudem nicht in einem Arbeitsgang durchführbar, da zunächst ein Loch erzeugt werden muss, von welchem aus die Nut ausgesägt werden kann.
Ein Fräsen derart schmaler Nuten fällt aus technologischen Gründen aus, da die Abmessungen herkömmlicher Fräsköpfe einen Solldurchmesser, der zur Herstellung dieser Nuten benötigt würde (entsprechend der Dicke der darin aufzunehmenden Stanzlinien), weit überschreiten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Technik bereitzustellen, die die oben aufgeführten Nachteile der einzelnen Schneidverfahren zumindest teilweise ausräumt und eine präzise und sichere Fixierung zwischen einer Stanzlinie in einem Trägerelement einer Stanzform gewährleistet.
Kurzer Abriss der Erfindung
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird ein Trägerelement zur Aufnahme von Stanzlinien bereitgestellt. Das Trägerelement weist eine Nut mit zwei sich gegenüberliegenden Nutflanken auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nutflanken der Nut einen wellenförmigen Verlauf aufweisen derart, dass eine in die Nut einzusetzende Stanzlinie zwischen den Nutflanken einklemmbar ist.
Mit „Nutflanken“ sind die seitlichen Begrenzungen (Begrenzungswände) der Nut in dem Trägerelement gemeint.
Der Begriff „Stanzlinien“ ist so auszulegen, dass er neben Stanzlinien (bzw. Schneidlinien) auch Rilllinien, Perforationslinien, Ritzlinien und weitere Linientypen umfasst.
Die Nut kann eine Nutbreite aufweisen, welche vorzugsweise über die gesamte Nutlänge gleichbleibend ist. Das heißt, dass die beiden wellenförmig ausgebildeten Nutflanken die gleiche Wellenlänge und Wellenamplitude aufweisen. Mit anderen Worten können die Nutflanken derart zueinander angeordnet sein, dass jeweils ein Wellenberg einer Nutflanke einem Wellental der anderen Nutflanke gegenüberliegt. Dabei ist mit „Wellenberg“ immer der zur Nutmitte hin gerichtete Ausschlag einer Nutflanke gemeint. Im Falle eines Fräsens der Nut entspricht die Nutbreite dem Durchmesser des Fräskopfes.
Gemäß einer Variante können die sich gegenüberliegenden wellenförmigen Nutflanken jeweils eine Wellenamplitude aufweisen, die kleiner oder gleich der halben Nutbreite ist. Die Wellenamplitude entspricht hierbei dem halben vertikalen Abstand zwischen einem Maximumpunkt eines Wellenberges und einem Minimumpunkt eines Wellentales der Welle. Die sich zwischen der doppelten Amplitude der Nutflanken und der Nutbreite ergebende Differenz kann eine Klemmbreite der Nut definieren. Die Klemmbreite darf nicht größer sein als eine Dicke der Stanzlinie. Anderenfalls würde eine Klemmwirkung zwischen der Stanzlinie und der Nut ausbleiben. Die Klemmbreite kann auch kleiner als Null sein. Grundsätzlich, und insbesondere bei der Implementierung kleiner oder negativer Klemmbreiten, können die Nutflanken am oberen Nutrand eine Phase aufweisen. Dadurch kann ein Einsetzen der Stanzlinie in die Nut des Trägerelements unterstützt werden.
Gemäß einer Variante können die sich gegenüberliegenden wellenförmigen Nutflanken einen sinusförmigen oder cosinusförmigen Verlauf aufweisen. Alternativ, können die Nutflanken auch einen Zick-Zack Verlauf oder anderweitig wellenförmigen (d.h. periodisch wiederkehrenden) Verlauf aufweisen.
Das Trägerelement kann derart ausgebildet sein, dass die Nutflanken parallel zueinander verlaufen. Somit wird eine Nut realisiert, deren Breite in Richtung der Nuttiefe unverändert bleibt. Von dieser Definition sind beispielsweise Nuten mit konischen Profilen nicht betroffen. Bei der Aufnahme einer Stanzlinie zwischen den Nutflanken ermöglicht dieses parallele Nutprofil eine größere Kontaktfläche zwischen den Nutflanken und der Stanzlinie und somit einen besseren Halt der Stanzlinie in der Nut des Trägerelements.
Das Trägerelement kann eine ebene Platte oder ein teilzylinderförmiges Schalenelement (z.B. eine Halbschale) sein. Abweichend davon kann das Trägerelement auch anderweitig geformt sein. Denkbar sind beispielsweise Trägerelemente in der Form von vollständigen Hohl- oder Vollzylindern.
Das Trägerelement kann eine Dicke aufweisen, und die Nut eine Tiefe, die der Dicke des Trägerelements entspricht. Mit anderen Worten kann die Nut als Spalt ausgebildet sein, der vollständig durch das Trägerelement hindurch geht. Diese Variante kann insbesondere bei der Verwendung dünnwandiger Trägerelemente (z.B. Schalenelemente hohlzylinderförmiger Trägerelemente) vorteilhaft sein. Wenn die Nut als Spalt in dem Trägerelement ausgebildet ist, kann die Nut über ihre Länge aus mehreren Nutsegmenten zusammengesetzt sein. Dadurch ergeben sich über die gesamte Nutlänge ein oder mehrere Stege, die den Nutverlauf unterbrechen und als Auflage für entsprechend ausgebildete Aussparungen einer Stanzlinie dienen können, welche in die Nut aufnehmbar ist. Bei Trägerelementen mit größeren Wanddicken (z.B. bei Vollzylindern) kann es hingegen bevorzugt sein, dass die Nut nur bis zu einer bestimmten Tiefe in das Trägerelement hineinragt und nicht vollständig durch dieses hindurch geht.
Gemäß einer Variante kann das Trägerelement aus Holz oder aus Kunststoff gefertigt sein. Bei der Wahl eines geeigneten Materials für das Trägerelement können mehrere Faktoren eine Rolle spielen. So ist es beispielsweise unproblematisch, ein Trägerelement aus Kunststoff mittels Fräsen zu bearbeiten, während ein Schneiden verschiedener Kunststoffe mittels Laser nur begrenzt möglich ist (unter anderem aufgrund des Entstehens giftiger Dämpfe oder des hohen Wärmeeintrags im Bereich der Nutflanken). Es versteht sich, dass das Trägerelement neben den Materialien Holz und Kunststoff gleichermaßen auch aus anderen dazu geeigneten Werkstoffen gefertigt sein kann.
Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird ferner eine Stanzform umfassend ein Trägerelement mit einer Nut gemäß wenigstens einer der oben beschriebenen Varianten bereitgestellt. Neben dem Trägerelement umfasst die Stanzform eine in die Nut des Trägerelements aufgenommene Stanzlinie. Der Begriff „Stanzform“ ist derart auszulegen, dass von ihm generell sowohl eine Flachbettstanzform als auch eine Rotationsstanzform umfasst sind.
Die Stanzform kann derart ausgebildet sein, dass die Stanzlinie zwischen den Wellenbergen der sich gegenüberliegenden wellenförmigen Nutflanken eingeklemmt ist. Bei gegebener Parallelität der Nutflanken entsteht somit vorzugsweise ein über die Nuttiefe linienförmiger Kontakt im Bereich jedes Wellenberges einer Nutflanke mit der in die Nut eingesetzten Stanzlinie. Es versteht sich, dass eine Klemmung bzw. Fixierung der Stanzlinie zwischen den Nutflanken erst durch eine Dreipunktlagerung gewährleistet werden kann. Das heißt auf ihrer einen Seite muss die Stanzlinie wenigstens mit zwei Wellenbergen der einen Nutflanke in Kontakt stehen, während sie auf ihrer anderen Seite mit wenigstens einem Wellenberg der anderen Nutflanke, welcher zwischen den Wellenbergen der ersten Nutflanke liegt, in Kontakt stehen muss.
Vorzugsweise kann die Stanzlinie an den Wellenbergen der Nutflanken anliegen. Dies setzt, wie oben beschrieben, voraus, dass die Nutflanken parallel zueinander verlaufen, bzw. die Nutbreite über die Nuttiefe gleichbleibend ist.
Die Stanzlinie kann aus Bandstahl gefertigt sein. Die Stanzlinie kann auch aus einem anderen Material als Stahl gefertigt sein.
Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Stanzform gemäß wenigstens einer der oben aufgeführten Varianten bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Trägerelements; und Ausbilden einer Nut mit wellenförmigen Nutflanken in dem Trägerelement zur Aufnahme von Stanzlinien.
Das Verfahren kann ferner den Schritt des Einsetzens der Stanzlinie in die im Trägerelement ausgebildete Nut umfassen.
Das Ausbilden der Nut kann ein Fräsen der Nut in einer oder mehreren Frässchritten umfassen. Je nach Anforderungen an die Nutgeometrie kann die Nut auch durch ein anderes Fertigungsverfahren bereitgestellt werden. Beim Fräsen der Nut hängt die Anzahl der Frässchritte, die zum Fräsen der Nut benötigt werden, unter anderem von dem Material des Trägerelements, sowie von der Beschaffenheit und Leistung eines verwendeten Fräswerkzeugs ab. Ein erster Frässchritt kann das Fräsen eines Teilabschnittes der Nut in dem Trägerelement umfassen. Nachfolgende Frässchritte können den ersten Frässchritt derart ergänzen, dass nach einer bestimmten Anzahl von Frässchritten die komplette Nut entsprechend der vorbestimmten Wellenform ausgefräst ist.
Das oben beschriebene Verfahren kann beispielsweise durch einen CNC-Fertigungsprozess implementiert werden.
Die Stärke der Klemmung zwischen der Stanzlinie und dem Trägerelement hängt wesentlich von der Amplitude und Frequenz der wellenförmigen Nutflanken ab. Ein weiterer entscheidender Parameter in Bezug auf die Fixierung (Klemmung) der Stanzlinie ist die Klemmbreite der Nut, also die Differenz zwischen der doppelten Amplitude der wellenförmigen Nutflanken und der Nutbreite. Je kleiner die Klemmbreite, desto stärker wird die Stanzlinie von den Wellenbergen einer Nutflanke gegen die Wellenberge der gegenüberliegenden Nutflanke gedrückt. Gleichermaßen ist die Größe der Kontaktfläche zwischen der Stanzlinie und den Wellenbergen der Nutflanken entscheidend. Je größer die Kontaktfläche, desto größer ist die Haftreibung zwischen der Stanzlinie und den Nutflanken und entsprechend, desto stärker ist die resultierende Fixier- bzw. Klemmwirkung. Die Kontaktfläche kann nicht nur über die Nuttiefe (sowie die Breite der bandförmigen Stanzlinie) beeinflusst werden, sondern auch über die Frequenz der wellenförmigen Nutflanken, da über die Frequenz die Anzahl der Wellenberge und damit auch die Anzahl der Kontaktflächen gesteuert werden kann.
Die Wahl einer Wellenamplitude der wellenförmigen Nutflanken kann sich nach der Nutbreite richten.
In den obigen Ausführungen wird der Einfachheit halber ein Trägerelement mit lediglich einer Nut zur Aufnahme einer Stanzlinie beschrieben. Gleichwohl umfasst die Erfindung Varianten, gemäß derer das Trägerelement eine oder mehrere Nuten aufweist, von denen jede oder alle gemeinsam zur Aufnahme einer oder mehrerer Stanzlinien ausgelegt ist/sind. Analog kann das beschriebene Verfahren auch ein Bereitstellen mehrerer Nuten und/oder ein Einsetzen mehrerer Stanzlinien in eine oder mehrere Nuten umfassen.
Figurenliste
Anhand von Zeichnungen werden Aspekte der vorliegenden Erfindung weiter erläutert. Es zeigen:

1a eine schematische Darstellung einer Stanzform gemäß dem Stand der Technik in der Draufsicht;
1b eine Schnittdarstellung der in 1a dargestellten Stanzform entlang der Schnittebene A-A;
2 eine schematische Darstellung eines Ausschnittes eines erfindungsgemäßen Trägerelements zur Aufnahme von Stanzlinien;
3a eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Stanzform in der Draufsicht;
3b eine Schnittdarstellung der in 3a dargestellten Stanzform entlang der Schnittebene B-B;
3c eine Schnittdarstellung der in 3a dargestellten Stanzform entlang der Schnittebene C-C;
4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Stanzform als Rotationsstanzform; sowie
5 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Stanzform.

Detaillierte Beschreibung
Anhand der 1a und 1b wird zunächst der Aufbau einer Stanzform 100 gemäß dem Stand der Technik beschrieben. 1a zeigt die Stanzform 100 in der Draufsicht. Die Stanzform 100 umfasst ein ebenes, plattenförmiges Trägerelement 120, das eine schmale Nut 140 aufweist. In die Nut 140 ist eine Stanzlinie 160 aufgenommen. Die Nut 140 weist eine Breite auf, die an eine Dicke t_SL der Stanzlinie 160 derart angepasst ist, dass die Stanzlinie 160 in der Nut 140 klemmend aufgenommen ist.
1b zeigt die in 1a dargestellte Stanzform 100 in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A. Gemäß 1b weist das Trägerelement 120 eine Dicke t_TE auf und die Nut 140 geht vollständig (d.h. über die gesamte Dicke t_TE ) durch das Trägerelement 120 hindurch. Ferner zeigt 1b Nutflanken 142, 144, welche die Nut 140 seitlich begrenzen. Die Nutflanken 142, 144 verlaufen nicht parallel zueinander. Ein solches Erscheinungsbild des Nutprofils kann typischerweise beim Ausbilden der Nut mittels Laserstrahlschneiden resultieren, da durch eine stärkere Fokussierung des Laserstrahls auf die Mitte (bzgl. der Dicke t_TE ) des Trägerelements in diesem Bereich mehr Energie deponiert und entsprechend mehr Material „ausgeschnitten“ (bzw. verbrannt/ verdampft) wird. Aus dem konkaven Verlauf der Nutflanken 142, 144 ergibt sich, dass die in die Nut 140 aufgenommene Stanzlinie 160 lediglich am oberen Nutrand (d.h. im Bereich von t_TE = 0) und am unteren Nutrand (im Bereich von t_TE = t_TE-max) mit den Nutflanken 142, 144 in Kontakt steht. Durch die vergleichsweise geringe Kontaktfläche zwischen Stanzlinie 160 und Nutflanken 142, 144 ist die resultierende Klemmwirkung entsprechend reduziert und die Stanzlinie 160 nicht optimal in der Nut 140 fixiert.
Dem Problem einer bisweilen unzureichenden Fixierung der Stanzlinie der Stanzform 100 im Trägerelement 120 der Stanzform 100 kann mit der erfindungsgemäßen und nachfolgend näher beschriebenen Technik begegnet werden.
2 ist eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Trägerelements 220 zur Aufnahme von Stanzlinien. Das Trägerelement 220 weist eine wellenförmige Nut 240 auf. Mit anderen Worten ist die Nut 240 seitlich durch eine erste wellenförmige Nutflanke 242 und eine der ersten Nutflanke 242 gegenüberliegende zweite wellenförmige Nutflanke 244 in dem Trägerelement 220 begrenzt und hat eine durch den Abstand der Nutflanken 242, 244 zueinander bestimmte Breite 241. Die Nutflanken 242, 244 weisen die gleiche sinusförmige Wellenform auf, sodass sich eine entsprechend gleichmäßig wellenförmige Nut 240 ergibt. Beide Nutflanken 242, 244 weisen Wellenberge 243 bzw. 245 und zwischen den Wellenbergen 243, 245 liegende Wellentäler auf. Mit Wellenberge 243, 245 werden die Ausschläge der jeweiligen wellenförmigen Nutflanke 242, 244 in Richtung der Nutmitte bezeichnet. Das heißt, die Nutflanken 242, 244 sind so zueinander angeordnet, dass jeder Wellenberg 243 der ersten Nutflanke 242 einem Wellental der zweiten Nutflanke 244 und umgekehrt, jeder Wellenberg 245 der zweiten Nutflanke 244 einem Wellental der ersten Nutflanke 242 gegenüber liegt.
Der sinusförmige Verlauf der beiden Nutflanken 242, 244 weist eine Amplitude 246 auf, wobei die Amplitude 246 kleiner ist, als die halbe Nutbreite 241. Damit ergibt sich zwischen der Nutbreite 241 und der doppelten Amplitude 246 eine Differenz, die eine Klemmbreite t_KL der Nut 240 definiert. Wenn die doppelte Amplitude 246 der ersten Nutflanke 242 und der zweiten Nutflanke 244 gleich der Nutbreite 241 ist, wird die Klemmbreite t_KL = 0. Je kleiner die Klemmbreite t_KL ist, desto größer ist die Klemmwirkung der Nut 240 auf eine in die Nut 240 eingesetzte Stanzlinie. Dagegen besteht keine Klemmwirkung, wenn die Klemmbreite t_KL , also die Differenz zwischen Nutbreite 241 und doppelter Amplitude der Nutflanken 242, 244, größer ist, als die Dicke t_SL der in die Nut 240 einzusetzenden Stanzlinie.
Anhand der 3a bis 3c wird im Folgenden ein beispielhafter Aufbau einer erfindungsgemäßen Stanzform 300 näher beschrieben. 3a zeigt eine Stanzform 300, welche ein Trägerelement 320 und eine im Trägerelement 320 aufgenommene Stanzlinie 360 umfasst. Das Trägerelement 320 weist eine Nut 240 auf, welche eine wellenförmige Aussparung in dem Trägerelement 320 bildet. Die Nut 240 weist gemäß den Erläuterungen zu 2 eine erste Nutflanke 242 und eine zweite Nutflanke 244 auf (die Bezugszeichen bezüglich der wellenförmigen Nut entsprechen der Einfachheit halber denen aus 2).
Die Stanzlinie 360 ist in die Nut 240 des Trägerelements 320 eingesetzt. Dabei wird sie von Wellenbergen 243 der ersten Nutflanke 242 auf der einen Seite und von Wellenbergen 245 der zweiten Nutflanke 244 auf der anderen Seite fixiert bzw. eingeklemmt.
Je geringer die Klemmbreite t_KL der Nut 240 gewählt ist, desto mehr wird die Stanzlinie 360 von Wellenbergen 243 der ersten Nutflanke 242 gegen Wellenberge 245 der zweiten Nutflanke 244 gedrückt und umgekehrt. Dabei wächst mit abnehmender Klemmbreite t_KL auch die Spannung, die sich in der Stanzlinie durch den Druck der Wellenberge 243, 245 aufbaut. Bei Klemmbreiten t_KL < 0 besteht die Gefahr, dass sich die Stanzlinie 360 verformt und einen der Nut 240 entgegengesetzten Wellenverlauf annimmt. Um das zu vermeiden, sollte die Klemmbreite t_KL entsprechend ≥ 0 gewählt werden.
Anhand von 3b werden im Folgenden weitere Aspekte der Erfindung erläutert. 3b ist eine Schnittdarstellung der in 3a dargestellten Stanzform 300 entlang der Schnittebene B-B. Aus 3b ist ersichtlich, dass die Nut 240 eine Tiefe aufweist, die einer Dicke t_TE des Trägerelements 320 entspricht. Mit anderen Worten geht die Nut 240 vollständig durch das Trägerelement 320 hindurch. In alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann die Nut 240 lediglich eine taschenförmige Aussparung in dem Trägerelement 320 darstellen, und entsprechend die Tiefe der Nut kleiner als die Dicke t_TE des Trägerelements sein.
Entsprechend der Darstellung in 3b verlaufen die Nutflanken 242, 244 parallel zueinander. Dadurch ergibt sich eine maximale Kontaktfläche über die Nuttiefe im Bereich jedes Wellenberges 243, 245 der Nutflanken 242, 244 mit dem die Stanzlinie 360 in Kontakt steht.
Die Stanzlinie 360 weist eine Schneidkante 362 auf, welche während eines Stanzprozesses auf einen zu stanzenden Bogen gedrückt wird und diesen stanzt bzw. rillt, perforiert oder ritzt. In der dargestellten Schnittebene B-B liegt die Stanzlinie 360 über die gesamte Tiefe t_TE des Trägerelements 320 an einem Wellenberg 243 der ersten Nutflanke 242 an. Dadurch ergibt sich eine linienförmige, in Tiefenrichtung des Trägerelements 320 verlaufende Kontaktfläche zwischen der Stanzlinie 360 und der ersten Nutflanke 242 im Bereich dieses Wellenberges 243. Durch die Parallelität der Nutflanken 242, 244 wird eine maximale Kontaktfläche zwischen der Stanzlinie 360 und der jeweiligen Nutflanke 242, 244 im Bereich eines Wellenberges 243, 245 gewährleistet. Gegenüber dem Stand der Technik gemäß der Darstellung in 1b ergeben sich in diesem Punkt erhebliche Vorteile in Bezug auf die Fixierung bzw. das Einklemmen der Stanzlinie 360.
Die Stanzlinie 360 schließt mit einer der Oberfläche 322 des Trägerelements 320 gegenüberliegenden Rückseite 324 bündig ab. Gemäß alternativen Varianten kann die Stanzlinie 360 jedoch auch nur bis zu einer gewissen Tiefe in die Nut 240 hineinragen, oder sogar an der Rückseite 324 aus dem Trägerelement 320 hervorragen. Wichtig ist in diesem Zusammenhang vor allem die Größe der Kontaktfläche zwischen der Stanzlinie 360 und den Nutflanken 242, 244, mit der die Klemmwirkung, also die Fixierung der Stanzlinie 360 in dem Trägerelement 320 zunimmt.
3b zeigt neben einem Wellenberg 243 der ersten Nutflanke 242 in der Ebene B-B auch einen Wellenberg 245 der zweiten Nutflanke 244. Der Wellenberg 245 der zweiten Nutflanke 244 liegt jedoch versetzt zu der Schnittebene B-B (weshalb er auch nicht schraffiert dargestellt ist). Die Stanzlinie 360 steht dementsprechend über ihre gesamte Länge abwechselnd mit Wellenbergen 243 der ersten Nutflanke 242 und Wellenbergen 245 der zweiten Nutflanke 244 in Kontakt.
In 3c ist ein weiterer Aspekt einer möglichen Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt. 3c zeigt die in 3a dargestellte Stanzform 300 entlang der Schnittebene C-C. Gemäß 3c weist die Stanzlinie 360 Abschnitte 364 auf, die nicht in die Nut 240 hineinragen. Diese Abschnitte 364 der Stanzlinie 360 dienen als Begrenzung für eine maximale Eindringtiefe der Stanzlinie 360 in die Nut 240 des Trägerelements 320. Die Nut 240 kann über ihre Länge aus mehreren Nutsegmenten zusammengesetzt sein. Dadurch ergeben sich über die gesamte Nutlänge ein oder mehrere Stege (nicht dargestellt), die den Nutverlauf unterbrechen. Die Stege können als Auflage für entsprechend ausgebildete Aussparungen (nicht dargestellt) der Stanzlinie 360 dienen, analog dem Prinzip nach dem die Abschnitte 364 der Stanzlinie 360 auf der Oberfläche 322 des Trägerelements 320 aufliegen. Somit kann die Stanzlinie 360 während des Stanzens nicht in die Nut 240 hineingedrückt und darin versenkt werden. Ferner kann für den Fall, dass die Nut 240 als Spalt ausgebildet ist und eine geschlossene Stanzkontur abbildet, gewährleistet werden, dass der durch die Nut 240 umschlossene Bereich des Trägerelements 320 nicht durch die Nut 240 ausgeschnitten wird und aus dem Trägerelement 320 herausfällt.
4 zeigt eine Implementierung der vorliegenden Erfindung als eine Rotationsstanzform 400. Das Trägerelement 420 der in diesem Beispiel dargestellten Stanzform 400 ist in Form eines Hohlzylinders ausgebildet. Dieser Hohlzylinder kann beispielsweise aus zwei Halbschalen zusammengesetzt sein. In dem dargestellten Beispiel ist die Oberfläche 422 des Trägerelements 420 die Umfangsfläche des Hohlzylinders. Analog zu dem Trägerelement 320 nach den 3a bis 3c weist das hohlzylinderförmige Trägerelement 420 ebenfalls eine wellenförmige Nut 240 sowie eine in die Nut 240 aufgenommene Stanzlinie 460 auf.
Abgesehen von der Ausbildung des Trägerelements 420 der Stanzform 400 als Hohlzylinder, entsprechen der Aufbau und das Zusammenwirken zwischen den einzelnen Komponenten der Stanzform 400 denen der ebenen Stanzform 300 gemäß den 3a bis 3c. Entsprechend sei für eine nähere Beschreibung der Stanzform 400 auf die obige detaillierte Beschreibung der Stanzform 300 verwiesen.
In 5 wird ein Verfahren 500 zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Stanzform 300, 400 näher erläutert. In einem ersten Verfahrensschritt 520 umfasst das Verfahren 500 ein Bereitstellen eines Trägerelements 320, 420. Das Trägerelement 320, 420 kann eine ebene Platte sein oder beispielsweise, wie in 4 dargestellt, die Form eines Hohlzylinders aufweisen. Das Bereitstellen des Trägerelements 320, 420 kann ein Platzieren des Trägerelements in einer dafür vorgesehenen Bearbeitungsstation umfassen. Eine solche Bearbeitungsstation kann beispielsweise eine CNC gesteuerte Fräsanlage sein.
Ein weiterer Verfahrensschritt 540 beinhaltet das Ausbilden einer Nut 240 in dem Trägerelement 320, 420. Das Ausbilden der Nut 240 in Verfahrensschritt 540 kann z.B. ein Fräsen der Nut 240 in dem Trägerelement 320, 420 mithilfe eines dafür vorgesehenen Fräswerkzeugs umfassen. Das Fräsen der Nut 240 kann so implementiert sein, dass sich ein Fräskopf der Fräsmaschine und das Trägerelement 320, 420 relativ zueinander bewegen. Je nach Material und Beschaffenheit des Trägerelements 320, 420, sowie der Beschaffenheit des verwendeten Fräswerkzeugs, kann die Nut 240 in einer oder in mehreren Frässchritten in das Trägerelement 320, 420 gefräst werden. Dabei umfasst jeder Frässchritt des Fräsens das Fräsen eines Teilabschnitts der gesamten zu fräsenden Nut 240, wobei sich aufeinanderfolgende Frässchritte des Fräsens so ergänzen, dass nach einer bestimmten Anzahl von Frässchritten die komplette Nut 240 in dem Trägerelement 320, 420 ausgebildet ist.
Die Erzeugung der Wellenform der Nut 240 kann dadurch realisiert werden, dass die Bewegungen eines entsprechenden Schneidwerkzeuges (z.B. des Fräskopfes einer Fräsmaschine) relativ zu dem Trägerelement 320, 420 sich entsprechend ergänzen. Dazu kann das Trägerelement 320, 420 zum Ausbilden der Nut 240 auf einem bewegbaren Aufnahmetisch bzw. auf einer Aufnahmewelle fixiert sein, welches das Trägerelement 320, 420 während des Ausbildens der Nut 240 derart bewegt, dass in Kombination mit den Bewegungen des Schneidwerkzeuges die wellenförmige Nut 240 in dem Trägerelement 320, 420 ausgebildet wird. Alternativ kann das Trägerelement 320, 420 während des Ausbildens der Nut 240 fest fixiert sein, und allein die Bewegungen des Schneidwerkzeugs die Wellenform der Nut 240 erzeugen.
Das Ausbilden 540 der Nut 240 in dem Trägerelement 320, 340 kann ferner ein Einstellen einer Nutgeometrie umfassen. Das Einstellen der Nutgeometrie kann das Bestimmen und Einstellen von einem oder mehreren der folgenden Parameter umfassen: Nutbreite (z.B. durch Auswahl eines Fräsers), Nuttiefe, Nutlänge, sowie Amplitude und Frequenz der Wellenform der Nut. Das Einstellen der Amplitude richtet sich dabei nach der Nutbreite.
Das Verfahren 500 zur Herstellung einer Stanzform 300, 400 kann ferner einen Verfahrensschritt 560 des Einsetzens der Stanzlinie 360, 460 in die fertig ausgebildete Nut 240 des Trägerelements 300, 400 umfassen. Das Einsetzen der Stanzlinie 360, 460 in die Nut 240 kann maschinell oder manuell erfolgen, indem beispielsweise mit einem Hammer die Stanzlinie 360, 460 in die Nut 240 eingeschlagen wird. Beim Einschlagen der Stanzlinie 360, 460 in die Nut 240 wird die Stanzlinie 360, 460 gewissermaßen zwischen den Wellenbergen 243 der ersten Nutflanke 242 und den Wellenbergen 245 der zweiten Nutflanke 244 der Nut 240 eingefädelt, und von diesen fixiert.
Die hierin beschriebenen Mittel und Verfahren zum Bereitstellen einer Stanzform gewährleisten eine präzise Fixierung einer oder mehrerer Stanzlinien in einer oder mehreren Nuten eines Trägerelements der Stanzform. Durch den wellenförmigen Verlauf der Nutflanken kann ein Kraftschluss zwischen Stanzlinie und Trägerelement erzeugt werden, der eine feste Verbindung zwischen diesen Elementen gewährleistet. Die Nut kann ausgefräst werden, wodurch sich qualitative (z.B. parallele und rußfreie Nutflanken sowie große Materialvielfalt) und wirtschaftliche (Maschinenkosten, Personalkosten usw.) Vorteile gegenüber einem herkömmlichen Laserschneidverfahren ergeben.
Bezugszeichenliste

100 -: Stanzform (St. d. T.)
120-: Trägerelement (St. d. T.)
140 -: schmale Nut zur Aufnahme einer Stanzlinie (St. d. T.)
142 -: erste Nutflanke (St. d. T.)
144 -: zweite Nutflanke (St. d. T.)
160 -: Stanzlinie (St. d. T.)
220, 320, 420 -: Trägerelement
240 -: Nut
241-: Nutbreite
242 -: erste Nutflanke
243 -: Wellenberg der ersten Nutflanke
244-: zweite Nutflanke
245 -: Wellenberg der zweiten Nutflanke
246 -: Amplitude der wellenförmigen Nutflanken
300, 400 -: Stanzform
322, 422 -: Oberfläche des Trägerelements
324, 424 -: Rückseite des Trägerelements
360, 460 -: Stanzlinie
362 -: Schneidkante der Stanzlinie
364 -: Abschnitt in der Stanzlinie, der nicht in die Nut hineinragt
500 -: Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Stanzwerkzeugs
520 -: Bereitstellen eines Trägerelements
540 -: Bereitstellen einer Nut
560 -: Einführen der Stanzlinie in die Nut des Trägerelements
t_KL -: Klemmbreite der Nut
t_SL -: Dicke der Stanzlinie
t_TE -: Dicke des Trägerelements

Claims

Trägerelement (320, 420) zur Aufnahme von Stanzlinien (360, 460), wobei das Trägerelement (320, 420) eine Nut (240) mit zwei sich gegenüberliegenden Nutflanken (242, 244) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutflanken (242, 244) der Nut (240) einen wellenförmigen Verlauf aufweisen derart, dass eine in die Nut (240) einzusetzende Stanzlinie (360, 460) zwischen den Nutflanken (242, 244) einklemmbar ist.
Trägerelement (320, 420) nach Anspruch 1, wobei die Nut (240) eine Nutbreite (241) aufweist, welche über die gesamte Nutlänge gleichbleibend ist.
Trägerelement (320, 420) nach Anspruch 2, wobei die sich gegenüberliegenden wellenförmigen Nutflanken (242, 244) jeweils eine Wellenamplitude aufweisen, die kleiner oder gleich der halben Nutbreite (241) ist.
Trägerelement (320, 420) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nutflanken (242, 244) vorzugsweise einen sinusförmigen Verlauf aufweisen.
Trägerelement (320, 420) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (320, 420) eine ebene Platte oder ein teilzylinderförmiges Schalenelement ist.
Trägerelement (320, 420) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (320, 420) eine Dicke t_TE aufweist und die Nut (240) eine Tiefe aufweist, die der Dicke t_TE des Trägerelements (320, 420) entspricht.
Trägerelement (320, 420) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (320, 420) aus Holz oder aus Kunststoff gefertigt ist.
Stanzform (300, 400), umfassend: ein Trägerelement (320, 420) mit einer Nut (240) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und eine in die Nut (240) des Trägerelements (320, 420) aufgenommene Stanzlinie (360, 460).
Stanzform (300, 400) nach Anspruch 8, wobei die Stanzlinie (360, 460) zwischen den Wellenbergen (243, 245) der sich gegenüberliegenden wellenförmigen Nutflanken (242, 244) eingeklemmt ist.
Stanzform (300, 400) nach Anspruch 9, wobei die Stanzlinie (360, 460) an den Wellenbergen (243, 245) der Nutflanken (242, 244) anliegt.
Stanzform (300, 400) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Stanzlinie (360, 460) aus Bandstahl gefertigt ist.
Verfahren (500) zur Herstellung einer Stanzform (300, 400) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11 umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen (520) eines Trägerelements (320, 420); und Ausbilden (540) einer Nut (240) mit wellenförmigen Nutflanken (242, 244) in dem Trägerelement (320, 420) zur Aufnahme von Stanzlinien.
Verfahren (500) nach Anspruch 12 ferner umfassend: Einsetzen (560) einer Stanzlinie (260, 360) in die Nut (240) des Trägerelements (320, 420).
Verfahren (500) nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Ausbilden (540) der Nut (240) ein Fräsen der Nut (240) in einem oder mehreren Frässchritten umfasst.
Verfahren (500) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei eine Stärke der Klemmung zwischen der Stanzlinie (360, 460) und dem Trägerelement (320, 420) wesentlich von der Amplitude und Frequenz der wellenförmigen Nutflanken (242, 244) abhängt.
Verfahren (500) nach Anspruch 15, wobei sich die Wahl einer Wellenamplitude der wellenförmigen Nutflanken (242, 244) nach der Nutbreite (241) richtet.