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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Stanzen folienartigen Stanzguts gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Das Stanzen von folienartigem Stanzgut stellt
den Betreiber von Stanzvorrichtungen vor besondere Probleme. Derartiges
Stanzgut wird gewöhnlich
im Rotationsdruckverfahren bedruckt, wobei die bedruckte Folie zu
einer Rolle aufgewickelt und so an die Stanzvorrichtung übergeben
wird. Die Zuführung
der Folie zur Stanzvorrichtung erfolgt durch Abwickeln über den
Stanztisch, so dass das Stanzgut während des Stanzvorgangs einlagig
vorliegt. Die Dicke des folienartigen Stanzguts liegt dabei oftmals
in einem Bereich von etwa 0,02 mm.
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Für
den Stanzvorgang wird das Stanzmesser gegen die Oberfläche des
Stanztisches abgesenkt, wobei es das auf dem Stanztisch angeordnete Stanzgut
durchdringt und so den Stanzausschnitt aus dem Stanzgut heraustrennt.
Um die Stanzvorrichtungen wirtschaftlich betreiben zu können, haben Bandmesser
weite Verbreitung als Stanzmesser gefunden.
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Während
bei dickem Stanzgut eine saubere Trennung zwischen Stanzausschnitt
und Stanzgut unproblematisch ist, da die Schneide des Stanzmessers
das Stanzgut vollständig
oder in jedem Fall über den
größten Teil
seiner Dicke durchdringt und die Keilwirkung der sich konisch erweiternden
Schneide des Stanzmessers den Trennvorgang unterstützt, ergibt
sich hingegen beim Stanzen von dünnem
Stanzgut die Problematik, dass die Schneide des Stanzmessers nicht über ihre
gesamte Länge
das Stanzgut durchtrennt, sondern sich immer wieder Bereiche finden,
bei denen der Stanzausschnitt mit dem übrigen Stanzgut verbunden bleibt.
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Diese nur unzureichende Durchtrennung
des Stanzguts ist auf eine Unparallelität zwischen Stanzmesser und
Stanztisch zurückzuführen. Infolge herstellungsbedingter
Maßungenauigkeiten
sowie Verschleißerscheinungen
ist der Abstand zwischen Schneide und Stanztisch nicht konstant,
so dass die Schneide des Stanzmessers während des Stanzvorgangs nicht über seine
gesamte Länge
bis auf die Oberfläche
des Stanztisches abgesenkt wird. Vor allem bei extrem dünnem Stanzgut
kommt diese Erscheinung besonders stark zum Tragen.
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Zur Herstellung der erforderlichen
Parallelität werden
daher bei bekannten Stanzvorrichtungen Probestanzungen vorgenommen
werden, mit denen problematische Bereiche ermittelt werden. In diesen Bereichen
wird dann das Stanzmesser mit hauchdünner Folie unterfuttert, bis
eine ausreichende Parallelität
erreicht ist. Allerdings erfordert ein derartiges Anpassen des Stanzmessers
auf die Geometrie des Stanztisches ein sehr großes Maß an Fingerspitzengefühl und gestaltet
sich zudem sehr zeitaufwendig, so dass dadurch die Wirtschaftlichkeit
der Stanzvorrichtung insgesamt sehr leidet.
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Ein weiterer Nachteil dieser Vorgehensweise liegt
darin, dass zur Erzielung zufriedenstellender Ergebnisse immer noch
sehr große
Stanzdrücke
erforderlich sind. Das liegt daran, dass die Stanzmesser beim Stanzvorgang
zur Überbrückung von
Restungenauigkeiten elastisch verformt werden müssen, um eine vollständige Durchtrennung
des Stanzguts über
die gesamte Länge
des Stanzmessers zu erzielen. Da eine Stanzvorrichtung in konstruktiver
Hinsicht auf den maximalen Stanzdruck bemessen sein muss, ergeben
sich daraus unnötig
große
und schwere Stanzvorrichtungen.
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Um diese Problematik zu überwinden,
sind bereits Stanzvorrichtungen bekannt, die sowohl mit einem Stanzmesser
als auch einem Gegenmesser ausgerüstet sind. Der Stanzvorgang
gleicht hier einem Schneiden der Folie zwischen den wirksamen Kanten
von Messer und Gegenmesser. Der Vorteil dieser Vorrichtung liegt
in der vollständigen
Trennung des Stanzausschnitts vom Stanzgut, so dass es hier zu keinen
Störungen
im Betriebsablauf kommt. Allerdings erweist sich eine solche Vorrichtung
durch die Notwendigkeit von Messer und Gegenmesser als sehr teuer.
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Vor diesem Hintergrund liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, bekannte Stanzvorrichtungen derart
weiterzuentwickeln, dass mit diesen auch auf wirtschaftliche Weise
folienartiges Stanzgut problemlos gestanzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Stanzvorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung
liegt darin, dass sich die Stanzmesser im Zuge des Stanzens an die
Oberflächekontur
des Stanztisches anpassen. Daraus ergibt sich als erster Vorteil
der Erfindung, dass auf die Verwendung hochpräziser Werkzeuge, die bei ihrer
Herstellung erheblichen Aufwand verursachen, verzichtet werden kann.
Beispielsweise ist dank der Erfindung auch der Einsatz der verhältnismäßig kostengünstigen
Bandmesser ohne Einschränkungen
möglich.
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Um fertigungs- und/oder verschleißbedingte Maßungenauigkeiten
auszugleichen war es bisher ein Überdrücken des
Stanzmessers erforderlich, wobei durch elastische Verformung des
Stanzmessers eine allseitige Durchtrennung des Stanzgutes erreicht
wird. Allerdings ergeben sich dabei örtliche Spannungsspitzen im
Stanzmesser, die Ursache für einen übergroßen Verschleiß sind.
Dank der Erfindung werden diese Spannungsspitzen ausgeglichen und
es stellt sich ein Lastzustand ein, bei dem das Stanzmesser über seine
gesamte Länge
mit einem einheitlichen Druck beaufschlagt ist. Die einheitliche Beanspruchung
führt zu
einem geringeren Verschleiß des
Stanzmessers und des Stanztisches mit dem Vorteil geringerer Stillstandszeiten
aufgrund längerer
Wartungsintervalle.
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Ein weiterer vorteilhafter Effekt
ergibt sich aus der Absenkung des maximalen Stanzdruckes den die
Stanzvorrichtung während
des Stanzvorgangs aufbringen muß.
Der maximale Stanzdruck tritt bei bekannten Stanzvorrichtungen während des Überdrückens der
Stanzmesser auf. Die dafür
erforderliche Kraft muß zur elastischen
Verformung des Stanzmessers ausreichen und beträgt ein Vielfaches der Kraft,
die zur Durchtrennung des Stanzgutes an für sich notwendig wäre. Mit
dem Abbau der Spannungsspitzen im Stanzmesser reicht nunmehr ein vergleichsweise
geringer Betriebsdruck für
den Stanzvorgang aus. Das eröffnet
dem Konstrukteur von erfindungsgemäßen Stanzvorrichtungen die Möglichkeit,
leistungsfähige
Stanzvorrichtungen weniger groß zu
dimensionieren, und so weitere Kosteneinsparungen zu erzielen.
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Da die elastische Bettung des Stanzmessers sicherstellt,
dass das Stanzmesser über
seine gesamte Länge
auf den Stanztisch abgesenkt wird, wird zuverlässig eine allseitige und vollständige Durchtrennung
des Stanzguts gewährleistet.
Nur so ist ein problemloses Herauslösen des Stanzausschnittes aus
dem Stanzgut möglich,
was dem Betreiber einer Stanzvorrichtung einen reibungslosen Betriebsablauf garantiert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird
die elastische und/oder plastische Bettung des Formmessers mit Hilfe
eines elastischen und/oder plastischen Elements erzielt, gegen das
sich der Messerrücken
während
des Stanzvorgangs abstützt. Aufgrund
der elastischen und/oder plastischen Eigenschaften des Elements
ist ein punktuelles Nachgeben des Formmessers innerhalb der verschieblichen
Lagerung im Messerträger
möglich,
so dass Bereiche mit überstehender
Schneide den Stanzvorgang in anderen Bereichen nicht behindern.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht zusätzlich
die Zwischenschaltung eines Lastverteilungsmittels zwischen dem elastischen
und/oder plastischen Element und dem Messerrücken vor. Durch die Größe des Lastverteilungsmittels
kann die Kraft, die vom elastischen/plastischen Element auf den
Messerrücken
während
des Stanzvorgangs ausgeübt
wird, eingestellt werden. Vorteilhafterweise erstreckt sich das
Lastverteilungsmittel jeweils ca. 1 bis 5 cm seitlich der Mittellinie
des Formmessers. In Abhängigkeit
von den äußeren Gegebenheiten
ist das Lastverteilungsmittel in Dicke und Breite sowie Biegesteifigkeit
zu wählen,
um ein geeignetes Verformungsverhalten zu erzielen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen
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1 eine
Ansicht auf eine erfindungsgemäße Stanzvorrichtung,
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2 einen
Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Bereich des
Stanzwerkzeugs zu einem ersten Stanzzeitpunkt,
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3 das
in 2 dargestellte Stanzwerkzeug
zu einem zweiten Stanzzeitpunkt,
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4 einen
Schnitt durch den in 2 dargestellten
Stanzkopf entlang der Linie IV-IV und
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5 einen
Längsschnitt
durch den in 3 dargestellten
Stanzkopf entlang der Linie V-V.
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In 1 sieht
man eine erfindungsgemäße Stanzvorrichtung 1 in
Form einer Karrenbalkenstanze. Die Stanzvorrichtung 1 weist
einen massiven Rahmen 13 auf bestehend aus dem Unterbau 2 mit den
seitlichen angeordneten Stützen 3 und 4 trägt, die
mit ihrem oberen kopfseitigen Ende das Auflager für einen
balkenförmigen
Maschinenträger 5 bilden. An
der Unterseite des Maschinenträgers 5 ist
das Stanzaggregat 6 aufgehängt, wobei die Aufhängung aus
einer sich zwischen den Stützen 3 und 4 erstreckenden
Laufschiene besteht, die ein Querfahren des Stanzaggregats 6 entlang
des Maschinenträgers 5 ermöglicht.
Unterhalb des Stanzaggregats 6 ist ein horizontaler Stanztisch 11 dargestellt
auf dem das folienartige Stanzgut 12 für den Stanzvorgang bereit liegt.
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Das untere Ende des Stanzaggregats 6,
das im weiteren als Stanzkopf 14 bezeichnet wird, besitzt einen
plattenförmigen
Messerträger 7,
in dem ein Stanzmesser 8 wie unter den 2 und 3 näher beschrieben
elastisch gebettet angeordnet ist. Das Stanzaggregat 6 umfasst
außerdem
eine Zylinderkolbeneinheit 9, mit der das Stanzmesser 8 auf
den Stanztisch 11 wie durch den Pfeil 10 angedeutet
abgesenkt werden kann.
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Die 2 und 3 zeigen die nähere Ausgestaltung
des bereits auf den Stanztisch 11 abgesenkten Stanzkopfes 14 zu
zwei unterschiedlichen Zeitpunkten während des Stanzvorgangs. Um
die Erfindung deutlicher darzustellen, sind die 2 und 3, soweit
erforderlich, in überhöhtem Maßstab angefertigt.
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Bei beiden Figuren sieht man zunächst die Oberfläche des
Stanztisches 11, auf der das folienartige Stanzgut 12 für den Stanzvorgang
abgelegt ist. Vom oberen Blattrand kommend erkennt man ferner das
untere Ende der Zylinderkolbeneinheit 9, das mit einer
Grundplatte 15 abschließt. Die dem Stanztisch 11 zugewandte
Unterseite der Grundplatte 15 ist fest mit dem ebenfalls
plattenförmigen
Messerträger 7 verbunden.
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Die Unterseite des Messerträgers 7 weist schlitzförmige Führungen 16 auf,
die sich bis etwa über
die Hälfte
der Dicke des Messerträgers 7 erstrecken.
Nach oben in Richtung zur Grundplatte 15 schließt sich
jeweils eine kanalförmige
Ausnehmung 17 an, die mit der Führung 16 einen durchgängigen Hohlraum
bildet.
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In den Führungen 16 steckt
jeweils das Stanzmesser 8, dessen Schneide 18 zum Stanzgut 12 zeigt
und dessen gegenüberliegender
Messerrücken
19 im Übergangsbereich
zwischen Führung 16 und
Ausnehmung 17 liegt. Der Verlauf des Stanzmessers 8 in
der Ebene des Stanztisches 11 entspricht der Umrisslinie
des anzufertigenden Stanzausschnittes.
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Der Grund der Ausnehmung 17 wird
von einer Lastverteilungsplatte 20 bedeckt, die lediglich lose
aufliegt und daher in der Ausnehmung 17 angehoben werden kann.
Mit dem Messerrücken 19 steht das
Stanzmesser 8 in direktem Kontakt mit der Unterseite der
Lastverteilungsplatte 20. Die Lastverteilungsplatte 20 besitzt
elastische Eigenschaften und ist zum Beispiel aus Stahl gefertigt.
Ihre Aufgabe ist es, den vom Messerrücken 19 ausgeübten Liniendruck
in einen Flächendruck
umzuwandeln.
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Weiter ist in der Ausnehmung 17 zwischen der
Lastverteilungsplatte 20 und der Grundplatte 15 ein
elastisches Federelement 21 angeordnet. Es besteht vorteilhafterweise
aus einem elastisch komprimierbaren Material wie zum Beispiel einem
natürlichen
oder synthetischen Kautschuk.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Stanzvorrichtung 1 wird
im folgenden anhand der 2 bis 5 näher erläutert.
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Ausgangspunkt für die Erfindung bilden dabei
ein folienartiges Stanzgut 12, das beispielsweise eine
Dicke von 0,02 mm aufweist sowie eine Unparallelität zwischen
dem Stanzmesser 8 und dem Stanztisch 11. Diese
Unparallelität
kann beispielsweise aus einer herstellungs- oder verschleißbedingten
Unebenheit in der Oberfläche
des Stanztisches 11 liegen und/oder aus Herstellungstoleranzen
beim Stanzmesser 8, dessen Höhe nicht über seine gesamte Länge konstant
ist. Ebenso sind Ungenauigkeiten in der Führung des Stanzaggregats 6 denkbar.
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Diese Unparallelität führt beim
Absenken des Stanzkopfes 14 dazu, dass die Schneide 18 des Stanzmessers 8 nicht über die
gesamte Länge gleichzeitig
sondern nur partiell auf dem Stanztisch 11 aufsitzt. Dieser
Fall ist in den 2 und 4 dargestellt, bei denen
der mit L gekennzeichnete Abschnitt des Stanzmessers 8 eine
größere Höhe aufweist
als im übrigen
Bereich und im folgenden mit 8' bezeichnet wird.
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Wie die 2 und 4 zeigen,
durchdringt beim Stanzvorgang aufgrund seines größeren Überstands aus dem Messerträger 7 zunächst der
in dem Abschnitt L liegende Teil 8' des Stanzmessers 8 das folienartige
Stanzgut 12, während
die außerhalb
liegenden Bereiche des Stanzmessers 8 das Stanzgut 12 noch
nicht oder nur teilweise durchdrungen haben.
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Bei konventionellen Stanzvorrichtungen
würden
in diesem Fall entweder die Restbereiche nicht vollständig durchtrennt
werden, was beim Entnehmen der Stanzausschnitte unweigerlich zu
Störungen
im Betriebsablauf führen
würde.
Oder aber die Stanzvorrichtung müsste
mit derart hohen Stanzdrücken
arbeiten, dass es zu einer Verformung des Stanzmessers 8 im Bereich
L kommt bis auch die übrigen
Bereiche des Stanzmessers 8 auf dem Stanztisch 11 aufsetzen.
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Hingegen ist gemäß der Erfindung auch ein weiteres
Absenken des Stanzkopfes 14 nach Auflaufen des Stanzmessers 8' auf die Oberfläche des Stanztisches 11 möglich. Dies
gelingt erfindungsgemäß durch
eine elastische Bettung des Stanzmessers 8 im Messerträger 7.
Dabei wird der vom Messerrücken 19 auf
die Lastverteilungsplatte 20 ausgeübte Liniendruck als Flächendruck
auf das elastisches Federelement 21 übertragen. Dieser Flächendruck
führt zu
einer Stauchung des Federelements 21, die eine weitere
Abwärtsbewegung
des Stanzkopfes 14 ermöglicht,
ohne dass dabei eine nennenswerte Erhöhung des Stanzdrucks notwendig
ist.
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Die 3 und 5 zeigen den Zustand des Stanzkopfes 14 nach
seiner weiteren Absenkung. Das Stanzmesser 8 bzw. 8' berührt über die
gesamte Länge
der Schneide 18 die Oberfläche des Stanztisches 11,
wobei das folienartige Stanzgut 12 vollständig durchtrennt
ist. Das führt
in dem Abschnitt L zu einer örtlichen
Stauchung des Federelements 21 im Bereich L gegenüber den übrigen nicht
gestauchten oder weniger gestauchten Bereichen. Auf diese Weise
ist eine Anpassung des Stanzmessers 8 an Unebenheiten in
der Oberfläche
des Stanztisches 11 oder Ungenauigkeiten bei der Herstellung
des Stanzmessers 8 selbst möglich.
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Anstelle des elastischen Federelemente 21 ist
auch die Verwendung eines plastischen oder elasto-plastischen Elements
möglich.
Bei diesem würde mit
dem ersten Stanzvorgang eine dauerhafte oder teilweise dauerhafte
Anpassung des Stanzmessers 8 an den Stanztisch 11 erfolgen.
Nach dem ersten Stanzvorgang würde
durch das plastische Verhalten des Elements eine bleibende Stauchung
erfolgen die zu einer permanenten Parallelität zwischen Stanzmesser 8 und
der Oberfläche
des Stanztisches 11 führte.