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Werkzeug zum Stanzen und Rillen von Zuschnitten für Faltschachteln
Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug mit in einem Bett aus thermoplastischem
Kunststoff verankerten Bandstahlwerkzeugen zum Stanzen und Rillen von Zuschnitten
für Faltschachteln.
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Derartige Stanzwerkzeuge zum Formen von Faltschachtelzuschnitten sind
bereits bekannt. Dabei werden die Bandstahlschnitte meist zweiteilig, geteilt in
Oberteil und Unterteil, ausgebildet. Normalerweise trägt der Oberteil des Bandstahlwerkzeuges
die eigentlichen Rill- und Stanzwerkzeuge sowie einen Schließrahmen zur Führung
im Unterteil.
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Es sind auch bereits Werkzeuge zum Ausstanzen von Fonnstücken aus
Leder, Karton, Pappe, Papier oder ähnlichen Stoffen mit in eine Grundplatte eingesetzten
Messerformen bekanntgeworden, bei welchen die Grundplatte aus gieß- oder spritzfähigen
Stoffen, insbesondere thermoplastischen Kunststoffen, gefertigt ist. Dabei liegt
die Fertigungstemperatur so niedrig, daß die Messerform bzw. das Bandstahlwerkzeug
nicht beeinträchtigt wird. Ein solches Stanzwerkzeug mit Kunststoffbett für die
Schneidmesser läßt sich wesentlich einfachei und billiger als ein reines Metallwerkzeug
herstellen. Einbettformen dieser Art werden auch bei der Herstellung von Stahllinienwerkzeugen
für rotierende Stanzmaschinen verwendet. Bei dieser Herstellungsart wird eine die
Stahllinienwerkzeuge tragende Mater auf den Zylinder des Werkzeugs gesetzt und der
zwischen der Zylinderwandung und der Innenmantelfläche der Mater bzw. den einzelnen
Werkzeugen gebildeten Hohlraum mit einem nicht zu spröden Werkstoff mit niedrigem
Schmelzpunkt ausgegossen. Nach Erstarren dieser Gießmasse wird die provisorisch
angebrachte Mater ausgebrochen.
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Weiterhin sind auch Bandstahlschnitte zum Ausstanzen von Druckerzeugnissen
bekanntgeworden, bei welchen der Körper des Bandstahlschnittes gleichfalls aus einem
geeigneten Kunststoff hergestellt und ein der Umrißlinie der auszustanzenden Form
entsprechend gebogener Bandstahl an den Stellen, an denen er beim Einsetzen in den
Körper auf in den Führungsschnitten stehengebliebene Stege stoßen würde, Aussparungen
aufweist, deren Breite der Stegbreite entspricht.
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Je nach Bedarf und Größe der einzelnen herzustellenden Schnitte können
auch mehrere gleichgeformte Betten aus thermoplastischem Kunststoff in einem einzigen
Werkzeug vereinigt sein.
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Den beschriebenen Stanzwerkzeugen, bei welchen die Bandstahlschneiden
in einem geeigneten thermoplastischen Kunststoff verankert sind, haftet der Nachteil
an, daß bei längerem Gebrauch die Verankerung der Stahlschneiden in dem Kunststoffbett
bei starker Beanspruchung gelockert werden kann, so daß die Formhaltigkeit des Werkzeuges
nach längerer Betriebsdauer nicht mehr gewährleistet ist. Um diesen Nachteil zu
beseitigen, läßt sich zwar das Gießbett zur Aufnahme der Stahlbänder verstärken,
so daß man eine breite Stützschicht erhält. Dadurch erhöhten sich jedoch das Gewicht
des bewegten Werkzeugteiles und die Betriebskosten in unerwünschter Weise.
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Es ist das Ziel der Erfindung, diese Nachteile in einfacher Weise
zu beseitigen und ein Stanzwerkzeug zu schaffen, welches auch bei längerer Betriebszeit
seine genaue Forrnhaltigkeit bewahrt und darüber hinaus in einfacher Weise einen
Austausch von Einzelteilen, insbesondere der Bandstahlmesser, der Stanzwerkzeuge
erlaubt. Zur Erreichung dieses Zieles ist das aus thermoplastischem Kunststoff bestehende
Bett mit stabfärmigen Stützeinlagen versehen, welche in U-förmige Ausnehmungen an
der der Schneidkante gegenüberliegende Kante der Bandstähle eingreifen. Diese Stützeinlagen
haben eine dreifache Wirkung. Sie dienen zunächst bei großen Stanzwerkzeugen zur
Verstärkung des Kunstharzbettes. Da die Stäbe zweckmäßigerweise aus einem gut wärmeleitenden
Metall, beispielsweise aus Aluminium, bestehen, und daher gut Temperaturschwankungen
über das gesamte Bett verteilen, können sich keine Verspannungen infolge ungleichmäßiger
therrnischer Beanspruchung des WerIkzeuges ergeben.
Außerdem erlauben
diese Stützeinlagen eine sichere und genaue Halterung der als Schneid- und Falzwerkzeuge
dienenden Bandstähle.
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Um die dritte Funktion ausüben zu können, werden zweckmäßigerweise
elastische Einlagen zwischen den Böden der U-förinigen Ausnehmungen und den durch
diese Ausnehmungen hindurchgehenden Stäben angeordnet. Diese Einlage erlaubt den
unter Druck stehenden Bandstählen eine beschränkte Bewegung, um die Bandstahlunterkanten
an die Bettunterkante anzulegen, wodurch ein Kippen der Bandstähle relativ zum Werkzeugkörper
während der Fertigung der Zuschnitte ausgeschlossen ist.
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Das erfindungsgemäß ausgebildete Werkzeug wird an einem in der Zeichnung
dargestelltenAusführungsbeispiel erläutert.
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. Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Zehner-Werkzeug
mit dazugehörigem Schließrahmen; Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen Teil des Werkzeuges
nach Fig. 1 in größerem Maßstab; Fig. 3 ist ein Teilschnitt nach der
Linie 3-3 in Fig. 2 in größerem Maßstab; Fig. 4 ist eine Unteransicht des
Unterteils vom Werkzeug nach Fig. 2; Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie
5-5 in Fig. 2. Fig. 1 zeigt einen bekannten rechteckigen Schließrahmen
1 mit den vier Seitenteilen 2, die unter rechten Winkeln zueinander stehen
und starr aneinander befestigt sind. Innerhalb des Schließrahmens 1
befindet
sich auf einem flachen, starren Bett ein rechteckiges Zehner-Werkzeug
3. Das Werkzeug 3
wird von den zehn Teilwerkzeugen 4 gebildet. In Fig.
2 ist ein Teilwerkzeug 4 in Draufsicht, in Fig. 4 das gleiche Teilwerkzeug in Unteransicht
dargestellt.
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Zwischen jeweils zwei aneinanderstoßenden starren Seiten 2 des rechteckigen
Schließrahmens 1 befinden sich die beweglichen Schienen 5 und
6, die zu den entsprechenden Seiten 2 des Schließrahmens parallel bzw. benachbart
sind. Das Zehner-Werkzeug ist zwischen diesen Schienen und den anderen beiden starren
Seiten des Schließrahmens angeordnet. Zwischen den Schienen 5 und
6 einerseits und den starren Seiten 2 des Schließrahmens, die parallel zu
den Schienen in deren unmittelbarer Nachbarschaft verlaufen, andererseits befinden
sich die Schließzeugkeile 7. Diese Keile 7 dienen zum Anziehen der
Schienen 5 und 6 an das Werkzeug 3 und zum Anpressen des letzteren
innerhalb des Schließrahmens 1
an die den Schienen 5, 6 gegenüberliegenden
starren Seiten 2.
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Das Bett, auf welchem sich der Schließrahmen 1
und das Werkzeug
3 beim Aufbau abstützen, muß nicht unbedingt einen Teil des Schließrahmens
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bilden. Dieser ist normalerweise ein offener Rahmen, innerhalb dessen das
Werkzeug 3 mit den Bandstählen 8,9 zum Schneiden und Falzen gehalten
wird.
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Mit Ausnahme der Bandstähle 8 und 9 kann jedes Unterteil
4 im wesentlichen aus einem einheitlichen Block eines Epoxyharzes bestehen, das
sich an die Flanken der Bandstähle anlegt und die Räume zwischen diesen ausfüllt.
In dem in Fig. 2 dargestellten Beispiels sind Bandstähle 8 zum Schneiden
und 9
zum Falzen angeordnet. In dem Werkzeug zur Bilduna von Faltschachtelzuschnitten
schneiden die Bandstähle 8 die Umrisse des Zuschnitts, die Klappen, Verschlußzungen,
Schlitze usw., während die Bandstähle 9 Falze oder Einschnitte bilden, längs
deren Teile des Zuschnitts gefaltet werden. Die Bandstähle in einem Werkzeug können
nur Schneidstählr, und in einigen Fällen nur Falzstähle sein.
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Wo der Ausdruck »Arbeitskanten« verwendet wird, bedeutet dies Kanten
zum Schneiden, zum Falzen, zum Einschneiden, kurzum alle Kanten, welche das Bogenmaterial
zwecks Bildung eines Faltschachtel-Zuschnitts erfassen sollen.
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Die Bandstähle 8 und 9 sind mit U-förnügen Ausnehmungen
10 versehen, die an den Bandstahlunterkanten offen sind, also an den Kanten,
welche den Arbeitskanten entgegengesetzt sind. Innerhalb dieser Ausnehmungen sind
metallische Zugstäbe 11 und 12 angeordnet. Wie aus Fig. 2 und 5 ersichtlich
ist, handelt es sich bei den Zugstäben 11 um lange Stäbe, die sich über den
größten Teil der Werkzeuglänge und -breite erstrecken, wobei die quer zum Werkzeug
angeordneten Stäbe die in der Längsrichtung angeordneten Zugstäbe orthogonal kreuzen.
Bei den Zugstäben 12 handelt es sich um kurze Stäbe, welche sich quer zu den Bandstählen
erstrecken, die gewöhnlich dichter am Werkzeugrand liegen als andere. Die kürzeren
Stäbe werden an Stellen eingebettet, wo es schwierig ist, längere Stäbe
11 unterzubringen.
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Diese, Zugstäbe haben die Aufgabe, das Material beispielsweise dort
zu verstärken, wo es sich über größere Flächen erstreckt, z. B. zwischen benachbarten
parallelen Bandstählen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, den Werkzeugkörper an
den entgegengesetzten Seiten der Bandstähle zu fixieren. Alle Zugstäbe sind gute
Wänneleiter und werden vorzugsweise aus Aluminium gefertigt, wodurch das Schrumpfen
beim Aushärten des Kunstharzes vom Werkzeugkörper vermindert wird. Als Kunstharze
für die Werkzeugkörper werden insbesondere Epoxyharze verwendet.
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Zwischen der Unterkante der Ausnehmungen 10
und dem dieser Kante
nächstgelegenen Zugstab setzt man zweckniäßigerweise eine elastische Einlage 14,
z. B. aus Holzfaserinaterial od. dgl., ein.
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Wenn das verforinbare Kunstharz 15, vorzugsweise ein Epoxyharz,
in einen Rahmen gegossen wird, der die genau ausgerichteten Bandstähle umschließt,
so daß das Harz von den Unterkanten der Bandstähle, die es umgibt, bis zu einer
Höhe ansteigt, welche den gewünschten Abstand von den Arbeitskanten hat, bindet
sich das Epoxyharz starr an die Zugstäbe, nicht jedoch an die Bandstähle, den Rahmen
oder die sonstigen Teile, mit denen es in Berührung kommt, da die Bandstähle, Rahmen
usw. vor dem Eingießen des Harzes mit einem Trennmedium überzogen werden. Wie man
aus Fig. 3 erkennt, befindet sich die elastische Einlage 14 zwischen dem
Bandstahl und einem Zugstab.
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Falls das Harz beim Gießen und Aushärten einen der Bandstähle ein
wenig in eine Richtung außerhalb des Bettes nach der Seite, aus welcher die Arbeitskanten
hervorstehen, drängen würde, so würde ein Bandstahl um einen Punkt leicht kippen,
der an einer oder mehreren der Ausnehmungen 10 gelegen wäre. Wenn hierbei
auch nur eine Verschiebung von 25 li eintritt, muß dieselbe doch korrigiert
werden. Um eine solche Störung zu beseitigen, genügt es, mit einem mit Rohhaut überzogenen
Holzhammer leicht auf die Arbeitskante irgendeines Bandstahles zu klopfen. Der betreffende
Stahl drückt dann die elastische Einlage 14 so weit zusammen, daß sich die Unterkante
an das Brett der Presse anlegt und der
Bandstahl mit dem Werkzeug
so verbunden bleibt, daß man ihn zur Neubestückung des Werkzeuges herausziehen kann.
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Das richtige Formen des Epoxyharzes um die Bandstähle herum und an
entgegengesetzten Seiten derselben ist für die erfolgreiche Herstellung des Werkzeugs
wichtig. Das Epoxyharz muß so beschaffen sein, daß während des Aushärtens praktisch
keinerlei Schrumpfung eintritt. Sonst würden nämlich die Formmesser so starr festgehalten,
daß sie sich nicht lösen oder zueinander verschieben könnten, unabhängig davon,
ob sich das Werkzeug in einem Schließrahmen befindet oder nicht. Will man das Werkzeug
neu bestücken, dann ist eine besondere Vorrichtung zum Ziehen der Bandstähle erforderlich.
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Wie man aus Fig. 3 erkennt, dringt der Kunststoff des Bettes
auch in die U-förmigen Ausnehmungen der Bandstähle ein, so daß das Epoxyharz beiderseitig
der Stähle miteinander verbunden wird.
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Alle bisherigen Versuche, die Schlitze für die Bandstähle in einer
festen Materialplatte mechanisch zu schneiden oder zu fräsen oder in sonstiger Weise
durch mechanische Bearbeitung herzustellen, sind fehlgeschlagen. Es ist für den
Erfolg des Werkzeugs und für seine Verwendbarkeit in einer Presse wesentlich, daß
die Schlitze durch Umgießen der Bandstähle zu beiden Seiten derselben mit der Kunststoffinasse
für das Bett des Werkzeugs gebildet werden. Wichtig ist auch die Forderung, daß
die bei der Herstellung der Faltschachtelzuschnitte auf die Bandstähle ausgeübten
Druckkräfte nicht direkt auf den Kunststoff, sondern auf das Bett der Presse oder
eine gleichwertige Unterlage übertragen werden. Auch die Bandstähle innerhalb jedes
Teilwerkzeuges müssen durch die Kunststoffmasse jedes Teilwerkzeuges festgehalten
werden, unabhängig von dem auf den Schließrahmen selbst ausgeübten Druck.
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Für die Herstellung des Hauptwerkzeugs 3 werden in dem in Fig.
1 gezeigten Beispiel die Teilwerkzeuge 4 in zwei Reihen von je fünf
in der Längsrichtung des Schließrahmens angeordnet. Diese Gruppe von zehn Teilwerkzeugen
wird dann an zwei aneinanderstoßende starre Seiten 2 des Schließrahmens angelegt,
wobei zwischen diese Seiten und die Gruppe der Teilwerkzeuge die Bandstähle
18 und 19 eingelegt werden. Gegenüber dem Bandstahl 18 befindet
sich ein Bandstahl 20 und gegenüber dem Stahl 19
ein Stahl 21.. Diese Bandstähle
20 und 21 sind zwischen den Schienen 5, 6 und den Teilwerkzeugen an-geordnet.
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Ein Bandstahl 22 erstreckt sich zwischen den beiden Reiben der Unterteile
des Werkzeugs von einem Ende des Hauptwerkzeuges zu dem anderen; senkrecht dazu
erstrecken sich die Bandstähle 23 zwischen je zwei Unterteilen in
den beiden Reihen. Ob
die Bandstähle 23 zwischen den Stählen
18 und 20 durchlaufen und der Stahl 22 aus einzelnen Ab-
schnitten
besteht oder umgekehrt, ist ohne Belang.
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Bei dem gewählten Beispiel machen die Stähle 18,
22 und 20 Schnitte,
durch welche bereits die Stirnkanten der fertig ,en Zuschnitte festgelegt werden,
während die Bandstähle 19, 21 und 23 lediglich außerhalb der Klappen
und Lappen, welche durch die Bandstähle innerhalb der Unterteile herausgeschnitten
werden, gerade Ränder zuschneiden. Das überschüssige Material wird durch ein folgendes
Ab-
streifen entfernt. Das ist ohne weiteren Belang, da die Kunststoffkörper
der Werkzeuge rechteckig und untereinander völlig gleich sind und deren Seiten zu
der Ebene jedes Unterteiles des Werkzeugs genau senkrecht stehen.
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Die Abmessungen der Unterteile des Werkzeugkörpers müssen so sein,
daß die Schneiden derStähle 18, 20 und 22 in einer Lage gehalten werden,
in der sie längs Linien schneiden, die die Ränder des zu schneidenden Zuschnittes
genau festlegen.
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Wenn die Unterteile 4 und die Bandstähle 18 bis 23 in
einem Schließrahmen angeordnet und die Schienen 5 und 6 angezogen
sind, dann kann es kaum zu einem Verziehen der Stähle oder der Unterteile des Werkzeugs
kommen, da alle Unterteile der gleichen Form entstammen und alle genau die gleichen
Maße aufweisen. Der durch die Betätigung der Schließzeuge 7 auf die Werkzeugunterteile
sowie die Bandstähle 18 bis 23 ausgeübte Druck hält die Unterteile
und die Stähle 18 bis 23 in fixierter Lage zueinander. Dieser Druck
wird jedoch nicht auf die Bandstähle innerhalb der Unterteile übertragen.
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Die Neubestückung eines Werkzeugs mit Bandstählen erfolgt normalerweise,
nachdem etwa 200 000 Faltschachtelzuschnitte gefertigt worden sind. Das erfindungsgemäße
Werkzeug erlaubt eine mehrmalige Bestückung mit neuen Bandstählen, ohne daß ein
Unterschied in dem festen Reibungssitz der Bandstähle in den Werkzeugen zu bemerken
wäre.
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Es gibt Fälle, in denen es erwünscht ist, einen oder mehrere der Unterteile
als Ganzes auszutauschen. Das kann leicht durchgeführt werden, indem lediglich der
Schheßrahmen gelockert wird und eines oder mehrere der Unterteile durch ein anderes
bzw. andere ersetzt wird, ohne, daß dadurch die Genauigkeit des Hauptwerkzeuges
beeinträchtigt wird. Nach dem Ersatz eines Unterteiles oder von Unterteilen kann
der Schließrahmen wieder verriegelt werden, so daß sich die Bandstähle in genau
der gewünschten Lage befinden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug sind keine Schrauben, Klemmen oder
sonstige Hilfsmittel erforderlich, um die Bandstähle in jedem der Unterteile fest,
aber lösbar, zu halten, ganz gleich ob die Arbeitskanten aufwärts oder abwärts gerichtet
sind. Das Epoxyharz jedes Werkzeugunterteiles wird durch Feuchtigkeit und Temperaturänderungen
innerhalb der durch die Betriebsverhältnisse bedingten Bereiche nicht beeinträchtigt.
Daher stellt sich kein Werfen der Werkzeuge, wie es bei hölzernen Spannvorrichtungen
bei verhältnismäßig hohen Temperaturen der Außenluft und verhältnismäßig hoher Luftfeuchtigkeit
vorkommt ein. Das Gewicht des Epoxyharzes entspricht ungefähr demjenigen des Sperrholzes,
wie es bisher bei den gewöhnlichen Werkzeugen mit hölzerner Spannvorrichtung verwendet
wurde. Das ermöglicht die Verwendung großer Werkzeugunterteile, ohne daß sich dabei
ein zu großes Gewicht der Vorrichtung ergibt.
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Jedes Unterteil des erfindungsgemäßenWerkzeuges besteht aus einem
rechteckigen Kunstharzbett 15,
das um die Bandstähle herumgegossen wird, um
in dem derart gebildeten Bett Schlitze auszubilden, die sich den Bandstählen genau
anpassen. Dabei werden die Bandstähle von dem Epoxyharz durch Reibung festgehalten.
Durch die U-förmigen Ausnehmungen 10 an den Bandstahlunterkanten erstrecken
sich starre Verbindungsstäbe 11, die dazu dienen, die Kunstharzmasse des
Bettes 15 fest miteinander zu verbinden.
Wegen der absolut
starren Fixierung des Kunststoffmaterials des Bettes beiderseits der Bandstähle
kann der auf diese ausgeübte Druck nicht durch eine Veränderung des Schließrahmens
beeinflußt werden.
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Wie man aus Fig. 2 und 4 erkennt, sind die Zugstangen 11, die
sich durch jedes Werkzeugunterteil in dessen Längsrichtung erstrecken, zu dem benachbarten
Unterteil des Werkzeuges 3 ausgerichtet. Das gleiche gilt auch für die Zugstangen
11, die sich quer zu den Werkzeugunterteilen erstrecken.