DE19748407B4 - Punching device for shaping a thermoplastic workpiece - Google Patents

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Abstract

Stanzvorrichtung zur Formgebung eines Werkstücks aus einem Material mit thermoplastischen Eigenschaften, enthaltend ein Stanzmesser und Mittel zur Erzeugung von Relativbewegungen zwischen diesem und dem mittels eines Niederhalters gehaltenen Werkstück, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stanzmesser (4) auf seiner der Schnittfläche (8) am Werkstück (1) zugekehrten Seite ein einem gewünschten Kantenprofil der Schnittfläche (8) entsprechendes Kehlenprofil (10) mit einer dort eingearbeiteten Heizvorrichtung (13) solcher Auslegung zugeordnet ist, dass im wesentlichen nach dem Stanzvorgang das gewünschte Kantenprofil des Werkstücks (1) durch örtliches Warmpressen desselben entsteht.punching device for shaping a workpiece of a material having thermoplastic properties, containing a punching knife and means for generating relative movements between this and the workpiece held by means of a hold-down, characterized characterized in that the punching knife (4) on its the cut surface (8) on the workpiece (1) facing side of a desired edge profile of the cut surface (8) corresponding gutter profile (10) with an incorporated there Heater (13) is associated with such design that substantially after punching the desired Edge profile of the workpiece (1) by local Hot pressing of the same arises.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Stanzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a punching device according to the preamble of the claim 1.

Unter „Formgebung" soll im Rahmen der Erfindung sowohl ein äußeres Beschneiden eines Werkstücks, d.h. das Erzielen einer nach außen weisenden Stanzkante, als auch das Ausstanzen eines inneren Bereichs des Werkstücks, d.h. die Erzielung einer nach innen weisenden Stanzkante, verstanden sein. Bevorzugter Einsatzfall der Erfindung ist die Formgebung eines flächigen Teils aus einem thermoplastischen Material, wie es beispielsweise in Gestalt einer Stoßfängerabdeckung bei Automobilen vorliegt.Under "shaping" is in the context of Invention both an external pruning a workpiece, i.e. achieving an outward pointing punching edge, as well as the punching out of an inner area of the workpiece, i.e. the achievement of an inwardly facing punching edge to be understood. The preferred application of the invention is the shaping of a flat part from a thermoplastic material, such as in the form of a bumper cover is present in automobiles.

Die DE 2630700 A1 beschreibt eine Einrichtung, die man schlagwortartig als Kombination von Preßform und Stanzvorrichtung bezeichnen kann. Zum Beschneiden der Ränder von gegebenenfalls vorgewärmten Preßlingen aus thermoplastischem Material weist die besagte Vorrichtung Schneidkanten auf, die durch erhitzte Messer gebildet sind; diese Messer werden zur Erhitzung von elektrischem Strom durchflossen. Preßform und Schneidmesser sind so aufeinander abgestimmt, daß die Schneidmesser erst nach Beendigung des Preßvorgangs und demgemäß Vorliegen der endgültigen Randbereiche gleichsam stanzend wirksam werden. Bei diesem Stand der Technik geht es also um das Beschneiden thermoplastischer Werkstücke nach Beendigung ihrer Formgebung durch Pressen.The DE 2630700 A1 describes a device that can be described in a catch phrase as a combination of mold and punching device. For trimming the edges of optionally preheated thermoplastic compacts, said device has cutting edges formed by heated knives; These knives are drained by electric current for heating. Press mold and cutting blade are coordinated so that the cutting blades are effective as it punched only after completion of the pressing operation and, accordingly, the presence of the final edge areas. Thus, this prior art is concerned with the trimming of thermoplastic workpieces after their molding has been completed by pressing.

Der Erfindung liegt ein anderes Problem zugrunde: Nach dem Stanzvorgang bilden im Querschnitt durch die Werkstücke die Stanzränder mit der anschließenden Werkstückoberfläche scharfe winklige Kanten, die Schwierigkeiten beispielsweise dann machen, wenn die Werkstücke, wie in der Automobiltechnik üblich, nachträglich lackiert werden sollen. An den scharfen Kanten kommt es zu einer Lackansammlung und infolgedessen zu einem Abplatzen des Lacks, und zwar gegebenenfalls in einem solchen Ausmaß, daß der optische Eindruck darunter leidet. Aber auch dann, wenn eine derartige nachträgliche Lackierung nicht vorgesehen ist, kann das Entstehen derartiger scharfer Kanten durch den Stanzvorgang unerwünscht sein, beispielsweise dann, wenn die Gefahr des Abbröckelns von Material des Werkstücks besteht.Of the Invention is based on another problem: After the punching process form in cross section through the workpieces with the punch edges the subsequent Workpiece surface sharp angled edges that make trouble then, for example if the workpieces, as usual in the automotive industry, later to be painted. At the sharp edges, it comes to a Paint accumulation and as a result to a flaking of the varnish, and although possibly to such an extent that the visual impression suffers. But even if such a subsequent coating not provided is the emergence of such sharp edges by the punching process undesirable be, for example, if the risk of crumbling of Material of the workpiece consists.

Die ältere Anmeldung DE 197 30 85 A1 beschreibt eine Stanzvorrichtung mit dem auch bei der Erfindung vorliegenden grundsätzlichen Aufbau, bei der dem Stanzmesser ein Kehlenprofil zur Formung der Schneidkanten des Werkstücks zugeordnet ist. Dieses als Warmformfläche bezeichnete Kehlenprofil wird mittels einer Heizvorrichtung beheizt, damit das thermoplastische Werkstück bei Berührung mit dem Kantenprofil örtlich erweicht wird. Die Heizvorrichtung ist dabei koaxial im Schaftteil des die Schneidfläche tragenden Stanzstempels untergebracht, und zwar in Form einer Heizpatrone. Der Ort der Unterbringung der Heizvorrichtung ist jedoch aus zwei Gründen nachteilig:
Zum einen ist eine relativ große Heizenergie erforderlich, da die Heizvorrichtung relativ weit von dem Kehlenprofil entfernt ist. Zum anderen befindet sich die Heizvorrichtung an einem Ort, der üblicherweise zur Unterbringung von Mitteln zur Befestigung des Stempels an einer Haltevorrichtung erforderlich ist, die mit einem Antrieb zur Erzeugung der Schnittbewegungen versehen ist.
The older registration DE 197 30 85 A1 describes a punching device with the present in the invention basic structure in which the punching knife is associated with a throat profile for forming the cutting edges of the workpiece. This throat profile, which is referred to as a hot-forming surface, is heated by means of a heating device so that the thermoplastic workpiece is locally softened on contact with the edge profile. The heater is housed coaxially in the shaft portion of the cutting surface bearing punch, in the form of a heating element. However, the location of the heater is disadvantageous for two reasons:
On the one hand, a relatively large heating energy is required because the heater is relatively far away from the throat profile. On the other hand, the heating device is in a location that is usually required to accommodate means for attaching the punch to a holding device, which is provided with a drive for generating the cutting movements.

Aus der DE 42 21 180 A1 ist eine Schneidvorrichtung für flächge Werkstücke bekannt mit zwei sich gegenüberstehenden drehbar gelagerten Rollen, die Schneidkanten und von diesen ausgehend beheizbare Formflächen für die am Schneidort entstehenden Kanten des Materials des Werkstücks aufweisen. Über die Ausführung der Heizvorrichtungen zum Beheizen der Formflächen ist nichts gesagt. In jedem Falle erfolgen aber der Schneidvorgang und der Formvorgang gleichzeitig, wobei außerdem eine Rolle die Tatsache spielt, dass offensichtlich keine Maßnahmen getroffen sind, um einen Wärmefluss nur zu den Formflächen, nicht aber den Schneidkanten sicherzustellen. Das bedeutet, dass auch während des Schneidvorgangs das Material des Werkstücks sich in einem bleibende Verformungen zulassenden Temperaturzustand befindet.From the DE 42 21 180 A1 a cutting device for flächge workpieces is known with two opposing rotatably mounted rollers, the cutting edges and starting from these heated mold surfaces for the cutting edge resulting edges of the material of the workpiece. Nothing is said about the design of the heaters for heating the mold surfaces. In any case, however, the cutting operation and the molding process take place simultaneously, and in addition, a roller plays the fact that obviously no measures are taken to ensure a heat flow only to the molding surfaces, but not the cutting edges. This means that even during the cutting process, the material of the workpiece is in a permanent deformations permitting temperature state.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stanzvorrichtung zu schaffen, die mit minimalem Energieaufwand und ohne Beeinträchtigung des Stanzvorgangs in Folge Aufheizung der Kantenbereiche des Werkstücks die definierten scharfkantigen Übergänge zwischen den Stanz- oder Schnittflächen einerseits und den anschließenden Oberflächen der Werkstücke andererseits zu vermeiden gestattet.Of the Invention has for its object to provide a punching device, with minimal energy consumption and without impairment the punching process in sequence heating the edge portions of the workpiece the defined sharp-edged transitions between the punching or cutting surfaces on the one hand and the subsequent surfaces the workpieces on the other hand to avoid allowed.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe wird durch die Merkmalen des Hauptanspruch erreicht vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.The inventive solution of Task is achieved by the features of the main claim advantageous Embodiments of the invention describe the dependent claims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des figürlich dargestellten Ausführungsbeispiels für eine entsprechende Stanzvorrichtung beschrieben.The Invention will be described below with reference to the embodiment shown in FIG for a corresponding Punching device described.

Bei 1 ist das aus thermoplastischem Material bestehende, hier eben angenommene Werkstück, beispielsweise eine Stoßfängerabdeckung eines Kraftfahrzeugs, angedeutet. In dem Werkstück 1 muß eine Ausnehmung 2 zum Einsetzen einer im einzelnen nicht dargestellten, da einen bekannten Aufbau besitzenden Scheinwerferreinigungsvorrichtung vorgesehen werden. Dazu ist das Werkstück 1 in eine Stanzvorrichtung eingebracht mit der Werkstückauflage 3 und dem Stanzmesser 4, dessen untere Arbeitsebene in Anpassung an den Verlauf des Werkstücks 1 etwas schräg zur Achse 5 und damit zur Richtung von Relativbewegungen zwischen Stanzmesser 4 und Werkstück 1 verläuft. Zur Erzeugung der Relativbewegungen dient in üblicher und daher nicht zu beschreibender Weise eine Vorrichtung 6, die das Stanzmesser 4 trägt und Bewegungen desselben in Richtung der Achse 5 zu erzeugen gestattet.at 1 is the existing thermoplastic material, just assumed here workpiece, such as a bumper cover of a Motor vehicle, indicated. In the workpiece 1 must have a recess 2 for inserting a not shown in detail, since a known structure owning headlamp cleaning device are provided. This is the workpiece 1 introduced into a punching device with the workpiece support 3 and the punching knife 4 , whose lower working level in adaptation to the course of the workpiece 1 slightly oblique to the axis 5 and thus the direction of relative movements between punching knife 4 and workpiece 1 runs. To generate the relative movements used in a conventional and therefore not to be described manner, a device 6 that the punching knife 4 carries and moves it in the direction of the axis 5 allowed to produce.

Ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen, d.h. bei reiner Zylinderform der Außenfläche 7 des Stanzmessers 4 über seine gesamte wirksame Länge, ergäbe sich ein in der Zeichnung nach oben weisender Rand der Stanz- oder Schnittfläche 8 des Werkstücks 1, der in dem gezeigten Längsschnitt sehr scharfkantig in den benachbarten Oberflächenbereich 9 des Werkstücks 1 übergeht. Wie bereits eingangs erläutert, kann ein derartiger scharfkantiger Übergang Nachteile insbesondere dann haben, wenn das Werkstück 1 nachträglich lackiert werden muß.Without the inventive measures, ie in pure cylindrical shape of the outer surface 7 of the punching knife 4 over its entire effective length, would result in the drawing up-facing edge of the punching or cutting surface 8th of the workpiece 1 , which in the longitudinal section shown very sharp-edged in the adjacent surface area 9 of the workpiece 1 passes. As already explained at the outset, such a sharp-edged transition can have disadvantages, in particular if the workpiece 1 must be painted later.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, läuft die Außenfläche 7 des Stanzmessers 4 am Fuße desselben in den hohlkehlenförmigen Bereich 10 aus, dessen Form im Hinblick auf die gewünschte Querschnittsform des Werkstücks 1 an dieser Stelle gewählt ist. An das Kehlenprofil 10 schließt sich der Niederhalterbereich 11 an, der zusammen mit dem Kehlenbereich 10 und dem Stanzmesser 4 durch ein Bauteil 12 gewonnen ist.To avoid this disadvantage, the outer surface runs 7 of the punching knife 4 at the foot of the same in the grooved area 10 from whose shape in view of the desired cross-sectional shape of the workpiece 1 is chosen at this point. At the throat profile 10 closes the hold-down area 11 on, along with the throat area 10 and the punching knife 4 through a component 12 won.

Bei 13 ist eine in das Bauteil 12 integrierte elektrische Heizvorrichtung für den Kehlenbereich 10 angedeutet, die so ausgelegt ist, daß das thermoplastische Material des Werkstücks 1 örtlich, d.h. im Bereich der Kehle 10, so weit erhitzt wird, daß eine zur Formgebung durch Warmpressen ausreichende Erweichung eintritt.at 13 is one in the component 12 integrated electric heater for the throat area 10 indicated, which is designed so that the thermoplastic material of the workpiece 1 locally, ie in the area of the throat 10 , Is heated so that sufficient for shaping by hot pressing softening occurs.

Verständlicherweise muß bei der Wahl des Profils der Kehle 10 bedacht werden, daß allenfalls eine begrenzte Materialwanderung im Werkstück 1 bezüglich der Achse 5 radial nach außen gewahrt bleibt, da es andernfalls zu unerwünschten Verformungen des Werkstücks 1 außerhalb des Bauteils 12 kommen kann.Understandably, when choosing the profile of the throat 10 be considered that at most a limited material migration in the workpiece 1 with respect to the axis 5 is maintained radially outward, otherwise it will cause undesirable deformation of the workpiece 1 outside the component 12 can come.

Mit der Erfindung ist demgemäß eine gattungsgemäße Stanzvorrichtung geschaffen, die ohne zusätzlichen Arbeitsgang selbsttätig im wesentlichen nach Beendigung des Stanzvorgangs eine örtliche Formgebung des Werkstücks durch Warmpressen sicherstellt.With The invention accordingly is a generic punching device created without additional Operation automatically essentially after completion of the punching a local shaping of the workpiece ensured by hot pressing.

Claims (3)

Stanzvorrichtung zur Formgebung eines Werkstücks aus einem Material mit thermoplastischen Eigenschaften, enthaltend ein Stanzmesser und Mittel zur Erzeugung von Relativbewegungen zwischen diesem und dem mittels eines Niederhalters gehaltenen Werkstück, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stanzmesser (4) auf seiner der Schnittfläche (8) am Werkstück (1) zugekehrten Seite ein einem gewünschten Kantenprofil der Schnittfläche (8) entsprechendes Kehlenprofil (10) mit einer dort eingearbeiteten Heizvorrichtung (13) solcher Auslegung zugeordnet ist, dass im wesentlichen nach dem Stanzvorgang das gewünschte Kantenprofil des Werkstücks (1) durch örtliches Warmpressen desselben entsteht.Punching device for shaping a workpiece made of a material with thermoplastic properties, comprising a punching knife and means for generating relative movements between the latter and the workpiece held by a blank holder, characterized in that the punching knife ( 4 ) on its the cut surface ( 8th ) on the workpiece ( 1 ) facing side of a desired edge profile of the cut surface ( 8th ) corresponding gutter profile ( 10 ) with a heating device incorporated therein ( 13 ) is associated with such a design that substantially after the punching operation, the desired edge profile of the workpiece ( 1 ) by local hot pressing of the same arises. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kehlenprofil (10) in einen quer zur Richtung der Relativbewegungen verlaufenden Niederhalter (11) übergeht.Device according to claim 1, characterized in that the throat profile ( 10 ) in a transversely extending to the direction of relative movements hold-down ( 11 ) passes over. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Stanzmesser (4), Kehlenbereich (10) und Niederhalter (11) ein Bauteil (12) bilden, in das die Heizvorrichtung (13) eingearbeitet ist.Device according to claim 2, characterized in that punching knives ( 4 ), Throat area ( 10 ) and hold-downs ( 11 ) a component ( 12 ) into which the heating device ( 13 ) is incorporated.
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