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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stanzen von
Stanzgut, insbesondere von Stanzgut aus thermoplastischem Kunststoff, nach
dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1 sowie eine hierfür
geeignete Heizplatte zum Erwärmen oder Warmhalten eines
Stanzmessers nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 11.
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Stanzvorrichtungen
für Kunststoffe, wie Folien, Platten oder vorgefertigte
Formteile, sind allgemein bekannt und werden beispielsweise zum
Abtrennen überstehender Ränder oder zum Einbringen von
Löchern oder von anderen beliebig gestalteten Formausschnitten
in ein Kunststoffprodukt, auch in ein veredeltes, beispielsweise
zusätzlich beschichtetes, Kunststoffprodukt eingesetzt.
Herkömmliche Stanzvorrichtungen verfügen zu diesem
Zweck über einen als Stanzstempel fungierenden, vertikal
gegen einen horizontalen, stationären Stanztisch absenkbaren
Druckbalken, wobei das eigentliche Schneidelement, das meist als
Stanzmesser bezeichnet wird, entweder an diesem Druckbalken oder
am Stanztisch angebracht ist. Zum Ausstanzen wird das Stanzgut händisch
oder maschinell in den Bereich zwischen Stanzmesser und Druckbalken
bzw. Stanztisch eingelegt, bevor der axiale Stanzhub durch Absenken
des Druckbalkens in Richtung Stanztisch ausgelöst wird,
so dass nach Aufsetzen des Druckbalkens auf dem Stanzmesser, bzw.
nach dem Aufsetzen des Stanzmessers auf dem Stanztisch eine der
Stanzmessergeometrie entsprechende Ausformung aus dem Stanzgut geschnitten
wird. Nach dem aufwärtsgerichteten Rückhub des
Druckbalkens kann das ausgestanzte Fertigprodukt entnommen bzw.
der Stanzabfall entfernt werden, bevor ein neues Teil eingelegt
oder das eingelegte Teil in einen nächsten auszustanzenden
Bereich weiterbewegt wird. Diese Prozessschritte sind an modernen
Stanzlinien heute überwiegend automatisiert.
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Den
Großteil der durch das Stanzen weiterverarbeiteten Kunststoffe
bilden heute die thermoplastischen Kunststoffe, beispielsweise auf
Basis von Polyamiden, Polycarbonaten, Polyethylenen etc., die wegen
ihrer vielseitigen Ur- und Umformbarkeit in diversen Anwendungsbereichen,
beispielsweise für einfache Konsumwaren, Verpackungen aber
auch für technische Teile in der Automobil- und Elektroindustrie
oder in der Bauindustrie, zum Einsatz gelangen.
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Das
Stanzen solcher thermoplastischer Kunststoffe mit den bekannten
Stanzverfahren stellt jedoch eine besondere Herausforderung dar.
Die Qualität der Schnittkanten bei diesem Stanzprozess spielt
besonders bei hochwertigen Kunststoffteilen, beispielsweise für
die Kfz-Industrie, eine wichtige Rolle. Im Idealfall soll die Schnittkante
des gestanzten Werkstücks bei planparallelen Kunststoffplatten rechtwinklig
zur Oberfläche und absolut gratfrei sein.
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Diese
Forderung wird aber, wenn überhaupt, nur von harten und
formstabilen, also spröden Thermoplasten, wie beispielsweise
Polystyrolen erfüllt. Die meisten bekannten thermoplastischen
Kunststoffe auf Basis der zuvor genannten Komponenten zeigen aber
während des Stanzprozesses ein sogenanntes Kaltfließverhalten,
das zur Folge hat, dass das auszustanzende Kunststoffprodukt entlang
weiter Bereiche der Schnittkante nicht mehr wie gewünscht
sauber geschnitten, sondern vielmehr durch den einwirkenden Stanzdruck
abgeschert wird. Die Folge ist eine unsaubere Schnittkante mit hieraus austretenden
faserigen Flusen. Wegen der in diesem Schnittkantenbereich durch
die unerwünschte Abscherung auftretenden mechanischen Verstreckung des
Kunststoffes tritt zudem eine charakteristische Weißfärbung
auf, weshalb man bei dieser Erscheinung auch von „Weißbruch"
spricht.
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Die
entstehende Grat- und Flusenbildung gepaart mit der Weißfärbung
führen zu einem optisch als nachteilhaft empfundenen Gesamtbild
der Schnittkante. Durch die scharfen Schnittkanten besteht zudem
akute Verletzungsgefahr. Auch eine anschließende Lackierung
wäre in diesen Bereichen gestört, da es an den
scharfen Übergangskanten leicht zu Lackansammlungen und
somit zum Abplatzen des Lacks kommen könnte.
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Um
diesen Problemen zu begegnen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt,
die Stanzmesser direkt zu beheizen, um während des Stanzhubes dem
eigentlichen Schneidvorgang noch einen zusätzlichen Warmformvorgang
zu überlagern, damit den hergestellten Durchbrüchen
oder Ausstanzungen der optisch vorteilhafte Eindruck einer glatten, abgerundeten
Urformgebung im Schnittkantenbereich vermittelt wird. Je nach Material
des auszustanzenden Kunststoffteils bewegt sich dabei die Temperatur
des Stanzmessers jeweils im Erweichungsbereich dieses Kunststoffes,
also im Bereich von 60°C bis 130°C. Zu diesem
Zweck sind in die Stanzmesser, vorzugsweise örtlich an
entsprechend geformten Profilen im Fußbereich des Stanzmessers,
Heizvorrichtungen integriert oder angelegt. Solche Lösungen beschreiben
die
DE 197 48 407
B4 , die
DE
197 30 859 A1 oder die
EP 1 170 099 A2 . Über die genaue Ausgestaltung
dieser Heizvorrichtungen ist zwar in der
DE 197 48 407 64 und der
EP 1 170 099 A2 jeweils
nichts gesagt, allerdings ist all diesen Lösungen eines
gemeinsam: die Erwärmung und das Warmhalten des Stanzmessers
erfolgt immer durch eine direkt an das selbige gekoppelte Heizvorrichtung.
Denkbar wäre es, diese direkte Beheizung des Stanzmessers durch
elektrische Widerstandsheizpatronen, die in einer Sackbohrung des
Stanzmessers eingesetzt sind, zu erreichen, wie es in der
DE 197 30 859 A1 beschrieben
ist. Solche Lösungen mit integrierten Heizkanälen
sind mit offensichtlichen Nachteilen verbunden: zum einen sind diese
Nachteile wirtschaftlicher Art, denn der Herstellprozess für
das Stanzmesser wird durch das notwendige Vorsehen solcher Heizkanäle
und das Einführen der entsprechenden elektrischen Heizelemente
noch aufwendiger, was sich kundenseitig in höheren Preisen
für solche heizbaren Stanzmesser niederschlagen muss; zum
anderen sind diese Nachteile beanspruchungstechnischer Art, denn
das Stanzmesser ist im Stanzbetrieb regelmäßigen
mechanischen Belastungen, insbesondere Druckbelastungen, ausgesetzt.
Das Einbringen zusätzlicher Bohrungen schwächt
aber den Stanzmesserfuß, stellen sie doch mögliche
Soll-Bruchstellen dar.
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Auch
wäre es denkbar, Heizleitungen oder Heizbänder
außen um den aufzuwärmenden Stanzmesserbereich
herum zu legen. Dies würde zwar die zusätzlichen
Herstellkosten für eine Integration der Heizvorrichtung
ersparen, wäre aber mit dem Nachteil verbunden, dass bei
jedem Stanzmesserwechsel die Heizleitungen bzw. -bänder
abgeklemmt und abmontiert werden müssten, um sie dem darauffolgend in
die Stanzvorrichtung eingesetzten Stanzmesser wieder neu anzulegen.
Dies würde die Stillstandszeit für den Werkzeugwechsel
signifikant erhöhen, was sich ebenfalls in Form einer auf
den Endkunden oder auf die Gewinnmarge des Stanzherstellers durchschlagenden
Zunahme der Produktionskosten auswirkt.
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In
Anbetracht dieser vorgenannten Nachteile ist es die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine Stanzvorrichtung und eine Heizplatte
für eine solche Vorrichtung bereitzustellen, womit bei
geringem konstruktiven Aufwand jede beliebige Art von in der Stanzvorrichtung
einsetzbarem Stanzmesser aufgewärmt und warmgehalten werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Stanzvorrichtung
dadurch gelöst, dass die Lagerung des Stanzmessers beheizbar
ist, wobei die hierzu verwendete Stanzvorrichtung vorzugsweise eine Heizplatte
mit den Merkmalen des Schutzanspruches 11 enthält.
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Um
eine Erwärmung und/oder ein Warmhalten eines am Stanztisch
oder am absenkbaren Druckbalken einer Stanzvorrichtung gelagerten Stanzmessers
zu erreichen, wird im Gegensatz zum Stand der Technik nicht das
Stanzmesser direkt durch Integration oder Anlegen einer Heizvorrichtung erwärmt,
sondern es wird die Lagerung des Stanzmessers in der Stanzvorrichtung
beheizt, so dass sich das Stanzmesser indirekt durch die von seiner Lagerung übertragene
Wärmeenergie aufheizen lässt. Beim Stanzmesserwechsel
kann nun in vorteilhafter Weise ein beliebig anders gestaltetes,
einfaches Stanzmesser ohne integrierte Heizelemente schnell in die
Lagerung der Stanzvorrichtung eingesetzt werden und heizt sich dann
nach kurzer Aufwärmzeit auf die gewünschten 60°C
bis 130°C auf, ohne dass die heizbare Lagerung ausgewechselt oder
anderweitig auf das neue Stanzmesser angepasst werden müsste.
Einzig die Heiztemperatur muss unter Umständen im Hinblick
auf die neu zu stanzende Materialcharge oder im Hinblick auf das neue
Stanzmesser geändert werden. Hierbei ist die heizbare Lagerung
vorzugsweise in Segmente unterteilt, die unabhängig von
einander in ihrer Temperatur regelbar sind. Dies bringt den Vorteil
mit sich, dass nicht nur eine einheitliche Temperatur, sondern sogar ein
bestimmter Temperaturverlauf über das Stanzmesser einstellbar
ist, was beispielsweise bei einem inhomogenen aus mehreren Kunststoffssorten
bestehenden Stanzgut wünschenswert ist.
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Die
Lagerung erfolgt vorzugsweise einfach dadurch, dass das Stanzmesser
auf einer beheizbaren planen Lagerfläche vollflächig
anliegt, beispielsweise auf einer beheizbaren Lagerplatte. Um zu
gewährleisten, dass von der heißen Stanzmesser-Lagerung
die Wärme nur auf das aufzuwärmende Stanzmesser übergeht
und nicht etwa Wärmeverluste an die kalten Maschinenteile
der übrigen Stanzvorrichtung auftreten, ist vorzugsweise
die Stanzmesser-Lagerung auf ihrer, dem Stanzmesser abgewandten
Seite zur übrigen Stanzvorrichtung hin thermisch isoliert,
beispielsweise durch Anordnung eines druck- und hitzebeständigen
Isolierkörpers zwischen der Lagerung des Stanzmessers und
dem Stanztisch bzw. dem Druckbalken.
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Zur
Lagerung des Stanzmessers wird bevorzugt eine Heizplatte mit den
Merkmalen der Schutzansprüche 11 bis 14 eingesetzt. Sie
setzt sich aus mehreren Schichten zusammen, wobei das Stanzmesser
auf einer ersten Deckschicht aufliegt, die zum einen als Anlagefläche
und zum anderen der Wärmeübertragung dient, denn
in einer an diese erste Schicht angrenzenden zweiten Schicht wird
die zu Erwärmung des Stanzmessers notwendige Wärmeenergie
erzeugt, die über die als Wärmeleitschicht fungierende
erste Schicht dann schließlich auf das anliegende Stanzmesser
mittels Wärmeleitung übergeht. Diese Heizplatte
zeichnet sich nun dadurch aus, dass diese zweite wärmeerzeugende
Schicht aus mehreren Segmenten beispielsweise aus mehreren planparallel
nebeneinander angeordneten Einzelplatten zusammengesetzt ist, die
untereinander Fugen ausbilden. In diese Fugen sind wiederum die
Heizelemente, zum Beispiel in Form druckfester Heizspiralen, eingesetzt.
Durch diesen Aufbau wird erreicht, dass die Heizplatte in zuverlässiger
Weise eine Doppelfunktion erfüllt. Diese besteht zum einen
in der Funktion als Heizelement, bei der eine sichere und schnelle
Aufheizung des aufliegenden Stanzmessers erreicht werden soll, ohne
dass die auftretenden Wärmedehnungen innerhalb der Heizplatte
die Zuverlässigkeit des Stanzprozesses beeinträchtigen sollen.
Zur Erfüllung dieser Funktion dienen die in der zweiten
Schicht freigelassenen Fugen, die eine beschränkte Wärmedehnung
der Einzelsegmente, beispielsweise der Einzelplatten, erlauben.
Die weitere Funktion der Heizplatte besteht darin, dass sie auch als
Lagerelement dienen soll. Hierzu muss die Heizplatte eine mechanische
Stabilität, insbesondere Druckstabilität, gewährleisten,
um den im Stanzbetrieb regelmäßig wiederkehrenden
Belastungen standzuhalten.
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Um
diese Stabilitätsfunktion noch besser zu erfüllen,
wird die Heizplatte auf ihrer dem Stanzmesser abgewandten Seite
vorzugsweise noch eine dritte Stützschicht aufweisen, die
zusammen mit der ersten, am Stanzmesser anliegenden Deckschicht,
die zweite, wärmeerzeugende Mittelschicht umschließt. Zur
Kompensation der Wärmeausdehnungen, insbesondere aber zur
Vermeidung einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung der
ersten Deckschicht und der dritten Stützschicht, die eine
nachteilhafte, den Stanzprozess gefährdende Aufwölbung
der Heizplatte zur Folge hätte, ist auch diese dritte Schicht
segmentiert, zum Beispiel aus mehreren horizontal nebeneinanderliegenden
Einzelplatten zusammengesetzt, wobei zwischen diesen Segmenten Dehnungsfugen
ausgebildet sind, die eine freie Wärmeausdehnung der Einzelsegmente
gestatten, ohne dass beim Aufheizen unerwünschte Spannungen
in die Heizplatte eingebracht werden.
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Damit
die für die Wärmeausdehnung benötigten
Fugen der zweiten und dritten Schicht die Druckstabilität
der Heizplatte insgesamt nicht beeinträchtigen, sind die
Segmentabmessungen in diesen beiden Schichten so gewählt,
dass die Fugen der zweiten Schicht und die Dehnungsfugen der dritten Schicht
sich nicht überlappen, vorzugsweise parallel und mit seitlichem
Versatz zueinander verlaufen.
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Die
in die Fugen der zweiten Schicht eingesetzten Heizelemente lassen
sich in ihrer Temperatur vorteilhafterweise unabhängig
von einander regeln, so dass mehrere horizontale Heizzonen entlang
der Heizplattenoberfläche mit unterschiedlichen Temperaturen
eingestellt werden können. Diese Heizzonentemperaturen
können mit Hilfe einer Regelvorrichtung und mit Hilfe von
an den Heizzonen angebrachten Temperatursensoren nach einem für
jede Heizzone einzeln vorgebbaren Soll-Temperaturwert automatisch
reguliert werden. So können je nach Stanzmessergröße
nicht benötigte (randseitige) Heizzonenbereiche der Heizplatte
abgeschaltet werden, oder es kann sogar ein definierter Temperaturverlauf entlang
des Stanzmessers eingestellt werden. Zudem können in Speichermitteln
einer speicherprogrammierbaren Steuerung verschiedene Soll-Temperaturwerte
für jede Heizzone der Heizplatte gespeichert sein. In Abhängigkeit
des jeweils einzusetzenden Stanzwerkzeugs und Stanzmaterials muss dann
vom Bediener nur noch das entsprechende Heizprogramm in der Steuerung
ausgesucht und aus dem Speicher hochgeladen werden.
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Um
unerwünschte Wärmeverluste an die Umgebung, beispielsweise
an die Maschinenteile einer Stanzvorrichtung, zu minimieren, kann
die Heizplatte an ihrer der ersten, wärmeübertragenden Deckschicht
abgewandten Seite zusätzlich mindestens eine thermisch
isolierende Schicht aufweisen.
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In
den nachfolgenden 1 bis 5 ist in einem
Ausführungsbeispiel die erfindungsgemäße Stanzvorrichtung
und die erfindungsgemäße Heizplatte für
eine solche Stanzvorrichtung schematisch dargestellt. Es zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen Stanzvorrichtung,
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2 eine
schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße
Heizplatte,
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3 eine
schematische Draufsicht auf die Heizplatte gemäß 2 mit
entfernter Deckplatte, so dass sich dem Betrachter der Blick auf
die wärmeerzeugende Mittelschicht eröffnet,
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4 eine
schematische Unteransicht der Heizplatte gemäß 2 und 3,
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5 eine
schematische seitliche Schnittdarstellung der Heizplatte aus den 2 bis 4 mit
einem auf der Heizplatte gelagerte Stanzmesser.
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Bei
der in 1 in Seitenansicht dargestellten Stanzvorrichtung
handelt es sich um eine weitverbreitete Karrenbalkenstanze. Karrenbalkenstanzen weisen
zwei seitliche Trägersäulen 14 auf, die
durch ein Querhaupt 15 miteinander verbunden sind, unterhalb
dessen ein seitlich verschiebbarer Karren 16 aufgehängt
ist. Aus dem Karren 16 ragt wiederum ein Druckbalken 3 nach
unten hervor, der meist über eine integrierte Hydraulikvorrichtung
in Vertikalrichtung betätigbar ist. Zur Ausführung
eines Arbeitshubes wird der Druckbalken 3 nach unten in
Richtung des Stanztisches 2 abgesenkt, der wie das Querhaupt 15 und
planparallel zu diesem starr zwischen den seitlichen Trägersäulen 14 angebracht
ist und auf dem sich wiederum das Stanzmesser 4 befindet.
Eine Bedienperson oder eine automatisierte Zuführvorrichtung
legt nun ein Stanzgut 1, beispielsweise in Form einer Kunststoffplatte,
auf das Stanzmesser 4 ab. Durch Absenken des Druckbalkens 3 wird
schließlich im Aufsatz-Schnittverfahren das Kunststoffteil 1 durch
das Stanzmesser 4 hindurchgedrückt, womit von
dem Kunststoffteil 1 ein entsprechender Randanteil abgeschnitten
wird. Dieser hier grundsätzlich dargelegte Vorgang des
Stanzschneidens findet sich bei einer Vielzahl unterschiedlich gestalteter
Stanzvorrichtungen, also nicht nur bei Karrenbalkenstanzen, sondern
auch bei Brückenstanzen oder anderen beliebigen Handstanzen
oder Stanzautomaten wieder. Die hier vorgeschlagene Neuerung lässt
sich auf all diesen Stanzmaschinentypen realisieren und besteht darin,
dass die Lagerung des Stanzmessers 4 in der Stanzvorrichtung
beheizbar ist. Im Ausführungsbeispiel nach 1 ist
die Lagerung durch eine auf dem Stanztisch 2 aufliegende
Heizplatte 5, auf welcher das Stanzmesser 4 mit
seiner Unterseite vollflächig anliegt, verwirklicht. Das
Stanzmesser 4 könnte natürlich auch auf
dem absenkbaren Druckbalken 3 befestigt sein. Hier wäre
das Stanzmesser 4 gemäß vorgeschlagener
Neuerung ebenfalls auf einer Heizplatte 5 gelagert, die
dann am Druckbalken 3 befestigt wäre. Die Heizplatte 5 überträgt
die in ihr erzeugte Wärmeenergie auf das anliegende Stanzmesser 4 und
wärmt es so auf eine Temperatur im Erweichungsbereich der
zu stanzenden Kunststoffplatte 1 auf, so dass eine saubere
Schnittfläche im ausgestanzten Kunststoffwerkstück
gewährleistet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
liegt die Heizplatte 5 aber nicht direkt auf dem Stanztisch 2 auf,
sondern es ist eine zusätzliche Isolierplatte 17,
bestehend aus einem druck- und hitzebeständigen quaderförmigen Körper,
der in etwa die gleichen Querabmessungen der Heizplatte 5 aufweist,
zwischen Heizplatte 5 und Stanztisch 2 eingebracht.
Diese Isolierplatte 17 dient dazu, unwirtschaftliche Wärmeverluste
der Heizplatte 5 an den kalten Stanztisch 2 zu
vermeiden. Die in der Heizplatte 5 erzeugte Wärme
soll nur der Erwärmung bzw. dem Warmhalten des Stanzmessers 4 dienen.
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2 zeigt
in einer schematischen Draufsicht die Heizplatte 5, die
in der Stanzvorrichtung nach 1 zur heizbaren
Lagerung des Stanzmessers 4 verwendet wird. Die Heizplatte 5 besteht
im wesentlichen aus drei Schichten 6, 7, 11,
wobei in 1 nur die erste Schicht 6 erkennbar
ist, auf welcher im Einbauzustand das Stanzmesser 4 aufliegt. Die
erste Schicht 6 besteht vorliegend aus einer Metallplatte
mit einem Längen-Breiten-Verhältnis von ca. 1,5.
Die Metallplatte 6 ist vorzugsweise aus ungehärtetem
Stahl St37 mit einer Dickenabmessung von ca. 10 mm. Die Gesamtfläche
dieser Deckplatte 6 lässt sich bedingt durch die
im Folgenden zu 3 beschriebene Anordnung der
Heizelemente 10 in der zweiten, mittleren Schicht 7 in
verschiedene Heizzonen 18 unterteilen, in denen sich die
Temperatur unabhängig voneinander einstellen lässt.
Diese Heizzonen 18 erstrecken sich streifenförmig
senkrecht zur Längserstreckung der Heizplatte 5,
verlaufen parallel zueinander und sind in 2 durch
gestrichelte Linien angedeutet. Diese Trennlinien der Heizzonen 18 eventuell
mit einer entsprechenden Nummerierung (hier: von 1 bis 11) können
vorteilhafterweise auf der Deckplatte 6 eingraviert sein,
um auch die exakte Positionierung des Stanzmessers 4 auf
der Heizplatte 5 zu erleichtern.
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In 3 ist
maßstabsgetreu zur 2 eine schematische
Draufsicht auf die zweite Schicht 7 der Heizplatte 5 erkennbar.
Dieser Anblick ergibt sich also dem Betrachter, wenn man die Deckplatte,
die die erste Schicht 6 der Heizplatte 5 bildet,
abmontiert. Die in den 2 bis 4 dargestellten
Schichten 6, 7, 11 der Heizplatte 5 sind
untereinander mit Durchgangsschrauben 19 verbunden, so
dass ein solches Abmontieren der Deckplatte 6, beispielsweise
für den Wechsel der Heizelemente 10, problemlos
durch Lösen der Schrauben 19 ausführbar
ist. Die zweite Schicht 7 bildet die Mittelschicht der
Heizplatte 5 und besitzt die deckungsgleiche rechteckförmige
Gesamtabmessung der Deckplatte 6. Allerdings besteht diese
zweite Schicht nicht aus einer einzigen Platte, wie es bei der ersten
Schicht 6 der Fall ist, sondern sie besteht aus elf in
Längsrichtung der Heizplatte 5 planparallel nebeneinander
im Fugenabstand angeordneten Einzelplatten 8. In diese
zehn freien Fugen 9 zwischen den Einzelplatten 8 sind
Heizelemente 10, vorzugsweise in Form druckstabiler Heizspiralen, eingesetzt,
deren Durchmesser der Fugenbreite und der Dicke der Einzelplatten 8 von
jeweils ca. 8 mm entspricht, so dass die zehn im Querschnitt zylindrischen
Heizspiralen 10 bündig an der Deckplatte der ersten
Schicht 6 und an den benachbarten Einzelplatten 8 der
zweiten Schicht 11 anliegen. Diese Heizspiralen 10 besitzen
eine flexible Edelstahlummantelung, werden elektrisch bei einer
Standard-Anschlussspannung von 230 V betrieben und heizen die anliegende
Deckplatte der ersten Schicht 6, aber vor allem die benachbarten
Einzelplatten 8 der zweiten Schicht 11 auf. Durch
unabhängige Regelung jeder Heizspirale 10 mittels
einer entsprechenden, hier nicht dargestellten Regeleinrichtung
und mit Hilfe eines an jeder Heizplatte 8 anliegenden Temperatursensors
lassen sich nach Maßgabe der Differenz zwischen den von
den Sensoren gemessenen Temperaturen und beliebig vorgebbaren Soll-Temperaturen die
Temperaturen der Einzelplatten 8 einstellen. Die Einzelplatten 8 sind
wie die Deckplatte 6 aus sehr gut wärmeleitfähigem
ungehärtetem St37 hergestellt, so dass die Temperaturen
der Einzelplatten 8 den Temperaturen der Heizzonen 18,
die auf der Deckplatte 6 eingraviert sind, entsprechen.
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Die
Heizplatte 5 befindet sich in der Stanzvorrichtung nach 1 mit
ihrer in 4 dargestellten Unterseite auf
der Isolierplatte 17 des Stanztisches 2. Die dem
Stanzmesser 4 abgewandte Unterseite der Heizplatte 5 ist
entlang ihrer Längserstreckung in vier Einzelplatten 12 segmentiert,
zwischen denen jeweils eine Dehnungsfuge 13 freigelassen
ist, wobei die rechteckförmige Gesamtabmessung der vier
beabstandeten Unterplatten 12 ebenfalls mit der Gesamtfläche
der Deckplatte 6 identisch ist. Wie der Name bereits deutlich
macht, dienen die Dehnungsfugen 13 zwischen den einzelnen
Unterplatten 12 dazu, die Wärmeausdehnung dieser
Platten 12 im aufgeheizten Betriebszustand zu ermöglichen,
ohne dass schädliche Spannungen in die Heizplatte 5 induziert
werden. Wären solche Dehnungsfugen 13 nämlich
nicht vorgesehen, dann würde durch die unvermeidliche unterschiedliche
Erwärmung der Unterplatten 12 und der Deckplatte 6 im
Heizbetrieb eine die Aufwölbung der Heizplatte 5 bewirkende
Spannung durch unterschiedliche Wärmeausdehnungen der Ober-
und Unterseite der Heizplatte 5 erzeugt. Diese Aufwölbung
hätte aber fatale Konsequenzen für die Prozesssicherheit
des Stanzvorgangs, da es hierfür unerlässlich
ist, dass das Stanzmesser 4 während des Stanzvorgangs
in seiner Lagerungsposition auf der Deckplatte 6 nicht
variiert.
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5 zeigt
einen Längsschnitt durch die Heizplatte 5 nach
den 2 bis 4. Allerdings erfolgt diese
Schnittdarstellung zur besseren Sichtbarmachung von Details in einem
vergrößerten Maßstab. 5 offenbart
nochmals sehr deutlich den sandwichartigen, dreischichtigen Aufbau
der Heizplatte 5 mit einer Deckplatte 6, auf der
das Stanzmesser 5 aufliegt, mit einer wärmeerzeugenden
Mittelschicht 7 aus Einzelplatten 8 und Heizelementen 10 und
mit einer abschließenden Unterschicht 11, die ebenfalls
aus Einzelplatten 12 zusammengesetzt ist. Das Stanzmesser 4 ist
vorliegend zentral auf der Heizplatte 5 postiert. Da das
dargestellte Stanzmesser 4 im Verhältnis zur Heizpiattenabmessung
deutlich kleiner ist, können nicht benötigte,
randseitige Heizelemente 10 abgeschaltet werden. Die Heizelemente 10 überfragen
zum einen direkt und zum anderen indirekt über die angrenzenden
Einzelplatten 8 der Mittelschicht 7 die erzeugte
Wärme mittels Wärmeleitung an die Deckplatte 6.
Die Deckplatte 6 wiederum überträgt die
Wärme an das Stanzmesser 4. Die eingestellte Temperatur
der Heizzonen 18 der Deckplatte 6 wird dabei schon
nach einer kurzen Aufwärmzeit der Temperatur des Stanzmessers 4 entsprechen.
Es ist nicht länger notwendig, insbesondere für
das Kunststoffstanzen, teure Stanzmesser mit eingebauten Heizpatronen
zu verwenden oder nach jedem Umrüsten um die Stanzmesser
jeweils entsprechende Heizbänder anzulegen. Beim Stanzmesserwechsel
wird lediglich das nicht mehr benötigte Stanzmesser von
der Heizplatte 5 entfernt und das neue Stanzmesser 4 auf
die Heizplatte 5 gesetzt. Bei der unterseitigen Anordnung
des Stanzmessers 4 auf dem Stanztisch 2 gemäß 1 kann
das Stanzmesser 4 sogar lose, wie in 5 gezeigt,
auf der Heizplatte 5 aufliegen. Der Druckbalken 3 der
Stanzvorrichtung übt in allererster Linie eine Druckbelastung auf
das Stanzmesser 4 aus. Eine schädliche Querbelastung,
die ein Verrutschen des Stanzmessers 4 zur Folge hätte,
wird im normalen Stanzbetrieb nicht auftreten. Zur quergesicherten
Lagerung des Stanzmessers bzw. zur Lagerung des Stanzmessers auf
einer am Druckbalken 3 angeordneten Heizplatte 5 ist
es aber auch möglich, das Stanzmesser 4 auf der
Heizplatte 5 fest anzuklemmen, zum Beispiel mittels Spannbacken
oder anderen formschlüssigen Verbindungsarten. Die Heizplatte 5 ist
wie das anliegende Stanzmesser 4 dem kompletten Stanzdruck,
der sich bei einer Karrenbalkenstanze bis auf 30 Tonnen belaufen
kann, ausgesetzt. Aus diesem Grund sind die Breitenabmessungen der
Unterplatten 12 in der auf dem Stanztisch 2 aufliegenden
dritten Schicht 11 so gewählt, dass sich die Dehnungsfugen 13 der
dritten Schicht 11 nicht mit den Fugen 9 der zweiten
Schicht 7 für die Heizelemente 10 vertikal überlappen.
Wäre dies nämlich der Fall, dann müssten
in diesen Überlappungsbereichen der Fugen 9, 13 die
Deckplatte 6 alleine den gesamten Stanzdruck aufnehmen
und die langfristige mechanische Stabilität der Heizplatte 5 wäre
somit an diesen Stellen hochgradig gefährdet. Dadurch aber,
dass die Fugen 9 der zweiten Schicht 7 und die
Dehnungsfugen 13 der dritten Schicht 11 nicht überlappen,
sondern parallel und mit seitlichem Versatz zueinander verlaufen,
ist an jedem Flächenpunkt der Heizplatte 5 gewährleistet,
dass zumindest zwei Stahlplatten der Heizplatte 5 den vom
Druckbalken 3 ausgeübten Stanzdruck aufnehmen.
Die erfindungsgemäße Heizplatte 5 stellt
somit also nicht nur ein zuverlässiges, zonenregelbares
Heizinstrument dar, sondern auch eine stabile Lagerung für
das Stanzmesser 4.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19748407
B4 [0007]
- - DE 19730859 A1 [0007, 0007]
- - EP 1170099 A2 [0007, 0007]
- - DE 1974840764 [0007]