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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung eines Positionierelements in einem Trägermaterial, insbesondere eines streifen-, band- oder plattenförmigen Trägermaterials, welches einen Werkzeugkörper mit einem Werkzeugelement besitzt, durch welches in dem Trägermaterial ein Positionierelement, insbesondere ein Fangloch, herstellbar ist, sowie ein Verfahren zur Positionierung eines Trägermaterials in einem Bearbeitungswerkzeug, bei dem in ein Trägermaterial mindestens ein Positionierelement, insbesondere ein Fangloch, eingebracht wird, welches mit einem komplementären Positionierelement des Bearbeitungswerkzeugs zur lagegenauen Positionierung des Trägermaterials im Bearbeitungswerkzeug zusammenwirkt.
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Elektrische Anschlussteile, insbesondere für automotive Anwendungen, stellen Massenprodukte dar, für die aus Kostengründen eine rationelle Produktion unabdingbar ist. In der Regel erfolgt die Massenproduktion derartiger elektrischer Anschlussteile dadurch, dass diese aus einem streifen-, band- oder plattenförmigen Trägermaterial mittels eines Bearbeitungswerkzeugs einer entsprechenden Vorrichtung, wie z. B. einer Stanz- oder Schneidpresse herausgetrennt werden, indem das Trägermaterial von dem Bearbeitungswerkzeug der Vorrichtung beaufschlagt wird, wodurch die elektrischen Anschlussteile aus dem Trägermaterial herausgetrennt werden, z. B. durch Stanzen oder Schneiden. Hierbei führt das Bearbeitungswerkzeug eine hohe Hubzahl durch, die bei einigen Tausend Hüben pro Minute und mehr liegt. Gleichzeitig wird das Trägermaterial von einer Vorschubeinrichtung der Vorrichtung entsprechend vorgeschoben. Nichtsdestotrotz müssen, um insbesondere eine hohe Betriebssicherheit zu erreichen, derartige elektrische Anschlussteile mit einer hohen Präzision gefertigt werden. Die hierzu verwendeten Vorschubeinrichtungen erlauben es, das Trägermaterial mit Abweichungen von wenigen Hundertstel Millimeter zum Bearbeitungswerkzeug der Vorrichtung zu positionieren. Dies ist aber für die Anfertigung von hochpräzisen Teilen wie Anschlussteilen für eine automotive Anwendung nicht ausreichend. Deshalb ist bei der bekannten Produktionsweise derartiger Teile vorgesehen, dass in das Trägermaterial eine entsprechende Anzahl von Positionier-elementen, insbesondere von Fanglöchern, eingebracht wird, welche mit komplementären Positionierelementen des Bearbeitungswerkzeugs, insbesondere mit Fangstiften, zusammenwirken. Dies erlaubt eine hochpräzise Positionierung des Trägermaterials relativ zum Bearbeitungswerkzeug und somit eine Produktion von Präzisionsteilen. Diese Fanglöcher werden konventionell dadurch hergestellt, dass mittels eines Lochstempels in das dem Bearbeitungswerkzeug später zugeführte streifen- oder bandförmige Trägermaterial zylindrische Fanglöcher eingebracht werden. In diese greifen dann die Fangstifte des Bearbeitungswerkzeugs ein und positionieren derart das Trägermaterial lagegenau. Eine derartige Vorgangsweise ist bekannt und muss daher nicht im Detail erläutert werden.
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Insbesondere bei der Herstellung von Anschlussteilen, hierbei insbesondere für automotive Anwendungen, werden zunehmend empfindlichere Materialien verwendet, insbesondere weichere Materialien. Werden nun die Fanglöcher des Trägermaterials wiederholt mit den Fangstiften des Bearbeitungswerkzeugs beaufschlagt, so führt dies in nachteiliger Art und Weise dazu, dass diese Fanglöcher einem nicht zu vernachlässigenden Verschleiss unterliegen, insbesondere hinsichtlich ihrer Kontur. Eine hinreichend lagegenaue Positionierung mittels der Fangstifte ist dann in nachteiliger Art und Weise nicht mehr möglich. Dies resultiert in nachteiliger Art und Weise in einer verminderten Positioniergenauigkeit und somit einer verminderten Präzision der aus dem Trägermaterial hergestellten Teile.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Werkzeug zur Herstellung eines Positionierelements, insbesondere eines Fanglochs, in einem Trägermaterial derart zu verbessern, dass mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug Positionierelemente hergestellt werden können, welche, insbesondere bei empfindlichen Werkstoffen, eine verbesserte Positionierbarkeit auch bei einer mehrmaligen Beaufschlagung des Positionierelements durch das komplementäre Positionierelement des Bearbeitungswerkzeugs ermöglichen. Außerdem soll ein Verfahren zur Positionierung eines Trägermaterials in einem Bearbeitungswerkzeug vorgeschlagen werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise ein Werkzeug geschaffen, welches sich dadurch auszeichnet, dass die mit ihm herstellbaren Positionierelemente in einem Trägermaterial, insbesondere Fanglöcher, auch bei einer mehr- oder oftmaligen Beaufschlagung durch die mit diesen Positionierelementen zusammenwirkenden komplementären Positionierelementen, insbesondere Fangstiften, des Bearbeitungswerkzeugs einem geringeren Verschleiss unterliegen.
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Indem nun erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass das erfindungsgemäße Werkzeug derart ausgebildet ist, dass die mit ihm in das Trägermaterial eingebrachte Positionieröffnung eine zumindest teilweise umlaufende und sich von der Oberfläche des Trägermaterials in das Innere der Positionieröffnung erstreckende Fase besitzt, wird in vorteilhafter Art und Weise erreicht, dass die mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug hergestellten Positionieröffnungen auch bei einer mehrmaligen Beaufschlagung mit einem Positioniervorsprung des Bearbeitungswerkzeugs weniger stark verschleissen als bei einem mittels eines bekannten Werkzeugs hergestellten Fangloch und somit eine höhere Positioniergenauigkeit gegeben ist.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im Folgenden anhand der Figuren beschrieben wird. Es zeigen:
- 1a eine Draufsicht auf ein Trägermaterial zusammen mit einer Ausführungsform einer Positionieröffnung,
- 1 b einen Schnitt durch das Trägermaterial gemäß der Linie A-A der 1a
- 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Werkzeugs zur Herstellung einer Positionieröffnung in dem Trägermaterial,
- 3a einen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel der 2,
- 3b eine vergrößerte Darstellung des unteren Bereichs des Werkzeugs,
- 4a einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Werkzeugs,
- 4b eine vergrößerte Darstellung des unteren Bereichs des Werkzeugs,
- 5a einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Werkzeugs,
- 5b eine vergrößerte Darstellung des unteren Bereichs des Werkzeugs, und
- 6 unterschiedliche Querschnitte des Werkzeugs
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In 1a ist nun eine Draufsicht auf und in 1b ein Schnitt durch ein Trägermaterial T dargestellt, welches eine Positionieröffnung P besitzt. Dem Fachmann ist ersichtlich, dass die Darstellung der 1 nur exemplarischen Charakter besitzt. In der Praxis weist ein derartiges Trägermaterial T eine Vielzahl von Positionieröffnungen P, also von Positionierelementen, auf, welche in an und für sich bekannter und daher nicht mehr näher beschriebenen Art und Weise mit komplementären Positionierelementen eines Bearbeitungswerkzeugs zusammenwirken, um das Trägermaterial T lagegenau zum Bearbeitungswerkzeug zu positionieren und damit die Herstellung von präzisen Werkstücken wie z. B. von Anschlussteilen für die elektrische Verbindungstechnik, herstellen zu können. Man erkennt aus der 1, dass die Positionieröffnung P einen hohlzylindrischen inneren Bereich P' und einen sich daran anschließenden umlaufenden Bereich P" aufweist, welcher eine Fase ausbildet, die sich vom Rand R der Positionieröffnung P bis zum Rand R' des inneren Bereichs P" der Positionieröffnung P erstreckt. Durch diese Fase des äußeren Bereichs P2 der Positionieröffnung P wird eine Zentrierfläche Z ausgebildet, in welche die komplementären Positionierelemente des Bearbeitungswerkzeugs eingreifen und derart das Trägermaterial T lagegenau ausrichten können. Diese Positionieröffnung P wird nun mittels der nachstehend beschriebenen Werkzeuge hergestellt. Unterschiedliche Querschnitte des Werkzeugs 1 sind in der 6 dargestellt und werden weiter unten noch kurz erläutert.
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In den 2 bis 3b ist nun ein allgemein mit 1 bezeichnetes Werkzeug dargestellt. Dieses ist im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel stempelförmig ausgebildet und weist einen stabförmigen Werkzeugkörper 2 auf, an dessen untere Ende 2a als Bearbeitungselement 3 ein Schneid- oder Stanzelement 3a vorgesehen ist, durch welches in das Trägermaterial T der Innenbereich P1 der Positionieröffnung P einbringbar ist. An einem dem vorgenannten Schneid- oder Stanzelement 3a gegenüberliegenden Ende 2b des Werkzeugkörpers 2 ist eine Druckplatte 4 angeordnet, über welche der Werkzeugkörper 2 mit einer entsprechenden Bearbeitungskraft beaufschlagbar ist. Ein derartiger Aufbau eines Werkzeugs 1 zur Herstellung einer Positionieröffnung P in einem Trägermaterial T ist grundsätzlich bekannt und muss daher nicht mehr näher erläutert werden.
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Wesentlich ist nun, dass das Werkzeug 1 ein Prägeelement 5 aufweist, durch welches die bereits vorstehend beschriebene Anfasung der Positionieröffnung P zur Herstellung des Zentrierbereichs Z erzeugbar ist, wie dies insbesondere aus der 3B ersichtlich ist. Die durch eine Beaufschlagung des Trägermaterials T mit dem Werkzeug 1 hergestellte Positionieröffnung P weist folglich eine unteren Bereich P', der hohlzylindrisch ausgebildet ist, und einen oberen Bereich P", der konisch ausgebildet ist, auf. Dieser obere Bereich P" erstreckt sich in einer zu einer ersten Oberfläche T' des Trägermaterials T orthogonalen Richtung von dem Rand R der Positionieröffnung P, welcher in der von dem Werkzeug 1 beaufschlagten ersten Oberfläche T' des Trägermaterials T verläuft, über eine definierte axiale Erstreckung der Positionieröffnung P bis zu dem Rand R', welcher den oberen Bereich P" und den unteren Bereich P' der Positionieröffnung P voneinander abgrenzt. Hierdurch wird die Zentrierfläche Z der Positionieröffnung P ausgebildet, welche sich in axialer Richtung des Werkzeugs zwischen den beiden vorstehend genannten Rändern R und R' erstreckt. Beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass diese Zentrierfläche Z umlaufend ausgebildet ist. Dies ist aber nicht zwingend. Durch eine entsprechende Ausgestaltung des Prägeelements 5 des Werkzeugs 1 ist es auch möglich, eine nicht-umlaufende Zentrierfläche Z der Positionieröffnung P im Trägermaterial T zu erzeugen.
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Die durch das beschriebene Werkzeug 1 hergestellte Positionieröffnung P unterscheidet sich folglich von einer Positionieröffnung, wie sie mit einem konventionellen Werkzeug hergestellt wurde, dadurch, dass nicht - wie bei letzterem - eine Positionieröffnung mit einer im Wesentlichen zylindrischen Randkontur hergestellt wird, sondern dass die durch das beschriebene Werkzeug 1 hergestellte Positionieröffnung P die konische Zentrierfläche Z besitzt. Während bei einer mit einem bekannten Werkzeug hergestellten Positionieröffnung beim Positioniervorgang zwischen der Positionieröffnung und dem in sie eingreifenden Positioniervorsprung des Bearbeitungswerkzeugs lediglich eine Linienberührung gegeben ist, wird bei der beschriebenen Positionieröffnung P infolge der dort vorhandenen Zentrierfläche Z eine Flächenberührung ausgebildet. Dies hat zur Folge, dass die vom Positioniervorsprung auf das Trägermaterial T aufgebrachte Positionierkraft sich - anders als bei einer Linienberührung - über die Zentrierfläche Z verteilt, so dass - bei einer gleichbleibenden Positionierkraft - der auf die Zentrierfläche Z einwirkende Positionierdruck verringert ist. Dies führt in vorteilhafter Art und Weise zu einer geringeren Materialbelastung und somit zu einer erhöhten Standzeit der Positionieröffnung P. Hierdurch wird in vorteilhafter Art und Weise erreicht, dass die mit dem beschriebenen Werkzeug 1 hergestellte Positionieröffnung P auch bei einer mehr- oder oftmaligen Beaufschlagung mit einem Positioniervorsprung des Bearbeitungswerkzeugs eine präzise Ausrichtung zwischen dem die entsprechende Positionieröffnung P aufweisenden Trägermaterials T und dem Bearbeitungswerkzeug ermöglicht.
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Dem Fachmann ist aus der obigen Beschreibung ersichtlich, dass das beschriebene Werkzeug 1 die Herstellung einer Vielzahl von unterschiedlich konfigurierten Positionieröffnungen P ermöglicht, indem die einzelnen Bereiche des Werkzeugs 1 auf die herzustellende Positionieröffnung P abgestimmt werden: Der untere Bereich des Werkzeugs 1 bestimmt die Kontur des unteren Bereichs P' der Positionieröffnung P und die Ausgestaltung des Prägeelements 5 korrespondiert mit der Ausbildung des oberen Bereichs P" der Positionieröffnung P und somit mit der Form der Zentrierfläche Z.
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Bei der vorstehenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass der den unteren Bereich P' der Positionieröffnung P ausbildende untere Bereich des Werkzeugs 1 einen kreisförmigen Querschnitt besitzt. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich, vielmehr ist es möglich, dass dieser Querschnitt z.B. eine ovale oder eine polygonale Gestalt besitzt. Auch ist es möglich, dass dieser Querschnitt des Werkzeugs 1 eine unregelmäßige Form besitzt, z. B. eine Kombination von polygonalen und kreisbogenförmigen Abschnitten aufweist, um nur ein Beispiel zu nennen.
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In entsprechender Art und Weise wurde davon ausgegangen, dass das Prägeelement 5 konisch ausgebildet ist und daher in axialer Richtung eine Abfolge von kreisförmigen Querschnitten aufweist. Auch dies ist nicht zwingend. Genauso wie die Ausgestaltung des unteren Bereichs des Werkzeugs 1 z. B. ist eine ovale, polygonale oder unregelmäßige Ausgestaltung der Querschnitte dieses Prägeelements 5 möglich.
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Im hier gezeigten Fall ist - wie insbesondere aus der 3b ersichtlich ist - vorgesehen, dass die Positionieröffnung P eine Durchtrittsöffnung ist, welche sich durch die gesamte Dicke des Trägermaterials T erstreckt, so dass eine von der ersten Oberfläche T' bis zur gegenüberliegenden zweiten Oberfläche T" durchgehende Positionieröffnung P ausgebildet ist. Ihr Durchmesser wird im Wesentlichen durch den Durchmesser des Werkzeugs 1 in seinem Bereich vor dem Prägeelement 5 bestimmt. Der Winkel, welcher von der Zentrierfläche Z und der Längsachse der Positionieröffnung P eingeschlossen wird, wird durch den Winkel, welcher eine Prägefläche 6 des Prägeelements 5 des Werkzeugs 1 mit der Werkzeuglängsachse einschließt, bestimmt. Dieser Winkel ist in einem großen Bereich wählbar, so dass durch eine entsprechende Ausgestaltung des Prägeelements 5 des Werkzeugs 1 eine entsprechende Neigung der Zentrierfläche Z des Bereichs P" der Positionieröffnung T ausgebildet werden kann. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Winkel zwischen der Prägefläche 6 des Prägeelements 5 und der Längsachse des Werkzeugs 1 60° beträgt. Demzufolge schliesst die Zentrierfläche Z der Positionieröffnung P mit der Längsachse derselben einen Winkel von 120° ein. Das beschriebene Werkzeuge 1 erlaubt nicht nur einer Vielzahl von Ausgestaltungen des Querschnittes der inneren Kontur der Positionieröffnung P, sondern erlaubt es in vorstellbarer Weise auch, die Bereiche P1 und P2 den jeweils gewünschten Einsatzzweck in einfacher Art und Weise anzupassen.
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In den 4a und 4b ist eine zweite Ausführungsform eines Werkzeugs 1 dargestellt, welche ihrem Grundaufbau nach demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels entspricht, so dass einander entsprechende Bauteile des Werkzeugs 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und hinsichtlich ihrer Ausbildung und ihrer Funktion nicht mehr erneut beschrieben werden. Der Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen ist, dass das Prägeelement 5 - in axialer Richtung gesehen - nahe des Bearbeitungselements 3 beginnt, sodass - wie insbesondere aus der 4b ersichtlich ist - der konische Bereich P2, also der obere Bereich P" der Positionieröffnung P, den überwiegenden Teil der axialer Erstreckung der Positionieröffnung P einnimmt, während der untere Bereich P' dementsprechend relativ kurz ist. Dies ist aus einem Vergleich der 4b und 5b ersichtlich.
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In den 5a und 5b ist nun ein drittes Ausführungsbeispiel eines Werkzeugs 1 dargestellt, das seinem Grundaufbau nach demjenigen der ersten beiden Ausführungsbeispiele entspricht, so dass einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktion nicht mehr erneut beschrieben werden. Das erste Ausführungsbeispiel des Werkzeugs 1 dient - wie vorstehend beschrieben - zur Herstellung einer das Trägermaterial T durchdringenden Positionieröffnung P, also einer Lochung. Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist jedoch vorgesehen, dass - wie insbesondere der 4b zu entnehmen ist - die Positionieröffnung P eine nicht-durchgehende Öffnung in der ersten Oberfläche T' des Trägermaterials T ist. Das am vorderen Ende 2a des stabförmigen Werkzeugkörpers 2 angeordnete Bearbeitungselement ist folglich nicht - wie beim ersten Ausführungsbeispiel - ein Schneid- oder Stanzelement 3a, sondern ein Prägeelement 3b, mittels dessen der innere Bereich P1 der Positionieröffnung P ausbildbar ist. In axialer Richtung des Werkzeugkörpers 2 schliesst sich daran wieder das Prägeelement 5 an, welches dazu dient, den äußeren Bereich P2 der Positionieröffnung P und somit der Zentrierfläche Z herzustellen.
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Wie bereits vorstehend angesprochen, erlauben es die beschriebenen Ausführungsbeispiele des Werkzeugs 1, Positionieröffnungen P mit einem unterschiedlichen Querschnitt herzustellen.
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In 6 ist wiederum schematisch ein Trägermaterial T dargestellt, in dem unterschiedliche Ausgestaltungen von Positionieröffnungen P gezeigt sind. Bei der in 6 in der gezeigten Positionieröffnung P ist deren innerer Bereich P1 wiederum hohlzylindrisch ausgebildet, während der sich daran anschließende Bereich P2, also der die Zentrierfläche Z ausbildende Bereich der Positionieröffnung P, rechteckig, insbesondere wie hier gezeigt, quadratisch ausgebildet ist. Demzufolge besitzt das Bearbeitungselement 3 des Werkzeugs 1 im hier gezeigten Fall einen kreisförmigen Querschnitt, während das Prägeelement 5 einen der Kontur der Positionieröffnung P entsprechenden rechteckigen, insbesondere quadratischen Querschnitt besitzt, wobei dieser Querschnitt in axialer Richtung des Werkzeugkörpers 2 zunimmt, um einen entsprechenden angefasten Bereich der Positionieröffnung P in deren oberen Bereich P" auszubilden.
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Die in der bzw. gezeigten Positionieröffnungen P besitzt wiederum einen hohlzylindrischen Innenbereich P1 und einen sich daran anschließenden, hier fünfeckigen äußeren Bereich P2, die Positionieröffnung P der einen sechseckigen Bereich P2. Demzufolge besitzt das zur Herstellung dieser beiden Positionieröffnungen P verwendete Werkzeug 1 ein Bearbeitungselement 3 mit einem zylindrischen Querschnitt, während der Querschnitt des Prägeelements 5 fünfeckig bzw. sechseckig ist.
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Die Prägeöffnung P der entspricht ihrer Grundausbildung nach derjenigen der , aber mit der Maßnahme, dass die Außenkontur die eines Achtecks ist, während die Positionieröffnung P der einen zehneckigen Querschnitt besitzt.
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Die Verwendung der beschriebenen Werkzeuge 1 zur Herstellung einer Positionieröffnung P in einem Trägermaterial T besitzt folglich den Vorteil, dass dadurch in besonders einfacher Art und Weise die Einbringung einer langlebigeren Positionieröffnung P in ein Trägermaterial T ermöglicht wird.
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Das beschriebene Werkzeug 1 eignet sich insbesondere zur Herstellung einer Positionieröffnung P zur Positionierung eines Trägermaterials T relativ zu einem Bearbeitungswerkzeug in einer entsprechenden Vorrichtung, bei dem vorgesehen ist, dass vor der Durchführung des eigentlichen Bearbeitungsvorgangs des Trägermaterials T, z. B. dem Herausstanzen oder Herausschneiden von elektrischen Anschlussteilen aus dem Trägermaterial T, in dieses mittels des Werkzeugs 1 eine entsprechende Anzahl von Positionieröffnungen P eingebracht werden. Anschließend wird das derartig ausgestaltete Trägermaterial T in die Vorrichtung eingebracht und die Lagepositionierung des Trägermaterials T relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug der Vorrichtung wird dadurch erreicht, dass Positioniervorsprünge der Vorrichtung in Eingriff mit den Positionieröffnungen P des Trägermaterials T treten und derart dieses präzise zum Bearbeitungswerkzeug ausrichten.
