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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stanz-/Perforiermaschine zur zur Erzeugung eines vorgebbaren Stanz-/Perforationsmusters in einer in Transportrichtung zugeführten Materialeinheit/-bahn mit einem Stanz-/Perforationswerkzeug, mit einem in einer Hubrichtung bewegbaren Werkzeugoberteil mit mehreren in einer Querrichtung in einem vorgegebenen Raster angeordneten Stanzstempeln/Perforiernadeln, die über einen Druckbalken, der über eine Steuereinrichtung mit einem Antriebsaggregat zur Erzeugung eines Stanz-/Perforationshubs in Wirkverbindung steht, bewegbar sind und einem feststehenden Werkzeugunterteil/Matrize, wobei die Materialeinheit/-bahn zwischen Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil zugeführt wird.
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STAND DER TECHNIK
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Aus der
DE 33 39 503 A1 ist eine Stanzmaschine mit mehreren, jeweils mit einer Matrize zusammenwirkenden Stanzstempeln, einer Antriebseinrichtung für die Stanzstempelbewegungen und einer Vorschubeinrichtung zur taktweisen Weiterbewegung des zu stanzenden Materials durch die Stanzmaschine bekannt. Bei mindestens einem der Stanzstempel, vorzugsweise bei allen Stanzstempeln, ist einer eigener ein- und ausschaltbarer Antrieb und/oder eine ein- und ausschaltbare Kopplung mit der Antriebseinrichtung vorgesehen. Die Stanzmaschine weist weiterhin einen Maschinentisch mit mehreren Aufnahmepositionen für jeweils eine Werkzeugeinheit auf. Die Werkzeugeinheit besitzt mindestens eine Matrize und mindestens einen von der Antriebseinrichtung beaufschlagbaren Stanzstempel. Die Werkzeugeinheit mit der Matrize und einem mit der Matrize zusammenwirkenden Stanzstempel weist einen eigenen ein- und schaltbaren Antrieb oder eine ein- und ausschaltbare Kopplungseinrichtung für die Übertragung der Stanzstempelantriebskraft auf.
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In der
DE 41 35 787 A1 ist eine Stanzbearbeitungsvorrichtung beschrieben zur Herstellung eines Stanzmusters umfassend ein oberes Gesenk mit einem Stanzstempelhalter mit mehreren Stanzstempeln und mit einer darunter liegenden Abstreifplatte mit Bohrungen zur Aufnahme der Enden der von dem Stanzstempelhalter vorspringenden Stanzstempeln derart, dass sie ausfahrbar oder zurückziehbar sind, und ein unteres Gesenk mit Bohrungen, in die die Enden der Stanzstempel beim Stanzvorgang eintreten. Vorschubeinrichtungen bewegen ein zwischen das untere Gesenk und die Abstreifplatte eingeführte Materialeinheit intermittierend synchron zum Stanzvorgang. Die Stanzstempel sind in dem Stanzstempelhalter auf- und abwärts bewegbar gehalten, wobei die Oberseiten von Köpfen der Stanzstempel glatt oder mit der oberen Oberfläche des Stanzstempelhalters abschließen. Dabei werden Pressköpfe eingesetzt mit einer Kopfoberfläche zum Niederdrücken der Stanzstempelköpfe. Zusätzlich ist ein Niederdrücken verhindernder abgestufter Abschnitt durch Presskopf-Antriebseinrichtungen derart beweglich, dass entweder die Kopfoberfläche oder der abgestumpfte Abschnitt mit dem jeweiligen Stanzstempelkopf ausgerichtet ist. Die Presskopf-Antriebseinrichtungen sind durch eine Steuerschaltung gesteuert, die binärcodierte Bearbeitungsdaten entsprechend dem Stanzmuster erzeugt.
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In der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2005 010 990 U1 ist eine Vorrichtung zum Stanzen von Werkstücken mit einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug beschrieben, wobei das Oberwerkzeug relativ zu dem Unterwerkzeug beweglich ist, wobei in dem Oberwerkzeug mehrere Stanzstempel und denselben zugeordnete Stellelemente angeordnet sind, welche zwischen einer betätigenden Stellung, in der die Stanzstempel bei einer Bewegung des Oberwerkzeugs relativ zu dem Unterwerkzeug das Werkstück bearbeiten, und einer nicht einer betätigenden Stellung, in der die Stanzstempel bei einer Bewegung des Oberwerkzeugs relativ zu dem Unterwerkzeug das Werkstück nicht bearbeiten, verstellbar sind, und wobei das Oberwerkzeug eine erste, obere Stempelführungsplatte mit Bohrungen zur Durchführungen der Stempel und eine zweite dem Unterwerkzeug zugewandte Stempelführungsplatte mit Bohrungen zur Durchführung der Stempel aufweist. Weiterhin ist eine zweite, mit dem Unterwerkzeug zugewandte Stempelführungsplatte des Oberwerkzeugs Teil eines Niederhalterelements, wobei die Reibung der Stanzstempel innerhalb der Bohrungen des Niederhalterelements höher ist als innerhalb der Bohrungen der oberen Stempelführungsplatten des Oberwerkzeugs.
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Die deutsche Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2017 103 498 U1 offenbart eine Perforiermaschine mit einem Maschinentisch und einem relativ dazu beweglichen Schlagelement, mit einem Perforierwerkzeug, das entweder am Maschinentisch oder am Schlagelement aufgenommen ist und dem eine Matrize am jeweils anderen Teil zugeordnet ist, zur Perforierung einer Materialbahn zwischen dem Perforierwerkzeug und Matrize in ihrer Längsrichtung antreibbar geführt ist. Zusätzlich sind Mittel zur simultanen Bewegung des Perforierwerkzeugs und der Matrize in Querrichtung zur Materialbahn vorgesehen.
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In der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2014 104 997 U1 ist eine Stanze mit mehreren Stanzstempeln, deren Stempelköpfe in einer Stempelaufnahmeplatte gelagert sind, beschrieben. Die Lagerung der Stempelköpfe in der Stempelaufnahmeplatte ist derart gestaltet, dass sich beim Rückhub der Stanzstempel eine Hinterschneidung ergibt, wobei ein Antriebselement die Stempelaufnahmeplatte mittelbar bewegt. Die Stanze weist wenigstens ein Riegelelement auf, das wenigstens einem Stanzstempel zugeordnet ist und sich zwischen dem Antriebselement und der Stempelaufnahmeplatte befindet. Das Riegelelement ist in zwei Betriebsstellungen bewegbar, wobei das Riegelelement in einer ersten Betriebsstellung den Zwischenraum zwischen dem Antriebselement und dem Stempelkopf des wenigstens einen Stanzstempels ausfüllt und in einer zweiten Betriebsstellung das Riegelelement seinen Freiraum oberhalb des Stempelkopfes des wenigstens einen Stanzstempels gebildet wird und wobei zusätzlich der wenigstens eine Stanzstempel zumindest in der zweiten Betriebsstellung des Riegelelements durch ein Bremselement gehalten wird.
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Des Weiteren ist bei den bekannten Stanz-/Perforiermaschinen der Abstand zwischen den Stanzstempel/Perforiernadeln aufgrund der gewählten Geometrie relativ groß, so dass Stanz-/Perforationsmuster mit kleinem Rastermaß nicht erzeugt werden können.
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Die Nadelanzahl bei den bekannten Stanz-/Perforiermaschinen ist daher pro Flächeneinheit stark begrenzt.
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Des Weiteren ist bezüglich der bekannten Stanz-/Perforiermaschinen festzuhalten, dass die Taktzahl bezüglich der durchzuführenden Stanz-/Perforationshübe aufgrund der mechanisch gewählten Konstruktionen relativ gering ist, was die Bearbeitungszeit im Produktionsprozess erhöht. Dies wirkt sich negativ auf den wirtschaftlichen Einsatz derartiger Stanz-/Perforiermaschinen aus.
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Aus dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 20 2019 000 468 ist eine Stanz-/Perforiermaschine bekannt, die mit folgenden Merkmalen ausgestattet ist, nämlich einem Stanz-/Perforationswerkzeug, mit mehreren in einer Längsrichtung in einem vorgegebenen Raster angeordneten Stanzstempeln/Perforiernadeln, die über einen Druckbalken, der über eine Steuereinrichtung mit einem Antriebsaggregat zur Erzeugung eines Stanz-/Perforationshubs quer zur Längsrichtung in Wirkverbindung steht, bewegbar sind, einem Steuerblock zum Ansteuern/Aktivieren/ Deaktivieren der Stanzstempel/Perforiernadeln durch die Steuereinrichtung beim Stanz-/Perforiervorgang und zeichnet sich dadurch aus, dass das Stanz-/Perforationswerkzeug und/oder der Steuerblock jeweils als separate Baugruppe ausgebildet ist/sind, die jeweils separat als Einheit lösbar befestigbar innerhalb der Stanz-/Perforiermaschine angeordnet ist. Bei dieser Stanz-/Perforiermaschine wird die Materialeinheit-/bahn vor jedem Stanz-/ Perforationshub taktweise in Transportrichtung zugeführt und die Stanz beziehungsweise Perforation vorgenommen, wobei die für den Stanz-/Perforiervorgang individuellen pro Hub zu aktivierenden Stanzstempel/Perforiernadeln individuell aktiviert oder deaktiviert werden können. Aufgrund der taktweisen Zuführung der Materialeinheit/-bahn sind die möglichen Perforationsmuster durch die konstruktiven Vorgaben dieser Maschine vorbestimmt.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe beziehungsweise das technische Problem zugrunde, eine Stanz-/Perforiermaschine der eingangs genannten Art anzugeben, die eine hohe Variabilität bezüglich eines möglichen Stanz-/Perforationsmusters gewährleistet, hohe Taktzahlen garantiert, eine dauerhaft zuverlässige Funktion gewährleistet und hohe Standzeiten ermöglicht.
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Die erfindungsgemäße Stanz-/Perforiermaschine ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der von dem unabhängigen Anspruch 1 direkt oder indirekt abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Stanz-/Perforiermaschine zeichnet sich demgemäß dadurch aus, dass Mittel zum Erzeugen einer simultanen Relativbewegung der Materialeinheit/-bahn zum Stanz-/Perforationswerkzeug in einer vorgebbaren Größe sowohl in Transportrichtung als auch in Querrichtung vorhanden sind, so dass die Materialeinheit/- bahn vor jedem Stanz-/ Perforationshub in einer individuellen vorgebbaren Position relativ zum Perforierwerkzeug positionierbar ist.
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Dadurch, dass durch die Mittel zur Erzeugung einer simultanen Relativbewegung der Materialeinheit/-bahn vor dem Perforiervorgang die Materialeinheit/-bahn in eine beliebige vorgebbare Position bringbar ist, können die unterschiedlichsten Stanz-/Perforationsmuster ermöglicht werden, die mit dem bisher bekannten Stanz-/Perforiermaschinen nicht möglich sind, wobei gleichzeitig eine hohe Taktzahl und eine dauerhaft zuverlässige Funktion gewährleistet werden kann.
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Im Gegensatz zu dem im Stand der Technik bekannten Maschinen wird nicht das Stanz-/Perforationswerkzeug verschoben, sondern lediglich die Materialeinheit/-bahn oder deren Aufnahmeeinheit, was deutlich geringere Kräfte benötigt, somit schnellere Taktzeiten ermöglicht und einem erhöhten Verschleiß entgegenwirkt.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Stanz-/Perforiermaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittel ein erstes Antriebsaggregat aufweisen, das eine Bewegung der Materialeinheit/-bahn in Transportrichtung und ein zweites Antriebsaggregat, das die Bewegung der Materialeinheit/-bahn in Querrichtung bewirkt.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung, die eine wirtschaftliche Herstellung bei Gewährleistung einer dauerhaft zuverlässigen Funktionalität und Standzeit gewährleistet, zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Antriebsaggregat und das zweite Antriebsaggregat jeweils als Servomotor ausgebildet ist.
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Eine konstruktiv besonders einfache und zuverlässig vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Antriebsaggregate über Koppelglieder an die Materialeinheit/-bahn angeschlossen sind.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Speichereinrichtung vorhanden ist, in der die Daten für die Geometrie des Stanz-/Perforationsmusters bezüglich Position und Durchmesser ablegt sind, die Steuereinrichtung mit der Speichereinrichtung in Kommunikationsverbindung steht, die Steuereinrichtung mit einem Steuerblock der Stanzstempel/Perforiernadeln zum Ansteuern/ Aktivieren/Deaktivieren der Stanzstempel/Perforiernadeln beim Stanz-/Perforiervorgang in Wirkverbindung steht, die Steuereinrichtung mit den Mitteln zum Erzeugen einer simultanen Relativbewegung der Materialeinheit/-bahn in Kommunikationsverbindung steht und die Steuereinrichtung in Abhängigkeit der in der Speichereinrichtung gespeicherten Daten die entsprechende Aktivierung der Mittel veranlasst.
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Bezüglich der Vielfalt der Gestaltung der optischen Erscheinung des Stanz-/Perforationsmusters zeichnet sich eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung dadurch aus, dass das Stanz-/Perforationswerkzeug Stanzstempel/Perforiernadeln mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist.
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Eine konstruktiv besonders vorteilhafte Ausgestaltung, die hohe Taktzeiten ermöglicht und gleichzeitig eine individuelle Ausgestaltung des Stanz-/Perforationsmusters ermöglicht, zeichnet sich dadurch aus, dass ein Steuerblock vorhanden ist, der Kolben-Zylindereinheiten aufweist, deren Bewegungen beim Stanz-/Perforationshub individuell über die Steuereinrichtung ansteuerbar sind und individuell jedem Stanzstempel/jeder Perforiernadel zugeordnet sind, einem Sperrschieber, der jeweils an eine entsprechende Kolbenstange der Kolben-Zylindereinheit angeschlossen ist, wobei der Sperrschieber durch die Bewegung der Kolbenstange in eine Aktivierungs- beziehungsweise Deaktivierungsposition verschiebbar ist, der Sperrschieber in Aktivierungsposition direkt oder indirekt auf den Stanzstempel/die Perforiernadel bei der Ausführung des Hubes einwirkt, der Sperrschieber in Deaktivierungsposition keine Wirkung auf den Stanzstempel/die Perforiernadel ausübt, so dass in Aktivierungsposition des Sperrschiebers dieser bei der Hubbewegung auf den Stanzstempel/Perforiernadel einwirkt und eine Perforation durchgeführt wird und in Deaktivierungsposition des Sperrschiebers keine Stanzung/Perforation der Materialeinheit/-bahn bewirkt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, die Stanz-/Perforiermaschine so auszugestalten, dass die Kolben-Zylindereinheit als doppelt wirkende Kolben-Zylindereinheit mit einer ersten Druckkammer und einer zweiten Druckkammer ausgebildet ist, wobei die erste Druckkammer über die Steuereinrichtung permanent mit einem ersten Druck beaufschlagt wird, der bewirkt, dass der Sperrschieber sich in Deaktivierungsposition befindet beziehungsweise gehalten wird und bei Durchführung einer Stanzung beziehungsweise Perforation die Steuereinrichtung die zweite Druckkammer im Aktivierungsfall mit einem zweiten Druck beaufschlagt, der größer ist als der erste Druck, so dass der Sperrschieber in Aktivierungsposition ausfährt und dadurch bei der Hubbewegung diese Bewegung auf den/die zugeordnete/n Stanzstempel/Perforiernadel übertragen wird, so dass eine Stanzung beziehungsweise Perforation der Materialeinheit/-bahn durchgeführt wird.
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Systembedingt sind durch den mechanischen Aufbau von bekannten Stanz-/Perforiermaschinen nur feste vorgegebene Raster bezüglich des Stanz-/Perforationsmusters möglich. Dadurch, dass erfindugnsgemäß die Materialeinheit-/bahn relativ zu dem Stanz-/Perforationswerkzeug in unterschiedliche Richtungen positioniert werden kann, werden Möglichkeiten eröffnet, bisher nicht mögliche Perforationsmuster in der Praxis umzusetzen. Daraus ergibt sich ein nahezu unbegrenztes Darstellen vom designmäßig gewünschten Stanz-/Perforationsmustern. Ausgehend von den bisher entwickelten Teilen zur Steuerung des Musters der Stanz-/Perforiermaschine können die Mittel zum Durchführen der Bewegung der Materialeinheit/-bahn problemlos eingebunden werden. Dies trifft nicht nur auf einzelne zu perforierende Materialeinheiten/-bahnen zu, sondern auch beim Perforieren von Rollware, wobei erfindungsgemäß der komplette Transport des zu perforierenden Materials in Transportrichtung in Querrichtung entsprechend durch die Mittel zum Bewegen in Verbindung mit der Steuereinrichtung und Speichereinrichtung umgesetzt wird. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, durch Einsatz unterschiedlicher Stempel beziehungsweise Perforiernadeln mit unterschiedlichen Durchmessern im gleichen Arbeitsgang eine Stanzung vorzunehmen. Die Stempel/Perforiernadeln unterschiedlichen Durchmessers werden lediglich entsprechend den Ansteuersignalen der Steuereinrichtung im Bezug auf das gewünschte Musterbild angesteuert beziehungsweise aktiviert.
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Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.
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Figurenliste
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Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
- 1 stark schematisierte Darstellung einer Stanz-/Perforiermaschine mit Mitteln zum Verschieben der Materialeinheit/- bahn in Transport- und/oder Querrichtung in einer Ansicht in Querrichtung gesehen,
- 2 stark schematisierte Darstellung einer Stanz-/Perforiermaschine gemäß 1 in einer Ansicht in Transportrichtung gesehen,
- 3 stark schematisierte Darstellung einer Stanz-/Perforiermaschine gemäß 1 mit zusätzlich dargestellten konstruktiven Details,
- 4a-d schematisierte Darstellung von möglichen Stanz-/ Perforationsmustern unter Einsatz einer Stanz-/Perforiermaschine gemäß den 1 bis 3 und
- 5 schematische Darstellung eines Perforationsmusters unter Einsatz einer Stanz-/Perforiermaschine gemäß den 1 bis 3, die Stanzstempel/Perforiernadeln mit unterschiedlichem Lochdurchmesser aufweist.
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WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Eine als ein Ausführungsbeispiel in den 1 und 2 stark schematisiert dargestellte Stanz-/Perforiermaschine 10 weist ein Maschinenoberteil 54 und ein Maschinenunterteil 56 auf. Im Maschinenoberteil 54 ist oberseitig ein Druckbalken 36 angeordnet, auf den ein Antriebsaggregat 18 zur Erzeugung eines Stanz-/ Perforationshubs H einwirkt. Unterhalb des Druckbalkens 36 ist beabstandet ein Werkzeugoberteil 12.1 eines Stanz-/ Perforationswerkzeug 12 vorhanden, in dem Stanzstempel/Perforiernadeln 16 angeordnet sind.
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Zwischen dem Druckbalken 36 und dem Stanz-/Perforationswerkzeug 12 sind Sperrschieber 22 vorhanden, die an einen Steuerblock 14 angeschlossen sind. Die Sperrschieber 22 sind aus- und einfahrbar ausgebildet und jeweils einem Stanzstempel beziehungsweise einer Perforiernadel 16 zugeordnet. Im ausgefahrenen Zustand - wie in 1 dargestellt - ist der/die zugehörige Stanzstempel/Perforiernadel 16 aktiviert, das bei Durchführung des Stanz-/Perforationshubs H wird eine zugeführte Materialeinheit/-bahn M perforiert.
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Das Maschinenunterteil 56 weist oberseitig ein Werkzeugunterteil 12.2 des Stanz-/Perforationswerkzeugs 12 auf, in dem der Stanzstempel/ die Perforationsnadel 16 beispielsweise geführt sind. Beabstandet unterseitig ist eine Basisplatte 62 vorhanden. Die Materialeinheit/-bahn M wird zwischen dem Werkzeugunterteil 12.2 des Stanz-/ Perforationswerkzeugs 12 und der Basisplatte 62 zugeführt. Die Transportrichtung der Materialeinheit/-bahn M ist in 1 mit dem Bezugszeichen T gekennzeichnet.
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Weiterhin ist eine Speichereinrichtung 40 vorhanden, in der sämtliche Daten betreffend die Geometrie des zu perforierenden beziehungsweise zu stanzenden Mustern in der Materialeinheit/-bahn M ablegt sind, wie beispielsweise Position und Durchmesser der Perforations-/ Stanzausnehmungen. Die Speichereinrichtung 40 steht mit einer Steuereinrichtung 30 in Kommunikationsverbindung, wobei die Steuereinrichtung 30 in Abhängigkeit der in der Speichereinrichtung 40 gespeicherten Daten die Stanz-/Perforiermaschine 10 ansteuert. So aktiviert die Steuereinrichtung das Antriebsaggregat 18 zur Aktivierung des Stanz-/Perforationshubs H. Weiterhin steht die Steuereinrichtung 30 mit einem ersten Antriebsaggregat 70 und einem zweiten Antriebsaggregat 72 in Kommunikationsverbindung. Das erste Antriebsaggregat 70 wirkt auf die Materialeinheit/-bahn M ein, derart, dass bei Aktivierung des ersten Antriebsaggregats 70 die Materialeinheit/-bahn M eine Bewegung in Transportrichtung T in einer vorgegebenen Größe durchführt. Weiterhin wirkt das zweite Antriebsaggregat 72 auch auf die Materialeinheit/-bahn M ein, derart, dass bei Aktivierung des zweiten Antriebsaggregats 72 die Materialeinheit/-bahn M eine Verschiebung in Querrichtung Q (siehe 2) in einer vorgegebenen Größe durchführt. Die Aktivierung der Verschiebung der Materialeinheit/-bahn M vor jedem Stanz-/ Perforationshub H wird durch die Steuereinrichung 30 veranlasst, die aufgrund aus der Speichereinrichtung 40 abgerufenen Informationen die Größe der Verschiebung der Materialeinheit/-bahn M in Transportrichtung T und/oder in Querrichtung Q für den jeweiligen Stanz-/Perforationshub H festlegt.
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Die in 3 schematisiert dargestellte Stanz-/Perforiermaschine 10 stellt ein konstruktives Ausführungsbeispiel - auch teilweise in stark schematisierter Darstellung - der Stanz-/Perforiermaschine 10 gemäß 1 und 2 dar. Gleiche Bauteile tragen dasselbe Bezugszeichen und werden nicht noch einmal erläutert.
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Die Stanz-/Perforiermaschine 10 weist ein Stanz-/Perforationswerkzeug 12 mit einem Werkzeugoberteil 12.1, ein Werkzeugunterteil 12.2 und einen Steuerblock 14 auf. In der durch Servohydraulik angetriebene Stanz-/Perforiermaschine 10 ist der Steuerblock 14 mit einem Druckbalken 36 verbunden, das heißt in einer an dem Druckbalken vorhandenen Steuerblockführungsnut 42 eingeführt und zentriert. Der Druckbalken 36 wird durch ein Antriebsaggregat 18 in Hubrichtung H auf und ab bewegt. Unter dem Steuerblock 14 befindet sich das entsprechende Werkzeugoberteil 12.1 des Stanz-/Perforationswerkzeugs 12, dessen Rasterung für die Perforiernadeln 16 mit der des Steuerblocks identisch ist. Das Werkzeugoberteil 12.1 des Stanz-/ Perforationswerkzeugs 12 weist einen Nadelhalter 34 auf, der in einer Nadelhalterführungsnut 44 im Steuerblock eingeführt ist. Das Werkzeugunterteil 12.2 des Stanz-/Perforationswerkzeugs 12 mit den Matrizen wird mittels eines nicht näher dargestellten Zentrierstifts zentriert. Auch dieses Werkzeugunterteil 12.2 des Stanz-/ Perforationswerkzeugs 12 wird in einer Werkzeugführungsnut 46 platziert. Der Nadelhalter 34 bildet zusammen mit der Nadelführung, die fest mit dem Stanz-/Perforationswerkzeug 12 verbunden ist, eine Einheit, nämlich das Stanz-/Perforationswerkzeug 12.
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Auf den Nadelhalter 34 befindet sich ein Distanzblech 60, welches zum Einen die Demontage des Stanz-/Perforationswerkzeugs 12 erleichtert und zum Anderen den Einsatz weiterer Standardwerkzeuge mit gleichem Werkzeugprofil aber anderer Teilung ermöglicht. Hierbei wird das offene Distanzblech 60, das mit Rasterbohrungen versehen ist, durch eine geschlossene Variante ohne Rasterbohrungen ersetzt.
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Die Perforiernadeln 16 sind in einem vorgegebenen Raster in Querrichtung Q, die senkrecht zur Darstellungsebene von 3 verläuft angeordnet. Die Perforiernadeln 16 können individuell bei jedem Stanz-/Perforationshub H entweder aktiviert oder deaktiviert werden. Diese individuelle Ansteuerung wird dadurch umgesetzt, dass eine Steuereinrichtung 30 vorhanden ist, die mit einer Speichereinrichtung 40 in Kommunikationsverbindung steht, in der die geometrischen Daten des zu erstellenden Stanz-/Perforationsmusters auf einer dem Stanz-/Perforationswerkzeug 12 zugeführten Materialeinheit/-bahn M gespeichert sind.
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Die Steuereinrichtung 30 steht mit einer Ventileinrichtung 26 in Kommunikationsverbindung, wobei die Ventileinrichtung 26 Ventileinheiten aufweist, die jeweils individuell mit an dem Steuerblock 14 angeordneten Kolben-Zylindereinheiten in Kommunikationsverbindung stehen. Die Kolben-Zylindereinheiten sind als doppelt wirkende Kolben-Zylindereinheiten ausgebildet, mit einem Zylinder 24, einem Kolben 21 und einer Kolbenstange 20. In jeder Kolben-Zylindereinheit ist eine erste Druckkammer 28 und eine zweite Druckkammer 32 vorhanden.
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Jede Kolbenstange 20 ist in ihrem freien Endbereich an einen Sperrschieber 22 angeschlossen, der von einer Aktivierungsposition (ausgefahrener Zustand) und einer Deaktivierungsposition (eingefahrener Zustand) bei entsprechender Druckbeaufschlagung der Kolben-Zylindereinheit in Schieberichtung S quer zur Hubrichtung H verschiebbar ist. Weiterhin ist ein erster Druckspeicher 28.1 und ein zweiter Druckspeicher 32.1 vorhanden, die mit der Ventileinrichtung 26 kommunizieren. Die erste Druckkammer 28 stellt einen Druck P1 zur Verfügung, und die zweite Druckkammer 32 stellt einen Druck P2 zur Verfügung, der größer ist als der Druck P1.
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Jeder Perforiernadel 16 ist ein Sperrschieber 22 mit zugehöriger ansteuerbarer Kolben-Zylindereinheit zugeordnet. Der Sperrschieber 22 ist beabstandet zum oberen Kopfende der Perforiernadel 16 vorhanden. Unterhalb des Sperrschiebers 22 ist ein Verlängerungsprofil 48 im Steuerblock 14 in einer entsprechenden Führung vorhanden, wobei das Verlängerungsprofil 48 unterseitig auf dem Kopf der zugeordneten Perforiernadel 16 anliegt und die obere Stirnseite des Verlängerungsprofils 48 auf dem Höhenniveau der Unterseite des Sperrschiebers 22 angeordnet ist. Im ausgefahrenen Zustand des Sperrschiebers 22 liegt dieser auf dem Verlängerungsprofil 48 auf, so dass bei Durchführung der Hubbewegung H des Steuerblocks 14 die Perforiernadel 16 nach unten bewegt wird und eine Perforation an der Materialeinheit/-bahn M auslöst.
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Bei eingefahrenen Sperrschieber 22 ist kein Kontakt zwischen Verlängerungsprofil 48 und Sperrschieber 22 vorhanden, da die Unterseite des Sperrschiebers 22 neben der Unterseite des Verlängerungsprofils 48 vorhanden ist. Wird in der eingefahrenen Position des Sperrschiebers 22 ein Stanz-/Perforationshub durchgeführt, so wird das Verlängerungsprofil 48 nicht von dem Sperrschieber 22 bewegungsmäßig beaufschlagt, so dass die zugeordnete Perforiernadel 16 keine Perforation durchführt.
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Der Sperrschieber 22 weist in seinem freien Endbereich eine gegen die Stanz-/Perforationshubrichtung H geneigt verlaufende Kontur 52 auf, die gewährleistet, dass falls beim Ausfahren des Sperrschiebers 22 das Verlängerungsprofil 48 beziehungsweise die Perforiernadel 16 einen Überstand nach oben aufweist, das Verlängerungsprofil 48 nach unten geschoben und nicht abgeschert beziehungsweise beschädigt wird. Dadurch ist eine dauerhaft zuverlässige Funktionalität gewährleistet.
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Beim Betrieb der Stanz-/Perforiermaschine werden die erste Druckkammer 28 und zweite Druckkammer 32 über die Ventileinrichtung 26 und die Steuereinrichtung 30 unter Berücksichtigung der gespeicherten Stanz-/Perforationsmusterdaten wie folgt individuell angesteuert. Die erste Druckkammer 28 wird über den ersten Druckspeicher 28.1 mit dem Druck P1 permanent beaufschlagt, das heißt unter der Wirkung des Drucks P1 befindet sich der Sperrschieber 22 in der eingefahrenen Position, so dass bei Durchführung des Stanz-/Perforationshubs H die zugeordnete Perforiernadel 16 keine Perforation durchführt.
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Ist eine Perforiernadel 16 bei einem Stanz-/Perforationshub H zu Aktivieren, veranlasst die Steuereinrichtung 30 über die Ventileinrichtung 26, dass die zweite Druckkammer 32 über den zweiten Druckspeicher 32.1 mit dem Druck P2 beaufschlagt wird, der größer ist als der permanent anstehende Druck P1 in der ersten Druckkammer 28, so dass der Sperrschieber 22 ausfährt und bei Durchführung des Stanz-/Perforationshubs H die zugeordnete Perforiernadel 16 in Verbindung mit dem Verlängerungsprofil 48 einen Stanz-/Perforationshub H durchführt und eine Perforation auf der Materialeinheit/-bahn M herstellt.
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An dem Steuerblock 14 sind somit individuell angesteuerte und unter einem permanenten ersten Druck P1 stehende, der quasi eine Luftfeder im Rückhub bildet, Kolben-Zylindereinheiten vorhanden, wobei für jede anzusteuernde Perforiernadel 16 im Stanz-/Perforationswerkzeug 12 eine Kolbenstange 20 der entsprechenden Kolben-Zylindereinheit zugeordnet ist, die durch Beaufschlagung mit dem Druck P2 aktiviert, das heißt ausgefahren, wird.
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Durch den voneinander getrennten Aufbau von Steuerblock 14 und Stanz-/Perforationswerkzeug 12 in Verbindung mit den in Hubrichtung H und in Querrichtung Q versetzt innerhalb eines Gehäuses 38 angeordneten Kolben-Zylinderaggregaten, ist es möglich, einen minimalen Abstand bezüglich des Rastermaßes zwischen den Perforiernadeln 16 im Werkzeug 12 zu erreichen, welcher beispielsweise einer Standardperforation im Automobilbau entspricht. Daraus kann beispielsweise eine maximale Nadelanzahl von 1024 Nadeln auf einer Perforationsbreite von 1,9456 mm erreicht werden.
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Diese hohe Nadelanzahl pro Flächeneinheit kann bei den bekannten Systemen nicht erreicht werden.
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Wie bereits oben beschrieben, wird zwischen dem Kopf der einzelnen Perforiernadeln 16 und Sperrschieber 22 das Verlängerungsprofil 48 angeordnet. Das Verlängerungsprofil 48 besteht beispielsweise aus einem gehärteten und im Durchmesser abgesetzten Rundmaterial, welches lose auf dem Kopf der Perforiernadel 16 aufliegt. Durch den abgesetzten Außendurchmesser wird eine Bewegung des senkrecht eingebauten Verlängerungsprofil 48 im Steuerblock 14 beim Einbeziehungsweise Ausbau des Werkzeugs verhindert. Gleichzeitig wird das Verlängerungsprofil 48 durch diesen Absatz in einer fix definierten Position über dem Nadelkopf gehalten.
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Um die Differenz zwischen dem vorgegebenen Nadeldurchmesser beziehungsweise Nadelabstand und dem zwangsläufig breiteren Sperrschieber 22 mit der dazugehörigen Kolbenstange 20 auszugleichen, werden diese mechanischen Verlängerungsprofile 48 in unterschiedlichen Längen im Steuerblock 14 eingesetzt und den Sperrschiebern 22 entsprechend zugeordnet.
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Die einzelnen Kolben-Zylindereinheiten sind als Spezialzylinder am Steuerblock 14 beidseitig vorhanden und werden von Steuerventilen 26 individuell angesteuert. Diese Spezialzylinder sind innerhalb der Maschine beispielsweise in Gehäusen 38 mit jeweils vier Kolben-Zylindereinheiten angeordnet, um sie vor Beschädigungen oder Zugriff zu schützen. Diese Gehäuse 38 beinhalten die komplette elektronische und pneumatische Ansteuerung (Ventilinseln, Druckregler, Drucküberwachung etc.). Diese Gehäuse 38 werden mittels eines dafür konstruierten Kopplungssystem mit der Ventileinrichtung 26 mit ihren individuell zugeordneten Steuerventilen verbunden. Alternativ können die Steuerventile der Ventileinrichtung 26 aber auch flexibel auf entsprechenden Transportgestellen montiert werden, um diese an verschiedenen Stanzmaschinen einzusetzen. Dadurch ist man nicht nur auf einen Arbeitsbereich angewiesen.
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Durch den dauerhaft anstehenden Gegendruck P1 im Rückhub der Kolbenstange 20 der Kolben-Zylindereinheiten kann die Schaltzeit zwischen den Stanzungen stark reduziert werden. Daraus ergibt sich eine wesentlich höhere Taktzahl (zum Beispiel 160 bis 180 pro Minute) der Stanzeinheit im Vergleich zu den bekannten Stanz-/Perforiermaschinen.
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Weiterhin ist in 3 noch stark schematisiert eine erste Antriebseinrichtung 70 und eine zweite Antriebseinrichtung 72 dargestellt. Diese beiden Antriebsaggregate 70, 72 werden von der Steuereinrichtung 30 vor jedem Stanz-/Perforationshub H angesteuert und aktiviert oder deaktiviert. Das erste Antriebsaggregat 70, das beispielsweise als Servomotor ausgebildet ist, ist über in 3 nicht näher dargestellte Koppelglieder an die Materialeinheit/-bahn M angeschlossen. Das zweite Antriebsaggregat 72, das beispielsweise als Servomotor ausgebildet ist, ist über in 3 nicht näher dargestellte Koppelglieder ebenfalls an die Materialeinheit/-bahn M angeschlossen. Bei Aktivierung des ersten Antriebsaggregats 70 durch die Steuereinrichtung 30 in Abhängigkeit der in der Speichereinrichtung 40 gespeicherten Daten führt die Materialeinheit/-bahn M eine Verschiebung in Transportrichtung T mit der jeweils aktuell vorgegebenen Größe aus. Bei Aktivierung des zweiten Antriebsaggregats 72 durch die Steuereinrichtung 30 führt die Materialeinheit/- bahn M eine Bewegung in Querrichtung Q in der jeweils aktuell vorgegebenen Größe durch.
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Dadurch, dass die Materialeinheit/-bahn M sowohl in Transportrichtung T als auch in Querrichtung Q individuell für jeden Stanz-/ Perforationshub H relativ zu dem Stanz-/Perforationswerkzeug 12 angeordnet werden kann, können nahezu beliebige Stanz-/ Perforationsmuster erzeugt werden.
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In den 4a, b, c und d sind beispielhaft Stanz-/Perforationsmuster 66.1, 66.2, 66.3, 66.4 angegeben. Grundsätzlich ist es durch die Verschiebemöglichkeit der Materialeinheit/-bahn M möglich jegliche gewünschte Platzierung der Löcher vorzunehmen.
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Wie in 5 dargestellt können auch verschiedene Lochdurchmesser in ein Lochmuster 66.5 erzeugt werden, mittels von im Stanz-/ Perforationswerkzeug 12 angeordneten Perforiernadeln 16 unterschiedlichen Durchmessers und durch entsprechendes Verschieben der Materialeinheit/-bahn M. Mit Hilfe einer Software wird vor dem jeweiligen Stanz-/Perforationshub H, die der Perforationsposition am nächsten liegenden Perforiernadeln mit entsprechendem Durchmesser ermittelt und die Materialeinheit/-bahn M um das entsprechende Maß verschoben.
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Durch den beispielhaft beschriebenen mechanischen Aufbau des Stanz-/Perforationswerkzeug 12 können systembedingt beliebige Vorschübe in Transportrichtung T und in Querrichtung Q durch Kopplung der Materialeinheit/-bahn M an die ersten und zweiten Antriebsaggregate 70, 72 gefahren werden. Dadurch besteht unter anderem die Möglichkeit, auch bogen- und kreisförmige Konturen 66.4 herzustellen (siehe beispielsweise 4a). Insgesamt ergeben sich nahezu unbegrenzte Möglichkeiten der Darstellung von Stanz-/ Perforationsmustern nach jedem gewünschten Design. Beispiele sind die Perforationsmuster 66.1, 66.2, 66.3 in den 4b, c und d. Es müssen lediglich die entsprechenden Dateien, die die Informationen über die Geometrie des Stanz-/Perforationsmusters enthalten, insbesondere hinsichtlich der Position und Größe, in die Speichereinrichtung 40 eingelesen werden. Weiterhin kann die Stanzung/ Perforation auch auf einer Materialbahn als Rollware durchgeführt werden, wobei dann der komplette Transport der zu perforierenden Materialbahn in Transportrichtung T und in Querrichtung Q konstruktiv entsprechend ausgebildet ist, um diese Verschiebebewegung zu ermöglichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3339503 A1 [0002]
- DE 4135787 A1 [0003]
- DE 202005010990 U1 [0004]
- DE 202017103498 U1 [0005]
- DE 202014104997 U1 [0006]
- DE 202019000468 [0010]
