DE2404406C3

DE2404406C3 - Werkzeug zum Ausschneiden oder Falzen

Info

Publication number: DE2404406C3
Application number: DE2404406A
Authority: DE
Inventors: Pierson S. Pennsauken N.J. Kang; Albert J. Fairview Park Ohio Sarka
Original assignee: Chempar Corp Montgomeryville Pa (vsta)
Current assignee: Chempar Corp Montgomeryville Pa (vsta)
Priority date: 1973-03-19
Filing date: 1974-01-30
Publication date: 1979-04-12
Also published as: DE2404406B2; US3863550A; CH562683A5; GB1407776A; CA1001064A; DE2404406A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Ausschneiden oder Falzen der im Oberbegriff des Anspruchs angegebenen Gattung. Ein solches Werkzeug ist aus Abbildung 7 der DE-AS 11 18 592 bekannt. Das bekannte Werkzeug weist zwei äußere harte Gießharzschichten und eine innere Schaumstoffschicht auf, worin die Stahlmesser verankert sind. Die Herstellung geschieht in der Weise, daß Stahlmesser eines Originals in eine Kopiermasse eingedrückt werden, in die dann Stahlmesser eingesetzt werden. Dann werden die über die Kopiermasse vorstehenden Teile der Stahlmesser mit Kunststoff umgössen und die Stahlmesser werden aus der Kop.ermasse entfernt. Um die Dreischichtenausbiklung zu erhalten, muß beim Abformungsvorgang, d. h. be: u Festlegen der Stahlmesser durch die Vergußmasse sorgsam darauf geachtet werden, daß nur soviel Vergußmasse eingebracht wird, daß noch Raum für weitere Vergußmassen verbleibt.

Die Genauigkeit der Lage der Stahlmesser wird demgemäß allein bestimmt durch die aus relativ weichem Plastikmaterial bestehende Schaumstoffschicht, denn das härtere Gießharz wird erst später angeformt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Lage der Stahlmesser innerhalb dieser mittleren Kunststoffschicht wiederum abhängig ist von der Genauigkeit der durch das Original hergestellten Kopie, und es liegt auf der Hand, daß auf diese Weise keine hohe Präzision erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug der angegebenen Gattung derart zu verbessern, daß bei einfacher Herstellung ein starrer Aufbau mit einer äußerst genauen Stahlmesseranordnung gewährleistet wird.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs angegebenen Merkmale.

Der starre Aufbau und die Genauigkeit werden gewährleistet durch die in an sich bekannter Weise durch Photoätzung bearbeiteten äußeren Metallplatten, die die Stahlmesser in den Endabschnitten umfassen. Die später eingeformte Kunststoffschicht bewirkt eine zusätzliche Festlegung, jedoch ist die Genauigkeit der Linienführung nicht durch diese Kunststoffschicht, sondern durch die starren äußeren Metallplatten gewährleistet.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines vollständigen Werkzeugs, bei dem ein Schneidlineal und ein Falzlineal gegenüber der Oberseite vorspringen, und

Fig. 2 bis 11 schematische Darstellungen, die eine Folge von Arbeitsschritten zum Herstellen eines Werkzeugs nach der Erfindung veranschaulichen.

ίο In Fig. 2 sind in einer Seitenansicht zwei Platten 1 und 2 dargestellt, die aus einem beliebigen, im wesentlichen maßstabilen Metall, z. B. Kupfer, Messing, Magnesium, Aluminium oder einem beliebigen anderen gebräuchlichen Metall bestehen können, das sich auf chemischem Wege ätzen läßt, die jedoch vorzugsweise aas Stahl hergestellt sind. Jedoch könnten diese K'atten auch aus einem im wesentlichen maßstabilen Kunststoff bestehen. Die Metallplatten oder Bleche sollen eine Dicke von etwa 0,865 mm haben, doch kommt es nicht auf die genaue Einhaltung einer bestimmten Dicke an, vorausgesetzt, daß die Bleche eine für ihren Verwendungszweck ausreichende Starrheit aufweisen. Hierzu ist jedoch zu bemerken, daß man bei Blechen von größerer Dicke eine längere Ätzzeit benötigt, und daß die Verwendung einer größeren Menge des Ätzmittels erforderlich ist.

Nachdem die Bleche oder Platten ausgewählt worden sind, werden sie auf beiden Seiten in der aus F i g. 3 ersichtlichen Weise m.-t einer lichtempfindlichen Ab-

jo deckmatte oder Abdeckschicht 3 überzogen. Zu diesem Zweck kann man jedes bekannte lichtempfindliche Abdeckmittel verwenden.

Bei dem nächsten, in Fig. 4 dargestellten Arbeitsschritt werden photographische Negative 4 zur An-

v, lage an den Abdeckschienten 3 auf der Oberseite und der Unterseite der oberen Platte 1 gebracht, und auf den Abdeckschichten 3 auf der Oberseite und der Unterseite der unteren Platten 2 werden auf ähnliche Weise photographische Negative 5 in Deckung rr.iteinander angeordnet. Die Negative 4 und 5 tragen Bilder 6 des Musters, das auf die betreffende lichtempfindliche Abdeckschicht 3 übertragen werden soll. Bei den Negativen 4 und 5 handelt es sich um kongruente Duplikate, abgesehen davon, daß die auf der oberen Platte 1 angeordneten Negative 4 aus noch zu erläuternden Gründen Bilder für Löcher 7 aufweisen. Jede der mit den photographischen Negativen versehenen Platten wird dem Licht einer Lichtquelle, z. B. ultraviolettem Licht, ausgesetzt, um auf bekannte Weise Bilder der durch die Negative bestimmten Muster auf die lichtempfindlichen Abdeckschichten zu übertragen. Hierbei lassen die durchsichtigen Flächen der Negative das Licht durch, so daß die Abdeckschicht durch eine photochemische Wirkung fixiert wird, während die dunklen bzw. lichtundurchlässigen Flächen der Negative, die dem Bild entsprechen, von dem Licht nicht durchdrungen werden.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Abdeckschicht 3 und die photographischen Nega-

tive 4 und 5 jeweils auf beiden Flachseiten jeder der Platten 1 und 2 angeordnet. Zwar könnte man annehmen, daß sich ähnliche Ergebnisse erzielen lassen konnten, wenn man jeweils nur eine Flachseite jeder Platte mit einem lichtempfindlichen Überzug versieht,

und auf diesem Überzug ein Negativ anordnet, doch wird die beschriebene Anordnung der Abdeckschicht und der Negative auf beiden Flachseiten jeder Platte bevorzugt, da sich hierbei stärker ausgeprägte »Ein-

schnitte« ergeben, die durch im wesentlichen im rechten Winkel zu den Hauptebenen der Flächen verlaufende Wände abgegrenzt sind. Ferner wird bei dem nachfolgenden, noch zu beschreibenden Ätzvorgang ein schnelles Auflösen des Metalls erreicht, wenn beide Flachseiten jeder Metallplatte dort, wo die Abdeckschicht 3 entfernt worden ist, in Berührung mit dem Ätzmittel kommen können. Wenn die Abdeckschicht entsprechend dem gewünschten Muster auf beiden Seiten der Plane vorhanden ist, kommen diese Schichten außerdem auf ähnliche Weise zur Wirkung wie Schablonen, und die Gefahr eines »Unterschneidens« der fixierten Abdeckschicht durch das eindringende Ätzmittel wird so weit verringert, daß sie vernachlässigbar ist.

Nach dem Belichten mit Hilfe der Lichtquelle werden die photographischen Negative von den beiden Platten entfernt, so daß auf den Platten die auf die Abdeckschichten 3 übertragenen Bilder zurückbleiben, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Somit erscheinen jetzt die durch die Bilder 6 repräsentierten Muster als Flächen 9 innerhalb der verschiedenen Abdeckschichten, während die Offnungen 7 nach Fig. 4 jetzt cur bei der oberen Platte 1 als Flächen 10 erscheinen. Durch Auftragen eines Entwicklers, durch den die nicht fixierte Abdeckschicht löslich gemacht wird, wird die Abdeckschicht von den Flächen 9 und 10 entfernt, während die photochemisch fixierte Abdeckschicht, die den Hintergrund 11 bildet, unversehrt bleibt. Als Entwickler kann man jeden beliebigen handelsüblichen Entwickler für die jeweils verwendete lichtempfindliche Abdeckschicht verwenden.

Bei dem nächsten, in Fig. 6 dargestellten Arbeitsschritt wird ein chemisches Ätzmittel auf jede der Platten 1 und 2 aufgetragen, so daß es in die von der Abdeckschicht befreiten Flächen 9 und 10 eindringt, um die beiden Platten mit herausgeätzten Flächen oder Schlitzen zu versehen, die dem ursprünglichen Muster auf den photographischen Negativen entsprechen. Somit entstehen in den Platten 1 und 2 gemäß Fig. 6 Schlitze 12, deren Breite der Breite des in sie einzusetzende!! Messers aus Stahl entspricht, und die Platte 1 wird außerdem zu einem noch zu erläuternden Zweck mit öffnungen 13 versehen. Die Wahl des Ätzmittels richtet sich natürlich nach dem zu ätzenden Metall, aus dem die Platte besteht. Da solche Ätzmittel für die verschiedensten Metalle bekannt sind, dürfte es sich erübrigen, hier näher darauf einzugehen. Beispielsweise benutzt man zum Ätzen von Magnesium gewöhnlich Salpetersäure, während man zum Ätzen von Stahl vorzugsweise eine saure Lösung von Chloreisen oder von Chloreisen, die Salzsäure enthält, oder salpetersaures Eisen. Angesäuertes Eisenchlorid dient auch zinn Ätzen von Kupfer und Kupferlegierungen. Das Ätzmittel kann auf die Platten durch Aufsprühen, Auftupfen, Eintauchen, Aufstreichen oder auf eine beliebige andere Weise aufgebracht werden.

Nachdem das Ätzen der Metallplatten abgeschlossen ist, werden die noch vorhandenen Teile der Schichten aus dem Abdeckmaterial entfernt, so daß man die in Fig. 7 gezeigten Platten erhält, und nach einer chemischen Reinigung der Platten werden die Oberseite der oberen Platte und die Unterseite der unteren Platte in der aus Fig. 8 ersichtlichen Weise mit einem Film 14 aus einem Trennmittel zum Verhindern des Festhafiens an einer Form überzogen. Hierbei kann jedes handelsübliche filmförmige

Trennmittel verwendet werden.

Hierauf werden Messer aus Stahl, wie sie in Fig. 9 dargestellt sind, durch entsprechendes Biegen und Zuschneiden so vorbereitet, daß sie in die Schlitze 12 passen, die in die Metallplatten eingeätzt worden sind. Fig. 9 zeigt als Beispiel ein typisches Schneidmesser 15 und ein typisches Falzmesser 16. Gemäß Fig. 9 ist das Schneidmesser 15 an seinem oberen Rand so abgeschrägt, daß sich eine Schneide 17 bildet, wäh rend der obere Rand 18 des Falzmessers in der darge stellten Weise abgerundet wird.

Die folgende Beschreibung bezieht sich zunächst auf Fig. 10; gemäß Fig. 10 werden zapfenförmige Abstandhalter 20 mit der gewünschten Länge mit den Platten in der dargestellten Weise verschweißt oder auf andere Weise fest verbunden, um einen genau vorbestimmten Raum zum Aufnehmen einer Zwischenschicht zwischen den Platten freizuhalten. Die Abstandhalter 20 können z. B. eine Länge von etwa 12,7 mm haben. Die mit den Abstandhaltern versehenen Platten werden dann gemäß Fig. Π in einer Form mit einem Boden 21 und Seitenwäntiun 22 angeordnet. Die Stahllineale 15 und 16 werden mit dem Trennmittel überzogen und dann fest in die Schlitze 12 eingeführt, woraufhin ein als Füllmaterial dienender Kunststoff 23 durch die öffnungen 13 der oberen Platte eingespritzt wird, um den Raum zwischen den Platten auszufüllen und die Abstandhalter 20 einzubetten. Nunmehr wird der Kunststoff ausgehärtet, so

jo daß eine halbstarre, aus Schichten aufgebaute Konstruktion entsteht, woraufhin die zusammengesetzte Matrizenplatte, in welche die Stahlmesser eingebaut sind, aus der Form entnommen werden. Das Aushärten des Kunststoffs kann gegebenenfalls bei Raum- temperatur erfolgen.

Als Füllmaterial 23 kann man ein Epoxyharz oder ein anderes thermoplastisches oder mittels Wärme härtbares Harzmaterial verwenden, das sich so aushärten läßt, daß sich eine halbstarre Konstruktion der beschriebenen Art ergibt. Eine solche halbstarre Konstruktion erhält man insbesondere, wenn man dem Epoxyharz eine Kautschukmasse beifügt, z. B. Polysuifidkautschuk. Der Kautschuk verleiht dem Füllmaterial 23 eine gewisse Flexibilität, doch werden die Stahlmesser hinreichend abgestützt. Im Rahmen der Erfindung könnte man natürlich auch andere Füllmaterialien, gegebenenfalls Holz, Kork, bestimmte Gummiarten und dergleichen, verwenden, doch handelt es sich hierbei nicht um die zu bevorzugenden

so Materialien.

Fig. 1 zeigt zwar sozusagen ein fertiges vollständiges Schneidwerkzeug oet beschriebenen Art, doch ist zu bemerken, daß die Schneid- und Falzmesser in der Praxis natürlich zahlreicher und anders angeordnet sind, we^r:n ein Werkzeug nach der Erfindung dazu dienen soll, aus Kartonmaterial gefalzte Zuschnitte für Kartons, Kästen oder dergleichen herzustellen. Somit sind die Zeichnungen als vereinfachte Zeichnungen zu betrachten, die nur dazu dienen, das Verfahren zum Herstellen solcher Werkzeuge zu veranschaulichen. Soll das fertige Werkzeug 25 nach Fig. 1 in Gebrauch genominen werden, wird es in der üblichen Weise so in eine Stanzpresse eingebaut, daß es eimern Teil der Presse gegenüberliegt. Bei einer typischen Flachbettpresse wird dieses gegenüberliegende Bauteil durch eine Stützplatte gebildet, die mit einem Überzug aus hartem Papier versehen ist. Diese Stützp'atte wird zur AnIaRe an den Schneid- und Falzmes-

sern des Werkzeugs 25 gebracht, so daß in dem harten Papier ein Abdruck erzeugt wird, der dem Muster entspricht, nach dem die Schneid- und Falzmesser angeordnet sind. Hierauf werden die betreffenden abgegrenzten Flächen des harten Papiers entfernt, so daß die Papierschicht praktisch ein Aufnahmeteil für die vorspringenden Schneid- und Falzmesser des Werkzeugs 25 bildet. Nunmehr ist die Stanzpresse betriebsbereit, so daß ihr zugeführtes Kartonmaterial in der gewünschten Weise zugeschnitten und gefalzt werden kann.

Da im Gegensatz zu den bekannten, unter Verwendung von Sperrholz hergestellten Werkzeugen die Messer des Werkzeugs 25 genau senkrecht angeordnet sind und das Werkzeug eine halbstarre Konstruktion bildet, ist es mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Werkzeugs möglich, eine Anzahl von gefalzten Zuschnitten aus Kartonmaterial, Wellpappe oder dergleichen herzustellen, die doppelt so groß ist wie bei einem Werkzeug bekannter Art.

Zwar lassen sich Werkzeuge nach der Erfindung besonders vorteilhaft beim Zuschneiden und Falzen von Wellpappe oder dergleichen benutzen, aus der Kartonzuschnitte hergestellt werden sollen, doch beschränkt sich die Verwendbarkeit der Werkzeuge nicht auf diesen Fall. Bestimmte Vorteile des Werkzeugs nach der Erfindung, zu denen die Genauigkeit der Einhaltung des gewünschten geometrischen Musters und die genaue Wiederholbarkeit des Musters gehören, lassen sich auch beim Zuschneiden und Falzen von Kartonzuschnitten aus nicht gewelltem Material sowie bei Flachmaterialien und Filmen aus Kunststoff, Metallfolien und dergleichen, erzielen. Diese Vorteile sind in erster Linie auf die nachstehend genannten Merkmale der Werkzeuge nach der Erfindung zurückzuführen.

1. Die genaue Bestimmung der Lage der Schlitze zum Aufnehmen und Festhalten der Stahlmesser in Verbindung mit der Möglichkeit, die bei den Werkzeugen zu verwendenden Messer zu standardisieren.

2. Die Maßsfabilität der Werkzeuge in der Umgebung, in der sie benutzt werden, wobei diese Maßstabilität durch Änderungen der Tempera-

ί tür, der Luftfeuchtigkeit usw. im wesentlichen

unbeeinflußt bleibt.

3. Die große Haltbarkeit der Werkzeugkonstruktion, die es ermöglicht, die Schneid- und Falzmesser wiederholt zu erneuern und andere Ar- beiten auszuführen, ohne daß die Genauigkeit der Bestimmung der Lage der Messer beeinträchtigt wird. Die verbrauchten oder beschädigten Stahlmesser lassen sich aus der Tragplatte herausziehen und durch entsprechend vorgebo-

i> gene Stahlmesser ersetzen, die in die gleichen

Schlitze eingebaut werden.

4. Der vereinfachte und genaue Zusammenbau, durch den die Herstellungskosten verringert werden, die sich anderenfalls ergeben, wenn S:i

■'i Bearbeiten durch oeiilitr Arhritskräfte ausgeführt, Klötze zugeschnitten und andere Handarbeiten durchgeführt werden müssen.

5. Die Verlängerung der Lebensdauer der Messer aus Metall, die auf ihre genau senkrechte Anord-

r> nung sowie darauf zurückzuführen ist, daß sich

die Messer nicht lockern oder verlagern können. Statt die Schlitze in den Metallplatten durch chemisches \tzen zu er?eugen, könnte man z. B. ein elek-Uuiytisrhes Ätzen durchführen. Da die Platten relativ

»ι dünn sind, könnte man die Schlitze in den Platten auch mit Hilfe eines Laserstrahls erzeugen, ohne daß sich die Schwierigkeiten ergeben, die in der einleitend erwähnten Weise auftreten, wenn man einen Laserstrahl benutzt, um Sperrholzplatten mit einer Dicke von

Γι etwa 19 mm mit Schlitzen zu versehen. Zwar bestehen die Platten 1 und 2 gemäß der Beschreibung vorzugsweise aus Metall, doch könnte man auch Kunststoffplatten von ausreichender Starrheit verwenden; in diesem Fall müßte man zum Ätzen des Materials na-

4n türlich ein anderes Ätzmittel benutzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Werkzeug zum Ausschneiden oder Falzen mit Stahlmessern, die in deckungsgleichen Schlitzen dreier übereinanderliegender Schichten verankert sind, von denen die beiden Außenschichten aus härterem Material bestehen als die mittlere eingespritzte Kunststoffmaterialschicht, wobei die Stahlmesser mit ihrer Schneidkante über die eine Außenschicht vorstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Außenschichten (1, 2) aus Metallplatten bestehen, in die die Schlitze (12) photochemisch eingeätzt sind und daß zwischen den Platten Abstandshalter (20) vorgesehen sind, die die Stärke der eingespritzten Kunststoffschicht (23) bestimmen.