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Matrize Die Erfindung betrifft eine Matrize eines aus Stempel und
Matrize bestehenden Schneidwerkzeuges für Folien und dgl.
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in Endlosdruckmaschinen, bestehend aus einem hohlzylindrischen Körper
mit Boden, welcher eine Ausnehmung aufweist, deren Form mit der des jeweiligen Stempels
übereinstimmt.
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Papierformulare vieler Art, insbesondere die für die Datenverarbeitung,
werden auf sog. Endlosdruckmaschinen gedruckt.
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Meistens werden diese Formulare beim Druckarbeitsgang gleichzeitig
mit den erforderlichen Durchbrüchen, z.B. in Form von Dreiecken od. dgl. sowie mit
den Löchern für ein
Führungslochband und Abheftlochung versehen.
Das Einstanzen dieser Durchbrüche erfolgt mit entsprechenden Formwerkzeugen, die
an zwei nebeneinander befindlichen Trommeln angeordnet sind. Das zu bearbeitende
Papier bzw. Folie läuft zwischen diesen beiden Trommeln hindurch.
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Die Formwerkzeuge bestehen Jeweils aus einer harten Matrize und einem
weicheren Stempel aus nichtgehärtetem Stahl.
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Beim Einziehen für einen solchen Arbeitsgang werden die mit den Werkzeugen
bestückten Trommeln gegeneinandergefahren, so daß sich der Stempel in die Matrize
eindrückt und sich auf einem Teil des Umfangs relativ zur Matrize abwälzt.
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Das Eindrücken des Stempels in die Matrize verlangt, daß diese entsprechend
stark ausgeführt ist, da sie sonst bei diesem Vorgang leicht ausbricht.
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Matrizen der eingangs geschilderten Art sind bekannt Die Ausnehmung
ist zylindrisch, d.h. erstreckt sich liner üie ganze Dicke des Bodens der Matrize
mit zur Matrizenachse parallelen Wänden. Im einfachsten Fall hat die Ausnehmung
eine Kreiszylinderform. Sie kann aber auch aus einer geometrischen Zylinderfläche
mit Rechteckgrundriß, ovalem Grundriß, Dreieckgrundriß usw. bestehen.
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Nachteilige ist bei der bekannten Matrize, daß während des Abwälzvorganges
zwischen Stempel und Matrize Quetschungen auftreten, die zu einer Herabsetzung der
Lebensdauer führen. Schon nach einer gewissen Betriebszeit ergibt sich ein unsauberer
Schnitt, nicht zuletzt deswegen, weil sich Papierreste zwischen Stempel und Matrize
verklemmen. Auch kann es bei der bekannten Matrize zu Verstopfungen aufgrund eines
Papierstaus kommen, so daß Betriebastörungen auftreten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die der bekannten Matrize anhaftenden
Nachteile zu vermeiden und sie insbesondere so auszubilden, daß eine höhere Lebensdauer
bei einwandfreier Schnittqualität gewährleistet wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Ausnehmung
in axialer Richtung zum freien Ende des Hohlzylinderkörpers querschnittsmäßig hin
erweitert.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Ausnehmung
im Bereich des Eintrittsendes des Stempels einen zylindrischen Abschnitt mit zur
Matrizenachse parallel verlaufenden Begrenzungsflächen aufweist und daß sich in
axialer, vom Eintrittsende wegweisender Richtung ein Erweiterungsabscbnitt mit schräg
zur Matrizenachse liegenden
Begrenzungsflächen anschließt. Dabei
ist die axiale Länge des zylindrischen Abschnittes gegenüber der axialen Länge des
Erweiterungsabschnittes gering. Dieser zylindrische Abschnitt ist Jedoch notwendig,
um den Schneidvorgang des Stempels in der Matrize über einen langen Betriebszeitraum
sicherzustellen.
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Schließlich besteht noch ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung darin,
daß die Begrenzungsflächen des Erweiterungsabschnittes mit der Matrizenachse einen
Winkel im Bereich vom 50 bis 30°, insbesondere etwa 80 bilden. Der zylindrische
Teil hat dabei eine axiale Erstreckung von nur ca. 0,2 mm, während der Erweiterungsteil
eine axiale Länge im Bereich des Zehnfachen dieser Axiallänge des zylindrischen
Teils aufweist.
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Mit der Erfindung werden erhebliche Vorteile erzielt. Der Boden des
Natrizenkörpers hat eine gewisse Wandstärke, die aus fertigungs- und betriebstechnischen
Gründen nicht unterschritten werden kann. Diese Wandstärke beträgt mindestens 1,5
mm bis 2 mm. Dies ergibt im Fall einer zylindrischen Ausbildung der Ausnehmung relativ
große Schnittflächen, die beim abwälzen mit dem Stempel zu Quetschungen ftlhren.
Dank der erfindungsgemäßen Ausbildung mit dem sich zur R«kseite der Matrize anschließenden
Erweiterungsteil
der Ausnehmung werden solche Quetschungen vermieden.
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Eine Berührung zwischen Stempel und Matrize tritt lediglich im zylindrischen
Abschnitt der Ausnehmung auf, also -nur beim Beginn des Eintrittsvorganges und am
Ende des Austrittsvorganges. Während der gesamten übrigen Arbeitsperiode besteht
im Erweiterungsabschnitt der Matrize zwischen Stempel und Ausnehmung der Matrize
ein Abstand, der auch noch einen Papierstau-Ausschub zuläßt, ohne daß Quetschvorgänge
beim Weiterdrehen der Trommeln zwischen Matrize und Stempel auftreten können. Die
Lebensdauer der neuartigen Matrize wird dadurch maßgeblich erhöht. Weiterhin hat
sich überraschend herausgestellt, daß mit der neuen Matrize eine höhere Betriebsgeschwindigkeit
erreichbar ist.
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Schließlich wird dank der Vermeidung jeglichen Staueffektes für den
Papierausschub die Betriebssicherheit heraufgesetzt.
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Der Winkel, den die Begrenzungsflächen der Ausnehmung im Erweiterungsabschnitt
mit der Matrizenachse bildet, ist einmal von der Forderung bestimmt, eine möglichst
große Erweiterung mit zunehmender Eindringtiefe des Stempels in die Matrize zu erhalten,
um auf diese Weise Verklemmungen zu vermeiden. Andererseits muß den Festigkeitserfordernissen
Rechnung getragen werden, da die Wandstärke im Bereich des zylindrischen Eintrittsabschnittes
nicht zu sehr geschwächt
werden darf. Da dieser Eintrittsabschnitt
nur wenige Zehntel-mm stark ist, hat sich ein Erweiterungswinkel der schräg zur
Matrizenachse liegenden Flächen mit Bezug auf die Matrizenachse von 80 als ausreichend
erwiesen Ein größerer Winkel der Begrenzungsflächen, also eine größere Schrägstellung
dieser Begrenzungsflächen ist ohne weiteres bis etwa 150 ausführbar. Eine noch größere
Schräge würde im Hinblick auf den Papierausschub bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten
günstig sein. Eine Schrägstellung bis etwa 450 zur Matrizenachse ist denkbar, stellt
jedoch hohe Anforderungen an die Festigkeit des Matrizenbodens.
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Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, sei die
Erfindung näher beschrieben.
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Es zeigt: Fig. 1 eine Schnittansicht durch ein Schneidwerkzeug mit
Stempel und Matrize im Betriebszustand, Fig. 2 einen Axialschnitt durch die Matrize
gemäß Fig.1 und Fig. 3 - 6 vier verschiedene Matrizen mit unterschiedlfcher Gestalt
der Matrizenausnehmungen.
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In Fig. 1 sind zwei Trommeln 1 und 2 veranschaulicht, deren Umfänge
dicht benachbart zueinander angeordnet sind, wobei im Spalt zwischen den beiden
Trommeln 1 und 2 die zu lochende Papierbahn 3 hindurchgeführt ist. In der Trommel
1 sind Stempel 4 lösbar eingesetzt, die mit Matrizen 5 in der Trommel 2 zusammenwirken.
Die Trommeln 1 und 2 werden in Richtung der Pfeile angetrieben, wobei der Stempel
4 die Papierbahn 3 durchstößt und in die Matrize 5 bis zum tiefsten Punkt eintritt,
wonach beim Weiterdrehen der Trommeln der Stempel 4 relativ zur Matrize 5 aus dieser
herausbewegt wird.
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Die Matrize 5 besteht aus einem zylindrischen Körper 6 mit Boden 7,
in welchem eine Ausnehmung 8 angeordnet ist, deren Gestalt mit derJenigen des Stempels
4 im wesentlichen übereinstimmt.
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In Fig. 3 hat die Ausnehmung 8a eine dreieckförmige Gestalt.
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Fig. 4 zeigt eine Matrize mit einer Ausnehmung 8b von kreisförmiger
Gestalt. In Fig. 5 ist eine Matrize illit länglicher Gestalt einer Ausnehmung 8c,
angenähert in Form eines Langloches dargestellt, während Fig. 6 eine Matrize mit
rechteckförmiger Gestalt der Ausnehmung 8d veranschaulicht.
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Selbstverständlich sind auch andere Formen für die Ausnehmung 8 möglich,
Jedoch müssen die Formen des Stempels 4
derJenigen der Ausnehmung
8 der Matrize 5 entsprechen.
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Die Ausnehmung 8 der Matrize gemäß Fig. 2 weist nun zwei Al)nclunitte
auf, nämlich einen am Eintrittsende der Matrize liegenden zylindrischen Abschnitt
9 und einen sich daran nach hinten, also zum freien Ende des Zylinderkörpers 6 der
Matrize 5 hin anschließenden Erweiterungsabschnitt 10.
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Der zylindrische Abschnitt 9 hat Begrenzungsflächen, die rechtwinklig
zur Bodenfläche 11 der Matrize liegen, also parallel zur Matrizenachse 12 verlaufen.
In diesem zylindrischen Abschnitt 9 findet der Stanzvorgang des Stempels 4 statt.
Dieser zylindrische Abschnitt 9 wird mit einer nur sehr geringen axialen Erstreckung
ausgeführt. In einem Ausführungsbeispiel ist die axiale Länge dieses zylindrischen
Abschnittes 9 nur etwa 0,2 mm. Wenn sich der Stempel 4 in diesem zylindrischen Abschnitt
9 der Ausnehmung 8 befindet, tritt eine Berührung zwischen Stempel und Matrize auf.
Diese Berührung fadet jedoch nur kurzzeitig während des Stempeleintrittes und am
Ende des Stempel austrittes statt. während der gesamten übrigen Zeit der Zusammenwirkung
haben aufgrund des Erweiterungsabschnittes 10 der Matrize Stempel und Matrize einen
Abstand voneinander, wie Fig. 1 veranschaulicht, so daß Jegliche Berührungen ausgeschlossen
sind. Der Abstand ist groß genug, daß Papierstaub und dgl. einwandfrei herausgedrückt
wird, so daß sowohl Quetschungen und ein Papierstau vermieden werden.
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Im Fall einer kreisförmigen Ausnehmung 8b gemäß Fig. 4 hat der Erweiterungsabschnitt
10 die Form eines Kegelmantels. Im Fall von ebenen Begrenzungsflächen, wie bei den
Ausführungen gemäß Fig. 3 und 6 bilden diese Schrägflachen, die Jeweils einen im
wesentlichen Ubereinstimmenden Erweiterungswinkel mit der Matrizenachse 12 einschliessen.
Dieser Erweiterungswinkel beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 200. Erfahrungen haben
gezeigt, daß auch ein Erweiterungswinkel von nur 5° das unerwünschte Quetschen zwischen
Stempel und Matrize weitgehend vermeidet. Ein Erweiterungswinkel von 80 hat sich
im Betrieb als günstig herausgestellt.
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Die Figuren zeigen die Matrize in vergrößertem Maßstab, um die Einzelheiten
der Ausnehmung 8 besser zu veranschaulichen.
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In der praktischen Ausführung hat der Boden 7 der Matrize 5 nur eine
Stärke von 1,5 bis 2 mm. Der zylindrische Abschnitt 9 ist in axialer Richtung nur
sehr kurz und beträgt etwa 0,2 mm. Der Rest wird vom Erweiterungsabschnitt 10 eingenommen.