DE3831393A1 - Traegerplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Trägerplatte vorzugsweise für Bandstahlstanzwerkzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Trägerplatten für den genannten Zweck sind vornehmlich als mehrlagige, kreuzweise verleimte Schichthölzer bekannt. Diese Platten unterliegen dem für Holz typischen Quellungs-/Schrumpfungsverhalten in Abhängig­ keit von der umgebenden Luftfeuchtigkeit, sodaß Bandstahlwerkzeuge in Verbindung mit diesen Holz-Trägerplatten feuchtigkeitsabhängig forminsta­ bil sind. Das führt zu erheblichen Problemen für das passergenaue Stanzen und für ein zentriertes Rillen, bei dem die Rillinie (7) genau mittig in die zugeordnete Rillnut (9) eingreifen muß. Bei den vorkommen­ den Abmessungen führen asymmetrische Verschiebungen von Rillinie und Rillnut größer als 0,1 mm schon zu ernsthaften Produktionsschwierigkeiten. Die Maschinen erwärmen sich mit der Laufdauer, das Werkzeug erwärmt sich mit, ebenfalls das Holz der Trägerplatte und das führt zum Wasserverlust des Holzes und damit zu Formveränderungen, denen aber die dem Bandstahl­ stanzwerkzeug (1) nicht angehörende Rillnut nicht unterliegt, sodaß Relativ­ verschiebungen zwischen der Rillinie (7) und der Rillnut (9) entstehen (siehe Fig. 4).

Das ergibt die Probleme, die mit größeren und schnelleren Maschinen ge­ stiegen sind.

Es sind viele in der Literatur genannte ergebnislose Versuche gemacht worden, durch Behandlung des Holzes, durch Verwendung von mit Harzen getränktem Papier, Textilien etc. diesen feuchtigkeitsabhängigen Instabilitäten zu begegnen.

Aus der DE-OS 24 04 406 sind Bandstahlstanzwerkzeuge bekannt, bei denen die Trägerplatten im Verbund aus metallischen Deckplatten (Führungsplat­ ten) und einem elastischen die Hohlräume füllenden Gießharz hergestellt werden. Die Schlitze werden getrennt in den zwei Metallplatten ausgeätzt oder per Laser herausgeschnitten. Mit Abstandshaltern werden die Metall­ platten verschraubt, bemessert und mit Harz ausgegossen. Da die Messer dabei unbrauchbar werden, müssen sie entfernt und durch neue ersetzt werden.

Diese Werkzeuge sind formstabil, sind aber in Verbindung mit stählernen Stanz-Rillplatten ca. 8 mal so teuer wie Werkzeuge auf Basis Holzträger­ platte. Aus Kostengründen ist dieses System nur sehr begrenzt (<10%) verwendbar.

In der DE-OS 29 22 015 wird eine Plattenkonstruktion beschrieben, bei der die Führungsplatte aus Acrylglas mit dazwischenliegendem Gummi zur Träger­ platte zusammengefügt werden soll. Es wird behauptet, daß diese Konstruk­ tion unempfindlich gegen wechselnde Luftfeuchtigkeit sei. Das ist sachlich falsch, Acrylate reagieren mit wechselnder Luftfeuchtigkeit wie die meisten Kunststoffe dimensionsinstabil infolge Wasseraufnahme.

Diese Längenänderungen sind zwar kleiner als die von Holz, aber zu groß, um dem Problem entsprechend der gestellten Aufgabe gerecht zu werden. Darüberhinaus gibt es beim Schneiden von Acrylaten mit Laser nicht aus­ reichend saubere Schnittkanten, wie sie gemäß Oberbegriff des Patent­ anspruchs erforderlich sind und das gleiche gilt für die unzureichende mechanische Festigkeit dieser Konstruktion. Insgesamt hat dieser Vorschlag keine Chance, das Problem zu lösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Trägerplatte so zu kon­ struieren, daß sie gegenüber Feuchtigkeitsänderungen indifferent wird und die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufgezählten Anforderungen erfüllt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 und seinen Unteransprüchen 2 bis 6 gelöst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß auf technisch einfache Weise eine Trägerplatte entwickelt wurde, deren Bauweise und Ausgestaltung eine wirtschaftliche und kostengerechte Herstellung mit einem Höchstmaß an Formstabilität unter Realisierung aller im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufgezählten übrigen Eigenschaften ermöglicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß wie aus Fig. 4 ersichtlich die Zurichteplatte, (6) gegen die das Werkzeug (1′) arbeitet, um den Karton mit der Rillinie (7) in die Rillnut (9) zu pressen, aus der gleichen Mate­ rialkombination Faserverband mit Kunststoff wie die Trägerplatte (1) hergestellt werden kann. Damit ist jede Art von Relativverschiebungen als Folge der Maschinenerwärmung, als Folge von Schwankungen der relativen Luftfeuchte praktisch ausgeschlossen und geht gegen Null.

Ein Ausführungsbespiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 Teilansicht in Aufsicht einer Trägerplatte (1) mit Schlitzen (2) für die Aufnahme von Bandstahlabschnitten (7) und (8).

Fig. 2 Aufbau im Querschnitt einer Trägerplatte (1) unter Verwendung nur eines Kunststoffes sowohl für die Schichten (3 bis 3 ⁿ) und die Faserschichten (4 bis 4 ⁿ).

Fig. 3 Aufbau im Querschnitt einer Trägerplatte (1) im Verbund mit ver­ schiedenen Kunststoffen in den Faserschichten (5 und 5 ⁿ) und den Trennschichten (3 bis 3 ⁿ).

Fig. 4 Querschnitt durch ein Bandstahl-Stanz-Rill-Werkzeug (1′) mit Bandstahlabschnitten (7) und (8), die in den Schlitzen (2) der Trägerplatte (1) sitzen und einer Zurichteplatte (6) mit einer Rillnut (9).

Fig. 1 zeigt eine Trägerplatte (1) mit Schlitzen (2) für die Bandstahl­ abschnitte in Form von Stanzlinien (8) und Rillinien (7). Diese Schlitze werden vorzugsweise mit Laserstrahlen computergesteuert eingebracht. Bei Verwendung von Kunststoffen ist aus umweltschützenden Gründen die Anwendung der Wasserstrahl-Schneidtechnik vorzuziehen. Aber auch das mechanische Einbringen mittels Sägen oder Fräsen ist möglich. Wichtig ist, daß diese Schlitze so genau sind, daß sie die Bandstahlabschnitte auch nach mehrmaligem Auswechseln noch fest einklemmen. Hierzu sind möglichst viele Klemmpunkte anstrebenswert. Diese werden bevorzugt durch die Fasern erreicht, weshalb über die Spalthöhe möglichst viele solcher Fasern verteilt in den Spalt ragen sollten. Dem Kunststoff kommt in erster Linie eine volumenbringende Funktion zu, wodurch eine Gewichtsanpassung der deutlich schwereren Fasern gegenüber Holz möglich wird. Aus der Literatur über Glasfaserverstärkungen in anderen technischen Bereichen ist bekannt, daß z.B. ein Glasgewichtsanteil von über 40% die mechanischen Eigenschaften nicht mehr steigert. Damit ist auch für die Trägerplatte eine Marke z.B. bei der Verwendung von Glasfasergeweben gesetzt. Es läßt sich leicht ab­ schätzen, um die Dichte von ca. 1 gr/cm³ ähnlich Holz zu erreichen, welche Dichte der Kunststoff haben darf.

Hier bieten sich dann verschäumbare Kunststoffe wie Polyurethan oder Epoxidharze an. Das in Fig. 2 gezeigte Beispiel ist so gedacht, man schäumt die Faserlagen schichtweise ein, wobei die Wasserquellung von PUR oder Epoxy durch die poorige Struktur beherrscht wird, wenn die Haftfestig­ keit zwischen Faser und dem verschäumten Kunststoff hoch genug ist. Gleichzeitig verleiht die poorige Struktur der Platte eine gewisse dämpfende Elastizität.

Fig. 3 zeigt einen Weg auf im Prinzip gleiche Weise mit demselben Erfolg. Hier wird die Mehrschichtplatte wiederum im Wechsel aus Schichten mit Glasgewebe verstärktem Kunststoff (5) z.B. Polypropylen wegen seiner überragenden Wasserdampfstabilität mit verschäumtem Kunststoff (3) zu einem Verbund zusammengesetzt. Dieser Weg hat den Vorteil, aus vorge­ fertigten Platten (3) und (5) einen Verbund beliebig zusammenzusetzen. Das Verfahren ist aber aufwendiger und deshalb teurer, denn 5 Schichten sind insgesamt mindestens erforderlich, um die notwendige Festigkeit der Platte und Klemmwirkung zu erreichen.

Mit der Konstruktion nach Fig. 2 auf Basis Glasgewebe-Epoxy geschäumt betrug die Längenänderung auf 1000 mm Breite ca. 0,1 mm beim Übergang vom Raum­ klima 23°C, 50% relative Luftfeuchte, in das Maschinenklima einer warm­ gelaufenen Maschine von z.B. 34°C und 30% relative Luftfeuchte.

Die Plattenkonstruktion nach Fig. 3 war in Abhängigkeit vom gewählten Kaschierverfahren nochmals bis zu 25% besser, wohingegen Glasvliese unter gleichen Bedingungen mit ca. 0,2 mm deutlich weniger effektvoll waren aber immer noch besser als alle bekannten Trägerplatten außerhalb der Metallplattenverbunde.

Diese überzeugenden Ergebnisse erfahren eine relative Steigerung da­ durch, daß wie aus Fig. 4 ersichtlich, das Bandstahl-Stanz-Rill- Werkzeug in einem Stanztiegel (10) gegen eine Stanzplatte (11) arbeitet. Auf die Stanzplatte (11) wird die Zurichteplatte (6) mit der Rillnut (9) so aufgezogen, daß der Riller (7) mittig in die Rillnut (9) gelangt. Da die Zurichtung (6) aus den gleichen Materialkomponenten also z.B. Glasgewebe mit Epoxyharz unverschäumt oder PP oder Glasgewebe gedecktes Pertinax bestehen kann, werden diese Zurichtungen die praktisch gleichen Ausdehnungsbewegungen mitmachen wie die Trägerplatte. Dies gelingt umso besser, wenn auch die Wärmeausdehnungskoeffizienten dieser Kompositstoffe (1) und (6) möglichst nahe bei denen von Stahl liegen. Man erreicht z.Zt. Werte, die zwischen Stahl und Aluminium liegen. Die Verwendung der gleichen Materialkombinationen für die Trägerplatte (1) und die Rillen­ zurichteplatten (6) ist wegen des hohen Verschleißwiderstandes der faser­ armierten Rillenzurichteplatten möglich.

Auf diese Weise entsteht ein Stanz-Rillsystem für Bandstahlwerkzeuge, welches bei Erfüllung aller bekannten Anforderungen einfach und preis­ günstig herzustellen ist und damit eine breitanwendbare Problemlösung darstellt.

Claims (6)

1. Trägerplatte vornehmlich für Bandstahlstanzwerkzeuge, die gegenüber Schwankungen der Luftfeuchtigkeit dimensionsstabil ist und bei Temperaturänderungen isotrope Längenänderungen ähnlich denen von Stahl erfährt, die ein sehr hohes Maß an Planparallelität besitzt, die eine Dichte und Festigkeiten nicht schlechter als die von vergleich­ baren Trägerplatten aus mehrlagigen Schichthölzern besitzt und in die Schlitze von höchster Breitenkonstanz eingebracht werden zur Aufnahme und Halterung von Schneid-, Rill- und /oder Perforierlinien durch Sägen, Fräsen, mittels Laserstrahlen resp. durch Wasserstrahlschneiden, wobei die Bandstahlabschnitte in den Schlitzen auch nach mehrmaligem Auswechseln so fest eingeklemmt sein müssen, daß sie nur unter Kraftaufwendung bewegt bzw. entfernt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (1) als Kompositplatte ausgebildet ist, bei der ein feuchtig­ keitsunabhängiges dimensionsstabilisierendes Fasergerüst in einem Verbund mit einem oder mehreren Kunststoffen (3) vorhanden ist, die selbst entweder ein hohes Maß an Dimensionsstabilität unter dem Einfluß von Wasserdampf besitzen und/oder durch ihre offene Struktur im Mikrobereich Längen­ änderungen kompensieren können und dazu eine gute Benetzbarkeit gegenüber den Fasern zur Erreichung höherer Adhäsionskräfte zwischen dem die Fasern umgebenden Kunststoff und den Fasern selbst besitzen, damit die Feuchtig­ keitsstabilität der Fasern die feuchtigkeitsunabhängige Dimensionsstabilität der Platte dominierend bestimmt.

2. Trägerplatte nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Glas, Carbon oder Keramik bestehen können.

3. Trägerplatte nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern einen offenen Kapillarverband und/oder einen aus mit Drehungen versehenen Fäden bilden, wobei diese einen größeren Verband in Form eines Vlieses vornehmlich aber einen aus weit­ gehend senkrecht sich kreuzenden Faserverbänden resp. Fäden bilden.

4. Trägerplatte nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Faserverbände über die Dicke der Platte in mehreren Schichten möglichst gleichmässig verteilt angeordnet sind, wobei die Fasern vom Kunststoff eingehüllt sind und die Faserlagen 4 bis 4ⁿ resp. 5 bis 5ⁿ durch Kunststoffschichten 3 bis 3ⁿ voneinander getrennt gehalten werden.

5. Trägerplatte nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff in den Lagen 3 und 5 nicht gleich sein muß.

6. Trägerplatte nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern und der benetzende Kunststoff Oberflächenenergien besitzen, die zu einer guten Benetzung und hohen Adhäsionskräften führen, sodaß unterschiedliche Ausdehnungsveränderungen durch Temperatur- und Feuchtigkeitseinflüsse der sich berührenden Partner sich gegenseitig behindern, sodaß die Stabilität der Platte durch den Partner mit der geringeren Änderung dominiert wird.