DE3831393C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Trägerplatte für
Bandstahl-Stanz-Rill-Werkzeuge 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, so daß 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 genau
mittig in die zugeordnete Rillnut 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 nicht angehörende Rillnut nicht unterliegt, so daß Relativ
verschiebungen zwischen der Rillinie und der Rillnut entstehen.
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. achtmal so teuer wie Werkzeuge auf Basis Holzträger
platte. Aus Kostengründen ist dieses System nur sehr begrenzt
verwendbar.
In der DE 29 29 015 C2 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
unzutreffend, 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.
Darüber hinaus gibt es beim Schneiden von Acrylaten mit Laser nicht aus
reichend saubere Schnittkanten, wie sie gemäß Oberbegriff des Patent
anspruchs vorgesehen 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, eine gattungsgemäße Trägerplatte so zu kon
struieren, daß sie gegenüber Feuchtigkeitsänderungen indifferent wird,
gegenüber Temperatureinflüssen sich ähnlich wie Stahl verhält und in
etwa dem Gewicht einer Trägerplatte aus Holz entspricht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1
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
ermöglicht.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß
die Zurichteplatte, gegen die das Werkzeug arbeitet, um den Karton
mit der Rillinie in die Rillnut zu pressen, aus der gleichen Mate
rialkombination Faserverband mit Kunststoff wie die Trägerplatte
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 Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 Teilansicht in Aufsicht einer Trägerplatte mit Schlitzen
für die Aufnahme von Bandstahlabschnitten.
Fig. 2 Aufbau im Querschnitt einer Trägerplatte unter Verwendung
nur eines Kunststoffes.
Fig. 3 Aufbau im Querschnitt einer Trägerplatte im Verbund mit ver
schiedenen Kunststoffen in den Faserschichten und den
Kunststoffschichten.
Fig. 4 Querschnitt durch ein Bandstahl-Stanz-Rill-Werkzeug mit
Bandstahlabschnitten, die in den Schlitzen
der Trägerplatte sitzen und einer Zurichteplatte mit
einer Rillnut.
Fig. 1 zeigt eine Trägerplatte mit Schlitzen für die Bandstahl
abschnitte in Form von Stanzlinien und Rillinien. Diese Schlitze
werden z. B. 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 2 so genau sind, daß sie die Bandstahlabschnitte auch
nach mehrmaligem Auswechseln noch fest einklemmen. Hierzu sind möglichst
viele Klemmpunkte erstrebenswert. Diese werden durch die Fasern
erreicht, weshalb über die Spalthöhe möglichst viele solcher Fasern
verteilt in den Spalt (Schlitz 2) 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 4, 4′ . . ., 5, 5′ . . . schichtweise ein, wobei die Wasserquellung von PUR
oder Epoxy durch die porige Struktur beherrscht wird, wenn die Haftfestig
keit zwischen Faser und dem verschäumten Kunststoff hoch genug ist.
Gleichzeitig verleiht die porige Struktur der Platte 1 eine gewisse
dämpfende Elastizität.
Fig. 3 zeigt einen Weg auf im Prinzip gleiche Weise mit demselben Erfolg.
Hier wird die Mehrschichtplatte (Kompositplatte) 1 wiederum im Wechsel aus Schichten 5 mit
Glasgewebe verstärktem Kunststoff z.B. Polypropylen wegen seiner
überragender Wasserdampfstabilität mit verschäumtem Kunststoff
zu einem Verbund zusammengesetzt. Dieser Weg hat den Vorteil, aus vorge
fertigten Platten und einen Verbund beliebig zusammenzusetzen.
Das Verfahren ist aber aufwendiger und deshalb teurer, denn fünf Schichten
sind insgesamt mindestens erforderlich, um die notwendige Festigkeit
der Platte 1 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 F6 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 1. 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 breit anwendbare Problemlösung
darstellt.
Claims (6)
1. Trägerplatte für Bandstahl-Stanz-Rill-Werkzeuge, die als Kompositplatte 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 ausreichender Breitenkonstanz einbringbar sind zur Aufnahme
und Halterung von Schneid-, Rill- und/oder Perforierlinien (Bandstahlabschnitte) durch Sägen,
Fräsen, mittels Laserstrahlen oder durch Wasserstrahlschneiden,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kompositplatte (1) ein feuchtig
keitsunabhängiges dimensionsstabilisierendes Fasergerüst (4) in einem Verbund
mit einem oder mehreren Kunststoffen (3) aufweist, 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
gegenüber den Fasern hohe Adhäsionskräfte
besitzen, damit die Feuchtig
keitsstabilität der Fasern die feuchtigkeitsunabhängige Dimensionsstabilität
der Platte (1) dominierend bestimmt.
2. Trägerplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fasern aus Glas, Carbon oder Keramik bestehen.
3. Trägerplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fasern einen offenen Kapillarverband und/oder einen solchen 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 (1) in mehreren Schichten (4, 4′ . . . 4 n ; 5, 5′ . . . 5 n )
möglichst gleichmäßig im Kunststoff (3, 3′ . . . 3 n ) angeordnet sind.
5. Trägerplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kunststoff in den Schichten 3 und 5 unterschiedlich sein kann.
6. Trägerplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern
und der Kunststoff Oberflächenenergien besitzen, die zu
einer guten Benetzung führen und hohe Adhäsionskräfte aufweisen, so daß
unterschiedliche Ausdehnungsveränderungen durch Temperatur- und
Feuchtigkeitseinflüsse der sich berührenden Partner sich in ihrer Auswirkung gegenseitig
behindern, so daß die Dimensionsstabilität der Platte (1) durch den Partner mit der
geringeren Änderung dominiert wird.
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