DE10208297A1

DE10208297A1 - Verfahren zum Stanzen von Werkstücken sowie Werkstück mit Stanzgrat

Info

Publication number: DE10208297A1
Application number: DE10208297A
Authority: DE
Inventors: Hans-Walter Mohr; Herbert Grimm
Original assignee: HANS WALTER MOHR GmbH
Current assignee: HANS WALTER MOHR GmbH
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2003-08-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stanzen von Werkstücken, bei dem ein flächiges Ausgangselement von einem Auflageelement mit Stanzöffnung gehaltert und das Werkstück durch eine Positionierbewegung eines Druckelementes relativ zum Auflageelement aus dem Ausgangselement ausgestanzt wird. Der Stanzvorgang wird mindestens zweistufig durchgeführt. In einem ersten Stanzschritt wird ein den für das Werkstück im Bereich des Ausgangselementes vorgesehenen Bereich mindestens bereichsweise begrenzender Bereich des Ausgangselements ausgestanzt. In einem Folgeschritt wird das Werkstück aus dem Auflageelement ausgestanzt. Das Werkstück weist einen Stanzgrat auf, der sich mindestens bereichsweise in eine einer Nutzoberfläche des Werkstückes abgewandten Richtung erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stanzen von Werkstücken, bei dem ein flächiges Ausgangselement von einem Auflageelement mit Stanzöffnung gehaltert und das Werkstück durch eine Positionierbewegung eines Druckelementes relativ zum Auflageelement aus dem Ausgangselement ausgestanzt wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Werkstück mit Stanzgrat.

Typischerweise erfolgt ein Stanzvorgang für ein Werkstück derart, daß das Werkstück durch eine Stanzöffnung des Auflageelementes hindurch aus dem Ausgangselement ausgestanzt wird. Als Schneidkante wird typischerweise ein Rand der Stanzöffnung verwendet. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, separate Stanzmesser einzusetzen. Aus fertigungstechnischen Gründen wird das Werkstück bei den meisten Anwendungen mit einer Nutzfläche nach oben auf das Auflageelement aufgelegt und das ausgestanzte Werkstück wird vom Druckelement in dieser Positionierung durch die Stanzöffnung hindurchgedrückt. Durch den Stanzvorgang entsteht im Bereich des Randes des Werkstückes ein Stanzgrat aus verformtem Material. Der Stanzgrat ragt dabei über die Nutzoberfläche des Werkstückes hinaus.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß über die Nutzoberfläche des Werkstückes hinausragende Stanzgrate in vorgebbaren Bereichen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stanzvorgang mindestens zweistufig durchgeführt wird und daß in einem ersten Stanzschritt ein den für das Werkstück im Bereich des Ausgangselementes vorgesehenen Bereich mindestens bereichsweise begrenzender Bereich des Ausgangselementes ausgestanzt wird und daß in einem Folgeschritt das Werkstück aus dem Ausgangselement ausgestanzt wird.

Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Werkstück der einleitend genannten Art derart zu gestalten, daß eine verbesserte Verwendungsqualität bereitgestellt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich der Stanzgrat mindestens bereichsweise in eine einer Nutzoberfläche des Werkstückes abgewandten Richtung erstreckt.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß das Stanzen in mindestens zwei Stanzschritten durchgeführt wird und daß beim ersten Stanzschritt der zum Ausstanzen des Werkstückes vorgesehene Bereich des Ausgangselementes im Bereich des Auflageelementes verbleibt. Lediglich mindestens ein zu verwerfendes Begrenzungselement für das Werkstück wird im ersten Stanzschritt als Ausschußelement ausgestanzt. Dieses Ausschußelement besitzt einen über die Oberfläche nach oben hinausragenden Stanzgrat. Bei dem im Bereich des Auflageelementes verbleibenden Teil des Ausgangselementes ragt der hier entstehende Stanzgrat in eine der Nutzoberfläche abgewandte Richtung. In einem folgenden Stanzschritt entsteht am Werkstück lediglich in einem vorab festlegbaren Bereich, der in diesem nachfolgenden Stanzschritt beaufschlagt wird, ein zusätzlicher über die Nutzfläche hinausragender Stanzgrat. Durch eine Vorgabe der Stanzkontur kann dieser verbleibende störende Stanzgrat zum einen möglichst klein dimensioniert und darüber hinaus in einen unkritischen Randbereich des Werkstückes positioniert werden.

Zu einem einfachen Aufbau der Stanzvorrichtung trägt es bei, daß im ersten Stanzschritt ein Bereich des Ausgangselementes ausgestanzt wird, der gleichzeitig für zwei unterschiedliche Werkstücke vorgesehene Bereiche des Ausgangselementes begrenzt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist auch daran gedacht, den im ersten Stanzschritt ausgestanzten Bereich des Ausgangselementes derart in mindestens zwei Teilbereiche zu separieren, daß zwischen diesen Teilbereichen ein Reststeg verbleibt. Der verbleibende Steg stabilisiert das Restgitter und vermeidet eine Aufweitung des Restgitters quer zur Transportrichtung und somit eine ungewollte Freigabe des Werkstückes oder eine undefinierte Transportbewegung.

Zur Gewährleistung einer ausreichenden Führung des Werkstückes bei einem Transport zur Durchführung des zweiten Stanzschrittes ist vorgesehen, daß nach der Durchführung des ersten Stanzschrittes mindestens ein Verbindungsbereich zwischen dem für das Werkstück vorgesehenen Bereich des Ausgangselementes und dem restlichen Bereich des Ausgangselementes verbleibt.

Ebenfalls trägt es zu einer zuverlässigen Führung des Werkstückes beim Transport vom Ort des ersten Stanzschrittes zum Ort des zweiten Stanzschrittes bei, daß nach der Durchführung des ersten Stanzschrittes auf mindestens zwei einander gegenüber liegenden Seiten des für das Werkstück vorgesehenen Bereiches des Ausgangselementes ein Verbindungselement mit dem restlichen Bereich des Ausgangselements verbleibt.

Eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem restlichen Bereich des Ausgangselementes bei der Durchführung der Transportbewegung wird dadurch vermieden, daß der für das Werkstück vorgesehene Bereich des Ausgangselementes nach der Durchführung des ersten Stanzschrittes von vier Haltestegen mit dem restlichen Bereich des Ausgangselementes verbunden wird.

Für die Herstellung mehrerer schmaler Haltestege erweist es sich als vorteilhaft, daß in einem ersten Stanzschritt sowohl mindestens ein zwischen zwei im Bereich des Ausgangselementes angeordneten benachbarten Werkstücken liegendes Trennelement als auch mindestens ein zwischen zwei benachbart angeordneten Trennelementen liegendes Distanzelement ausgestanzt wird.

Zur Trennung des Werkstückes vom Ausgangselement ist vorgesehen, daß in einem zweiten Stanzschritt mindestens ein Haltesteg zur Freigabe des Werkstückes durchtrennt wird.

Falls das Ausgangselement aus einem unten befindlichen Trägermaterial mit hierauf befestigten Modulen besteht, und ein verbleibender Stegrest ausschließlich aus Trägermaterial besteht, so erstreckt sich ein Stanzgrat an dieser Stelle zwar in Richtung der Nutzoberfläche, der Stanzgrat steht jedoch hinter der Nutzoberfläche zurück.

Bei einem Ausstanzen von Modulen, die beispielsweise später auf Telefonkarten oder Chip-Karten angeordnet werden sollen, liegt der besonders kritische Stanzbereich im Bereich der Verbindungsdrähte des Moduls. Der Bereich dieser Verbindungsdrähte wird bereits bei der Durchführung der ersten Stanzstufe durchtrennt. Hierdurch ist sichergestellt, daß nach einem späteren Einfügen des Moduls in die Telefonkarte oder die Chip-Karte nach oben über die Kartenoberfläche hinausstehende Drahtenden ausgeschlossen werden können, da aufgrund der Durchführung des Stanzvorganges gegebenenfalls verbleibende Stanzgrate bzw. Umbiegungen der Drahtenden in eine der Kartenoberfläche abgewandte Richtung verlaufen.

Zur Kombination unterschiedlicher Materialeigenschaften bei der Herstellung des Werkstückes wird vorgeschlagen, daß eine mehrlagige Ausbildung vorliegt.

Insbesondere ist bei einer mehrlagigen Ausbildung daran gedacht, daß das Werkstück aus mindestens einer die Nutzoberfläche tragenden Deckschicht und mindestens einer der Nutzoberfläche abgewandten Trägerschicht ausgebildet ist und daß sich der Stanzgrat mindestens bereichsweise entlang eines Randes der Trägerschicht erstreckt.

Eine typische Gestaltung des Werkstückes wird dadurch bereitgestellt daß entlang eines Randes mindestens ein Stegrest angeordnet ist.

Ein umfangreiches Anwendungsgebiet wird dadurch definiert, daß eine Ausbildung als Modul vorliegt.

Ebenfalls ist daran gedacht, daß eine Ausbildung als Chipkarte vorliegt.

Ein zusätzliches Anwendungsgebiet erschließt sich dadurch, daß eine Ausbildung als Magnetkarte vorliegt.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 Eine Draufsicht auf ein Ausgangsmaterial mit markierten Bereichen für Werkstücke, in einem ersten Stanzschritt auszustanzende Trennelemente sowie verbleibendes Restgitter,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt gemäß Schnittlinie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit III in Fig. 2,
Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Ausgangsmaterial mit einer modifizierten Gestaltung der im ersten Stanzschritt auszustanzenden Trennelemente,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Werkstückes, das bei einem Stanzablauf entsprechend Fig. 4 hergestellt wird und
Fig. 6 eine gegenüber Fig. 4 modifizierte Ausführungsform, bei der der im ersten Stanzschritt entfernte Bereich des Ausgangsmaterials durch einen beim ersten Stanzschritt verbleibenden Quersteg in zwei voneinander getrennte Teilbereiche separiert ist.
Gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 sind im Bereich eines Ausgangselementes (1) Bereiche für herzustellende Werkstücke (2), Bereiche für in einem ersten Stanzschritt auszustanzende Trennelemente (3) sowie ein nach Durchführung der Stanzvorgänge vom Ausgangselement (1) verbleibendes Restgitter (4) eingezeichnet. Das Ausgangselement (1) besteht typischerweise aus einem flächigen Material und kann als Bogen, Streifen oder Band realisiert sein. Die Werkstücke (2) weisen typischerweise rechteckförmige Konturen auf und können als Chipkarten, Magnetkarten, sonstige Identifizierungskarten oder als Module realisiert sein.
Die Trennelemente (3) weisen in dieser Darstellung eine H- förmige Gestaltung auf und trennen zwei herzustellende Werkstücke (2) bereichsweise voneinander. Das Restgitter (4) ragt nach einem Austanzen der Trennelemente (3) in einem ersten Stanzschritt mit Haltestegen (5) bis zu den für die Werkstücke (2) vorgesehenen Bereichen des Ausgangselementes (1). In Abhängigkeit von der Anzahl der bei einem Stanzvorgang gleichzeitig herzustellenden Werkstücke (2) kann das Ausgangselement (1) im Bereich einer nicht dargestellten Stanzvorrichtung sowohl in Richtung einer Längsachse (6) als auch quer zur Längsachse (6) taktweise bewegt werden.
Aus der Querschnittdarstellung in Fig. 2 ist erkennbar, wie das Trennelement (3) aus dem Ausgangselement (1) im ersten Stanzschritt unter Verwendung eines oder mehrerer Schneidstempel (7) ausgestanzt wird. Das Ausgangselement (1) liegt bei der Durchführung des Stanzvorganges auf einer Schneidmatrize (8) auf.
Fig. 3 zeigt eine stark vergrößerte Darstellung der Einzelheit III in Fig. 2. Es ist zu erkennen, daß bei der dargestellten Ausführungsform das Ausgangselement (1) aus einer Trägerschicht (9) und einer Deckschicht (10) besteht. Eine Nutzoberfläche (11) ist bei der Durchführung des Stanzvorganges der Schneidmatrize (8) abgewandt angeordnet.
Bei der Durchführung des Stanzvorganges, bei dem der Schneidstempel (7) in einen Schacht (12) der Schneidmatrize (8) eingeführt wird, entsteht am Trennelement (3) ein Stanzgrat (13) und am Werkstück (2) ein Stanzgrat (15). Beim Trennelement (3) verläuft der Stanzgrat (13) mit einem Gratrand (14) seitlich zur Nutzoberfläche (11) des Trennelementes (3) und erhebt sich über die Nutzoberfläche (11). Beim erläuterten Stanzverfahren stellt das Trennelement (3) aber ein Ausschußelement dar, das lediglich eine Hilfsfunktion für die Herstellung der Werkstücke (2) ausübt. Der Stanzgrat (13) am Trennelement (3) ist deshalb ohne Relevanz.
Der Stanzgrat (15) des Werkstückes (2) besitzt eine vom Stanzgrat (13) des Trennelementes (3) abweichende Gestaltung. Aufgrund der Durchführung des Stanzvorganges verläuft der Stanzgrat (15) mit einem Gratrand (16) in einer der Nutzoberfläche (11) abgewandten Richtung. Typischerweise verläuft der Gratrand (16) entlang eines Randes (17) der Trägerschicht (9).
Fig. 4 veranschaulicht eine gegenüber Fig. 1 abweichend gestaltete Ausführungsvariante. Es sind hier nicht nur zwischen den Werkstücken (2) aus dem Ausgangselement (1) herauszustanzende Trennelemente (3) vorgesehen, sondern seitlich zu den Werkstücken (2) sind Distanzelemente (18) angeordnet, die gemeinsam mit den Trennelementen (3) im ersten Stanzschritt aus dem Ausgangselement (1) herausgestanzt werden. Es verbleiben hierdurch zur Verbindung der Werkstücke (2) mit dem restlichen Ausgangselement (1) auf jeder Seite des Werkstückes (2) lediglich zwei schmale Haltestege (5).
Grundsätzlich liegt für die Gestaltung und Anordnung von Trennelementen (2) sowie von Distanzelementen (18) ein erheblicher Gestaltungsspielraum vor. Die Anzahl und die Positionierung der Haltestege (5) können hierdurch sehr weitgehend verändert werden, um eine Anpassung an Gestaltung und Aufbau der jeweiligen Werkstücke (2) vorzunehmen. Die Haltestege (5) werden dann in einem zweiten Stanzschritt beim Heraustrennen des Werkstückes (2) aus dem verbleibenden Ausgangselement (1) mit weggestanzt.
Das in Fig. 1 dargestellte Stanzprinzip eignet sich insbesondere für ein Ausstanzen von Trägermodulen, die zur Herstellung von Chips vorgesehen sind. Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsvariante ist insbesondere für eine Herstellung von Kunststoffkarten zweckmäßig, die beispielsweise als Telefonkarten oder Bankkarten verwendet werden sollen.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Darstellung des Werkstückes (2), das gemäß dem in Fig. 4 veranschaulichten Stanzverfahren hergestellt wird. Gegenüber einer realen Dimensionierung erheblich vergrößert sind hier Stegreste (19) eingezeichnet, die nach einem Ausstanzen der Werkstücke (2) aus dem Ausgangselement (1) von den Haltestegen (5) am Werkstück (2) verbleiben. Die Stegreste (19) sind hierbei entlang eines Randes des Werkstückes (2) derart positioniert, daß der in diesen Bereichen gegebenenfalls über die Nutzoberfläche (11) herausragende Stanzgrat (20) keine Probleme im Hinblick auf die vorgesehene Verwendung der Werkstücke (2) bereitet.
Fig. 6 zeigt eine gegenüber der Ausführungsform in Fig. 4 abgewandelte Variante. Das im ersten Stanzschritt aus dem Ausgangselement (1) ausgestanzte Trennelement (3) ist bei dieser Ausführungsform in zwei Trennsegmente unterteilt, die derart mit einem Abstand zueinander angeordnet sind, daß sich zwischen den beiden Segmenten des Trennelementes (3) ein Quersteg (21) erstreckt, der nach Durchführung des ersten Stanzschrittes verbleibt. Hierdurch wird bereits nach der Durchführung des ersten Stanzschrittes eine erhöhte Stabilität des Restgitters (4) des Ausgangselementes (1) bereitgestellt, so daß eine Aufweitung des Ausgangselementes (1) quer zur Längsachse (6) vermieden wird.
Die Querstege (21) führen darüber hinaus aber auch nach einer Durchführung des zweiten Stanzvorganges zu einer Stabilisierung des Ausgangselementes (1), da bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 nach einem Heraustrennen der Werkstücke (2) keine Querverbindungen des Restgitters (4) quer zur Längsachse (6) verbleiben. Hierdurch wird ein definierter Transport des Restgitters (4) unterstützt.

Claims

1. Verfahren zum Stanzen von Werkstücken, bei dem ein flächiges Ausgangselement von einem Auflageelement mit Stanzöffnung gehaltert und das Werkstück durch eine Positionierbewegung eines Druckelementes relativ zum Auflageelement aus dem Ausgangselement ausgestanzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stanzvorgang mindestens zweistufig durchgeführt wird und daß in einem ersten Stanzschritt ein den für das Werkstück (2) im Bereich des Ausgangselementes (1) vorgesehenen Bereich mindestens bereichsweise begrenzender Bereich des Ausgangselementes (1) ausgestanzt wird und daß in einem Folgeschritt das Werkstück (2) aus dem Ausgangselement (1) ausgestanzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Stanzschritt ein Bereich des Ausgangselementes (1) ausgestanzt wird, der gleichzeitig für zwei unterschiedliche Werkstücke (2) vorgesehene Bereiche des Ausgangselementes (1) begrenzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Durchführung des ersten Stanzschrittes mindestens ein Verbindungsbereich zwischen dem für das Werkstück (2) vorgesehenen Bereich des Ausgangselementes (1) und dem restlichen Bereich des Ausgangselementes (1) verbleibt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Durchführung des ersten Stanzschrittes auf mindestens zwei einander gegenüber liegenden Seiten des für das Werkstück (2) vorgesehenen Bereiches des Ausgangselementes (1) ein Verbindungselement mit dem restlichen Bereich des Ausgangselements (1) verbleibt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der für das Werkstück (2) vorgesehene Bereich des Ausgangselementes (1) nach der Durchführung des ersten Stanzschrittes von mindestens vier Haltestegen (5) mit dem restlichen Bereich des Ausgangselementes (1) verbunden wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Stanzschritt sowohl mindestens ein zwischen zwei im Bereich des Ausgangselementes (1) angeordneten benachbarten Werkstücken liegendes Trennelement (3) als auch mindestens ein zwischen zwei benachbart angeordneten Trennelementen (3) liegendes Distanzelement (18) ausgestanzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zweiten Stanzschritt mindestens ein Haltesteg (5) zur Freigabe des Werkstückes (2) durchtrennt wird und daß ein hierbei entstehender Stanzgrat (20) eines Stegrestes (19) über die Nutzfläche (11) hervorstehend verformt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchführung des ersten Stanzschrittes zur Querstabilisierung des Ausgangselementes (1) ein quer zur Längsachse (6) verlaufender Quersteg (21) des Ausgangselementes (1) zwischen zwei benachbarten Werkstücken (2) verbleibt.

9. Werkstück mit Stanzgrat, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Stanzgrat (15) mindestens bereichsweise in eine einer Nutzoberfläche (11) des Werkstückes (2) abgewandten Richtung erstreckt.

10. Werkstück nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrlagige Ausbildung vorliegt.

11. Werkstück nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück aus mindestens einer die Nutzoberfläche (11) tragenden Deckschicht (10) und mindestens einer der Nutzoberfläche (11) abgewandten Trägerschicht (9) ausgebildet ist und daß sich der Stanzgrat (15) mindestens bereichsweise entlang eines Randes (17) der Trägerschicht (9) erstreckt.

12. Werkstück nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß entlang eines Randes mindestens ein Stegrest (19) angeordnet ist.

13. Werkstück nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausbildung als Modul vorliegt.

14. Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Enden von Verbindungsdrähten des Moduls durch den Stanzvorgang in einem Randbereich des Moduls derart geformt sind, daß nach einem Einfügen des Moduls in ein Aufnahmesubstrat die Endbereiche der Drähte unterhalb einer vom Aufnahmesubstrat aufgespannten Oberflächenebene angeordnet sind.

15. Werkstück nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausbildung als Chipkarte vorliegt.

16. Werkstück nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausbildung als Magnetkarte vorliegt.