DE19921257B4

DE19921257B4 - Verfahren und Vorrichtung zum unterstiftsfreien Ausbrechen und Entfernen von kleinen und kleinsten Abfallstanzteilen aus Nutzen oder Werkstoffbögen, insbesondere für Flachbettstanz- und/oder Prägeautomaten

Info

Publication number: DE19921257B4
Application number: DE1999121257
Authority: DE
Inventors: Robert Walther
Original assignee: Rowapack Verpackungsdesig GmbH; Rowapack Verpackungsdesign und Stanztechnik GmbH
Current assignee: Rowapack Verpackungsdesig GmbH; Rowapack Verpackungsdesign und Stanztechnik GmbH
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2019-05-08
Also published as: DE19921257A1

Abstract

Vorrichtung zum unterstiftsfreien Ausbrechen und Entfernen von kleinen und kleinsten Abfallstanzteilen aus Nutzen oder Werkstoffbögen, insbesondere für Flachbettstanz- und/oder Prägeautomaten, umfassend ein Ausbrechbrett (1) zur Aufnahme des Nutzen oder Werkstoffbogens, eine obere Ausbrechform als Ausbrechwerkzeug-Halteplatte, wobei die Ausbrechform mit Ausbrechwerkzeugen zum Ausbrechbrett (1) hin vertikal bewegbar ist, im Ausbrechbrett (1) vorgesehene Ausbrechöffnungen (4), die vom jeweiligen Abfallstanzteil (11) des Werkstoffbogens überspannt sind, im wesentlichen senkrecht in der Ausbrechform befestigte nadelförmige Ausbrechwerkzeuge, wobei die Ausbrechöffnungen (4) eine umlaufende oder teilumlaufende, in Ausbrechrichtung orientierte Fase (5) aufweisen, weiterhin die Fase (5) zur nachgeordneten Ausbrechöffnung (4) einen Überstand (6) besitzt und die nachgeordnete Ausbrechöffnung (4) zur Unterseite des Ausbrechbretts (1) hin vergrößert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Ausbrechnadel (9) um ihren jeweiligen Einspann- oder Befestigungspunkt nachgiebig elastisch bewegbar ist, zum Ausbrechen kleinster Abfallstanzteile (11) eine Kombination bis zu drei in unregelmäßiger oder regelmäßiger Dreieckform angeordnete Ausbrechnadeln (9) jeweils in der Ausbrechform...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum unterstiftsfreien Ausbrechen und Entfernen von kleinen und kleinsten Abfallstanzteilen aus Nutzen oder Werkstoffbögen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 41 24 098 C1 ist eine Vorrichtung zum Entfernen von Ausbrechteilen aus einem Zuschnitte oder dergleichen enthaltenen Werkstoffbogen bekannt. Der Werkstoffbogen liegt dort auf einer Trägerplatte auf, in der Durchbrüche mit durchgehenden vertikalen Wänden vorgesehen sind. Jedes Ausbrechteil des Werkstoffbogens überspannt den zugehörigen Durchbruch und liegt, wie erwähnt, mit entsprechenden Auflageflächen auf der Trägerplatte auf.

An der zur Trägerplatte hin und von ihr weg bewegbaren Werkzeugehalteplatte sind Ausbrechwerkzeuge aus Bandstahl angeordnet. Die Ausbrechwerkzeuge weisen vertikale und horizontale Schmalseiten auf. Jedes der bekannten Ausbrechwerkzeuge aus Bandstahl besitzt hin zur Trägerplatte wenigstens eine Spitze als Ende der jeweiligen vertikalen Schmalseite. Der Winkel zwischen der Spitze und der sich von ihr zu der angrenzenden, der Trägerplatte zugewandten horizontalen Schmalseite erstreckenden Fläche, projiziert in die Schmalseitenmittenebene, soll in einem Bereich von 20° bis 50° liegen.

Mit Hilfe der technologisch recht aufwendig auszubildenden Spitze soll das Ausbrechteil beim Eindrücken in den jeweiligen Durchbruch nicht abrutschen, so daß ein sicheres Trennen und Wegschleudern des Abfallstücks möglich wird.

Aus der DE 90 03 329 U1 ist es bekannt, rotationssymmetrische Stifte mit Spitzen als Ausbrechwerkzeuge zu verwenden, wobei die Spitzen mit elastischen Widerlagern, im unteren Bereich der Ausbrechform angeordnet, zusammenwirken. Bei der Rückkehr des Ausbrechstifts in Verbindung mit dem Widerlager wird das Ausbrechteil entfernt. Nachteilig ist jedoch die starre Ausführungsform der rotationssymmetrischen Stifte in Verbindung mit den elastischen Widerlagern, die äußerst verschleißanfällig sind.

Insgesamt muß nach Analyse der Lösungen des Standes der Technik festgestellt werden; daß bekannte Ausbrechstifte und Ausbrechformen für kleine und kleinste Abfall- und Ausbrechteile nicht oder nur bedingt geeignet sind.

Aufgrund der Größengeometrie der bekannten Ausbrechelemente ergeben sich beim Ausbrechen auf schnellaufenden Stanzautomaten erhebliche Probleme. Zum einen sind die bekannten Ausbrechelemente, wie bereits erwähnt, für sehr kleine auszubrechende Teile zu groß, so daß diese nicht mit hinreichendem Erfolg entfernen können. Durch eine festgegebene Wirkverbindung zwischen Spitze und Stempel bzw. Bandstahl können zum anderen die Spitzen nicht an den kritischen Punkten der Schnittgeometrie angreifen. Durch die vorgegebenen Wirklinien der bekannten Spitzen in Verbindung mit der vertikalen Schmalseite des Werkzeugs nach DE 41 24 098 C1 ist es ebenfalls nicht möglich, Drehmomente der auszubrechenden Teile zu verhindern, so daß Störungen beim automatischen Betrieb einer Flachbettstanze die Folge sind.

Die DE 196 48 952 C1 zeigt eine weiterentwickelte Vorrichtung zum Ausbrechen und Entfernen von Abfallstanzteilen aus Nutzen oder Werkstoffbögen, wobei dort in einer Ausbrechform nadelförmige Ausbrechwerkzeuge so befestigt werden, daß diese um ihren jeweiligen Einspann- oder Befestigungspunkt nachgiebig elastisch beweglich sind. Diese speziellen Ausbrechnadeln besitzen einen konischen oder bogenförmigen, eine Spitze bildenden Abschnitt, welcher im wesentlichen die Hälfte der Nadellänge einnimmt. Durch das nunmehr elastische Ausbrechwerkzeug und die Möglichkeit, daß die Ausbrechnadeln gegenüber ihrem jeweiligen Einspann- oder Befestigungspunkt in der Ausbrechform beweglich sind, erhöht sich die Sicherheit beim Ausbrechen und Entfernen auch sehr kleiner Ausbrechteile.

Die bekannten, in der DE 196 48 952 C1 gezeigten Nadeln erfüllen die Funktion der Vorpositionierung des Werkstoffbogens, des Andrückens und Haltens desselben sowie der Glättung des Bogens ausgehend von einem Greiferabschnitt nach allen Seiten hin, so daß der Werkstoffbogen glatt auf dem Ausbrechbrett aufliegt. Auch hier ist die Elastizität der Ausbrechnadeln und das Vorsehen gezielter Höhen- bzw. Längenunterschiede der Nadeln vom Greifer her oder vom geometrischen Schwerpunkt ausgehend von Vorteil.

Mit der vorstehend kurz beschriebenen Lösung gelingt es, auch das Ausbrechen von kleinen Abfallteilen zu verbessern, jedoch treten, wenn auch in geringerem Umfang, unerwünschte Drehmomente der Abfallteile auf, wodurch diese zumindest teilweise nicht sicher durch das Ausbrechbrett nach unten abtransportiert werden und Störungen des Stanzautomaten die Folge sein können.

Aus der DE 93 02 914 U1 ist eine Ausbrechunterplatte offenbart, die einen zweischichtigen Aufbau besitzt. Eine verschleißfeste Auflage wird durch Laserschnitt hergestellt. Vorhandene Ausnehmungen in der Auflage sind angefast und es werden sogenannte Auflagebrücken gebildet.

Die schmale Fasenfläche der Oberflächenkanten soll verhindern, daß der Zuschnitt beim Zu- oder Abtransport hängen bleibt. Allerdings offenbart die DE 93 02 914 U1 keine Lösung, die auf ein Bewegen der Spitzen einer Nadelgruppe oder einer einzelnen Nadel als Relativbewegung abstellt, wodurch eine Energiespeicherung möglich wird. Auch fehlen dieser Lösung Anregungen, die den Fachmann in die Lage versetzen, eine Nadelentspannungskraft so zu nutzen, daß ein Abfallstanzteil schnell und ohne Störungen zu verursachen den Arbeitsraum verläßt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Ausbrechen und Entfernen von kleinen und kleinsten Abfallstanzteilen aus Nutzen oder Werkstoffbögen anzugeben, welche es ermöglicht, alle Abfallteile optimal aus dem Arbeitsbereich herauszutransportieren, so daß ein sicherer Betrieb des Stanz- und Prägeautomaten möglich ist.

Weiterhin soll das Entfernen von Abfallstanzteilen so erfolgen, daß die Abfallstanzteile nahezu drehmomentfrei über im Ausbrechbrett befindliche Aussparungen oder Öffnungen ausgestoßen und entfernt werden können, um Betriebsstörungen der Anlage, auch bei hoher Stanzgeschwindigkeit, zu vermeiden.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einer Vorrichtung, wie sie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 definiert ist. Die Unteransprüche umfassen zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Zum Ausbrechen kleinster Abfallstanzteile wird erfindungsgemäß eine Kombination von drei in unregelmäßiger oder regelmäßiger Gestalt angeordneter Ausbrechnadeln jeweils in der Ausbrechform befestigt, wobei die Spitzen der Nadelgruppe durch das Abfallstanzteil zueinander bewegt und damit quasi gespannt werden.

Diese gespeicherte Bewegungsenergie wird beim Fortgang des Stanzens auf das Abfallteil übertragen und durch die spezielle Form der Öffnungen oder Aussparungen im Ausbrechbrett in Bewegungsenergie des Abfallstanzteils umgewandelt.

Die Fase, die an den Ausbrechöffnungen ausgebildet ist, besitzt einen Winkel von im wesentlichen 110° bis 160°.

Der erwähnte Überstand liegt in einem Bereich von 0,5 bis 0,05 mm, bevorzugt bei 0,1 mm.

Zur Optimierung der gewünschten Wirkungen des Ausbrechbretts mit den speziellen Ausbrechöffnungen ist das Ausbrechbrett aus einer Sandwichanordnung bestehend. Die Sandwichanordnung umfaßt mehrere Schichten verleimten Sperrholzes und eine Deckschicht aus Phenolharz-Hartpapier.

Der Überstand mit Fase ist aus dem Teil der Sandwichanordnung gebildet, der aus der Phenolharz-Hartpapierschicht besteht. Die Phenolharz-Hartpapier-Deckschicht des Ausbrechbretts ist verschleißfest und weist eine relativ glatte Oberfläche auf, mit dem gewünschten Vorteil des leichten Gleitens und Eindringens des Abfallstanzteils in die jeweilige Aussparung im Ausbrechbrett.

Durch die Wirkungsweise der Vorrichtung zum Ausbrechen und Entfernen von Abfallstanzteilen wird in an sich bekannter Weise eine Relativbewegung zwischen der die Ausbrechnadeln aufweisenden Ausbrechform und einen Werkstoffbogen aufnehmenden Ausbrechbrett ausgeführt. Mit beginnender Bewegung des Bogens erfolgt ein Vorpositionieren, Drücken, Glätten und Halten dieses sowie mit fortfahrender Bewegung ein Herausbrechen der Abfallteile.

Weiterhin wird durch die Nadel oder die Nadelgruppe beim Abwärtsbewegen dieser das Abfallteil an der Fase entlanggleitend erfaßt, vorgespannt und überbogen, wobei beim weiteren Bewegen im stetigen Abschnitt der Aussparung das Abfallteil eine insbesondere seitliche Führung und Teilentpannung erfährt.

Anschließend tritt im Abschnitt mit sich vergrößerndem Verlauf ein vollständiges Entspannen des Abfallteils ein, wobei infolge das Abfallteil mit hoher Geschwindigkeit durch die Aussparung nach unten herausgeschleudert wird.

Mit anderen Worten arretieren die Ausbrechnadeln das Abfallteil und sichern eine Flanken-Zwangsführung in Wirkverbindung mit der speziellen Gestalt der Aussparungen im Ausbrechbrett. Das Überbiegen des Materials des Abfallstanzteils und Entlanggleiten an den gefrästen Fasen der Aussparungen sichert im Ergebnis ein quasi Hineinspringen des Abfallteils in die sich nach unten vergrößernde Aussparung mit dem erwähnten Teilentspannen. Die Aussparung selbst bewirkt durch ihre spezielle Gestalt eine Flankenführung des Abfallteils bis zum vollständigen Entspannen im vergrößerten Bereich. Die Abwärtsbewegungsenergie sowie die Biegespannungen der Nadel bzw. der Nadelgruppe, die auf das Abfallteil übertragen wird, ermöglicht das Realisieren einer hohen Geschwindigkeit beim Austreten des Abfallteils nach unten durch das Ausbrechbrett und die dort vorgesehenen Aussparungen.

Diese Wirkungsweise kann als ein mehrstufig ablaufendes Herausbrechen bezeichnet werden, wobei durch die Elastizität der Ausbrechnadeln Energie gespeichert wird, die bei der Entspannung der Nadeln eine nach unten gerichtete Kraft zur Folge hat, ohne daß störende Drehmomente oder -impulse entstehen können, die, wie beim bekannten Stand der Technik, das Abfallteil womöglich nach oben, d.h. in den Maschinenbereich hinein befördern.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme einer Figur näher erläutert werden.
Die Figur zeigt hierbei eine prinzipielle Schnittdarstellung eines Teils eines Ausbrechbretts mit einer beispielhaften Aussparung sowie einer Ausbrechnadelgruppe.
Bei dem Ausbrechbrett 1 gemäß Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Sandwichanordnung aus einem mehrschichtig verleimten Sperrholz 2, wobei die obere Schicht 3 des Ausbrechbretts 1 aus einem Phenolharz-Hartpapier (Pertinax) besteht.
Im Bereich einer Ausbrechöffnung 4 im Ausbrechbrett 1 ist die obere Schicht 3 mit einer umlaufenden Fase 5 versehen, die mit der Oberfläche des Ausbrechbretts 1 einen beispielhaften Winkel von 120° jeweils einschließt.
Die Fase 5 bzw. die obere Schicht 3 weist einen Überstand 6 hin zu dem darunterliegenden Bereich der Ausbrechöffnung 4 im Ausbrechbrett 1 auf.
Wie aus der Figur ersichtlich, weist der unter der oberen Schicht 3 befindliche Abschnitt 7 der Ausbrechöffnung 4 einen stetigen Verlauf auf, wobei die Größe oder der Durchmesser der Aussparung im stetigen Abschnitt 7 um einen definierten Betrag geringer ist als die Größe des eigentlichen Abfallstanzteils (11).
Am stetigen Abschnitt 7 anschließend ist ein sich nach unten hin vergrößernder Abschnitt 8 vorgesehen, in dem ein vollständiges Entspannen des Abfallstanzteils (11) und Herausschleudern nach unten erfolgt.
Das Herausbrechen der Abfallstanzteile (11) kann wie nachstehend erläutert interpretiert werden.
Eine Gruppe von Ausbrechnadeln 9, aber auch eine einzelne Ausbrechnadel (9) bewegt sich mit der nicht gezeigten Ausbrechwerkzeug-Halteplatte nach unten auf den Nutzen 10 zu. Der Nutzen 10 weist das Abfallstanzteil 11 auf, welches es zu entfernen gilt.
Mit dem Inkontaktkommen der Ausbrechnadel 9 bezüglich des Abfallstanzteils 11 wird ein Zusammenpressen der Nadeln, welche elastisch sind, erreicht und neben dem Fixieren und Arretieren des Abfallstanzteils 11 wird dieses, wie zeichnerisch angedeutet, überbogen.
Das derart überbogene Abfallstanzteil 11 gelangt bei weiterer Bewegung der Ausbrechnadel 9 nach unten über die Fase 5, an dieser entlanggleitend in den stetigen Abschnitt 7, d.h. das Teil springt hier hinein unter Teilentspannung. Im stetigen Abschnitt 7 bleibt die gewünschte Flankenführung des Abfallstanzteils 11 erhalten, und zwar so lange, bis eine vollständige Entspannung bei Fortbewegung der Ausbrechnadel 9 in den sich vergrößernden Abschnitt 8 gegeben ist. Mit dem Heraustreten des Abfallstanzteils 11 aus dem stetigen Abschnitt 7 wird die noch vorhandene Spannungsenergie durch die Restbiegung freigesetzt und in eine nach unten gerichtete Kraft und Bewegung des Abfallstanzteils 11 umgesetzt. Die Folge ist eine relativ hohe Geschwindigkeit des Abfallstanzteils (11). Die Form sowohl des stetigen als auch des sich vergrößernden Abschnitts 7 und 8 verhindert auch ein unerwünschtes Zurückbewegen des Abfallstanzteils 11 und eine damit womöglich verbundene Betriebsstörung des Stanzautomaten.
Insgesamt kann mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Aussparungen im Ausbrechbrett (1) sichergestellt werden, daß auch kleine und kleinste Abfallstanzteile (11) bei dicht aufeinanderfolgenden Stanzzyklen, d.h. hoher Auslastung des Stanzautomaten, sicher abtransportiert und über das Ausbrechwerkzeug und Ausbrechbrett (1) entfernt werden können.
Das Ausbrechbrett (1) besitzt durch die Sandwichstruktur und die spezielle Phenolharz-Hartpapier-Oberfläche optimierte Eigenschaften und sichert eine exakte Auflagengeometrie. Die spezielle Lage und die Durchbruchgestaltung der Aussparungen oder Öffnungen garantiert den Ausbrecherfolg in Wirkverbindung mit den elastischen Nadeln, die um ihren. Einspann- und Befestigungspunkt hin beweglich sind.
Es hat sich gezeigt, daß ein erfolgreiches Ausbrechen auch dann möglich ist, wenn bei längerer Werkzeugstandzeit gewisse; nicht zu vermeidende verschleißbedingte Toleranzen im oder am Werkzeug eintreten.

1: Ausbrechbrett
2: geleimtes Sperrholz
3: obere Phenolharz-Hartpapier-Schicht
4: Ausbrechöffnung
5: Fase
6: Überstand
7: stetiger Abschnitt
8: vergrößernder Abschnitt
9: Ausbrechnadel bzw. Ausbrechnadelgruppe
10: Nutzen
11: Abfallstanzteil

Claims

Vorrichtung zum unterstiftsfreien Ausbrechen und Entfernen von kleinen und kleinsten Abfallstanzteilen aus Nutzen oder Werkstoffbögen, insbesondere für Flachbettstanz- und/oder Prägeautomaten, umfassend ein Ausbrechbrett (1) zur Aufnahme des Nutzen oder Werkstoffbogens, eine obere Ausbrechform als Ausbrechwerkzeug-Halteplatte, wobei die Ausbrechform mit Ausbrechwerkzeugen zum Ausbrechbrett (1) hin vertikal bewegbar ist, im Ausbrechbrett (1) vorgesehene Ausbrechöffnungen (4), die vom jeweiligen Abfallstanzteil (11) des Werkstoffbogens überspannt sind, im wesentlichen senkrecht in der Ausbrechform befestigte nadelförmige Ausbrechwerkzeuge, wobei die Ausbrechöffnungen (4) eine umlaufende oder teilumlaufende, in Ausbrechrichtung orientierte Fase (5) aufweisen, weiterhin die Fase (5) zur nachgeordneten Ausbrechöffnung (4) einen Überstand (6) besitzt und die nachgeordnete Ausbrechöffnung (4) zur Unterseite des Ausbrechbretts (1) hin vergrößert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Ausbrechnadel (9) um ihren jeweiligen Einspann- oder Befestigungspunkt nachgiebig elastisch bewegbar ist, zum Ausbrechen kleinster Abfallstanzteile (11) eine Kombination bis zu drei in unregelmäßiger oder regelmäßiger Dreieckform angeordnete Ausbrechnadeln (9) jeweils in der Ausbrechform befestigt sind, so dass die Ausbrechnadel (9) oder die Ausbrechnadelgruppe (9) derart energiespeichernd gespannt werden, um bei Entspannung der Ausbrechnadel (9) oder der Ausbrechnadelgruppe (9) eine nach unten gerichtete Kraft auf das Abfallstanzteil (11) zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbrechnadeln (9) einen konischen oder bogenförmigen, eine Spitze bildenden Abschnitt (7) aufweisen, wobei dieser Abschnitt (7) im wesentlichen die Hälfte der Nadellänge einnimmt.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis V von Nadellänge 1 zum größten Durchmesser d der Nadel im wesentlichen im Bereich von V = 6 bis 80 liegt, wobei der größte Durchmesser ≤ 2 mm beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fase (5) einen Winkel von im wesentlichen 110° bis 160° besitzt.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstand (6) ca. 0,5 bis 0,05. mm, bevorzugt 0,1 mm beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausbrechbrett (1) aus einer Sandwichanordnung aus verleimtem Sperrholz (2) und einer Deckschicht aus Phenolharz-Hartpapier (3) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstand (6) mit Fase (5) aus der Phenolharz-Hartpapier-Schicht (3) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe oder der Durchmesser der Ausbrechöffnung (4) im stetigen Abschnitt (7) geringer ist als die Größe des Abfallstanzteils (11).