DE202009009800U1

DE202009009800U1 - Vorrichtung zum Erzeugen eines Lochs in einem blattförmigen Material

Info

Publication number: DE202009009800U1
Application number: DE200920009800
Authority: DE
Original assignee: BDT AG
Current assignee: BDT MEDIA AUTOMATION GMBH, DE
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2019-07-18
Also published as: US20110011230A1

Abstract

Vorrichtung (10) zum Erzeugen eines Lochs (62) in einem blattförmigen Material (60) mit einem Lochwerkzeug (20) und einer Matrize (30), wobei das Lochwerkzeug (20) an einem um eine erste Achse (A1) rotierenden ersten Element (40) und die Matrize (30) an einem um eine zweite Achse (A2) rotierenden zweiten Element (50) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (30) aus einem reversibel verformbaren Material gefertigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Lochs in einem blattförmigen Material gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es sind Vorrichtungen zum Erzeugen eines Lochs in einem blattförmigen Material bekannt, welche wenigstens ein Lochwerkzeug und eine Matrize aufweisen, wobei zum Lochvorgang das Lochwerkzeug in die Matrize eingeführt wird, wenn das blattförmige Material zwischen dem Lochwerkzeug und der Matrize angeordnet ist, um auf dieses Weise das blattförmige Material zu perforieren. Bekannterweise ist sowohl das Lochwerkzeug als auch die Matrize aus Metall, beispielsweise aus Stahl, gefertigt, woraus sich der Nachteil ergibt, dass diese Vorrichtungen sehr genau und aufwändig gefertigt werden müssen. Wenn das Lochwerkzeug nicht exakt in die entsprechende Matrize eingreift, führt dies ansonsten zu erhöhtem Verschleiß.
Die DE 10 2006 027 009 A1 stellt eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Lochs in einem blattförmigen Material bereit, bei welcher die Matrize zumindest an ihrem das Loch umgebenden Rand aus einem weicheren Material besteht als das Lochwerkzeug, wobei die Matrize den Querschnitt ihres Lochs verengende Randpartien aus dem weicheren Material aufweist, die beim erstmaligen Lochen mittels des Lochwerkzeugs abgetrennt werden, was den Verschleiß der Lochwerkzeuge verringern soll. Wenn jedoch die Vorrichtung zum Erzeugen eines Lochs im Laufe der Zeit auf Grund mechanischer Beanspruchung größere Spiele aufweist, werden durch Abtrennen von Material der Matrize die Löcher angepasst, was jedoch zu weniger präzisen Lochvorgängen führen kann. Die GB 974 112 offenbart eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Lochs in einem blattförmigen Material mit einer Matrize aus einem Material, in welches das Lochwerkzeug eindringen kann, sodass bei dem Lochvorgang die ausgestanzten Elemente des blattförmigen Materials in die Matrize eingedrückt werden. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die Matrize häufig gewechselt werden muss.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Lochs in einem blattförmigen Material bereitzustellen, welche nur geringem Verschleiß unterliegt.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Lochs in einem blattförmigen Material mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäß Vorrichtung zum Erzeugen eines Lochs in einem blattförmigen Material mit einem Lochwerkzeug und einer Matrize, wobei das Lochwerkzeug an einem um eine erste Achse rotierenden ersten Elements und die Matrize an einem um eine zweite Achse rotierenden zweiten Element angeordnet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Matrize aus einem reversibel verformbaren Material gefertigt ist. Als Synonym zu dem Begriff „reversibel verformbar” kann auch der Begriff „elastisch” verwendet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist somit den Vorteil auf, dass bei jedem Stanzvorgang das Lochwerkzeug nicht in eine vorgefertigte Öffnung der Matrize eingeführt werden muss, sondern in das reversibel verformbare Material eingedrückt wird, sodass das Lochwerkzeug kaum Verschleiß unterliegt. Andererseits weist das reversibel verformbare Material den Vorteil auf, dass die ausgestanzten Elemente des blattförmigen Materials nicht in dem reversibel verformbaren Material verbleiben, sondern ausgeworfen werden, entweder direkt oder zunächst in das Lochwerkzeug eingedrückt werden, aus welchem sie herausfallen oder gegebenenfalls herausgestoßen werden können, sodass die Matrize nicht durch die ausgestanzten Elemente des blattförmigen Materials verunreinigt wird und nur geringem Verschleiß durch das Eindrücken des Lochwerkzeugs unterliegt.
Vorzugsweise weist die Matrize eine Härte von 60 bis 100 Shore, vorzugsweise von 70 bis 90 Shore, besonders bevorzugt von 80 Shore auf, um einerseits die gewünschte Elastizität, andererseits jedoch auch genügend Stabilität, um ein mehrfaches Einstanzen des Lochwerkzeugs in die Matrize zu ermöglichen, zu gewährleisten. Besonders bevorzugt ist die Matrize aus Polyurethan gefertigt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem zweiten Element und der Matrize eine Schicht angeordnet, welche eine geringere Härte als die Matrize aufweist, um die gewünschten elastischen Eigenschaften zu verbessern, andererseits jedoch die gewünschten Stabilitätseigenschaften der Matrize nicht zu verringern. Besonders bevorzugt weist die Schicht eine Härte von 50 bis 70 Shore auf.
Vorzugsweise weist das Lochwerkzeug eine Längsachse auf, welche insbesondere senkrecht zu der ersten Achse angeordnet ist. Dadurch kann durch Drehen des ersten Elements um die erste Achse auf einfache Art und Weise mit Hilfe des Lochwerkzeugs ein Loch in das blattförmige Material gestanzt werden, wenn dieses sich zwischen dem Lochwerkzeug und der Matrize befindet.
Besonders bevorzugt weist das Lochwerkzeug an seinem freien Ende eine umlaufende Schneidkante zum Stanzen des Loches in das blattförmige Material auf.
Vorzugsweise ist das Lochwerkzeug ausgehend von seinem freien Ende abschnittsweise als Hohlzylinder ausgebildet, um auf diese Weise eine besonders einfache Konstruktion des Lochwerkzeugs bereitzustellen und insbesondere auf einfache Art und Weise die umlaufende Schneidkante ermöglichen zu können.
Besonders bevorzugst ist die Schneidkante durch Anschrägen des freien Endes der Wandung des Hohlzylinders nach innen gebildet. Auf diese Weise ergibt sich eine scharfe Schneidkante, die einen präzisen Schnitt ermöglicht.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schneidkante eine innenliegende Fläche auf, welche einer Mantelfläche eines Kegelstumpfes entspricht, wobei der Kegelstumpf eine Längsachse aufweist, die entweder mit der Längsachse des Lochwerkzeugs identisch ist oder um einen Winkel gegen die Längsachse des Lochwerkzeugs geneigt angeordnet ist. Auf diese Art und Weise kann die Schneidkante in einfacher Form geschliffen werden, wobei der zentrischen Schliff eine rotationssymmetrische Ausgestaltung des Lochwerkzeugs ermöglicht und der um einen Winkel gegen die Längsachse des Lochwerkzeugs vorgenommener Schliff, beispielsweise in einem Winkel von 1 bis 5°, besonders bevorzugt in einem Winkel von etwa 3°, ermöglicht, dass beim ersten Kontakt des Lochwerkzeugs mit der Matrize winkelbedingt ein weniger tiefes Eindringen des vorauseilenden Teils des Lochwerkzeugs in die Matrizenoberfläche erfolgt, beim Verlassen des Lochwerkzeugs aus der Matrize das Ausstoßen des ausgestanzten Elements des blattförmigen Materials winkelbedingt begünstigt wird, sodass die ausgestanzten Elemente aus dem blattförmigen Material sofort aus dem Lochwerkzeug entfallen kann, ohne dass ein zusätzliches Ausstoßen aus dem Lochwerkzeug von Nöten wäre.
Vorzugsweise liegt die Schneidkante in einer Ebene, welche um einen Winkel gegen die Längsachse des Lochwerkzeugs geneigt an geordnet ist, was ebenfalls ein Ausstoßen des aus dem blattförmigen Material ausgestanzten Elements aus dem Lochwerkzeug begünstigt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schneidkante einen Wellenschliff auf, was den Vorteil aufweist, dass bei dem Lochvorgang zunächst die äußersten Spitzen des Wellenschliffs in Eingriff mit dem blattförmigen Material kommen und anschließend ein Schneidvorgang entlang der Kanten des Wellenschliffs erfolgt, was einerseits eine scharfe Schnittkante ermöglicht, andererseits einem Verschleiß des Lochwerkzeugs vorbeugt.
Besonders bevorzugt weist der Wellenschliff 5 bis 12 Zähne, vorzugsweise 7 bis 9 Zähne auf, welche vorzugsweise gleichmäßig über den Außenumfang des Lochwerkzeugs verteilt angeordnet sind.
Vorteilhafterweise ist das Lochwerkzeug aus Metall, insbesondere Hartmetall, insbesondere Stahl, gefertigt.
Bevorzugt ist das erste Element mittels eines Motors angetrieben, um den Lochvorgang automatisiert ablaufen zu können.
Das zweite Element kann in einer Ausführungsform der Erfindung ohne Antrieb ausgebildet sein, wobei entweder das zweite Element durch Friktion bei Durchlaufen des blattförmigen Mate rials in Rotation versetzt wird oder das Lochwerkzeug bei Eingriff in die Matrize des zweiten Elements dieses zweite Element mitnimmt und auf diese Weise in Rotation versetzt. In einer alternativen Ausführungsform kann das zweite Element mittels eines Motors angetrieben sein.
Ein besonders einfacher geometrischer Aufbau ergibt sich, wenn die erste Achse und die zweite Achse parallel zueinander angeordnet sind.
Um zu vermeiden, dass das Lochwerkzeug bei jedem Stanzvorgang in dieselbe Stelle der Matrize eingreift und somit die Matrize an dieser Stelle erhöhtem Verschleiß unterliegt, entspricht vorzugsweise das Verhältnis der Außenradien des ersten Elements und des zweiten Elements dem Verhältnis zweier Primzahlen, um auf diese Weise die Eingriffstellen des Lochwerkzeugs in die Matrize gleichmäßig über den Außenumfang der Matrize zu verteilen.
Um den Verschleiß der Matrize weiter zu verringern, ist vorzugsweise das zweite Element in Richtung der zweiten Achse verschiebbar angeordnet, sodass nach einer Vielzahl von Stanzvorgängen das zweite Element gegenüber dem ersten Element versetzt angeordnet wird, sodass das Lochwerkzeug anschließend in einen bis dahin noch nicht beanspruchten Bereich der Matrize eingreift.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das erste und das zweite Element derart zueinander beabstandet angeordnet, dass der Abstand zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse mindestens der Summe von Außenradius des ersten Elements, Außenradius des zweiten Elements und doppelter Höhe des blattförmigen Materials entspricht, was ermöglicht, dass das zweite Element keinen eigenen Antrieb benötigt und das blattförmige Material durch den Zwischenraum zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element bewegt werden kann, ohne durch die Reibung mit dem zweiten Element behindert zu werden oder das zweite Element durch Reibung mitzunehmen.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren ausführlich erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen eines Lochs in einem blattförmigen Material einschließlich eines Antriebs und einer Steuereinrichtung zur Bewegung des blattförmigen Materials,
2 die Vorrichtung zum Erzeugen eines Lochs in einem blattförmigen Material gemäß 1,
3 eine Ansicht von vorne auf die Vorrichtung gemäß 2,
4a eine Ausschnittsvergrößerung der Vorrichtung gemäß 2 mit dem Lochwerkzeug in einer ersten Position,
4b die Vorrichtung gemäß 4a mit dem Lochwerkzeug in einer zweiten Position,
4c eine Ausschnittsvergrößerung aus 4b,
4d die Vorrichtung gemäß 4a mit dem Lochwerkzeug in einer dritten Position,
5 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lochwerkzeugs,
6 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lochwerkzeugs,
7 das Lochwerkzeug gemäß 6 mit darin angeordnetem ausgestanzten Element des blattförmigen Materials,
8 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Lochwerkzeugs,
9 ein Querschnitt durch das Lochwerkzeug gemäß 8 und
10 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel eines Lochwerkzeugs gemäß 8.
Die 1, 2 und 3 zeigen schematisch eine Vorrichtung 10 zum Erzeugen eines Lochs 62 in einem blattförmigen Material 60, welche ein um eine erste Achse A1 drehbar angeordnetes erstes Element 40 mit einem Außenradius r1 und ein um eine zweite Achse A2 drehbar angeordnetes zweites Element 50 mit einem Außenradius r2 aufweist, zwischen welchen das blattförmige Material 60 hindurchgeführt wird. Das blattförmige Material 60 weist eine Höhe h auf.
Der Antrieb für das blattförmige Material 60 erfolgt mit Hilfe zweier Antriebrollen 91, 92, die in Bewegungsrichtung versetzt zu dem ersten Element 40 und dem zweiten Element 50 angeordnet sind und wobei die Antriebsrolle 91 über einen Motor 90 angetrieben ist. Eine Steuereinheit 100 steuert dabei den Motor 90. Ein Sensor 95 kann die Position des blattförmigen Materials 60 überprüfen und an die Steuereinheit 100 weiterleiten, so dass der Antrieb des blattförmigen Materials 60 positionsabhängig gesteuert werden kann.
Zumindest das erste Element 40 ist über einen Motor 80 angetrieben. Das zweite Element 50 kann entweder mit Hilfe eines weiteren Motors angetrieben sein oder durch die Reibung mit dem blattförmigen Material 60 bei Bewegung des ersten Elements 40 mitgenommen werden oder lediglich bei dem nachfolgend beschriebenen Stanzvorgang mit Hilfe eines an dem ersten Element 40 angeordneten Lochwerkzeugs 20 bei Eingriff des Lochwerkzeugs 20 in das zweite Element 50 mitgenommen werden. In Abhängigkeit davon wird der Abstand zwischen der ersten Achse A1 und der zweiten Achse A2 so gewählt, dass entweder das blattförmige Material 60 sowohl an dem ersten Element 40 als auch an dem zweiten Element 50 anliegt oder der Abstand größer ist als die Summe aus einem Außenradius r1 des ersten Elements 40, einem Außenradius r2 des zweiten Elements 50 und der doppelten Höhe h des blattförmigen Materials 60.
Eine vergrößerte Darstellung der Vorrichtung 10 zeigt 2, wobei gemäß 1 der Querschnitt des ersten Elements 40 D-förmig ist, während gemäß 2 das erste Element 40 einen runden Querschnitt aufweist, was für die vorliegende Erfindung unerheblich ist und lediglich Einfluss hat auf die Bewegung des blattförmigen Materials 60, da mit Hilfe des D-förmigen Abschnitts des ersten Elements 40 beispielsweise eine Bewegung des blattförmigen Materials 60 in Vorschubrichtung verzögert oder vermieden werden kann.
Das zweite Element 50 ist aus einem harten Material, beispielsweise Stahl oder ein entsprechender Kunststoff gefertigt. In einer Alternative der Erfindung ist direkt auf dem zweiten Element 50 eine Matrize 30 angeordnet, während in einer anderen Ausführungsform der Erfindung auf dem zweiten Element 50 zunächst eine Schicht 32 angeordnet ist, auf welcher die Matrize 30 angeordnet ist.
Die Matrize 30 ist aus einem reversibel verformbaren Material, d. h. einem elastischen Material, gefertigt. Insbesondere weist die Matrize 30 eine Härte von 60 bis 100 Shore, insbesondere von 70 bis 90 Shore, vorzugsweise von 80 Shore auf. Beispielsweise kann die Matrize 30 aus Polyurethan gefertigt sein.
Die Schicht 32 weist eine geringere Härte als die Matrize 30, beispielsweise eine Härte von 50 bis 70 Shore.
Die Ausbildung der Matrize 30 aus einem reversibel verformbaren Material bewirkt, dass das Lochwerkzeug 20 weniger Verschleiß unterliegt. Weiterhin weist die Matrize 30 aus einem reversibel verformbaren Material den Vorteil auf, dass keine Ausnehmung gefertigt werden muss, in welche das Lochwerkzeug 20 eingreift und welche daher mit hoher Präzision gefertigt werden müsste.
Damit beim Erzeugen der Löcher 62 in dem blattförmigen Material 60 das Lochwerkzeug 20 nicht immer an derselben Stelle der Matrize 30 zum Eingriff kommt und somit der Verschleiß der Matrize 30 verringert wird, kann einerseits der Außenradius der Matrize 30 möglichst groß, insbesondere größer als der Außenradius des ersten Elements 40 gewählt werden. Zur Verringerung des Verschleißes der Matrize 30 trägt weiterhin bei, wenn das Verhältnis der Außenradien des ersten Elements 40 und des zweiten Elements 50 dem Verhältnis zweier Primzahlen entspricht, sodass die Eingriffsstellen des Lochwerkzeugs 20 in die Matrize 30 gleichmäßig über den Außenumfang der Matrize 30 verteilt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, wie in 3 gezeigt, das zweite Element 50 entlang seiner zweiten Achse A2 verschiebbar anzuordnen, sodass für eine erste Zeitdauer das Lochwerkzeug 20 in einem ersten axialen Bereich 51 und nach Versatz des zweiten Elements 50 in Richtung der zweiten Achse A2 das Lochwerkzeug 20 in einem zweiten axialen Bereich 52 und je nach Breite des zweiten Elements 50 in weiteren axialen Bereichen zum Eingriff kommt.
Mögliche Ausgestaltungen des Lochwerkzeugs 20 werden anhand der 5 bis 10 erläutert. Das Lochwerkzeug 20 weist eine Längsachse lL auf und ist in der Regel zylindrisch ausgebildet. Der Querschnitt des Lochwerkzeugs 20 kann rund, aber auch dreieckig, viereckig, oval oder mit ornamentalem Charakter wie beispielsweise sternförmig oder ähnliches ausgebildet sein, um Löcher 62 beliebigen Querschnitts erzeugen zu können. Das Lochwerkzeug 20 ist mit einem Ende in dem ersten Element 40 angeordnet, sodass das andere Ende ein freies Ende 21 bildet. Das Lochwerkzeug 20 wird in der Regel derart an dem ersten Element 40 befestigt, dass seine Längsachse lL im Wesentlichen senkrecht zur ersten Achse A1 angeordnet ist.
An dem freien Ende 21 des Lochwerkzeugs 20 ist eine umlaufende Schneidkante 22 angeordnet. Die Schneidkante 22 kann beispielsweise dadurch gebildet sein, dass quer zur Längsachse lL des Lochwerkzeugs 20 eine Hohlrinne eingeschliffen ist. In Kombination mit der reversibel verformbaren Matrize 30 sind jedoch Schneidkanten 22 bevorzugt, welche im Wesentlichen in einer Ebene liegen, wobei die Ebene senkrecht zur Längsachse lL des Lochwerkzeugs 20 (vgl. 5) oder in einem Winkel β gegen die Senkrechte zur Längsachse lL des Lochwerkzeugs 20 geneigt angeordnet sein kann (vgl. 6 und 7). Bei Neigung der Schneidkante 22 in einen Winkel β gegen die Senkrechte zur Längsachse lL wird beim Lochvorgang insbesondere der vorauseilende Teil der Schneidkante 22 weniger tief in die Matrize 30 eingedrückt der nacheilende Teil der Schneidkante 22.
Das Lochwerkzeug 20 kann ausgehend von seinem freien Ende 21 abschnittsweise als Hohlzylinder ausgebildet sein. Die Schneidkante 22 wird dabei insbesondere durch Anschrägen der Wandung des Hohlzylinders nach innen gebildet.
Die Schneidkante 22 weist insbesondere eine innenliegende Fläche 24 auf, die Teil der Mantelfläche eines Kegels, insbesondere der Mantelfläche eines Kegelstumpfes ist, wobei letzteres insbesondere der Fall ist, wenn das Lochwerkzeug 20 ausgehend von seinem freien Ende 21 zumindest abschnittsweise als Hohlzylinder ausgebildet ist. Die Schneidkante 22 wird insbesondere mit Hilfe eines Schleifkegels 70, der eine Längsachse lK aufweist, geschliffen. Bei Einbringen des Schleifkegels 70 derart, dass die Längsachse lK identisch ist zur Längsachse lL des Lochwerkzeugs 20, ergibt sich ein zentrischer, rotationssymmetrischer Schliff mit einer Schneidkante 22, die in einer Ebene liegt, welche senkrecht zur Längsachse lL des Lochwerkzeugs 20 verläuft (vgl. 5). Wird der Schleifkegel 70 in einem Winkel α gegen die Längsachse lL des Lochwerkzeugs 20 geneigt einge-bracht, ergibt sich auch eine Neigung der Ebene, in welcher die Schneidkante 22 liegt, gegen die Senkrechte zur Längsachse lL um ein Winkel β, wobei α und β identisch sind (vgl. 6). Die Winkel α oder β können insbesondere 1 bis 5°, beispielsweise 3°, betragen.
Besonders bevorzugt ist in die innenliegende Fläche 24 der Schneidkante 22 ein Wellenschliff 26 mit mehreren Zähnen 28 eingeschliffen (vgl. 8 bis 10). Die Zähne 28 sind vorzugsweise gleichmäßig über den Außenumfang des Lochwerkzeugs 20 verteilt angeordnet. Der Wellenschliff 26 weist beispielsweise 5 bis 12 Zähne, vorzugsweise 7 bis 9 Zähne 28 auf. Die Zähne 28 werden mit Hilfe von Schleifkegeln mit kleineren Öffnungswinkeln als der Öffnungswinkel des Schleifkegels 70 erzeugt.
Der Stanzvorgang wird mit Hilfe der 4a bis 4d erläutert. Zwischen dem ersten Element 40 und dem zweiten Element 50 wird das blattförmige Material 60 bewegt. Das erste Element 40 wird um die erste Achse A1 gedreht, wobei in 4a die Position des Lochwerkzeugs 20 an dem ersten Element 40 vor dem Lochvorgang dargestellt ist. Bei weiterer Drehung des ersten Elements 40 greift das Lochwerkzeug 20 in das blattförmige Material 60 ein (vgl. 4b und 4c), wobei insbesondere aufgrund der Neigung der Schneidkante 22 im Winkel β gegen die Senkrechte quer zur Längsachse lL des Lochwerkzeugs 20 der vorauseilende Teil der Schneidkante 22 zunächst weniger tief in das blattförmige Material 60 eingreift als der nacheilende Teil der Schneidkante 22. Insbesondere, wenn ein Lochwerkzeug 20 mit einem Wellenschliff 26 in der Schneidkante 22 verwendet wird, kommen weiterhin zunächst die Spitzen der Zähne 28 des Wellenschliffs 26 mit dem blattförmigen Material 60 in Eingriff, wobei bei Weiterdrehen des Lochwerkzeugs 20 ausgehend von den Spitzen des Wellenschliffs 26 Schnitte entlang des Außenumfangs des Lochwerkzeugs 20 vorgenommen werden, die nach Durchlauf des Lochwerkzeugs 20 zu einer vollständigen Ausstanzung eines ausgestanzten Elements 64 führen. Auf Grund der reversible verformbaren Matrize 30 greift das Lochwerkzeug 20 in die Matrize 30 ein, wobei jedoch das ausgestanzte Element 64 in das freie Ende 21 des Lochwerkzeugs 20 eingedrückt wird und insbesondere nicht in der Matrize 30 verbleibt. Die Schneidkante 22 mit innenliegenden Fläche 24 krümmt das ausgestanzte Element 64, insbesondere bei Verwendung einer umlaufenden Schneidkante 22, in etwa schalenförmig. Die Fläche 24 der Schneidkante 22 staucht jedoch das ausgestanzte Element 64 derart, dass, sobald das Lochwerkzeug 20 mit der Matrize 30 nicht mehr in Eingriff ist, das ausgestanzte Element 64 aus dem freien Ende 21 des Lochwerkzeugs 20 springt, ohne dass zusätzliche Ausstoßwerkzeuge von Nöten wären (vgl. 4d und 7). Auf diese Art und Weise wird einerseits sichergestellt, dass das ausgestanzte Element 64 nicht in der Vorrichtung 10 verbleibt und somit keine zusätzlichen Maßnahmen von Nöten sind, die ausgestanzten Elemente 64 aus der Vorrichtung 10 zu entfernen. Weiterhin unterliegt das Lochwerkzeug 20 nur geringem Verschleiß, da es in eine reversibel verformbare Matrize 30 eingreift und somit nur geringen Scherkräften ausgesetzt ist. Die Matrize 30 unterliegt auf Grund der reversiblen Verformbarkeit, d. h. ihrer Elastizität, ebenfalls nur geringem Verschleiß. Dadurch, dass verschiedene Maßnahmen getroffen werden können, um das Lochwerkzeug 20 mit verschiedenen Stellen der umlaufend auf dem zweiten Element 50 angeordneten Matrize 30 in Eingriff zu bringen, wird der Verschleiß des zweiten Elements 50 und der Matrize 30 weiter verringert, sodass auf diese Weise eine kostengünstige, nur geringem Verschleiß unterliegende Vorrichtung 10 bereitgestellt wird.
An dem ersten Element 40 kann lediglich ein Lochwerkzeug 20 angeordnet werden, dessen Drehung derart gesteuert wird, dass die gewünschte Zahl von Löchern 62 in dem blattförmigen Material 60, beispielsweise eine Lochung für DIN A4-Papier oder für US-amerikanische Formate, mit einem einzigen Lochwerkzeug 20 erzeugt wird. Alternativ können auch mehrere Lochwerkzeuge 20 in entsprechendem Winkelabstand an dem ersten Element 40 angeordnet werden, um die gewünschte Lochung in dem blattförmigen Material 60, beispielsweise mit einer Umdrehung des ersten Elements 40, zu erzeugen.

10: Vorrichtung
20: Lochwerkzeug
21: freies Ende
22: Schneidkante
24: Fläche
26: Wellenschliff
28: Zahn
30: Matrize
32: Schicht
40: erstes Element
50: zweites Element
51: erster axialer Bereich
52: zweiter axialer Bereich
60: blattförmiges Material
62: Loch
64: ausgestanztes Element
70: Schleifkegel
80: Motor
90: Motor
91: Antriebsrolle
92: Antriebsrolle
95: Sensor
100: Steuereinheit
lL: Längsachse
lK: Längsachse
A1: erste Achse
A2: zweite Achse
r1: Außenradius
r2: Außenradius
h: Höhe
α: Winkel
β: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006027009 A1 [0003]
- GB 974112 [0003]

Claims

Vorrichtung (10) zum Erzeugen eines Lochs (62) in einem blattförmigen Material (60) mit einem Lochwerkzeug (20) und einer Matrize (30), wobei das Lochwerkzeug (20) an einem um eine erste Achse (A1) rotierenden ersten Element (40) und die Matrize (30) an einem um eine zweite Achse (A2) rotierenden zweiten Element (50) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (30) aus einem reversibel verformbaren Material gefertigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (30) eine Härte von 60 bis 100 shore, vorzugsweise von 70 bis 90 shore, besonders bevorzugt von 80 shore, aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (30) aus Polyurethan gefertigt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Element (50) und der Matrize (30) eine Schicht (32) angeordnet ist, welche eine geringere Härte als die Matrize (30) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (32) eine Härte von 50 bis 70 shore aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochwerkzeug (20) eine Längsachse (lL) aufweist, welche insbesondere senkrecht zu der ersten Achse (A1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochwerkzeug (20) an seinem freien Ende (21) eine umlaufende Schneidkante (22) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochwerkzeug (20) ausgehend von seinem freien Ende (21) abschnittsweise als Hohlzylinder ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (22) durch Anschrägen des freien Endes (21) der Wandung des Hohlzylinders nach innen gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (22) eine innenliegende Fläche (24) aufweist, welche einer Mantelfläche eines Kegelstumpfes entspricht, wobei der Kegelstumpf eine Längsachse (lK) aufweist, die entweder mit der Längsachse (lL) des Lochwerkzeugs (20) identisch ist oder um einen Winkel (α) gegen die Längsachse (lL) des Lochwerkzeugs (20) geneigt angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (22) in einer Ebene liegt, welche um einen Winkel (β) gegen die Senkrechte zur Längsachse (lL) des Lochwerkzeugs (20) geneigt angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (22) einen Wellenschliff (26) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenschliff (26) 5 bis 12 Zähne (28), vorzugsweise 7 bis 9 Zähne (28), aufweist, welche vorzugsweise gleichmäßig über den Außenumfang des Lochwerkzeugs (20) verteilt angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochwerkzeug (20) aus Metall, insbesondere Hartmetall, insbesondere Stahl, gefertigt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (40) mittels eines Motors (80) angetrieben ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (50) mittels eines Motors angetrieben ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (A1) und die zweite Achse (A2) parallel zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Außenradien (r1, r2) des ersten Elements (40) und des zweiten Elements (50) dem Verhältnis zweier Primzahlen entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (50) in Richtung der zweiten Achse (A1) verschiebbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (40) und das zweite Element (50) derart zueinander beabstandet angeordnet sind, dass der Abstand zwischen der ersten Achse (A1) und der zweiten Achse (A2) mindestens der Summe von Außenradius (r1) des ersten Elements (40), Außenradius (r2) des zweiten Elements (50) und doppelter Höhe (h) des blattförmigen Materials (60) entspricht.