DE102022128541A1

DE102022128541A1 - Stanzanordnung und Verfahren zum Betreiben einer Stanzanordnung

Info

Publication number: DE102022128541A1
Application number: DE102022128541.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Siebert
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2022-10-27
Filing date: 2022-10-27
Publication date: 2024-05-02
Also published as: EP4368359A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stanzanordnung (16), umfassend ein Stanzwerkzeug (17), das zum Ausstanzen eines Stanzlings (10) einen entlang einer Längsachse verstellbaren Stempel (1) und eine Matrize (2) umfasst, wobei die Matrize (2) eine Durchgangsöffnung (7) für den Durchtritt des Stanzlings (10) umfasst, und ein antreibbares Transportband (8), welches in Fallrichtung unterhalb der Durchgangsöffnung (7) der Matrize (2) angeordnet ist. In die Durchgangsöffnung (7) ragt eine Schulter (14) zur Ablenkung eines herabfallenden Stanzlings (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Stanzanordnung, die ein Stanzwerkzeug umfasst, das zum Ausstanzen eines Stanzlings einen entlang einer Längsachse verstellbaren Stempel und eine Matrize aufweist, wobei die Matrize eine Durchgangsöffnung für den Durchtritt des Stanzlings umfasst. Die Stanzanordnung umfasst außerdem ein antreibbares Transportband, welches in Fallrichtung unterhalb der Durchgangsöffnung der Matrize angeordnet ist.
Mit Hilfe von Stanzwerkzeugen werden Flachteile, u.a. auch Wert- oder Sicherheitsprodukte wie beispielsweise ID-Karten, aber auch Ausnehmungen aus planaren Schichten erzeugt. Dieser Prozess läuft meist automatisiert, die Herstellungsdauer und Genauigkeit des Stanzwerkzeuges wird so erhöht. Bei technisch einfach ausgeführten Stanzwerkzeugen fallen die gestanzten Teile im freien Fall durch die Durchgangsöffnung der Stanzmatrize auf ein unterhalb vorbeilaufendes Transportband. Hier kommt es immer wieder zu Verklemmungen von gestanzten Karten im Stanzwerkzeug. Dies ist dann immer mit dem Stillstand der Produktionsmaschine und mit der Produktion von Ausschuss verbunden, da die aus Kunststoff bestehenden ID-Karten leicht zerkratzen.
Vorzugsweise liegt das ausgestanzte Wert- oder Sicherheitsprodukt mithin der Stanzling, in ID 1-, ID 2-, ID 3- oder in irgendeinem anderen Format vor, beispielsweise in Heftform, wie bei einem passähnlichen Gegenstand. Das Wert- oder Sicherheitsprodukt ist im Allgemeinen ein Laminat aus mehreren Dokumentenlagen, die passgenau unter Wärmeeinwirkung und unter erhöhtem Druck flächig miteinander verbunden sind. Diese Produkte sollen den normierten Anforderungen genügen, beispielsweise ISO 10373, ISO/IEC 7810, ISO 14443.
Die DE 10 2014 000 133 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem ein Substrat und ein Füllmaterial auf unterschiedlichen Ebenen geführt werden, wobei in einer ersten Ebene aus dem Substrat eine Ausnehmung gestanzt wird, und wobei in einer anderen Ebene ein zu der Ausnehmung passendes Element ausgestanzt wird. Das Element wird anschließend in die Ausnehmung eingesetzt.
Die BPRI 0505689-6 A beschreibt eine Anordnung, bei der aus zwei verschiedenen Holzschichten jeweils eine Ausnehmung und ein dazu passendes Element ausgestanzt werden, wobei der Stanzling in die Ausnehmung eingesetzt wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stanzanordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Stanzanordnung bereitzustellen, welche die vorstehend beschriebenen Nachteile beseitigt oder zumindest mindert.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Stanzanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Stanzanordnung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass in die Durchgangsöffnung eine Schulter zur Ablenkung eines herabfallenden Stanzlings ragt. Damit ist der Vorteil verbunden, dass Produktion von Ausschuss, Verklemmungen von gestanzten Karten und der Stillstand der gesamten Stanzanordnung verhindert wird.
Um das Aufkommen des ausgestanzten Stanzlings auf seiner gewünschten Seite sicherzustellen, ist die Schulter an einer Seitenwandung der Durchgangsöffnung angeordnet, die einer Transportrichtung des Transportbandes entgegengesetzt ist. Zum selben Zweck ist die Schulter senkrecht zur Längsachse angeordnet. Die Schulter ist an ihren Kanten abgerundet, um eine Beschädigung des Stanzlings zu vermeiden. Die Schulter kann als Platte ausgeführt sein, um die Kipprichtung des Stanzlings sicherzustellen. Sie kann aber auch als Stab ausgeführt sein, wodurch eine weniger komplexe Anordnung geschaffen ist, für die zudem weniger Material benötigt wird. Die Schulter kann zudem aus elastischen Materialien, wie beispielsweise aus Gummi bestehen, um Makel auf den Stanzlingen zu vermeiden.
Die Durchgangsöffnung der Stanzanordnung ist in Fallrichtung hin breiter werdend ausgestaltet, sodass Verklemmungen vermieden werden.
Zum zeitweise Fixieren des Substrats während des Stanzvorgangs ist der Matrize ein in Längsrichtung verstellbarer Niederhalter auf ihrer dem Stempel zugewandten Seite zugeordnet.
Der Stempel der Stanzanordnung weist einen beweglichen Auswerfer auf. Dadurch wird sichergestellt, dass sich der Stanzling aus dem Substrat löst. Die Freigabe des Stanzlings und damit der gesamte Stanzprozess läuft damit beschleunigt ab, und gewährleistet, dass der Stanzling auf der gewünschten dem Transportband zugewandten Seite darauf aufkommt. Der Auswerfer ist unabhängig von dem Stempel entlang oder parallel zur Längsachse verstellbar. Er ist vorzugsweise mit einer Druckluftleitung gekoppelt und pneumatisch betätigbar. Es ist die Möglichkeit vorhanden, dass der Auswerfer über eine mechanische Kopplung betätigbar ist. Jede andere Art der Kopplung, die eine Betätigung des Auswerfers ermöglicht, ist ebenfalls einsetzbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Stanzanordnung umfasst insbesondere die folgenden Schritte:

a. Antreiben des Transportbandes in einer Transporteinrichtung,
b. Einlegen oder Auflegen eines Substrates auf die Matrize,
c. Verstellen des Stempels entlang der Längsachse und Ausstanzen des Stanzlings aus dem Substrat,
d. Ablenken der Fallbewegung des ausgestanzten Stanzlings durch die Schulter, bevor der Stanzling auf dem Transportband zum Liegen kommt und in Transportrichtung abtransportiert wird.

Der Matrize ist dabei bevorzugt ein Niederhalter auf ihrer dem Stempel zugewandten Seite zugeordnet, mit dem das Substrat vor der Verstellung des Stempels fixiert wird. Hierfür ist der Niederhalter auch zwischen zwei Stallungen verstellbar. Das der Schulter abgewandte Ende des Stanzlings kontaktiert das Transportband zuerst, bevor der Stanzling auf dem Transportband zum Liegen kommt. Dadurch wird das Aufkommen des Stanzlings auf dem Transportband mit der gewünschten Seite sichergestellt. Ein Verklemmen des Stanzlings wird vermieden. Das der Schulter zugewandte Ende des Stanzlings wird von der Schulter zurückgehalten und kontaktiert das Transportband deshalb zuletzt. Die Schulter dreht bei der Fallbewegung den Stanzling um eine senkrecht bezüglich der Fallrichtung und senkrecht bezüglich der Transportrichtung orientierte Achse. Der Stempel weist vorzugsweise einen beweglichen Auswerfer auf, der den Stanzling durch die Durchgangsöffnung der Matrize drückt, um den Stempel zu lösen. Dies gewährleistet die sichere Freigabe des Stanzlings aus dem Stanzwerkzeug. Der Auswerfer wird insbesondere über eine Druckluftzuleitung pneumatisch betätigt, um ihn parallel zu oder entlang der Längsachse des Stempels relativ bezüglich des Stempels zu verstellen. Durch die Betätigung mit Druckluft bleibt der Stanzprozess sehr umweltfreundlich und verschmutzungsarm.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsvarianten unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in einer beliebigen Kombination miteinander vorteilhaft. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsvarianten stellen lediglich Beispiele dar, welche den Gegenstand der Erfindung jedoch nicht beschränken. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung der Stanzanordnung im Querschnitt in einer Ausgangsposition, und
2 eine schematische Darstellung der Stanzanordnung im Querschnitt nach Ausstanzen des Stanzlings.

In den 1 und 2 ist die Stanzanordnung 16 im Querschnitt mit einem Stanzwerkzeug 17 und einem Transportband 8 gezeigt. Das Stanzwerkzeug 17 umfasst zum Ausstanzen eines Stanzlings 10 einen entlang einer Längsachse verstellbaren Stempel 1 und eine Matrize 2, wobei die Matrize eine Durchgangsöffnung 7 für den Durchtritt des Stanzlings 10 aufweist. In Fallrichtung unterhalb der Durchgangsöffnung 7 der Matrize 2 befindet sich das antreibbare Transportband 8. Dieses ist vorliegend als ein angetriebenes umlaufendes Förderband gebildet; mit einem oberen Trum und mit einem unteren Trum. Zur Ablenkung eines herabfallenden Stanzlings 10 ragt eine Schulter 14 in die Durchgansöffnung 7. Die Schulter 14 ist an der Seitenwandung der Durchgangsöffnung 7 angeordnet, die einer Transportrichtung des Transportbandes 8 entgegengesetzt ist, um eine Verklemmung des Stanzlings in der Stanzanordnung 16 zu verhindern. Zum selben Zweck ist die Schulter 14 in der vorliegend senkrecht zur Längsachse angeordnet und die Durchgangsöffnung 7 in Fallrichtung hin breiter werdend ausgestaltet. Zusätzlich ist sie in der vorliegenden Ausführungsform an ihren Kanten abgerundet, um den Stanzling 10 vor Kratzern zu schützen. Beim Herabfallen des Stanzlings 10 wird er von der Schulter 14 um eine senkrecht bezüglich der Fallrichtung und senkrecht bezüglich der Transportrichtung orientierte Achse verdreht. Der Abstand zwischen der Matrize 2 und des Transportbands 8 ist geringer als der Durchmesser des Stempels 1, wodurch eine Drehung des Stanzlings 10 von 90 Grad und mehr ausgeschlossen wird.
Der Matrize 2 ist ein verstellbarer Niederhalter 3 auf ihrer dem Stempel 1 zugewiesenen Seite zugeordnet, um das Substrat 6 beim Stanzen zu fixieren. Der Stempel 1 weist einen beweglichen Auswerfer 4 auf. In 1 ist dieser in seiner Ausgangsposition und 2 in seiner ausgefahrenen Position nach dem Ausdrücken des Stanzlings 10 zu sehen. Der Auswerfer 4 ist unabhängig von dem Stempel entlang oder parallel zur Längsachse verstellbar. Zudem ist er mit einer Druckluftleitung 5 gekoppelt und pneumatisch betätigbar.
Das Verfahren zum Betreiben einer derartigen Stanzanordnung 16 umfasst dabei die folgenden Schritte:

a. Antreiben des Transportbandes 8 in einer Transportrichtung,
b. Auflegen eines Substrates 6 auf die Matrize 2,
c. Verstellen des Stempels 1 entlang der Längsachse und Ausstanzen des Stanzlings 10 aus dem Substrat 6,
d. Ablenken der Fallbewegung des ausgestanzten Stanzlings 10 durch die Schulter 14, bevor der Stanzling 10 auf dem Transportband 8 zum Liegen kommt und in Transportrichtung abtransportiert wird.

In der vorliegenden Ausführungsform ist der Matrize 2 ein Niederhalter 3 auf ihrer dem Stempel 1 zugewandten Seite zugeordnet, sodass das Substrat 6 vor Verstellung des Stempels 1 vom Niederhalter 3 fixiert wird. Des Weiteren ist das vorliegende Verfahren so ausgelegt, dass ein der Schulter 14 abgewandtes Ende des Stanzlings 10 das Transportband 8 zuerst kontaktiert, bevor der Stanzling 10 flächig auf dem Transportband 8 zum Liegen kommt. Die Schulter 14 dreht den Stanzling 10 während der Fallbewegung um eine senkrecht bezüglich der Fallrichtung und senkrecht bezüglich der Transportrichtung orientierte Achse.
Der Stempel 1 weist einen beweglichen Auswerfer 4 auf, der den Stanzling 10 durch die Durchgangsöffnung 7 drückt, um den Stanzling 10 vom Stempel 1 zu lösen. Der Auswerfer 4 wird über eine Druckluftzuleitung 5 pneumatisch betätigt, um ihn parallel zu oder entlang der Längsachse des Stempels relativ bezüglich dem Stempel 1 zu verstellen.
Im Ergebnis zeichnet sich die vorliegende Erfindung durch einen einfachen Aufbau aus, der die Ausschussquote stark reduziert. Die Integration der Schulter 14 in die Matrize 2, genauer in die Durchgangsöffnung 7, ist mit geringen oder keinen nennenswerten Kosten verbunden. Maschinenstillstände sind vermieden und gestanzte Teile werden prozesssicher weitergeleitet.
BEZUGSZEICHENLISTE

1: Stempel
2: Matrize
3: Niederhalter
4: Auswerfer
5: Druckluftleitung
6: Substrat
7: Durchgangsöffnung (Fallschacht)
8: Transportband
10: Stanzling
13: Abstand
14: Schulter
16: Stanzanordnung
17: Stanzwerkzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014000133 A1 [0004]

Claims

Stanzanordnung (16), umfassend ein Stanzwerkzeug (17), das zum Ausstanzen eines Stanzlings (10) einen entlang einer Längsachse verstellbaren Stempel (1) und eine Matrize (2) umfasst, wobei die Matrize (2) eine Durchgangsöffnung (7) für den Durchtritt des Stanzlings (10) umfasst, und ein antreibbares Transportband (8), welches in Fallrichtung unterhalb der Durchgangsöffnung (7) der Matrize (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Durchgangsöffnung (7) eine Schulter (14) zur Ablenkung eines herabfallenden Stanzlings (10) ragt.
Stanzanordnung (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (14) an einer Seitenwandung der Durchgangsöffnung (7) angeordnet ist, die einer Transportrichtung des Transportbandes (8) entgegengesetzt ist.
Stanzanordnung (16) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (14) senkrecht zur Längsachse angeordnet ist.
Stanzanordnung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (14) an ihren Kanten abgerundet ist.
Stanzanordnung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (7) in Fallrichtung hin breiter werdend ausgestaltet ist.
Stanzanordnung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrize (2) ein Niederhalter (3) auf ihrer dem Stempel (1) zugewandten Seite zugeordnet ist.
Stanzanordnung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (1) einen beweglichen Auswerfer (4) aufweist.
Stanzanordnung (16) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerfer (4) unabhängig von dem Stempel (1) entlang oder parallel zur Längsachse verstellbar ist.
Stanzanordnung (16) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerfer (4) mit einer Druckluftleitung (5) gekoppelt und pneumatisch betätigbar ist.
Verfahren zum Betreiben einer Stanzanordnung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Schritte: a. Antreiben des Transportbandes (8) in einer Transportrichtung, b. Einlegen oder Auflegen eines Substrates (6) auf die Matrize (2), c. Verstellen des Stempels (1) entlang der Längsachse und Ausstanzen des Stanzlings (10) aus dem Substrat (6), d. Ablenken der Fallbewegung des ausgestanzten Stanzlings (10) durch die Schulter (14), bevor der Stanzling (10) auf dem Transportband (8) zum Liegen kommt und in Transportrichtung abtransportiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrize (2) ein Niederhalter (3) auf ihrer dem Stempel (1) zugewandten Seite zugeordnet ist, und dass das Substrat (6) vor der Verstellung des Stempels (1) vom Niederhalter (3) fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Schulter (14) abgewandtes Ende des Stanzlings (10) das Transportband (8) zuerst kontaktiert, bevor der Stanzling (10) flächig auf dem Transportband (8) zum Liegen kommt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (14) den Stanzling (10) während der Fallbewegung um eine senkrecht bezüglich der Fallrichtung und senkrecht bezüglich der Transportrichtung orientierte Achse dreht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (1) einen beweglichen Auswerfer (4) aufweist, und dass der Auswerfer (4) den Stanzling (10) durch die Durchgangsöffnung (7) der Matrize (2) drückt, um den Stanzling (10) vom Stempel (1) zu lösen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerfer (4) über eine Druckluftleitung (5) pneumatisch betätigt wird, um ihn parallel zu oder entlang der Längsachse des Stempels (1) relativ bezüglich des Stempels (1) zu verstellen.