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Verfahren zum Herstellen von planen Werkzeugen im Kopierverfahren
für eine Presse zum Stanzen und/oder Prägen und Ausbrechen von mit Stanzschnitten
versehenem Papier, Karton, Kunststoff od. dgl. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
die mehrputzigen Werkzeuge zum Stanzen, Rillen, Prägen und Ausbrechen von Karton,
Papier, Kunststoff od. dgl. aus einem Original in einem Kopierverfahren herzustellen
und außerdem die Herstellung der Stahllinienwerkzeuge, Prägewerkzeuge, Ausbrechwerkzeuge
und Gegenwerkzeuge miteinander zu verbinden, um auf diese Weise erhebliche Zeiteinsparungen
zu erzielen.
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Die bisher üblichen Stahllinienwerkzeuge sind Sperrholzbandstahlschnitte.
Auch die Ausbrechwerkzeuge werden durch Aussägen aus Sperrholz hergestellt. Bekannt
ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Stahllinienwerkzeugen für rotierende
Stammaschinen.
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Alle diese Werkzeuge erfordern bei ihrer Herstellung durch das Aufzeichnen
und Aussägen der Einschnitte für die Stahllinien bzw. der Aussparungen zum Durchstoßen
der Kartonabfälle bei den Ausbrechwerkzeugen einen sehr großen Zeit- und Kostenaufwand.
Bekannt ist ferner ein Verfahren, nach welchem von einem Stanzwerkzeugoriginal Abgüsse
hergestellt und auf diese Weise eine Vielzahl von Einzelwerkzeugen angefertigt werden.
Dieses Gießverfahren ist außerordentlich umständlich und erlaubt nicht die Herstellung
eines zusammenhängenden mehrputzigen Werkzeuges.
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Um die bisherigen langwierigen Arbeitsvorgänge einzusparen, wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, die Einschnitte zur Aufnahme der Stahllinien des Stahllinienwerkzeuges
durch einen Kopiervorgang mittels eines Stahllinienwerkzeugoriginals in eine zeitweise
plastische Kopierschicht einzupressen. Zu diesem Zweck ist die Anfertigung eines
Bandstahlschnittes mit nur einem Nutzen in der bisherigen Arbeitsweise durch Einsägen
der Einschnitte zur Aufnahme der Stahllinien in einen geeigneten Werkstoff erforderlich.
Dieser eine Nutzen, das sogenannte Stahllinienwerkzeugoriginal, wird in eine Kopiermaschine
ähnlich den bisher im Offsetdruck üblichen Kopiermaschinen eingespannt, und die
Stahllinien des Stahllinienwerkzeugoriginals werden mittels der Kopiermaschine dort
in die Kopierschicht eingepreßt, wo entsprechend dem auszustanzenden Druckbogen
ein Stanzwerkzeugnutzen angeordnet werden muß. Durch das Einpressen der Stahllinien
des Originals in die plastische Kopierschicht entstehen Einschnitte, in die die
Stahllinien eingesetzt werden können, nachdem die plastische Kopierschicht erstarrt
ist.
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Sollen von der Kopierschicht bzw. der Mater Stahllinienwerkzeuge,
Ausbrechwerkzeuge und Gegenwerkzeuge angefertigt werden, so werden zu diesem Zweck
die Stahlschneidlinien, die jeweils einen Kartonabfallschnitt ausstanzen, in die
entsprechenden Einschnitte der Mater eingesetzt und der Raum zwischen den Stahllinien
mit Kunststoff ausgefüllt, wobei die Räume, die von den eingesetzten Stahllinien
umschlossen werden und die jeweils genau den Umrissen eines Kartonabfallschnittes
entsprechen, ausgespart bleiben. Nachdem das Ausbrechwerkzeug auf diese Weise angefertigt
ist, wird auf dieses eine Trennschicht aufgebracht und darauf eine zweite Platte
hergestellt, wobei jetzt die von den Stahlschneidlinien umschlossenen Aussparungen,
die jeweils den Umrissen eines Abfallstückes entsprechen, mit ausgefüllt werden.
Man erhält auf diese Weise das Gegenwerkzeug zum Ausbrechwerkzeug, das die Konturen
der Abfallabschnitte positiv erhaben trägt und damit die Abfallabschnitte aus dem
Bogen heraus in das Ausbrechwerkzeug hineinstoßen kann.
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Nachdem auf diese Weise das Ausbrechwerkzeug und das Gegenwerkzeug
zum Ausbrechwerkzeug hergestellt worden ist, werden alle Stahllinien mit der Arbeitsseite
in die Mater eingesetzt, und das Stahllinienwerkzeug wird angefertigt, indem man
zwischen die aus der Mater herausragenden Stahllinien Kunststoff einbringt. Selbstverständlich
kann nach der Mater auch sofort das Stahllinienwerkzeug hergestellt werden, wenn
die Anfertigung eines Ausbrechwerkzeuges und Gegenwerkzeuges nicht erforderlich
ist. Ist die Herstellung eines Ausbrechwerkzeuges nicht notwendig, kann man auch
unter Umständen
die Mater gleich als endgültige Einbettform der
Stahllinien benutzen, wobei die Stahllinien so eingesetzt werden, daß die Arbeitsseite
wie üblich frei aus der Einbettform heraussteht.
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Eine besondere Stabilität der Einbettform läßt sich erreichen, wenn
die Kopierschicht eine leichte Wölbung nach oben aufweist. Die durch Aufbringen
von Kunststoffen nach dieser Kopierschicht angefertigte Einbettform gibt diese Wölbung
dann in negativer Form wieder, d. h., die Einbettform ist in ihrer Mitte schwächer
als an den Außenrändern. Beim praktischen Arbeitsprozeß ist die Einbettform unter
anderem einer ständig wechselnden Biegebeanspruchung bei den Beschleunigungsvorgängen
der Stanzhübe der Maschine ausgesetzt. Durch das Gewölbe läßt sich diese Biegebeanspruchung
ausgezeichnet auffangen. Eine weitere Versteifung wird dadurch erzielt, daß die
Einbettform durch das Einspannen in den Schließrahmen unter einer gewissen Vorspannung
steht, die auf Grund der Wölbung der Biegebeanspruchung entgegengesetzt wirkt.
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Soll das Stahllinienwerkzeug gleichzeitig auch als Prägewerkzeug zur
Erzielung einer Prägezeichnung in dem zu bearbeitenden Werkstoff verwendet werden,
so wird mit Hilfe des Originals in die Kopierschicht eine entsprechende Prägezeichnung
mit eingepreßt. Die nach der Kopierschicht entstandene Einbettform der Stahllinien
trägt dann die in die Kopierschicht eingepreßten Prägekonturen und ist somit gleichzeitig
auch Prägewerkzeug.
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Beim Einpressen der Einschnitte in die Kopierschicht wird die Kopierschicht
durch die eindrängenden Stahlschneidlinien verdrängt. Da die Stahlschneidlinien
relativ schwach sind, ist diese Arbeitsweise ohne Schwierigkeiten anwendbar. Soll
dagegen ein kombiniertes Stanz- und Prägewerkzeug angefertigt werden, ist erheblich
mehr Kopierschicht zu verdrängen, weshalb es zweckmäßig ist, in diesem Falle die
Kopierschicht durch im Original angebrachte Bohrungen hindurchzupressen und so Nutzen
für Nutzen auf eine feste Platte aufzubringen.
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Für die Einbettform der Stahllinien und zur Herstellung von Ausbrechwerkzeug
und Gegenwerkzeug ist die Verwendung von Gießharz möglich. Es besteht aber auch
die Möglichkeit, für diese Werkzeuge erfindungsgemäß Kunststoffe zu verwenden, die
unter bestimmten Verarbeitungsbedingungen während der Erstarrung eine Volumenvergrößerung
erfahren. So können z. B. schäumendes Polystyrol, schäumende Phenol-, Polyester-
und Epoxyd-Äthoxyhn-Harze verwendet werden. Auch ist erfindungsgemäß eine Kombination
von Schaumstoffen und Gießharzen möglich, um den Schaumstoffen eine größere Druck-und
Biegefestigkeit zu verleihen und den Verbrauch an teurem Gießharz auf ein Minimum
zu beschränken.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, die zunächst das Aufbringen
von Gießharzen oder Thermoplasten in einer festen Schicht in einer Stärke von 1
bis 4 mm auf die Kopierschicht vorsieht. Thermoplaste können hierbei unter anderem
durch Flammspritzen aufgebracht werden. Auf diese feste und stabile Kunststoffschicht
können dann billigere Kunststoffe mit geringeren Festigkeitswerten, z. B. harte
Schaumstoffe, bis zur vollen Plattenstärke aufgeschäumt werden. Unter Umständen
ist auf der Rückseite der Einbettform die Anordnung einer zweiten harten Kunststoffschicht
zweckmäßig. Durch eine gewölbte Ausführung der Einbettform sind besonders bei diesem
zwei- oder mehrschichtigen Aufbau der Einbettform sehr gute Festigkeitswerte zu
erzielen.
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Weiterhin erweist es sich als zweckmäßig, die bisher von Hand aufgeklebten
Auswerferschaumgummi in Zukunft durch Aufschäumen entsprechender Schaumstoffe auf
das Stanzwerkzeug aufzubringen.
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Das gesamte Herstellungsverfahren sieht folgende Einzelheiten vor:
In einen Rahmen 1 auf einer Platte 2 wird eine später härtende plastische Kopierschicht
3 eingebracht. Diese kann vorteilhafterweise eine leichte Wölbung nach oben aufweisen.
Rahmen, Platte und Kopierschicht befinden sich in einer Kopiermaschine 4, in der
ein Bandstahlschnittnutzen 5, das sogenannte Original, angeordnet ist, das über
der Kopierschicht 3 hin- und hergefahren werden kann und dort nach unten geführt
wird, wo entsprechend dem Druckbogen ein Nutzen angeordnet werden soll. Beim Nachuntenführen
des Originals pressen die Stahllinien 6 des Originals Einschnitte 7 in die Kopiermasse.
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Es ist aber auch möglich, die Kopierschicht durch ein Hindurchpressen
der plastischen Masse durch entsprechende Bohrungen im Original Nutzen für Nutzen
auf die Platte 2 aufzubringen.
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Soll eine Prägezeichnung mit Hilfe des Stahllinienwerkzeuges in den
zu bearbeitenden Werkstoff eingeprägt werden, so wird ein entsprechender Abdruck
mit Hilfe des Originals in -die Kopierschicht 3 eingepreßt. Auf diese Weise erhält
auch das nach der Kopierschicht angefertigte Stahllinienwerkzeug die Prägezeichnung
und kann somit gleichzeitig als Prägewerkzeug verwendet werden.
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Zur Herstellung von Ausbrechwerkzeug und Gegenwerkzeug (Abb. 2) werden
in die fertig kopierte und erstarrte Kopierschicht 3 zunächst die Stahlschneidlinien
8 eingesetzt, die jeweils einen Werkstoffabfallabschnitt auszustanzen haben. Nach
Auflegen einer Abdeckung 9 wird der Raum zwischen Kopierschicht 3 und Abdeckung
9 mit Kunststoff 10 ausgefüllt, wobei die Aussparungen 11, durch die später die
Werkstoffabfälle hindurchgestoßen werden sollen, frei bleiben.
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Nach dem Erhärten wird die Abdeckung entfernt und eine Trennschicht
12 (Abb. 3) auf die Kunststoffplatte 10 und die Aussparungen 11 aufgebracht. Nach
Aufsetzen eines zweiten Rahmens 13 und der Abdeckung 9 wird der freie Raum mit Kunststoffmasse
14 ausgegossen oder ausgeschäumt, wobei der Kunststoff auch die Aussparungen 11
ausfüllt.
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Nach dem Erhärten der zweiten Kunststoffplatte wird das Gegenwerkzeug
14 (Abb. 4) mit den positiven Reliefteilen 15 von dem Ausbrechwerkzeug 10 abgehoben
und auch das Ausbrechwerkzeug 10 von der Kopierschicht 3 abgenommen, nachdem vorher
die Trennschicht 12 entfernt wurde. Die positiven Reliefteile 15 des Gegenwerkzeuges
14 entsprechen jetzt genau den Aussparungen 11 des Ausbrechwerkzeuges 10.
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Nachdem die Kopierschicht 3 wieder frei ist, werden alle Stahllinien
16 (Abb. 5) für das jetzt anzufertigende Stahllinienwerkzeug eingesetzt. Die Abdeckung
9 wieder aufgelegt und der Zwischenraum mit Kunststoffmasse 17 ausgegossen oder
ausgeschäumt. Nach Erhärten des Kunststoffes kann das nunmehr fertige Stahllinienwerkzeug
17 von der Kopierschicht abgenommen werden.
Falls keine Ausbrechwerkzeuge
erforderlich sind, kann die Kopierschicht gleich als endgültige Einbettform für
die Stahllinien benutzt werden.
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Ausbrechwerkzeug und Gegenwerkzeug sowie das Stahllinienwerkzeug können
aus aufschäumbaren Kunststoffen, z. B. Styropor od. dgl., hergestellt werden. Auch
ein Aufschäumen von Polyesterharz, Epoxyd- oder Äthoxyfinharzen ist möglich.
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Falls nur mit Gießharz gearbeitet wird, ist es denkbar, bei der Herstellung
der Einbettform des Stahllinienwerkzeuges nur so viel Gießmasse 18 (Abb. 6) einzugießen,
daß die Stahllinien auf der Arbeitsseite 19 und der Rückseite 20 frei aus der Gießmasse
herausstehen. Zweckmäßigerweise wird in diesem Fall ein Rahmen 21 in der Stärke
der normalen Einbettform um das Stahllinienwerkzeug gegossen.
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Eine Verbesserung der Festigkeitswerte der Schaumstoffe ist durch
Kombination von Schaumstoffen und Gießharzen möglich, in der Form, daß z. B. mindestens
je eine Schicht von Gießharz 22 (Abb. 7) und Schaumstoff 23 übereinander angeordnet
sind, wobei die harte Kunststoffschicht 22 vorteilhafterweise leicht nach innen
gewölbt sein kann. An Stelle des Gießharzes können für die Schicht 22 auch aufflammbare
Thermoplaste verwendet werden. Auch ist es möglich, auf der Rückseite des Stanzwerkzeuges
nochmals eine harte Kunststoffschicht 24 anzuordnen.
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Eine andere Ausführungsform (Abb. 8) sieht vor, daß nur einzelne Felder
25 des Stahllinienwerkzeuges mit Schaumstoff ausgefüllt werden und dazwischen
Rippen 26 sowie ein äußerer Rahmen 27 aus Gießharz gegossen sind.
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Die Auswerferschaumgummi 28 werden zweckmäßigerweise nicht mehr von
Hand aufgeklebt, sondern durch ein Aufschäumen geeigneter weicher Schaumstoffe aufgebracht.