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Stanzwerkzeug und Verfahren zu seiner Herstellung
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Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Herstellen von Stanzwerkzeugen, insbesondere zur umrißgebenden Bearbeitung von Flachmaterial
aus Weichstoffen wie Kunststoffolie, Leder, Papier, Karton u.dgl., wobei in einen
Tragkörper eine Metall-Schneidelinie in derjenigen Gestalt eingebettet wird, die
das Gegenstück der zu stanzenden Umrißform bildet.
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Ferner bezieht sich die Erfindung auf derartige Stanzwerkzeuge, die
überall dort mit Vorteil anwendbar sind, wo bestimmte Musterungen zur Urnrißgebung
von Flachmaterial gebraucht werden, etwa zur Erzeugung von Schablonen für Maler,
Schriftenmaler, Autolackierer u.dgl., die aber auch zur Verwendung in der Papier-
und Kartonnageindustrie, bei der Verarteiturlg von Furnier, Leder, Kunststoffolien,
Etiketten usw. sowie in der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie geeignet sind.
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Die herkömmliche Bearbeitung von Flachmaterial erfolgt durch Schneiden
oder Stanzen. Beispielsweise werden die Vorlagen für einzelne Motive bislang ausgeschnitten
oder maschinell gestanzt, wobei die Herstellung der Werkzeuge in mancher Hinsicht
problematisch ist und trotz des notwendigen Einsatzes von Facharbeitern und Maschinen
oft auch nur langsam vonstatten geht. So hat man sog. amerikanische Bandstahlschnitte
in Holzträger eingebettet, insbesondere Sperrholz. Dazu war sehr genaues Sägen erforderlich,
was nicht allein laut und stauberzeugend war, sondern zudem einen breiten Spalt
hinterließ, in den nur entsprechend breite Schneidelinien eingesetzt werden konnten,
und zwar mit Hilfe von Biegevorrichtungen, mit denen die erforderlichen Verformungskräfte
aufgebracht wurden. Jedes Werkzeug mußte also in relativ mühsamer Einzelarbeit angefertigt
werden. Dies verursachte nicht bloß beträchtliche Kosten, sondern bot auch Gefahrenquellen
für die dabei tätigen Arbeiter. Außerdem erwies sich das Trägermaterial als in bezug
auf Maßhaltigkeit und Standzeit feuchtigkeitsabhängig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, unter Uberwindung der Nachteile des
Standes der Technik widerstandsfähige und hochbelastbare Stanzwerkzeuge mit einfachen
und wirtschaftlichen Mitteln zu schaffen, wobei die Werkzeuge unter geringem Material-und
Fertigungsaufwand kostengünstig herstellbar sein, sich in größerer Anzahl ohne Maschinen
rasch erzeugen lassen und die Verwendung sehr dünner, flexibler Schneidelinien bei
hoher Standzeit des Werkzeugs gestatten sollen. Ein wichtiges Ziel der Erfindung
ist darUber hinaus die Schaffung von Einrichtungen, die das mehrfache, genaue Abkopieren
von Stanzwerkzeugen ermöglichen.
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Bei einem Stanzwerkzeug der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß der Tragkörper aus einem gehärteten, vorzugsweise wärmeisolierenden
Gußrnaterial besteht
und die Metall-Schneidelinie stoffschlüssig
haltert. Vorzugsweise ist das z.B. aus Beton, Asbestzement, Epoxidharz u.dgl.
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bestehende, ausgehärtete Gußmaterial selbsttragend, gegebenenfalls
auch durch Zusätze wie Glasfasern, Quarzsand u.dgl.
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verstärkt.
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Derartige Werkzeuge können mit denkbar niedrigen Materialkosten hergestellt
und wahlweise mit oder ohne Maschinen benutzt werden. Eine bevorzugte Einsatzart
ist das thermische Trennen von thermoplastischen Folien beispielsweise unter Benutzung
vorhandener Heißprägemaschinen, womit - namentlich bei Verwendung von armiertem
Beton - sehr hohe Stanzleistungen erreichbar sind. Weil ein solcher Stanzvorgang
weitgehend drucklos stattfindet, kann absolut unfallfrei gearbeitet werden.
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Sowohl das ausgestanzte Positiv als auch das Negativ kann verwendet
werden. Ferner ist es möglich, das zu verarbeitende Flachmaterial nur anzustanzen,
eine Trägerschicht (z.B. Silikonpapier) jedoch unverletzt zu lassen, so daß man
sogenannte Negativmodelle für Spritzschablonen, Schilder u.dgl. erhält.
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Das thermische Stanzen oder Durchschweißen ist außer bei Kunststoffolien
auch für Acrylglas, Hart-PVC-Platten, Polyurethanschaum, Zell- bzw. Schaumgummi
usw. bestens geeignet.
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Eine wichtige Verbesserung erzielt man, wenn der Tragkörper eine Versteifung
aufweist, insbesondere eine ritckseitige Lochplatte, wobei sich die Metall-Schneidelinie
an der Versteifung abstützen und/oder mit wenigstens 1 mm oder etwa einem Zehntel
ihrer Hohe in den Tragkörper eingebettet sein kann. Dank dieser Maßnahmen ergibt
sich eine besonders hohe Festigkeit des Werkzeugs und eine noch sicherere Handhabung.
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Derartige Werkzeuge sind bleibend maßhaltig und überaus widerstandsfähig,
da der Stanzdruck großenteils von der Versteifung abgefangen und durch sie auf die
gesamte Einbettung verteilt wird, also nicht mehr linienförmig angreift, wogegen
die Reaktionskraft bisheriger Werkzeuge diese sozusagen umgekehrt
zerstanzen
konnte.
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Eine einfache Konstruktion von Werkzeugen vielfältiger Formen erreicht
man, indem die Umrißform aus mehreren Abschnitten der Metall-Schneidelinie zusammengesetzt
ist, die insbesondere winkelig und lückenlos aneinander anschließen, so daß man
von kontinuierlichen Metallbändern abgehen und beispielsweise aus geraden Stücken
die verschiedensten Umrisse zusammensetzen kann. Auch hierbei lassen sich extrem
dünne und flexible Schneidelinien verwenden, die aus Bandstahl, Eisen, Messing,
Aluminium o.dgl. bestehen und bei geringer Wandstärke ungeschliffen, bei größerer
Stärke an der Schneidkante geschliffen sein können, was das Eindringen in das zu
stanzende Flachmaterial in vielen Fällen naturgemäß stark erleichtert. Es entfällt
jede Notwendigkeit von Brücken zwischen Schneidelinien-Abschnitten, so daß nicht
nur die gestanzten Material stücke ohne Abfall und ohne Nacharbeit gewonnen werden,
sondern auch das Auswechseln unbrauchbar gewordener Schneidelinien unkompliziert
vor sich geht.
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Bedeutsame Vorzüge der Erfindung beruhen darauf, daß der Tragkörper
des Werkzeugs aus einem sehr billigen Material besteht, das infolge seiner Isoliereigenschaften
einen guten Wärmespeicher bildet, so daß beim thermischen Stanzen mit dem einmal
erwärmten Werkzeug etliche Stanzvorgänge ausgeführt werden können, bevor es nachgewärmt
werden muß. Durch die Wahl eines Wärmedehnungen auffangenden, thermisch beständigen
Werkstoffs bleiben die eingebetten Schneidelinien auch bei Anwendung höherer Temperaturen
von z.B. 200°C fest verankert; herkömmliche Werkzeuge aus Holz u.dgl. konnten der
Wärmebeanspruchung nicht standhalten. Die Verwendung einer Versteifung am Tragkörper
trägt wesentlich dazu bei, die GebrauchstUchtigkeit des Werkzeugs auf einfachste
Weise erheblich zu steigern.
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Ein fortschrittliches Verfahren der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß
so gestaltet, daß auf einer die genaue
Umrißform linienförmig,
z.B. gezeichnet oder fotografisch, wiedergebenden Unterlage in dieser Umrißform
eine Zwischen halterung aufgebracht, durch diese eine Lagefixierung der Metall-Schneidelinie
bewirkt, letztere mit einem vorgegebenen Teil ihrer Höhe in ein härtbares plastisches
Bett eingesetzt und die Zwischenhalterung von der Metall-Schneidelinie bzw.
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von dem gehärteten Bett abgenommen wird. Dadurch ist es möglich, außerordentlich
schmale und gut biegsame Schneidelinien mittels der Zwischenhalterung einstweilig
zu fixieren und anschließend in den Tragkörper lagerichtig einzubetten.
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Die Abmessungen der Schneidelinien können den verschiedensten Anforderungen
bequem angepaßt werden. Insbesondere kann man je nach Art bzw. Beschaffenheit und
Stärke des zu stanzenden Materials eine passende Höhe und/oder Dicke der Schneidelinie
so wählen, daß der Materialeinsatz für das Werkzeug und dessen Handhabungszeit beim
Stanzvorgang minimal bleiben.
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Eine Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin,
daß auf eine Zeichnung, ein Foto o.dgl. der zu stanzenden Umrißform eine durchsichtige
Unterlage aufgesetzt und auf letztere die Zwischenhalterung form- oder stoffschlüssig
aufgebracht wird, wobei eine ebene Unterlage, z.B.
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eine Glasplatte verwendet und darauf die Zwischenhalterung flächig
abgestützt werden kann, etwa in Form einer mit der Unterlage stoffschlüssig verbundenen,
dünnen Halteschicht.
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Vorzugsweise senkrecht zu dieser kann die Schneidelinie in der erforderlichen
Gestalt aufgesetzt werden, wobei der Kompliziertheit der Motivgestaltung praktisch
keine Grenze gesetzt ist.
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Dies gilt auch bei einer anderen Verfahrensführung nach der Erfindung,
wobei eine Zwischenhalterung aus einem weichelastischen Material wie Gummi in einer
Schichtdicke verwendet wird, die wenigstens 1 mm oder etwa ein Zehntel der Höhe
der Metall-Schneidelinie beträgt. In eine solche Zwischenhalterung kann die Umrißform
scharf eingeschnitten und sodann die Metall-Schneidelinie in die scharfe Schnittrille
eingepaßt werden.
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Auf diese Weise ist die exakte Lagefixierung sogar bei extrem engen
Kurven, Ecken o.dgl. gewährleistet, ohne daß die Schneidelinie vor dem Einsetzen
bleibend verbogen werden müßte.
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Man spart also nicht nur einen Arbeitsgang, sondern erzielt auch eine
höhere Genauigkeit und vermeidet Fehlerquellen.
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Eine wichtige Weiterbildung der Erfindung, für die selbständiger Schutz
beansprucht wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Kunststoffband, das im wesentlichen
die gleiche Wandstärke wie die Metall-Schneidelinie besitzt, in der genauen Umrißform
festgelegt und hiervon ein Gußabdruck erzeugt wird, der als Zwischenhalterung zur
Lagefixierung der Metall-Schneidelinie bei deren Einbettung dient. Hierdurch gewinnt
man auf verblüffend einfache Weise die Rille, in der die Metall-Schneidelinie absolut
formrichtig verankerbar ist. Man geht zweckmäßig so vor, daß man auf die Unterlage
eine dünne, vorzugsweise transparente Klebeschicht aufbringt, senkrecht zu ihr das
Kunststoffband aufsetzt und nach Erzeugung des Gußabdrucks diesen von dem Kunststoffband
löst, worauf man an dessen Stelle in den Gußabdruck die Metall-Schneidelinie einsetzt
und letztere in ihrem Bett verankert. Mit Vorteil wird für die Festlegung des Kunststoffbandes
ein Kleber benutzt, welcher auf der Unterlage haftet, nicht hingegen an dem Gußabdruck.
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Wahlweise oder zusätzlich kann man das Kunststoffband zur Sicherung
seiner Lagefixierung auf der Unterlage vor dem Anfertigen des Gußabdruckes mit einem
Sprühlack überziehen.
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Die in dem Gußabdruck lösbar lagefixierte Metall-Schneidelinie wird
in einem härtbaren Gußmaterial verankert und samt dem gehärteten Gußblock aus dem
Gußabdruck entnommen.
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Man erkennt, daß in jeder Phase des Arbeitsablaufes eine Korrektur
der Schneidelinien-Lage bequem durchgeführt werden kann, was nach keinem herkömmlichen
Verfahren möglich ist.
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Eine andere Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung sieht
vor, daß als Zwischenhalterung Profilstücke verwendet werden, an welche die Metall-Schneidelinie
in solcher Anordnung angefügt wird, daß die genaue Umrißform freibleibt, worauf
letztere mit einem härtbaren plastischen Material derart vergossen wird, daß die
Metall-Schneidelinie das gehärtete Bett in vorgegebener Höhe Uberragt. Man kann
hiernach baukastenartig einzelne Formen oder Gruppenanordnungen in einfacher und
maßhaltiger leise schnell und preiswert herstellen.
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Noch eine andere Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung sieht
vor, daß auf einer die genaue Umrißform linienförmig, z.B. gezeichnet oder fotografisch,
wiedergebenden Unterlage in dieser Umrißform eine Zwischenhalterung aufgebracht
und durch diese eine Lagefixierung von Abstandsstücken unter Freilassen der genauen
Umrißform bewirkt wird, worauf diese mit einem härtbaren plastischen Material vergossen
wird, und daß die gehärteten Guß stücke von der Zwischenhalterung sowie den Abstandsstücken
abgenommen und mit eingesetzter Metall-Schneidelinie aneinander gefügt werden. Die
Verwendung von Abstandsstücken ermöglicht es, bestimmten Lage- und/oder Werkstofftoleranzen
so Rechnung zu tragen, daß das fertige Werkzeug exakt die benötigten Maße und Formen
aufweist.
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In jedem Falle kann bei der Anfertigung der Zwischenhalterung und/oder
des gehärteten Bettes eine äußere Begrenzung vorgesehen werden, z.B. durch Stahlbänder,
Rahmen o.dgl., um das z.B. aus Beton, Asbestzement, Epoxidharz u.dgl. bestehende
Gußmaterial vor dem Aushärten in an sich bekannter Weise einzugrenzen.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Darin zeigen:
Fig. 1 eine Schrägansicht eines Stanzwerkzeugs nach
der Erfindung, Fig. 2 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Stanzwerkzeugs
im Schlußstadium der Herstellung, Fig. 3a und 3b schematisierte Schnittansichten
eines Stanzwerkzeugs in zwei Arbeitsgängen bei der Herstellung nach der Erfindung,
Fig. 4a, 4b und 4c schematisierte Seitenansichten, teilweise im Schnitt, von Arbeitsgängen
bei der erfindungsgemäßen fIerstellung von Stanzwerkzeugen und Fig. 5a, 5b und 5c
schematisierte ansichten von Teil-Arbeitsgöngen bei verschiedenen Herstellungsweisen
nach der Erfindung.
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Fig. 1 zeigt ein erfindungsgeniäß hergestelltes Stanzwerkzeug 10 mit
einem Tragkörper 12, in den eine nu schematisch angedeutete Stützplatte 14 eingebettet
sein kann, und einer Schneidelinie 16, die mit einer Höhe H über den Tragkörper
12 hinausragt. Man erkennt, daß die Schneidelinie 16 aus verschiedenen Abschnitten
zusammengesetzt sein kann, von denen in Fig. 1 nur die Abschnitte 18,18' gezeichnet
sind, um eine Umrißform 20 zu begrenzen. Im gezeichneten Beispiel ist dies die Ziffer
1.
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Für die Herstellung derartiger Stanzwerkzeuge sieht die Erfindung
verschiedene Verfahren vor. Das Schlußstadium eines Verfahrens ist in der Schnittansicht
von Fig. 2 veranschaulicht. Auf einer Glasplatte 32 befindet sich eine vorzugsweise
durch Verklebung mit ihr verbundene Gummischicht 44. In diese ist, was sich vorzugsweise
bei einfachen Mustern bequem durchführen läßt, eine scharfe Rille eingeschnitten,
in welche eine Schneidelinie (= Messer) 48 mit der Schneide zuerst eingesetzt wird.
Nun kann der Tragkörper 50 gegossen und zur Versteifung eine Lochplatte 52 aufgesetzt
werden, welche an der rückseitigen Stirnflache der Schneidelinie 48 zur Anlage kommt.
Nach Aushärten des Tragkörpers 50 kann der Verbundkörper 32/44 abgenommen werden,
so daß die Schneidkante 22 der Schneidelinie 48 freiliegt und das Stanzwerkzeug
10 verwendbar ist.
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Eine andere Herstellungsmethode ist in Fig. 3a und 3b gezeigt.
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Im ersten Arbeitsgang (Fig. 3a) wird auf eine Zeichnung 30, deren
Striche 28 schematisch angedeutet sind, eine Glasplatte 32 aufgelegt. Diese wird
mit einer doppelseitig haftenden Kleberschicht 34 versehen, auf welche nun genau
der Strichführung 28 folgend ein Kunststoffband 36 senkrecht aufgesetzt werden kann.
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In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, einen gestrichelt angedeuteten,
hauchdünnen Überzug 62 aufzusprühen oder in anderer Weise anzubringen, um das Kunststoffband
36 in seiner Lage auf der Kleberschicht 34 zumindest vorübergehend zu fixieren.
Innerhalb
einer Randbegrenzung 214 wird dann beispielsweise aus
Gips oder eine anderen geeigneten Material ein Guß abdruck 38 erzeugt, der nach
dem Aushärten von der Glasplatte 32 abgehoben werden kann.
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Im zweiten Arbeitsschritt (ig. 3b) wird die Deckflache 40 des Druckabgusses
38 auf eine (nicht dargestellbi Unterlage gelegt und das Kunststoffband 38 entfernt.
In die zurückbleibenden Nuten oder Rillen 46 kann nun die Schneidelinie 48 mit der
Schneide nach unten eingesetzt werden, worauf ein Trennniittel (z.B. Bohnerwachs,
Silikonöl oder ein Polyesterharz) in einer dünnen Schicht 42 auf die nunmehrige
Oberseite des Guß abdruckes 38 aufgebracht und nach Aufsetzen einer Randbegrenzung
26 der eigentliche Tragkörper 50 gegossen werden kann. Nach dessen Aushartung kann
die Randbegrenzung entfernt und der Tragkörper samt der darin verankerten Schneidelinie
48 aus dem Guß abdruck 38 herausgehoben werden.
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Eine Variante des Verfahrens nach der Erfindung ist in Fig. 4a bis
4c dargestellt. Eine Zeichnung 30, deren Strichführung 28 schematisch angedeutet
ist, weist eine Klebefolie 64 auf. Genau neben oder auf die Striche 28 kann man
Abstandsbleche 56 setzen, die durch Profilstücke 54 in ihrer Lage fixiert werden,
wozu sie an den Seiten weitere (nicht gezeichnete) Klebefolien tragen können. Die
lagefixierte Anordnung (Fig. 4a) kann dann auf einen Boden 60 übergeschoben werden,
um Füllstücke 58 zwischen die Abstandsstücke 56 zu gießen. Sind diese Füllstücke
58 ausgehärtet, so bilden sie sog. Nutzen, also Bauklötze für sich periodisch wiederholende
Muster. Deren Anordnung zeigt Fig. 4c. Man erkennt, daß anstelle der Abstandsbleche
56 nun zwischen die Bauklötze 58 jeweils eine Schneidelinie 48 eingesetzt ist. Die
Anordnung kann beispielsweise auf einer Lochplatte 52 oder einem anderen geeigneten
Träger nach unten abgestützt und gegebenenfalls daran
befestigt
sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die verschiedenen Bauklötze von einer
(nicht gezeicimeten) Randbegrenzung in eÁakten Abmessungen starr zusammenzuhalten.
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Dies kann auch für den vorhergehenden Arbeitsschritt (Fig. 4b) gemacht
werden, so daß sich die Füllstücke 58 bereits genau in den sich wiederholenden Abmessungen
aneinandergereiht gießen lassen. Nach Entfernen der Abstandsbleche 56 können die
Schneidelinien bzw. Messer 48 eingesetzt und verankert werden.
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Ausführungsbeispiele hierfür sind in Fig. 5a bis 5c dargestellt.
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Auf einer hier nur schematisch angedeuteten Unterlage kennen Profilstücke
54 und/oder Füllstücke 56 so zusammen- und auseinandergeschoben werden, daß Abstandsbleche
56 zun;.chst stramm gehalten (Fig. 5a), dann herausgezogen und durch Schneidelinien
48 ersetzt werden (Fig. 5b) wobei die Festlegung der Schneidelinien 48 durch eine
Kleberschicht 34 und/oder durch Zusammenpressen der Profil- bzw. Füllstücke 54,58
erfolgen kann. Es ist auch möglich, wie in Fig. Sc schematisch veranschaulicht,
etwa die Füllstücke 58 seitlich mit Klebefolien 64 zu versehen und die Schneidelinien
46 mit deren Hilfe festzulegen, indem die Bauklötze bzw. Füllstücke 58 einfach in
ihrer Ebene zusammengedrückt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden
Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen
und Verfahrens schritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten
Kombinationen erfindungswesentlich sein.