EP1889696A1

EP1889696A1 - Stanzvorrichtung und Verfahren zum Betrieb davon

Info

Publication number: EP1889696A1
Application number: EP06016952A
Authority: EP
Inventors: Michael Engel; Stephan Stirnimann; Alex Schuhmacher
Original assignee: Blumer Maschinenbau AG
Current assignee: Blumer Maschinenbau AG
Priority date: 2006-08-14
Filing date: 2006-08-14
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2026-08-14
Also published as: ES2391978T3; EP1889696B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stanzen von Zuschnitten (30) aus einem Materialbogen (16), insbesondere von Karten aus einem Karton-, Plastik- oder Verbundmaterial. Zwei hohlzylindrische Stanzmesser (10, 12) werden derart aufeinander zu bewegt, dass sie (10, 12) während des Stanzvorgangs unter Bildung einer Seele (28) im Materialbogen (16) voneinander beabstandet sind. Mit einem innerhalb des ersten Stanzmessers (10) angeordneten, relativ zum ersten Stanzmesser (10) beweglichen Stempel (14) wird der Zuschnitt durch eine in Stanzrichtung (S) durchgehende Öffnung (24) im zweiten Stanzmesser (12) und einer diesem zugeordneten Trägervorrichtung (22) ausgestossen. Die Messerkrone (11) des ersten Stanzmessers (10) definiert eine Messerkontur (11'), die kleiner ist als die entsprechende Messerkontur (13') des zweiten Stanzmessers (12). Hierdurch gelingt die Verbesserung der Qualität der Schnittkanten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stanzvorrichtung gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betrieb davon gemäss Anspruch 12.
Eine gattungsgemässe Stanzvorrichtung und ein entsprechendes Betriebsverfahren sind beispielsweise aus der EP-B 0 773 856 , EP-A 1378330 und der WO 85/01241 bekannt. Eine gattungsgemässe Vorrichtung ist auch in der nicht vorveröffentlichten europäischen Patentanmeldung Nr. 05 020 381 beschrieben. Der zu schneidende Materialbogen wird zwischen zwei im Profil keilförmige, hohlzylindrische Stanzmesser gebracht. Die Stanzmesser sind zum Stanzen gegeneinander beweglich. Durch Anschläge oder durch geeignete Ansteuerung wird sichergestellt, dass sie sich in ihrer Endposition nicht berühren können. Auf diese Weise wird der Materialbogen mit Ausnahme einer dünnen Seele von zwei Seiten symmetrisch geschnitten. Der Zuschnitt wird mittels eines stempelartigen Kerns, der in einem der Messer angeordnet ist, aus dem Materialbogen herausgebrochen. Derartige Vorrichtungen haben den Vorteil, dass sich die Stanzmesser nicht so leicht abnutzen wie beispielsweise beim vollständigen Durchstanzen durch den Materialbogen. Hierbei trifft das Stanzmesser auf eine Unterlage auf. Des weiteren kann die Bildung von Graten im Bereich der Ober- bzw. Unterseite des Zuschnitts Kanten vermindert werden. Solche Grate treten beispielsweise beim Matrizen-Patrizen-Schneiden aufgrund der seitlichen Verdrängung des Materials des Bogens durch das Messer auf.
Die durch die Messerkronen definierten Messerkonturen sind bei den bekannten Stanzvorrichtungen jeweils identisch. Die an der Oberseite des Materialbogens geschnittene Kontur ist deckungsgleich mit der an der Unterseite geschnittenen Kontur.
Insbesondere im Stanzverfahren hergestellte Kunststoffkarten, die z.B. als Bank-, Kredit- oder Chipkarten oder als Identitätskarten, Datenseite im Pass oder Führerausweis verwendet werden sollen, müssen die in der Regel normierte Länge und Breite sehr genau einhalten. Das Format von Kreditkarten ist beispielsweise in Norm ISO 7810 beschrieben. Ausserdem besteht die Anforderung, dass die Schnittkanten glatt ohne Grate und ohne fühlbare Rauhigkeit sein müssen. Denn Grate können insbesondere bei harten Kunststoffen wie z.B. Polycarbonaten während des Herstellungsprozesses die anderen Karten zerkratzen, was zu vermeiden ist, da die Funktion der Karte hierdurch beeinträchtigt werden kann. Des weiteren können Grate beim späteren Gebrauch in Kartenlesern zu Fehlern beim Einlesen führen, z.B. indem die Karte hängen bleibt. Ausserdem soll sich die Karte bei der Handhabung angenehm anfühlen. In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Qualität der Schnittkanten auch bei den oben beschriebenen gattungsgemässen Stanzverfahren häufig nicht diesen Anforderungen entspricht.
Die Ursachen für beeinträchtigte Schnittkanten liegen unter anderem in der stets vorhandenen Flexibilität des Bogenmaterials bzw. Zuschnitts. Das Bogenmaterial biegt sich beim Eindringen der Stanzmesser leicht durch. Selbst bei exakt aneinander ausgerichtetem erstem und zweitem Messer kann er daher nicht so durch das zweite Messer hindurchgedrückt werden, dass das zweite Messer ausschliesslich die Seele durchtrennt. Erfahrungsgemäss berührt und zerkratzt die Messerkrone des zweiten Messers bereits bei kleinstem Versatz des Zuschnitts relativ zum zweiten Messer den bereits durch das erste Messer geschnittenen Bereich der Schnittkante bzw. hobelt von diesem Material ab. Dieses tritt vor allem bei Stanzvorrichtungen mit einer in Stanzrichtung verlaufenden Öffnung zum Durchstossen des Zuschnitts auf, z.B. gemäss EP-A 7.378330 . Denn aufgrund der Öffnung bietet die Bogenauflage wenig Widerstand gegen das Durchbiegen des Materialbogens während des Stanzens.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Stanzvorrichtung und ein entsprechendes Stanzverfahren anzugeben, bei welcher bzw. bei welchem Zuschnitte mit verbesserter Qualität der Schnittkanten herstellbar sind.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Stanzvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Stanzvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 12. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben.
Erfindungsgemäss werden zwei hohlzylindrische Stanzmesser verwendet. Eines der Stanzmesser ist mit einem Stempel versehen. Das zweite Stanzmesser und die ihm zugeordnete Trägervorrichtung weisen in Stanzrichtung eine durchgehende Öffnung auf, durch die der Zuschnitt mittels des Stempels ausgestossen werden kann. Auf diese Weise gelingt ein effizientes Abführen der Zuschnitte, ohne dass die Messer mehr als den zum Einschieben und Stanzen des Bogens notwendigen Relativhub ausführen müssen.
Die Messerkronen der Stanzmesser definieren eine erste bzw. zweite Messerkontur, die im wesentlichen dem Umriss des herzustellenden Zuschnitts entspricht. Erfindungsgemäss sind die Messerkonturen nicht exakt identisch. Stattdessen ist die Kontur des mit dem Stempel versehenen Messers (erste Messerkontur) geringfügig kleiner als die des Gegenmessers (zweite Messerkontur). Damit liegt die erste Messerkontur in der Projektion auf die Stanzebene bzw. senkrecht zur Stanzrichtung wenigstens bereichsweise, vorzugsweise vollständig, innerhalb der zweiten Messerkontur. Selbst bei einem Durchbiegen des Materialbogens während des Stanzvorgangs tritt somit beim nachfolgenden Herausdrücken mit dem Stempel keine Verletzung der Schnittkante auf, da der zwischen Stempel und zweiter Messerkrone liegende Bereich der Schnittkante in einem, wenn auch geringen, Abstand an der zweiten Messerkrone vorbeigeführt wird.
Bevorzugt ist die erste Messerkontur an allen Punkten um 10-100 µm, besonders bevorzugt um 30-50 µm von der zweiten Messerkontur beabstandet. Es ergibt sich ein Zuschnitt, der einen im Lichtmikroskop nachweisbaren, aber mit blossem Auge nicht sichtbaren und nicht ertastbaren seitlichen Absatz von 10-100 µm Breite in der Schnittkante aufweist. Eine Kunststoffkarte mit einem solchen Profil erfüllt die Anforderungen von ISO 7810.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Qualität der Schnittkante weiter verbessert, indem der vorzugsweise komplementär zu den Stanzmessern gestaltete Stempel eine ebene Stirnfläche mit einem erhöhten umlaufenden Rand aufweist. Dies führt dazu, dass die beim Ausdrücken des Zuschnitts wirkende Kraft auf den Rand des Zuschnitts konzentriert ist. Der erhöhte Rand und der dadurch zwischen Karte und Stempel gebildete Hohlbereich dient auch dazu, die Kartenoberfläche beim Stanzprozess nicht zu beschädigen. Insbesondere auf der Karte vorhandene Sicherheitsmerkmale wie z.B. Hologramme werden hierdurch geschont.
Die Eindringtiefe des ersten Messers wird vorzugsweise eingestellt, indem der Stempel relativ zum ersten Stanzmesser in einem vorbestimmten Abstand von der Messerkrone arretierbar ist. Er bildet daher einen Anschlag für den Materialbogen, der ein weiteres Eindringen des Messers verhindert. Gleichzeitig verhindert er auch ein Durchbiegen des Materialbogens. Hierdurch wird sichergestellt, dass im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Bogens geschnitten wird, und somit ebenfalls die Schnittkantenqualität verbessert.
Bevorzugt ist der Stempel derart gestaltet, dass zwischen dem Stempel und dem Materialbogen bzw. dem Zuschnitt eingeschlossene Luft entweichen kann. Auch diese Massnahme dient der Verhinderung des Durchbiegens des Bogens und damit der Verbesserung der Schnittkantenqualität. Vorzugsweise sind zwischen einer Stirnfläche und einer Rückfläche des Stempels verlaufende Entlüftungsbohrungen vorgesehen.
Bei der erfindungsgemässen offenen Gestaltung des zweiten Stanzmessers und seiner Trägervorrichtung wirdder Bogen vorzugsweise so zugeführt, dass er weitgehend ungehindert mit den Stanzmessern zusammenwirken kann und sich insbesondere vor oder während des Stanzens nicht durchbiegt. In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist die Stanzvorrichtung dazu so gestaltet, dass die Bewegung des Bogens in Stanzrichtung im Normalbetrieb nicht durch Anschläge begrenzt wird. Der Antrieb der Stanzmesser relativ zueinander wird vorzugsweise so realisiert, dass die Stanztiefe bzw. der Hub der Stanzmesser anschlagfrei nur mittels einer geeigneten Ansteuerung des Antriebs eingestellt werden kann. Die anschlagfreie Konstruktion führt bei Verwendung von Messern mit gleichem Profil zu einem weitgehend symmetrischen Eindringen in den Materialbogen, auch wenn nur eines der Messer angetrieben ist. Bei dieser Variante ist als Sicherheitsmerkmal lediglich ein Wegbegrenzer vorhanden, der beim Versagen der Steuerung ein Aufeinanderprallen der Stanzmesser verhindert, indem er einen Mindestabstand der Stanzmesser sicherstellt. Dieser Mindestabstand wird vorzugsweise allein durch geeignete Steuerung der Messerbewegung eingehalten.
Auch eine Konstruktion der Stanzvorrichtung mit Anschlägen, an denen die Bewegung der Stanzmesser abgebremst wird, ist möglich
Das erfindungsgemässe Stanzverfahren umfasst die Herstellung eines Zuschnitts mit einem Absatz an der Schnittkante. Dieser ist vorzugsweise um den Zuschnitt umlaufend und hat eine Breite von etwa 10-100 µm, bevorzugt etwa 30-50 µm.
Eine vorzugsweise durch das erfindungsgemässe Stanzverfahren hergestellte Kunststoffkarte hat eine Oberseite, eine Unterseite und durch die Schnittkante gebildete Seitenflächen, wobei die Unterseite grösser als die Oberseite ist und die Seitenflächen im Profil einen Absatz bzw. eine Stufe mit einer Breite von vorzugsweise etwa 10-100 µm aufweisen.
Beispiele für die Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen rein schematisch:

Fig. 1: eine Überblickszeichnung einer erfindungsgemässen Stanzvorrichtung;
Fig. 2: eine Detailansicht des Stanzwerkzeugs der Stanzvorrichtung aus Fig. 1;
Fig. 3-6: Detailansichten einer erfindungsgemässen Stanzvorrichtung in verschiedenen Stadien eines Stanzzyklus;
Fig. 7: einen Schnitt durch einen Stempel für eine erfindungsgemässen Stanzvorrichtung;
Fig. 8: Messerkronen und Messerkonturen der Stanzmesser.

Fig. 1 zeigt im Überblick eine erfindungsgemässe Stanzvorrichtung mit einem Stanzwerkzeug 4'4, das in einem Rahmen 40 bzw. einer Halterung gehaltert ist. Fig. 2 zeigt das Stanzwerkzeug 44 im Detail. Die Figuren 3-6 stellen die Funktionsweise der Stanzvorrichtung dar.
Kernstück der Stanzvorrichtung ist das eigentliche Stanzwerkzeug 44, das in Fig. 1 und 2 jeweils drei Messerpaare umfasst, die jeweils aus einem oberen ersten Stanzmesser 10 und einem unteren zweiten Stanzmesser 12 bestehen. In Fig. 3-6 ist der Einfachheit halber nur ein Messerpaar 10, 12 dargestellt.
Erstes und zweites Stanzmesser 10, 12 sind mit jeweils einer Trägervorrichtung 20, 22 starr verbunden, von denen in Fig. 3-6 nur die untere Trägervorrichtung 22 gezeigt ist. Wie in Fig. 3-6 angedeutet, umfasst die Trägervorrichtung 22 eine Messeraufnahmeplatte 22'; die obere Trägervorrichtung 20 ist analog mit einer Messeraufnahmeplatte 20' gestaltet. Die Messeraufnahmeplatten 20', 22' können mehrere Messer 10, 12 nebeneinander aufnehmen. Bei einem Messerwechsel werden die Stanzmesser 10, 12 zusammen mit ihren Messeraufnahmeplatten 20', 22' entnommen und ersetzt.
Die Trägervorrichtung 22 ist ortsfest mit dem Rahmen 40 verbunden, während das erste Stanzmesser 10 bzw. seine Trägervorrichtung 20 mittels eines geeigneten Antriebs 36 in Stanzrichtung S bewegt werden kann und dabei einen Hub H ausführt. Der Hub H wird entweder über hier nicht gezeigte Anschläge eingestellt, wobei der Antrieb 36 in diesem Fall nicht notwendig zur Ausführung eines vorbestimmten Hubs einstellbar sein muss. Alternativ ist der Antrieb eine elektrisch ansteuerbare, pneumatisch oder hydraulisch arbeitende Hubvorrichtung, deren Hub H mittels einer Steuervorrichtung 42 eingestellt, und in kleinen Schritten, z.B. in 0,02 mm Schritten, verändert werden kann. Der Hub H beträgt vorzugsweise etwa zwischen 4 und 6 mm. In diesem Fall können als Sicherheitsmerkmal ebenfalls Anschläge vorhanden sein, die einen vorgegebenen Mindestabstand der Stanzmesser 10, 12 sicherstellen.
Mit den Trägervorrichtungen 20, 22 verbundene, vertikal orientierte Präzisions-Wälzführungeh 32 dienen dazu, die präzise Vertikalbewegung der Stanzmesser 10, 12 zu realisieren. Mit nicht dargestellten Verstellmitteln wird die relative Lage der Stanzmesser 10, 12 in horizontaler Richtung eingestellt. Die Stanzmesser 10, 12 sind dabei in Stanzrichtung S miteinander fluchtend orientiert. Vertikal orientierte, zwischen den Trägervorrichtungen 20, 22 angeordnete Druckfedern 34 dienen zur Stabilisierung der Trägervorrichtungen 20, 22. Ausserdem veranlasst ihre Rückstellkraft die Aufwärtsbewegung der oberen Trägervorrichtung 20 beim bzw. nach dem Stanzen.
Die Stanzmesser 10, 12 sind hohlzylindrisch und haben eine im Schnitt eine im wesentlichen in Stanzrichtung S verlaufende Innenseite 10a, 12a und eine demgegenüber abgewinkelte Aussenseite 10b, 12b. Hierdurch wird eine in Stanzrichtung S keilförmige Schneide 11, 13 gebildet, die auch Messerkrone genannt wird. Die Stanzmesser 10, 12 liegen einander in der hier vertikal verlaufenden Stanzrichtung S gegenüber. Die Messerkronen 11, 13 definieren eine erste bzw. zweite Messerkontur 11', 13', die im wesentlichen der Kontur des anzufertigenden Zuschnitts entspricht.
Vorzugsweise befinden sich die Messerkronen 11', 13' stets in einem festgelegten Abstand D' D" von der Unterseite 21 bzw. Oberseite 23 der oberen bzw. unteren Trägervorrichtung 20, 22. Das Werkzeug bestehend aus einem oder mehreren Stanzmessern 10, 12 und der Messeraufnahmeplatte 20', 22' wird dazu bevorzugt vor dem Einbau so justiert, dass dieser Abstand D', D" gegeben ist. Einstellarbeiten an der Stanzvorrichtung selbst bzw. am Antrieb der oberen Trägervorrichtung 20, z.B. eine Anpassung des Hubs H, sind daher im Normalbetrieb auch bei Werkzeugwechsel entbehrlich. Muss ein Messer nachgeschliffen werden, kann der Materialverlust durch Unterlegscheiben zwischen dem Messer 10, 12 und der Messeraufnahmeplatte 20', 22' kompensiert werden.
Eine flächige Bogenauflage 18 ist mit der unteren Trägervorrichtung 22 über Federn 26 verbunden (siehe Fig. 3-6) . Die Auflagefläche 19 der Bogenauflage 18 liegt im in Fig. 3 dargestellten Ruhezustand oberhalb der Messerkrone 13 des unteren Stanzmessers 12, z.B. 0,5-1 mm beabstandet, um den Materialbogen 16 zerstörungsfrei zwischen die beiden Stanzmesser 10, 12 einführen zu können.
Wie in Fig. 3-6 schematisch dargestellt, ist innerhalb des oberen Stanzmessers 10 ein Stempel 14 angeordnet, der mit einem weiteren Antrieb 38 in vertikaler Richtung, d.h. in Stanzrichtung S, bewegt werden kann. Die Frontfläche 15 des Stempels 14 ist im Ruhezustand gegenüber der Messerkrone 11 des oberen Stanzmessers 10 um einen Betrag D von ca. 1 mm nach oben versetzt. Dieser Abstand D kann auch genau der Eindringtiefe T1 des oberen Stanzmessers 10 entsprechend eingestellt sein. In letzterem Fall dient der Stempel 14 beim Stanzen als Anschlag und trägt dazu bei, das Bogenmaterial 16 gegen Durchwölben zu stabilisieren.
Erfindungsgemäss umschliessen das untere Stanzmesser 12, die Messeraufnahmeplatte 22' und die Trägervorrichtung 22 eine känalartige, in Stanzrichtung S verlaufende Öffnung 24, durch die der Zuschnitt 30 nach unten gestossen werden kann. Des weiteren ist auch die Bogenauflage 18 mit einer Aussparung 25 versehen, die in Stanzrichtung S mit der Öffnung 24 fluchtet bzw. grösser als diese ist.
Unterhalb der unteren Trägervorrichtung 22 befindet sich eine Transportvorrichtung 46 für Zuschnitte, 30, die in Fig. 6 angedeutet ist.
Die Messerkontur 11', 13' hat für beide Stanzmesser 10, 12 etwa die gleiche Form und Grösse, jedoch liegt die erste Messerkontur 11' erfindungsgemäss in einer Projektion in Stanzrichtung S wenigstens teilweise innerhalb der zweiten Messerkontur 13'. Dieses ist auch in Fig. 8 gezeigt.
Bevorzugt ist die erste Messerkontur 11' in allen Punkten um einen Betrag b von 10-100 µm, besonders bevorzugt um 30-50 µm von der zweiten Messerkontur beabstandet. Es handelt sich um mit blossem Auge am Stanzwerkzeug und am Zuschnitt praktisch nicht sichtbare Unterschiede. Die Fig. 3-6 und 8 stellen den Grössenunterschied stark übertrieben dar, um das Prinzip zu veranschaulichen.
Die Stanzvorrichtung funktioniert wie folgt: Wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein Materialbogen 16 auf der Bogenauflage 18 zwischen die Stanzmesser 10, 12 eingeführt. Die Bogenauflage 18 wird durch die Federn 26, von denen insgesamt vorzugsweise vier vorhanden sind, in einem Abstand von der Messeraufnahmeplatte 22' gehalten. Der Stempel 14 befindet sich in einer gegenüber der Messerkrone 11 des oberen Stanzmessers 10 zurückgezogenen Position.
Ein Steuerimpuls der Steuervorrichtung 42 setzt den Antrieb 36 in Gang und veranlasst die obere Trägervorrichtung 20, sich nach unten zu verschieben. Dabei wird ein Hub H vorgenommen, der durch die Steuervorrichtung gesteuert oder mittels Anschlägen eingestellt ist. In Fig. 4 ist die abgesenkte Stellung des oberen Stanzmessers 10 in durchgezogenen Linien dargestellt und die Ruheposition gemäss Fig. 3 gestrichelt angedeutet. Der Stempel 14 ist noch mit der oberen Trägervorrichtung 20 gekoppelt und wird daher ebenfalls nach unten bewegt. Durch den Druck des oberen Stanzmessers 10 auf den Materialbogen 16 schneidet das obere Stanzmesser 10 in den Materialbogen 16 ein. Es wird ein Zuschnitt 30 mit einer oberseitigen Kontur hergestellt, die der ersten Messerkontur 11' entspricht. Die Federkonstante der die Bogenauflage 18 stützenden Federn 26 ist so gering gewählt, dass die zum Hinunterdrücken der
Bogenauflage 18 notwendige Kraft um ein Vielfaches geringer ist als die durch das obere Stanzmesser 10 ausgeübte Kraft, vorzugsweise um einen Faktor 100-500. Bei einer typischen Stanzkraft von 25 kN beträgt die zum Herunterdrücken der Bogenauflage 18 um typischerweise 2-3 mm notwendige Kraft beispielsweise etwa zwischen 50 und 150 N, Damit bietet die Bogenauflage 18 praktisch keinen Widerstand. Des weiteren wird die Bewegung der Bogenauflage 18 nach unten vorzugsweise nicht durch Anschläge begrenzt, insbesondere bleibt zwischen der unteren Trägervorrichtung 22 bzw. der Messeraufnahmeplatte 22' und der Bogenauflage 18 ein Spalt 48. Die Aussparung 25 in der Bogenauflage 18 ist so gross, dass die Bogenauflage 18 beim Herunterdrücken nicht mit dem Stanzmesser 12 oder der Messeraufnahmeplatte 22' in Berührung kommt oder sogar verklemmt. Dieses und die geringe Federkonstante führen dazu, dass die Bogenauflage 18 unmittelbar nachgibt und beide Stanzmesser 10, 12 bei einem homogenen Material oder mehrschichtigen Verbundmaterial durch den Stoss des oberen Stanzmessers 10 etwa gleich tief in den Materialbogen 16 hineingestossen werden. Eine Anpassung der Eindringtiefen T1, T2 kann durch Anpassung des Profils der Stanzmesser 10, 12 erfolgen, z.B. der Winkel der Innen- und/oder Aussenseite 10a, 10b, 12a, 12b relativ zur Stanzrichtung S (Innen/Aussenfase). Diese Konstruktion vermindert trotz der offenen Gestaltung des unteren Stanzmessers 12 und der Bogenauflage 18 mit Aussparung 25 ein Durchbiegen und damit unpräzises Schneiden des Materialbogens 16, da zu einem sehr frühen Zeitpunkt im Stanzvorgang bereits die Schneiden 11, 13 beider Stanzmesser 10, 12 eindringen und von der Bogenauflage kein Widerstand ausgeübt wird. Falls der Abstand D des Stempels 14 von der Messerkrone 11 des oberen Stanzmessers 10 der vorgesehenen Eindringtiefe T1 entspricht, gelingt eine zusätzliche Stabilisierung.
Bevorzugt ist der Hub H mit der Steuervorrichtung 42 so gewählt bzw. mit Anschlägen so eingestellt, dass beide Stanzmesser 10, 12 in eine Tiefe T1 bzw. T2 eindringen, wobei das Verhältnis T1:T2 ungefähr 1:2 bis 1:3 ist, und eine Seele 28 mit einer in Stanzrichtung S gemessenen Dicke d von ca. 0,05 bis 0,15 mm, vorzugsweise ca. 0,1 mm zwischen den Messerschneiden 11, 13 verbleibt. Quer zur Stanzrichtung hat die Seele 28 eine Breite, die dem oben erwähnten Abstand b der Messerkronen 11, 13 entspricht.
Fig. 5 zeigt, wie der Zuschnitt 30 mittels des Stempels 14 aus dem Materialbogen 16 herausgedrückt wird. Die steuervorrichtung 42 veranlasst dazu den weiteren Antrieb 38 zu einer Bewegung des Stempels 14 relativ zum oberen Stanzmesser 10. Der Hub des Stempels 14 relativ zum Stanzmesser 10 beträgt dazu vorzugsweise 10 bis 20 mm. Ein nicht dargestellter Hubzylinder mit festen Endpositionen dient zur Realisierung der Bewegung des Stempels.
Fig. 7 zeigt eine bevorzugte Form des Stempels 14, bei der die Aussenkanten gegenüber dem Rest der Stirnfläche 15 in Stanzrichtung S nach vorn versetzt sind. Es wird ein umlaufender Rand 14' gebildet. Durch diesen Rand 14' wird die auf den Zuschnitt 30 wirkende Kraft auf dessen Ränder konzentriert. Zwischen Stirnfläche 15 und Zuschnitt 30 eingeschlossene Luft kann über Entlüftungsöffnungen 52 entweichen.
Beim Ausdrücken des Zuschnitts 30 wird die Seele 28 vorwiegend durch das untere Stanzmesser 12 durchtrennt. Da das untere Stanzmesser 13 bereits bis in eine Tiefe T2 eingeschnitten ist, gleitet der hierdurch definierte untere Bereich 30" des Zuschnitts 30 entlang der Innenfläche 12a des unteren Stanzmessers 12 und bewegt sich dabei von der scharfen Messerkrone 13' weg, ohne mit dieser in Berührung zu kommen. Der durch die Eindringtiefe T1 des oberen Stanzmessers 10 definierte obere Bereich 30' des Zuschnitts 30 ist aufgrund des kleineren oberen Stanzmessers 11 beim Herausdrücken von der unteren Messerkrone 13' beabstandet. Damit wird die Schnittkante in diesem Bereich nicht durch das untere Stanzmesser 12 beeinträchtigt. Der Zwischenbereich der Dicke d wird beim Herausdrücken durch das untere Stanzmesser 12 sauber durchtrennt.
Es entsteht ein Zuschnitt 30 mit einer Oberseite 30a, einer Unterseite 30b und einem allseitig umlaufenden Absatz 50 in der Seitenkante bzw. Schnittkante 31. Dieser Absatz 50 hat eine Breite, die ungefähr dem Abstand b der Messerkonturen 11', 13' entspricht. Er ist lichtmikroskopisch nachweisbar, jedoch in der Regel nicht mit blossem Auge sichtbar oder fühlbar. Er beeinträchtigt auch nicht die Funktion von als Chip-, Bank- oder sonstigen Karten verwendeten Zuschnitten. Insbesondere ist ISO Norm 7810 erfüllt.
Wie in Fig. 6 gezeigt, fällt der Zuschnitt 30 durch die Öffnung 24 nach unten und kann mit dort entnommen oder mit einer geeigneten Transporteinrichtung 46 entfernt werden. Anschliessend werden die obere Trägervorrichtung 20 und der Stempel 14 wieder in ihre in Fig. 3 gezeigte Ruheposition gebracht, so dass sich die Feder 26 entspannt und die Auflagefläche 19 der Bogenauflage 18 wieder oberhalb der Messerschneide 13 angeordnet ist.
Statt eines elektrohydraulischen bzw. elektropneumatischen Antriebs kann auch ein Exzenterantrieb eingesetzt werden, mit dem ebenfalls eine anschlagfreie Bewegung des Stanzmessers mit vorbestimmtem Hub realisiert werden kann. Der Antrieb 38 für den Stempel 14 kann auch in den Antrieb 36 für das obere Stanzmesser 10 bzw. die obere Trägervorrichtung 20 integriert sein.

Claims

Vorrichtung zum Stanzen von Zuschnitten (30) aus einem Materialbogen (16), insbesondere von Karten aus einem Karton-, Plastik- oder Verbundmaterial, mit einem an jeweils einer Trägervorrichtung (20, 22) angebrachten, einander gegenüberliegenden, zum Stanzen miteinander zusammenwirkenden hohlzylindrischen ersten und zweiten Stanzmesser (10, 12), deren Messerkronen (11, 13) eine erste bzw. zweite Messerkontur (11', 13') definieren, einem Antrieb (36) für wenigstens eine Trägervorrichtung (20) in eine senkrecht zu ihr verlaufende Stanzrichtung (S), Mitteln zum Einstellen der Schneidtiefe (T1, T2) der Stanzmesser (10, 12) derart, dass die Stanzmesser (10, 12) während des Stanzvorgangs unter Bildung einer Seele (28) im Materialbogen (16) voneinander beabstandet sind, und einem innerhalb des ersten Stanzmessers (10) angeordneten, relativ zum ersten Stanzmesser (10) beweglichen Stempel (14), wobei das zweite Stanzmesser (12) und die ihm zugeordnete Trägervorrichtung (22) in Stanzrichtung (S) eine durchgehende Öffnung (24) aufweisen, durch die der Zuschnitt (30) mittels des Stempels (14) ausgestossen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messerkontur (11') in einer Projektion in Stanzrichtung (S) wenigstens teilweise innerhalb der zweiten Messerkontur (13') liegt.
Stanzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messerkontur (11') um 10-100 µm, vorzugsweise 30-50 µm von der zweiten Messerkontur (13') beabstandet ist.
Stanzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umriss des Stempels (14) komplementär zur ersten Messerkontur (11') geformt ist.
Stanzvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel eine ebene Stirnfläche (15) mit einem erhöhten umlaufenden Rand (14') aufweist.
Stanzvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (14) derart gestaltet ist, dass zwischen dem Stempel (14) und dem Materialbogen (16) bzw. dem Zuschnitt (30) eingeschlossene Luft entweichen kann, vorzugsweise indem von einer Stirnfläche (15) des Stempels (14) wegführende Entlüftungsöffnungen (52) vorgesehen sind.
Stanzvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (14) relativ zum ersten Stanzmesser (10) in einem vorbestimmten Abstand (D) von dessen Messerkrone (11) arretierbar ist.
Stanzvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zwischen den Trägervorrichtungen (20, 22) angeordnete Bogenauflage (18) zum Einführen des Materialbogens (16) zwischen das erste und das zweite Stanzmesser (10, 12), wobei die Bogenauflage (18) im Bereich der Stanzmesser (10, 12) eine Aussparung (25) aufweist.
Stanzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägervorrichtung (22) für das zweite Stanzmesser (12) ortsfest und die Bogenauflage (18) über wenigstens eine Feder (26) damit verbunden ist, wobei der auf der Bogenauflage (18) aufliegende Materialbogen (16) durch die Bewegung des ersten Messers (10) in das zweite Messer (12) hineingestossen wird.
Stanzvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkonstante der Feder (26) so gewählt ist, dass die zum Herunterdrücken der Bogenauflage (18) notwendige Kraft kleiner als die zum Stanzen notwendige Kraft ist, vorzugsweise um ein Vielfaches kleiner.
Stanzvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Einstellen der Schneidtiefe der Stanzmesser eine Steuereinrichtung (42) umfassen, die den Antrieb (36) derart ansteuern, dass die Richtung der Relativbewegung der Stanzmesser (10, 12) bei Erreichen einer vorbestimmten Endposition umgekehrt wird.
Stanzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (36) eine pneumatisch oder hydraulisch arbeitende Hubvorrichtung umfasst, deren Hub mittels der Steuervorrichtung (42) einstellbar ist.
Verfahren zum Betrieb einer Stanzvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit folgenden Schritten:
- Einführen eines Materialbogens (16) zwischen das erste und zweite Stanzmesser (10, 12);

- Bewegen des ersten und/oder zweiten Stanzmessers (10, 12) in Stanzrichtung (S) derart aufeinander zu, dass die Stanzmesser (10, 12) in ihrer Endposition unter Bildung einer Seele (28) im Materialbogen (16) voneinander beabstandet sind;

- Bewegen des Stempels (14) relativ zum ersten Stanzmesser (10) in Stanzrichtung (S), wobei der Zuschnitt (30) mittels des Stempels am zweiten Stanzmesser (12) entlangbewegt wird, um die Seele (28) derart zu durchtrennen, dass eine Schnittkante (31) mit einem wenigstens bereichsweise vorhandenen Absatz (50) hergestellt wird;

- Ausstossen des Zuschnitts (30) durch das zweite Stanzmesser (12) mittels des Stempels (14) ;

- Zurückziehen des Stempels (14) und Zurückbewegen der Stanzmesser (10, 12) in ihre Ausgangsposition.
Mittels Stanzung hergestellter Zuschnitt (30), insbesondere Karte, bestehend aus einem Karton-, Plastik- oder Verbundmaterial, mit einer Oberseite (30a), einer Unterseite (30b) und durch die Schnittkante (31) gebildeten Seitenflächen, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (30b) grösser als die Oberseite (30a) ist und dass die Seitenflächen im Profil einen Absatz (50) bzw. eine Stufe aufweisen.
Zuschnitt nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (50) bzw. die Stufe eine Breite von 10-100 µm, vorzugsweise 30-50 µm aufweist.