DE29904297U1

DE29904297U1 - Stanzvorrichtung

Info

Publication number: DE29904297U1
Application number: DE29904297U
Authority: DE
Original assignee: Heidel & Co KG Werkzeug U GmbH
Current assignee: Frimo Group GmbH
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2009-03-12

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stanzvorrichtung mit einem Nadelhalter und einem Führungskopf für eine Nadel sowie gegebenenfalls mit einem Kolben, wobei der Nadelhalter mit dem Kolben verbunden ist.

Eine solche Stanzvorrichtung ist insbesondere aus der Weiterverarbeitung von Kunststoffteilen bekannt. Dort ist es häufig erforderlich, daß Trägerteile, die z.B. durch Spritzgießen oder Pressen hergestellt worden sind, für die Weiterverarbeitung gasdurchlässig sind. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn die Trägerteile mit Folien durch Anwendung von Vakuum kaschiert werden sollen, wobei die Folie über das Trägerteil gelegt und durch Absaugen der Luft durch das Trägerteil hindurch das Vakuum erzeugt wird. Eine Gasdurchlässigkeit des Trägerteiles ist auch vorteilhaft beim Presskaschieren, wenn hierdurch zwischen dem Trägerteil und der erst zum Teil kaschierten Folie eingeschlossene Luftblasen vermieden werden können,

indem sie durch das Trägerteil hindurch entlüftet werden. Darüber hinaus sind Verfahren bekannt, die von der Trägerteil-Rückseite her aufgrund der Porösität des Trägerteiles flüssige Kleber, Schaum-Ausgangsstoffe oder dergleichen applizieren.

Wenn die Trägerteilwerkstoffe als solche aufgrund ihrer spezifischen Merkmale keine Gasdurchlässigkeit oder Porösität aufweisen, ist es erforderlich, (kleine) Löcher für den Durchtritt der oben erwähnten Medien in die Trägerteile einzubringen. Bei einem solchen nachträglichen Einbringen von Löchern werden in der Regel durch Bohren mit Spiralbohrern Löcher im Durchmesser von 1,5 bis 3 mm an festgelegten Positionen von Hand oder maschinell eingebracht. Dies ist allerdings sehr Zeit- und Kostenaufwendig.

Bekannt sind auch Stanzeinheiten mit feinen Nadeln im Durchmesser von 1 bis 3 mm, die gegen eine paßgenaue Lochmatrize arbeiten. Sie sind jedoch sehr empfindlich hinsichtlich eines Nadelbruches und demzufolge nicht ausreichend prozeßsicher.

Weiterhin sind Lochungseinheiten bekannt, die durch einen impulsartigen Vorgang - auch "Pitchen" genannt - die gewünschten Löcher in das Trägerteil einbringen. In der Regel wird dabei eine Schwungmasse, an deren vorderem Ende eine Stanznadel angeordnet ist, durch einen (Standard-) Pneumatikzylinder beschleunigt. Die Nadeln weisen nach dem Austreten aus ihrer Längsführung einen Nutzweg von 2 bis 5 mm auf. Aufgrund der Kombination von Pneumatikelement, Schwungkolben und Nadelführung haben diese Baugruppen eine große Baulänge, ein großes Volumen, großes Gewicht und eine beträchtliche Anzahl an Bauteilen. Da die Nadeln als Verschleißteile einzustufen sind, sind an die Lochungseinheit hohe Maßstäbe bezüglich der Funktionsüberwachung und der einfachen Wartung zu stellen. Bekannte Einrichtungen weisen jedoch keine automatische Nadelbruchkontrolle oder eine Möglichkeit für einen schnellen, werkzeuglosen Nadelaustausch auf. Für einen Nadelaustausch erfordern solche Einrichtungen vielmehr den Ausbau der kompletten Einheit und deren Zerlegung auf der Werkbank.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lochungseinheit der eingangs genannten Art insbesondere hinsichtlich Bauvolumen, Gewicht und

Anzahl der Einzelteile zu vereinfachen, ihren Energieverbrauch zu senken, einen schnellen Nadelaustausch mit möglichst wenig Werkzeugen zu ermöglichen und eine vollständige Überwachung des Nadelbruches zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch die in den nebengeordneten Ansprüchen 1, 2 und 5 angegeben Merkmale gelöst.

Gemäß Anspruch 1 enthält die Stanzvorrichtung in bekannter Weise einen Kolben, einen Nadelhalter, der mit dem Kolben verbunden ist, sowie einen Führungskopf für die Nadel. Die Stanzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben als Schwungmasse dimensioniert ist. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird eine erhebliche Vereinfachung der Bauweise der Stanzvorrichtung erreicht, was gleichzeitig zu einer Gewichts-, Volumen-, Bauteil- und Kostenersparnis führt und die Reibungsverluste zu minimieren hilft. Es wird nämlich nicht -wie beim Stand der Technik allgemein üblich - ein Kolben und hiermit verbunden eine separate Schwungmasse geeigneter Größe vorgesehen, sondern beide Bauteile werden in einem Element vereinigt, indem der Kolben entsprechend vergrößert und als Schwungmasse dimensioniert wird. Die exakte Größe der Kolben(schwung)masse kann der Fachmann anhand einfacher theoretischer Überlegungen oder weniger Versuche ermitteln, wobei die Masse der herkömmlichen separaten Schwungmasse als erster und oft schon zufriedenstellender Anhaltspunkt dienen kann. Die Erfindung erzielt somit durch eine überraschende Vereinfachung der Konstruktion eine erhebliche Verbesserung der Stanzvorrichtung.

Anspruch 2 betrifft eine Stanzvorrichtung, die ebenfalls in bekannter Weise einen Kolben, einen Nadelhalter, der mit dem Kolben verbunden ist, sowie einen Führungskopf für eine Nadel enthält. Diese Stanzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelhalter eine Schnellwechselvorrichtung ist. Mt einer Schnellwechselvorrichtung ist ein einfacher, schneller und werkzeugloser Austausch von Nadeln möglich. Da die Nadeln Verschleißteile sind, müssen sie aufgrund der normalen Abnutzung oder bei Nadelbruch relativ häufig gewechselt werden. Der erfindungsgemäße Einsatz einer Schnellwechselvorrichtung erlaubt solche Wechsel unter erheblichen Einsparungen an Arbeitszeit und damit auch an Lohnkosten. Für die konkrete Ausgestaltung der Schnellwechselvorrichtung stehen dem

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Fachmann verschiedene Möglichkeiten zur Auswahl, von denen eine bevorzugte im folgenden beschrieben wird. Die Verwendung einer Schnellwechselvorrichtung führt weiterhin zu einer Vereinfachung der Bauweise der Stanzvorrichtung und damit zu der angestrebten Gewichtsreduzierung.

Selbstverständlich ist es möglich und auch bevorzugt, die erfindungsgemäßen Maßnahmen nach den Ansprüchen 1 und 2 zu kombinieren.

Die spezielle Ausgestaltung der Schnellwechselvorrichtung nach Anspruch 3 geht aus von einer Stanzvorrichtung mit einer Kolbenstange, die mit dem Kolben verbunden ist. Erfindungsgemäß ist die Schnellwechselvorrichtung gegen eine Gegenkraft verschiebebeweglich auf der Kolbenstange angeordnet, wobei durch eine Verschiebung der Schnellwechselvorrichtung gegen die Gegenkraft die Halterung die Nadel freigibt. Vorzugsweise wird die Nadel in der Ruheposition der Schnellwechselvorrichtung kraft- und/oder formschlüssig fixiert. Z.B. kann die Nadel einen Wulst, einen Kragen, eine Nut oder dergleichen am Nadelfuß haben, welche mit einer Klemmvorrichtung bzw. einer Verriegelung zusammenwirken, um die Nadel zu fixieren. Vergleichbare Vorrichtung sind z.B. von Schraubenziehern mit Wechseleinsätzen bekannt. Der Wechsel einer Nadel kann dann auf äußerst einfache Weise durch Zurückschieben der Schnellwechselvorrichtung gegen die Gegenkraft auf der Kolbenstange erfolgen. Der Einsatz von Werkzeug ist hierfür nicht mehr unbedingt erforderlich.

Nach Anspruch 4 ist die Schnellwechselvorrichtung der geschilderten Art in einem Verbindungsrohr verschiebebeweglich gelagert, wobei das Verbindungsrohr eine Öffnung hat, durch welche die Schnellwechselvorrichtung von außen zugänglich ist. Durch diese spezielle Konstruktion wird die Schnellwechselvorrichtung einerseits durch das Verbindungsrohr geführt und nach außen geschützt, so daß sie nicht unbeabsichtigt geöffnet werden kann mit entsprechend gefährlichen Folgen durch die Freigabe der Nadel. Andererseits hat das Verbindungsrohr eine Öffnung, so daß eine gewollte Manipulation möglich ist, d.h. das Verschieben der Schnellwechselvorrichtung zum Austausch der eingesetzten Nadel. Die Öffnung bewirkt dabei, daß eine bloß zufällige Betätigung der Schnellwechselvorrichtung praktisch ausgeschlossen ist. Je nach Größe der Öffnung kann es hilfreich oder erforderlich sein, ein unspezifisches, spitzes Werkzeug zu benutzen, wie z.B. einen Schraubenzieher oder einen Dorn. Dies

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ist jedoch immer noch gegenüber dem Stand der Technik, welcher den Einsatz sehr speziellen Werkzeugs zwingend erfordert, eine radikale Vereinfachung.

Weiterhin umfaßt die Erfindung nach Anspruch 5 eine Stanzvorrichtung mit einem Nadelhalter für eine Nadel, wobei die Stanzvorrichtung einen Sensor zur Detektion eines Nadelbruches enthält. Nach dem Stand der Technik gibt es keine Vorrichtungen zur automatischen Detektion von Fehlern wie z.B. einem Nadelbruch. Ein solcher muß daher taktil von Hand festgestellt bzw. überprüft werden, wobei der Verdacht auf einen solchen Fehler in der Regel erst lang Zeit nach seiner Entstehung aufkommt. In dieser Zeitspanne ist daher schon eine erhebliche Menge an Ausschuß produziert worden. Durch den erfindungsgemäßen Sensor zur Detektion eines Nadelbruches, der vorzugsweise am Führungskopf der Nadel angeordnet wird, ist dagegen eine sofortige automatische Erkennung des Fehlers möglich. Es wird nur wenig oder gar kein Ausschuß produziert. Ferner besteht keine Verletzungsgefahr für das Personal, welches nicht mehr von Hand nach einer zerbrochenen Nadel mit spitzen Bruchstücken tasten muß.

Für die konkrete Ausgestaltung des Sensors stehen dem Fachmann verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Bei einer hiervon enthält nach Anspruch 6 der Sensor einen Lichtleiter, der mit einer Lichtauswerteeinheit, vorzugsweise einer Fotozelle, verbunden ist. Der Lichtleiter nimmt in der Stanzvorrichtung Licht auf, dessen Menge durch die Nadel beeinflußt ist. Z.B. kann das Licht durch die (intakte) Nadel ganz abgeschirmt sein (der Lichtleiter nimmt dann im Normalzustand kein Licht auf), wobei ein Nadelbruch die Abschirmung aufhebt und der Eintritt von Licht in den Lichtleiter somit den Fehler signalisiert. Ebenso kann der Lichtleiter auch an der (intakten) Nadel reflektiertes Licht aufnehmen, so daß das Ausbleiben dieses Lichtes auf den Nadelbruch hindeutet. Weiterhin ist es denkbar, daß die vom Lichtleiter im Verlaufe eines Arbeitshubes aufgenommene Lichtmenge in bestimmter Weise variiert, was z.B. in der oben beschriebenen Reflexionsanordnung durch eine entsprechende Oberflächengestaltung (Schwärzung) der Nadel erreicht werden könnte. Dann wäre es möglich, durch die Beobachtung der Variation der vom Lichtleiter an die Lichtauswerteeinheit übermittelten Lichtmenge und einen Vergleich

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mit einem Sollverlauf auch komplexere Fehler zu erkennen, die nicht nur auf einen Nadelbruch beschränkt sind.

Nach Anspruch 7 enthält der Sensor eine Lichtquelle, die vorzugsweise von einem mit einer künstlichen Lichtquelle verbundenen Lichtleiter gebildet wird. Der Einsatz einer solchen Lichtquelle hat den Vorteil, daß eine bekannte und konstante Lichtmenge zur Verfügung steht, was bei der Verwendung natürlichen Lichtes aus der Umgebung der Stanzvorrichtung in der Regel nicht der Fall ist. Bei letzterem besteht daher die Gefahr von Fehlinterpretationen (z.B. Abschattung der Stanzvorrichtung wird als Nadelbruch interpretiert), wenn nicht Korrekturmaßnahmen ergriffen werden (z.B. Referenzmessung des Umgebungslichtes).

Da es sich bei den Lichtleitern um empfindliche Elemente handelt, werden diese gemäß Anspruch 8 vorzugsweise mit dem Gehäuse der Stanzvorrichtung verbunden, welches beim Nadelwechsel feststeht. D.h., daß die Lichtleiter beim Nadelwechsel nicht bewegt oder von der Stanzvorrichtung gelöst werden müssen. In einer der oben genannten Ausführungsformen der Erfindung findet die Befestigung der Lichtleiter vorzugsweise an dem Verbindungsrohr statt, in welchem die Schnellwechselvorrichtung verschiebebeweglich gelagert ist.

Nach Anspruch 9 kann die Gegenlage für die Nadel fest mit dem Führungskopf verbunden sein. Dies ist insbesondere bei randseitigen Bearbeitungen von Werkstücken möglich und hat den Vorteil, daß die genaue Lage der Gegenlage relativ zur Nadelführung durch feste konstruktive Verbindungen fixiert ist. Eine aufwendige genaue Positionierung von Gegenlage und Nadelführung erübrigt sich damit.

Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die beschriebenen speziellen Ausgestaltungen sowohl unabhängig voneinander als auch gemeinsam zu verwirklichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung im Querschnitt.

Figur 2 zeigt ein spezielles Gegenlager im Detail.

Die erfindungsgemäße Lochungseinheit 100 ist in Figur 1 dargestellt. Sie baut auf Standardelemente aus dem Bereich der Pneumatikzylinder auf, was einer Reduktion der Kosten zugute kommt. Das Zylinderrohr 18, der Zylinderfuß 21 mit dem Zuluftanschluß 20 und der Zylinderkopf mit dem Abluft- bzw. Rückhubanschluß 15 sind Teile aus einer Großserie. Um die Anzahl der Bauteile, die Baulänge der Einheit und die Anzahl der Energiezehrenden Gleitführungen zu minimieren, übernimmt der Schwungkolben 17 mit einer geeignet gewählten Masse gleichzeitig die Funktion des Pneumatikkolben; er ist mit besonderen, Reibkraftarmen Führungsbändern und einer Labyrinth-Dichtung ausgestattet. Die Kolbenstange 16 ist fest mit dem Kolben 17 verbunden. Am vorderen Ende der Kolbenstange ist eine Schnellwechselvorrichtung 12 vorhanden. Die Pitch-Nadel 10 weist einen erhabenen Bund am unteren Ende auf und wird von einer Klemmvorrichtung 12 im Kolbenstangenkopf gehalten. Die Nadel 10 wird durch den Führungskopf 23 geführt und geschützt.

Der Führungskopf 23 ist mit Querbohrungen versehen, in die biegsame Lichtleitelemente 11 eingeführt sind. Ein Lichtleitelement dient als Lichtsender. Es kann entfallen, wenn auf andere Art ein ausreichender Lichteintritt sichergestellt ist. Das zweite Lichtleitelement dient als Sensor und ist mit einem fotoelektrischen Auswertegerät verbunden. Durch diese Anordnung ist eine vollständige Nadelbruchüberwachung gewährleistet. Es wird erreicht, daß ein Nadelbruch sofort erkannt und daher die Produktion von Ausschußteilen minimiert wird. Ferner wird die Unfallgefahr reduziert, die durch eine taktile Prüfung der Teile von Hand bei Berührung mit Nadelresten, die gegebenenfalls noch in den Teilen stecken, gegeben ist.

Wenn beim Nadelwechsel der Führungskopf 23 entfernt wird, können die Lichtleitelemente 11 am Führungs- bzw. Verbindungsrohr 13 verbleiben, an dem sie mit kleinen Gewindenippeln verschraubt sind. D.h., daß der Nadelwechsel besonders einfach ist und die empfindlichen Glasfaserkabel nicht unnötig bewegt oder durch unsachgemäße Behandlung gar beschädigt werden.

Zum Austausch einer gebrochenen Nadel kann der Führungskopf 23 werkzeuglos durch Entfernen einer besonderen Bügelfeder demontiert

werden. Die Bügelfeder sichert durch das Zusammenwirken mit Nuten im Verbindungsrohr 13 und im Führungskopf 23 beim Zusammenbau auch wieder die korrekte, verdrehungssichere Lage dieses Teiles.

Zum Austausch einer Nadel 10 kann mit einem Schraubenzieher oder einem geeigneten Dorn durch eine Öffnung im Schutzrohr 13 der Nutenring 12 von außen, in der Regel im eingebauten Zustand, betätigt werden. Hierzu ist der Nutenring auf der Kolbenstange längsverschieblich und wird durch eine Spiralfeder in seiner vorderen Arretierungsposition gehalten. Durch Zurückschieben relativ zur Kolbenstange wird eine Klemmvorrichtung im Kolbenstangenkopf gelöst, so daß der erhabenen Nadelfuß freigegeben wird und die (verbrauchte) Nadel entfernt werden kann. Zum Einschieben einer neuen Nadel ist in umgekehrter Reihenfolge vorzugehen.

Zur Vervollständigung der Einrichtung gehört ein Pneumatikventil zur Ansteuerung der Arbeitsbewegung durch Beaufschlagung des Zuluftanschlusses 20. Umittelbar vor dem Arbeitshub wird der Gegendruck an Anschluß 15 durch eine geeignete Ansteuerung des Steuerventils so weit reduziert, daß nur noch ein Resthaltedruck den Arbeitskolben in der Ruhelage fixiert.

Der Nadeldurchmesser beträgt 1,0 bis vorzugsweise 2,5 mm. Zur Gegenlage 22 ergibt sich ein Spaltmaß von 0,1 bis 0,5 mm. Der Zylinderdurchmesser kann typischerweise 16 bis 32 mm betragen, der Hub des Zylinders 10 bis 40 mm bei einem Nutzhub von 1 bis 5 mm.

Figur 3 zeigt eine Anordnung, die geeignet ist, wenn Löcher unmittelbar am Rand von Artikeln gepitcht werden müssen. In diesem Fall kann die Gegenlage 24 über ein kragende Stütze seitlich mit dem Führungskopf 23 verbunden sein und mit ihm eine Einheit bilden.

Bezugszeichen	Stanzvorrichtung
100	Nadel
10	Lichtleitelemente
11	Schnellwechselvorrichtung
12	Verbindungsrohr
13	Kupplungsstück
14	Abluft- bzw. Rückhubanschluß
15	Kolbenstange
16	Schwungkolben
17	Zylinderrohr
18	Kolbenraum
19	Zuluftanschluß
20	Zylinderfuß
21	Gegenlage
22	Führungskopf
23	Gegenlage
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Claims

1. Stanzvorrichtung, enthaltend einen Kolben (17), einen Nadelhalter (12), der mit dem Kolben verbunden ist, sowie einen Führungskopf (23) für eine Nadel (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben als Schwungmasse dimensioniert ist.

2. Stanzvorrichtung, vorzugsweise nach Anspruch 1, enthaltend einen Kolben (17), einen Nadelhalter (12), der mit dem Kolben verbunden ist, sowie einen Führungskopf (23) für eine Nadel (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelhalter eine Schnellwechselvorrichtung (12) ist.

3. Stanzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnellwechselvorrichtung (12) gegen eine Gegenkraft verschiebebeweglich auf einer Kolbenstange (16), die mit dem Kolben verbunden ist, angeordnet ist, und daß durch eine Verschiebung der Schnellwechselvorrichtung gegen die Gegenkraft die Nadel (10) freigegeben wird.

4. Stanzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnellwechselvorrichtung (12) in einem Verbindungsrohr (13) verschiebebeweglich gelagert ist, und daß das Verbindungsrohr eine Öffnung hat, durch welche die Schnellwechselvorrichtung von außen zugänglich ist.

5. Stanzvorrichtung, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 4, enthaltend einen Nadelhalter (12) für eine Nadel (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Stanzvorrichtung einen Sensor (11) zur Detektion eines Nadelbruches enthält.

6. Stanzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor einen Lichtleiter (11), der mit einer Lichtauswerteeinheit, vorzugsweise einer Fotozelle, verbunden ist, enthält.

7. Stanzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor eine Lichtquelle, die vorzugsweise von einem mit einer künstlichen Lichtquelle verbundenen Lichtleiter gebildet wird, enthält.

8. Stanzvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Lichtleiter mit dem beim Nadelwechsel feststehenden Gehäuse der Stanzvorrichtung, vorzugsweise mit dem Verbindungsrohr (13) nach Anspruch 4, verbunden sind.

9. Stanzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlage (24) für die Nadel (26) fest mit dem Führungskopf (25) verbunden ist.