DE4000537C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug mit einem Schneid­ werkzeug-Oberteil und einem Schneidwerkzeug-Unterteil, wobei jedes der beiden Schneidwerkzeug-Teile eine durch eine Schnittkante begrenzte Grundfläche aufweist, die Grundflächen der beiden Schneidwerkzeug-Teile einander zugewandt sind, und die Schnittkanten der beiden Schneid­ werkzeug-Teile voneinander durch einen Schnittspalt beab­ standet sind.

In der Stanztechnik wird zwischen Trennen, Umformen und Fügen unterschieden (s. bspw. H. L. Hilbert "Stanzerei­ technik", Band I, Carl Hanser Verlag München 1972), wobei beim Trennen zwischen einem Trennen ohne Gegenschneide und einem Trennen mit Gegenschneide unterschieden wird. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug mit Gegenschneide.

Zum Schneiden von dünnen Materialen wie Kunststoffolien oder Geweben, die unbeschichtet oder beschichtet sein können, und die eine Wanddicke in der Größenordnung von z. B. 30 bis 300 µm haben können, kommen bevorzugt einschneidige Werkzeuge zur Anwendung, weil solche einschneidige Werk­ zeuge insbesondere für Materialien geringer Wanddicke gut geeignet sind. Mit solchen einschneidigen Werkzeugen sind dünnwandige Gegenstände mit scharfkantigen Rändern reali­ sierbar. Das gilt sowohl für Kunststoffolien als auch für Gegenstände aus Geweben, wobei einschneidige Werkzeuge auch bei Folien aus einem Gewebematerial glatte und fussel­ freie Schneidränder ergeben. Einschneidige Werkzeuge weisen jedoch den Mangel auf, daß ihre Standzeit im Vergleich zur Standzeit zweischneidiger Werkzeuge gering ist, wes­ halb sich einschneidige Schneidwerkzeuge kaum für die Anwendung in einer Serienfertigung eignen. Ein weiterer Mangel derartiger einschneidiger Werkzeuge besteht im Auf­ wand, der für das Nachschärfen eines abgenutzten Werkzeugs erforderlich ist, wenn ein solches Werkzeug insbesondere zur Herstellung dünnwandiger Gegenstände mit unregelmäßig geformten Randkonturen vorgesehen ist.

Zweischneidige Werkzeuge der eingangs genannten Art weisen im Vergleich zu einschneidigen Schneidwerkzeugen wohl eine lange Standzeit auf, so daß sie sich gut für die Anwendung in einer Serienfertigung eigenen, bei den zweischneidigen Schneidwerkzeugen ist es jedoch erforderlich, daß der zwischen den Schnittkanten der beiden Schneidwerkzeug-Teile vorhandene Schnittspalt in Abhängigkeit von der Wanddicke des zu schneidenden Materials und in Abhängigkeit von der Werkstoff- Festigkeit des zu schneidenden Materials nach H. L. Hilbert größen­ ordnungsmäßig zwischen 2 und 10% der Wanddicke des zu schneidenden Materials beträgt. Sollen mit einem solchen bekannten zweischneidigen Schneidwerkzeug also z. B. Folien mit einer Wanddicke von cirka 30 bis 200 µm geschnitten werden, so müßte der Schnittspalt größenordnungsmäßig ca. 5 µm betragen. In der Praxis hat sich gezeigt, daß zum Schneiden dünnwandiger Folien oder dünnwandiger Gewebe zweischneidige Schneidwerkzeuge der eingangs genannten Art mit einem Schnittspalt in der Größenordnung von ≦ 10 µm angewandt werden müßten, um glatte und bei Geweben faser- bzw. fusselfreie Schneidränder zu erzielen. Derartig geringe Schnittspalte bedingen jedoch einen erheblichen Fertigungs­ aufwand zur Herstellung der Schneidwerkzeug-Teile, so daß der Einsatz solcher zweischneidiger Schneidwerkzeuge in vielen Fällen, d. h. insbesonder zum Schneiden dünnwandiger Materialien, nicht wirtschaftlich ist.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schneidwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, das einfach aufgebaut und einfach herstellbar ist, und das insbesondere zum Schneiden dünnwandiger Materialien mit unregelmäßig geformten Randkonturen geeignet ist, wobei mit dem erfindungsgemäßen Schneidwerkzeug Folien oder Ge­ webe mit glatten Schneidrändern realisierbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Grundfläche des einen Schneidwerkzeug-Teils ein Folienelement aus einem steifen, formstabilen Material befestigt ist, wobei das Folienelement eine der Schnitt­ kante des anderen Schneidwerkzeug-Teils entsprechende Schnittkante aufweist, und der Schnittspalt zwischen der Schnittkante des Folienelementes und der Schnittkante des anderen Schneidwerkzeug-Teiles wesentlich kleiner ist als der Schnittspalt zwischen den Schnittkanten der beiden Schneidwerkzeug-Teile.

Die beiden Schneidwerkzeug-Teile können demnach mit einem Schnittspalt ausgebildet sein, wie er bei derartigen an sich bekannten zweischneidigen Schneidwerkzeugen üblich ist. Der eigentliche Schnittspalt des zweiteiligen Schneid­ werkzeugs wird erfindungsgemäß jedoch nicht durch die beiden Schneidwerkzeug-Teile direkt festgelegt, sondern durch die am Folienelement ausgebildete Schnittkante und durch die Schnittkante des anderen, d. h. kein Folienelement auf­ weisenden Schneidwerkzeug-Teils. Das Folienelement redu­ ziert den sonst bei derartigen zweischneidigen Schneidwerk­ zeugen gegebenen Schnittspalt ganz erheblich, so daß es mit dem erfindungsgemäßen Schneidwerkzeug möglich ist, insbesondere dünnwandige Materialien wie Folien oder Ge­ webe scharfkantig bzw. mit einer glatten Randkontur her­ zustellen. Gleichzeitig ergibt sich der Vorteil, daß die Standzeit des Schneidwerkzeugs im Vergleich zur Standzeit eines einschneidigen Werkzeugs, wie es bislang zum Schneiden von dünnwandigen Materialien zur Anwendung gelangt, erheblich verlängert ist. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges bestehen in seinem einfachen Aufbau und in seiner einfachen Herstellbarkeit.

Beim erfindunggemäßen Schneidwerkzeug kann das Folienele­ ment am Schneidwerkzeug-Unterteil befestigt sein, es ist jedoch auch möglich, das Folienelement im Bedarfsfall am Schneidwerkzeug-Oberteil zu befestigen. Unabhängig davon, ob das Folienelement am Schneidwerkzeug-Unterteil oder am Schneidwerkzeug-Oberteil befestigt ist, ergibt sich der weitere Vorteil, daß ein nach einer langen Verwendungs­ dauer abgenutztes Folienelement in einfacher Weise durch ein neues Folienelement ersetzbar ist.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn die Schnittkante des Folienelementes durch die Schnittkante des kein Folienelement aufweisenden anderen Schneidwerkzeug- Teils gebildet ist. Bei einer solchen Ausbildung des Schneid­ werkzeuges ist es nur erforderlich, an der Grundfläche des einen Schneidwerkzeug-Teiles ein geeignetes Folien­ element zu befestigen, um nach der Befestigung des Folien­ elementes an dem einen Schneidwerkzeug-Teil mit Hilfe des anderen Schneidwerkzeug-Teiles des zweischneidigen Schneid­ werkzeuges in einem Trenn- bzw. Schneidvorgang mit dem anderen Schneidwerkzeug-Teil am Folienelement direkt und unmittelbar die Schnittkante auszubilden. In Abhängigkeit von dem Schnittspalt zwischen den Schnittkanten der beiden Schneidwerkzeug-Teile und der Biegesteifheit des Folien­ elementes sowie dessen Festigkeit und Formstabilität er­ gibt sich hierbei zwischen der Schnittkante des Folien­ elementes und der Schnittkante des anderen Schneidwerkzeug- Teils ein im Vergleich zum Schnittspalt zwischen den beiden Schneidwerkzeug-Teilen sehr kleiner Schnittspalt, so daß es mit dem erfindungsgemäßen Schneidwerkezug möglich ist, Gegenstände mit geringer Wanddicke mit glatten und fussel­ freien Schneidrändern insbesondere unregelmäßig geformter Kontur herzustellen.

Das Folienelement kann am entsprechenden Schneidwerkzeug- Teil permanent befestigt sein. Das kann bspw. durch ein Festkleben des Folienelementes am entsprechenden Schneid­ werkzeug-Teil realisiert sein. Desgleichen ist es möglich, das Folienelement bspw. mittels eines an seinen beiden gegenüberliegenden Hauptflächen mit einer Kleberschicht beschichteten Klebefilms am entsprechenden Schneidwerk­ zeug-Teil zu befestigen. Andere an sich bekannte Befesti­ gungstechniken zur Befestigung des Folienelementes an der Grundfläche des entsprechenden Schneidwerkzeug-Teiles sind ebenfalls anwendbar. Wird das Folienelement am entsprechenden Schneidwerkzeug-Teil jedoch mittels einer Kleberschicht oder mittels eines doppelseitig beschichteten Klebefilms befestigt, so ist es möglich, ein abgenutztes Folienelement verhältnismäßig einfach vom entsprechenden Schneidwerkzeug- Teil zu entfernen und durch ein ungebrauchtes neues Folien­ element zu ersetzen. Um das Folienelement noch einfacher am entsprechenden Schneidwerkzeug-Teil austauschbar anzu­ ordnen, ist es vorteilhaft, wenn das Folienelement am ent­ sprechenden Schneidwerkzeug-Teil loslösbar befestigt ist. Eine derartige loslösbare Befestigung des Folienelementes am entsprechenden Schneidwerkzeug-Teil kann z. B. mittels Befestigungsschrauben oder -klemmen erfolgen. Eine weitere Möglichkeit der loslösbaren Befestigung des Folienelementes am entsprechenden Schneidwerkzeug-Teil besteht darin, das Folienelement aus einer ferromagnetischen Stahllegierung auszubilden und das entsprechende Schneidwerkzeug-Teil mit einer geeigneten Magneteinrichtung zu versehen. Hierbei kann es sich um mindestens einen Permanentmagneten oder um mindestens einen Elektromagneten handeln.

Das Folienelement kann auch aus Messing, aus Federbronze oder aus einer beliebigen Stahllegierung bestehen. Die Auswahl des Materials für das Folienelement ist insbesondere von dem Material des zu schneidenden dünnwandigen Gegen­ standes abhängig.

Das Folienelement kann eine Wanddicke zwischen 30 µm und 200 µm aufweisen. Selbstverständlich kann in Abhängigkeit des Materials und der Wanddicke des zu schneidenden dünn­ wandigen bzw. folienartigen Gegenstandes die Wanddicke des Folienelementes auch unter 30 µm oder über 200 µm betragen.

Besonders vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Schneidwerk­ zeug zum Stanzen von weichen, elastischen, dünnwandigen Materialien verwendet, wobei es sich bei diesen Materialien um Kunststoffolien oder um Gewebe handeln kann, die be­ schichtet oder unbeschichtet sein können. Das erfindungsge­ mäße Schneidwerkzeug ist zum Ein- oder Abschneiden, zum Lochen oder Ausschneiden, zum Trennen oder Beschneiden o. dgl. gleich gut geeignet. Besonders vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug zum Stanzen von Materialien mit einer Wanddicke von 30 µm bis 300 µm ver­ wendet. Durch geeignete Wahl des Materials für das Folien­ element können mit dem erfindungsgemäßen Schneidwerkzeug selbstverständlich auch Gegenstände mit einer Wanddicke unter 30 µm bzw. über 300 µm mit glatten Rändern und unregel­ mäßig geformten Konturen gestanzt werden, wobei beim Stanzen bzw. Schneiden von Fasern aufweisenden Folien oder Geweben glatte Ränder ohne überstehende Gewebereste herstellbar sind.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch und in einem vergrößerten Maßstab dargestellten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs. Es zeigt:

Fig. 1 einen abschnittweise gezeichneten Schnitt durch eine erste Ausführungsform des Schneidwerkzeugs,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche abschnittweise Schnittdar­ stellung durch eine zweite Ausführungsform des Schneid­ werkzeugs,

Fig. 3 eine abschnittweise Schnittdarstellung eines Schneid­ werkzeug-Unterteils gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines Schneidwerkzeug- Unterteils in einer der Fig. 3 ähnlichen Schnittdar­ stellung, und

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform eines Schneidwerkzeug- Unterteils in einer den Fig. 3 und 4 ähnlichen Darstellung.

Fig. 1 zeigt ein zweischneidiges Schneidwerkzeug 10 mit einem abschnittweise gezeichneten Schneidwerkzeug-Unterteil 12 und einem abschnittweise gezeichneten Schneidwerkzeug- Oberteil 14, die relativ zueinander linear geführt und aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind. Das Schneid­ werkzeug-Unterteil 12 weist eine dem Schneidwerkzeug-Ober­ teil 14 zugewandte Grundfläche 16 und das Schneidwerkzeug- Oberteil 14 weist eine dem Schneidwerkzeug-Unterteil 12 zugewandte Grundfläche 18 auf. Die Grundfläche 16 des Schneidwerkzeug-Unterteils 12 ist durch eine Schnittkante 20 und das Schneidwerkzeug-Oberteil 14 bzw. dessen Grund­ fläche 18 ist durch eine Schnittkante 22 begrenzt. Das Schneidwerkzeug-Unterteil 12 weist eine Stirnfläche 24 auf, die in an sich bekannter Weise mit einem kleinen Frei­ winkel als Freifläche ausgebildet sein kann. Entsprechend ist das Schneidwerkzeug-Oberteil 14 mit einer Stirnfläche 26 ausgebildet, die sich mit der zugehörigen Grundfläche 18 in der Schnittkante 22 des Schneidwerkzeug-Oberteils 14 schneidet. Zwischen der Schnittkante 22 des Schneidwerk­ zeug-Oberteils 14 und der Schnittkante 20 des Schneidwerk­ zeug-Unterteils 12 ist ein Schnittspalt s1 festgelegt, der wesentlich größer ist als der Schnittspalt s2 zwischen der Schnittkante 22 des Schneidwerkzeug-Oberteils 14 und einer Schnittkante 28 eines an der Grundfläche 16 des Schneidwerkzeug-Unterteils 12 befestigten Folienelementes 30. Durch den im Vergleich zum Schnittspalt s1 sehr kleinen Schnittspalt s2 ist es möglich, mit dem Schneidwerkzeug 10 dünnwandige Gegenstände wie Kunststoffolien oder be­ schichtete oder unbeschichtete Gewebe mit glatten und fussel­ freien Schneidrändern herzustellen.

Ist nach einer langen Einsatzdauer des Schneidwerkzeugs 10 das Folienelement 30 bzw. dessen Schnittkante 28 abgenutzt, so ist es möglich, das abgenutzte Folienelement 30 von der Grundfläche 16 des Schneidwerkzeug-Unterteils 12 zu entfernen und auf der Grundfläche 16 ein neues Folienele­ ment 30 zu befestigen. Nach der Befestigung des Folienele­ mentes 30 erfolgt mit Hilfe des Schneidwerkzeug-Oberteils 14 ein Stanz- bzw. Schneidvorgang, bei dem die Schnitt­ kante 28 im Folienelement 30 ausgebildet wird. Danach kann das Schneidwerkzeug 10 mit dem neuen Folienelement 30 wieder zum Stanzen bzw. Schneiden relativ dünnwandigen Materials mit ausgezeichneter Standzeit verwendet werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausbildung des Schneidwerkzeugs 10, die sich von der in Fig. 1 gezeichneten Ausführungsform des Schneidwerkzeugs 10 insbesondere dadurch unterscheidet, daß das Folienelement 30 nicht an der Grundfläche 16 des Schneidwerkzeug-Unterteils 12 sondern an der Grundfläche 18 des Schneidwerkzeug-Oberteils 14 befestigt ist. In Fig. 2 ist der Schnittspalt zwischen der Schnittkante 20 des Unter­ teils 12 und der Schnittkante 22 des Schneidwerkzeug-Ober­ teils 14 wie in Fig. 1 mit s1 bezeichnet. Der Schnittspalt zwischen der Schnittkante 28 des Folienelementes 30 und der Schnittkante 20 des Schneidwerkzeug-Unterteils 12 ist in Fig. 2 wie in Fig. 1 mit s1 bezeichnet. Mit der Bezugs­ ziffer 24 ist auch in Fig. 2 die Stirnfläche des Schneidwerk­ zeug-Unterteils 12 und mit der Bezugsziffer 26 ist die Stirnfläche des Oberteils 14 bezeichnet.

Unabhängig davon, ob das Folienelement 30 am Schneidwerk­ zeug-Unterteil 12 oder an dessen Oberteil 14 befestigt ist, ergibt sich durch das Folienelement 30 ein Schnitt­ spalt s2, der erheblich kleiner ist als der Schnittspalt s1 zwischen den beiden Schneidwerkzeug-Teilen 12 und 14. Ein Schneidwerkzeug gemäß Fig. 1 oder gemäß Fig. 2 eignet sich in besonders vorteilhafter Weise zum Ausschneiden unregelmäßig geformter Konturen aus dünnwandigen Gegen­ ständen wie Kunststoffolien oder Geweben, wobei sehr glatte Schneidränder auch bei dünnwandigen Gegenständen erreicht werden, die sehr feine Gewebefäden aufweisen.

Fig. 3 zeigt abschnittweise und geschnitten ein Schneidwerk­ zeug-Unterteil 12 mit einer Stirnfläche 24 und einer Grund­ fläche 16, wobei sich die Grundfläche 16 und die Stirnfläche 24 in der Schnittkante 20 schneiden. Auf der Grundfläche 16 ist ein Folienelement 30 mittels einer Kleberschicht 32 befestigt. An Stelle einer Kleberschicht 32 ist es auch möglich, bspw. einen doppelseitig beschichteten Klebefilm zu verwenden, um das Folienelement 30 auf der Grundfläche 16 des Schneidwerkzeug-Teiles 12 zu befestigen. Das Folien­ element 30 steht über die Schnittkante 20 des Schneidwerk­ zeug-Teils 12 über, wobei der überstehende Abschnitt 34 des Folienelementes 30 durch die Schnittkante 28 festge­ legt ist.

In Fig. 4 ist ein Abschnitt eines Schneidwerkzeug-Unterteils 12 geschnitten dargestellt, auf dessen Grundfläche 16 ein Folienelement 30 mittels Befestigungselementen 36 loslös­ bar befestigt ist, die als Befestigungsschrauben ausge­ bildet sind. Bei einer solchen Ausbildung weist das Schneid­ werkzeug-Unterteil 12 Bohrungen 38 mit einem dem Außenge­ windeabschnitt 40 der Schrauben entsprechenden Innengewinde­ abschnitt 42 auf. Auch hier ragt das Folienelement 30 mit einem Abschnitt 34 über die Stirnfläche 24 bzw. über die Schnittkante 20 des Schneidwerkzeug-Unterteils 12 vor, wobei der überstehende Abschnitt 34 des Folienelementes 30 durch die Schnittkante 28 des Folienelementes 30 be­ grenzt ist.

Fig. 5 zeigt abschnittweise ein Schneidwerkzeug-Unterteil 12 in einer Schnittdarstellung, das mit einer Magnetein­ richtung 44 versehen ist. Die Magneteinrichtung 44 kann mindestens einen Permanentmagnet und/oder mindestens einen Elektromagnet aufweisen. Mit der Magneteinrichtung 44 ist es möglich, ein Folienelement 30 auf der Grundfläche 16 des Schneidwerkzeug-Unterteils 12 zu befestigen. Auch bei dieser Ausbildung des Schneidwerkzeugs steht das Folien­ element 30 mit einem Abschnitt 34 über die Schnittkante 20 bzw. über die Stirnfläche 24 des Unterteils 12 vor, wobei der überstehende Abschnitt 34 des Folienelementes 30 durch die Schnittkante 28 begrenzt ist. Die zuletzt dargestellte Ausbildung des Schneidwerkzeugs mit einer Magneteinrichtung 44 ist selbstverständlich nur anwendbar, wenn das Folienelement 30 ferromagnetische Eigenschaften besitzt, weil nur dann zwischen dem Folienelement 30 und der Magneteinrichtung 44 ausreichende Haltekräfte gegeben sind.

In den Fig. 3 bis 5 ist ein abschnittweise gezeichnetes Folienelement 30 an der Grundfläche 16 des abschnittweise dargestellten Schneidwerkzeug-Unterteils 12 angedeutet. Wie jedoch aus Fig. 2 zu ersehen ist und wie weiter oben beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich auch möglich, das Folienelement 30 nicht am Unterteil 12 sondern am Schneid­ werkzeug-Oberteil 14 entsprechend einer der in den Fig. 3 bis 5 angedeuteten Befestigungsvariante zu befestigen.

Claims (7)

1. Schneidwerkzeug mit einem Schneidwerkzeug-Oberteil (14) und einem Schneidwerkzeug-Unterteil (12), wobei jedes der beiden Schneidwerkzeug-Teile (12, 14) eine durch eine Schnittkante (20, 22) begrenzte Grundfläche (16, 18) aufweist, die Grundflächen (16, 18) der beiden Schneid­ werkzeug-Teile (12, 14) einander zugewandt sind, und die Schnittkanten (20, 22) der beiden Schneidwerkzeug- Teile (12, 14) voneinander durch einen Schnittspalt (s1) beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der Grundfläche (16 bzw. 18) des einen Schneid­ werkzeug-Teils (12 bzw. 14) ein Folienelement (30) aus einem festen, formstabilen Material befestigt ist, wobei das Folienelement (30) eine der Schnittkante (22 bzw. 20) des anderen Schneidwerkzeug-Teils (14 bzw. 12) entsprech­ ende Schnittkante (28) aufweist und der Schnittspalt (s2) zwischen der Schnittkante (28) des Folienelementes (30) und der Schnittkante (22 bzw. 20) des anderen Schneidwerkzeug-Teils (14 bzw. 12) wesentlich kleiner ist als der Schnittspalt (s1) zwischen den Schnittkanten (20, 22) der beiden Schneidwerkzeug-Teile (12, 14).

2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittkante (28) des Folienelementes (30) durch die Schnittkante (22 bzw. 20) des kein Folienelement aufweisenden anderen Schneidwerkzeug-Teils (14 bzw. 12) gebildet ist.

3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienelement (30) am entsprechenden Schneid­ werkzeug-Teil (12 bzw. 14) loslösbar befestigt ist.

4. Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienelement (30) aus Messing, aus Federbronze oder aus einer Stahllegierung besteht.

5. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienelement (30) aus einer ferromagnetischen Stahllegierung besteht.

6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienelement (30) eine Wanddicke zwischen 30 µm und 200 µm aufweist.

7. Verwendung eines Schneidwerkzeugs nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche zum Stanzen von weichen, elastischen, dünnwandigen Gegenständen.