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Die
Erfindung betrifft allgemein einen Schneidstempel und ein zugehöriges Verfahren
zum konturnahen Schneiden von Kunststoffteilen einer an sich beliebigen
Kontur, wobei der Schneidstempel wenigstens eine Schneidkante aufweist.
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Derartige
Verfahren sind bereits seit längerem
bekannt und dienen dem Nacharbeiten von Konturen eines eine Kontur
definierenden Randes von einem Kunststoffelement, das im Allgemeinen
herstellungsbedingt mit Graten oder Stegen versehen ist, die, sollten
sie nicht entfernt werden, die bestimmungsgemäße Verwendung des Kunststoffelements behindern
oder wenigstens dessen optische Erscheinung beeinträchtigen.
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Beispielsweise
handelt es sich um Stege, die während
des Spritzgießens
für eine
gleichmäßige Verteilung
des thermoplastischen Kunststoffmaterials sorgen. Diese Stege sind
vor der Weiterverarbeitung des Kunststoffelements oder dessen bestimmungsgemäße Montage
möglichst
konturnah aus dem Kunststoffelement zu entfernen. Konturnah in diesem
Zusammenhang meint eine mit geringer Toleranz und dabei reproduzierbar
abschneidende beziehungsweise abtragende Bearbeitung des Randes des
Kunststoffelements, so dass die Schnittstelle für das Auge weitgehend unsichtbar
bleibt und andererseits die oben genannten Grate und Stege zuverlässig beseitigt
werden. Die bekannten Schneidstempel sind so bemessen, dass deren
Dimensionierung exakt den Abmessungen der gewünschten Schnittstelle entspricht.
Ebenso exakt ist deren Positionierung gegenüber dem zu bearbeitenden Rand
gewählt.
Es hat sich aber gezeigt, dass eine exakte Dimensionierung und Positionierung
des Schneidstempels aufgrund von Toleranzen seitens des Schneidstempels
aber auch aufgrund der Positionierung des Randes nicht nur schwierig
einzuhalten ist, sondern auch dass aufgrund der durch die Bewegung
und das Auftreffen der Schneidkante auf das Kunststoffelement hervorgerufenen Schwingungen
und relativen Bewegungen zwischen Kunststoffelement und Schnittkante,
das Schneidergebnis beeinträchtigen.
Es hat sich ferner gezeigt, dass die Herstellung des Kunststoffelements Toleranzen
unterliegt und somit es eines Schneidstempels bedarf, der in der
Lage ist, diese Toleranzen zu kompensieren.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
Schneidstempel und ein dazugehöriges
Verfahren bereitzustellen, bei dem ein präziseres Ergebnis beim konturnahen
Schneiden eines Randes eines Kunststoffelements von Graten oder
Stegen oder Dergleichen erreicht wird. Diese Aufgabe wird durch
einen Schneidstempel gemäß Anspruch
1 und das Verfahren des nebengeordneten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der
erfindungsgemäße Schneidstempel dient
der Säuberung
eines Randes eines Kunststoffelements von Graten oder Stegen oder
Dergleichen. Die Erfindung ist hinsichtlich des Kunststoffelements nicht
eingeschränkt.
Beispielsweise handelt es sich um ein im Spritzgussverfahren aus
einem thermoplastischen Kunststoff hergestelltes Spritzgussteil, wie
ein Teil einer Armaturenbrettverkleidung oder Dergleichen. Der Schneidstempel
ist hinsichtlich seiner Ausgestaltung nicht eingeschränkt und
seine Bemaßung
wird im Allgemeinen auf das zu bearbeitende Kunststoffelement und
dessen Positionierung im Wesentlichen angepasst sein. Im Allgemeinen
wird der Schneidstempel aus Metall, bevorzugt aus gehärtetem Stahl
hergestellt. Der erfindungsgemäße Schneidstempel
weist wenigstens eine Schneid- oder
Schabkante auf, die im Bereich eines ersten Endes des Schneidstempels
angeordnet ist. Die Schneid- oder Schabkante bewirkt ein Abschneiden beziehungsweise
Abschaben des Grates oder Stegs am betreffenden Rand des Kunststoffelements
bei der Auftreffbewegung des Schneidstempels bei der bestimmungsgemäßen Verwendung
des Schneidstempels. Die Schneid- oder Schabkante entspricht beispielsweise
einer entsprechenden scharfen Kante des Schneidstempelkörpers, die
im Allgemeinen durch schleifende Bearbeitung des Körpers des Schneidstempels
erzeugt wird. Die Schneid- oder Schabkante kann zur Säuberung
des Rands von Stegen und Graten scherend abschneiden oder spanhebend
abtragen beziehungsweise abschaben. Die Erfindung ist hinsichtlich
der Geometrie dieser Schneid- oder Schabkante nicht eingeschränkt und
es obliegt dem Fachmann anhand der gewünschten Form der Bearbeitung
und/oder entsprechend der gewünschten
Form des Randes die entsprechende Schneidengeometrie zu wählen. Folglich
ist der Schneidstempel bei beliebigen Formen des zu bearbeitenden
Randes einsetzbar. Beispielsweise handelt es sich um einen Rand
eines Durchbruchs in dem Kunststoffelement, wobei der Durchbruch
von einem den Durchbruch von Rand zu Rand durchquerenden Steg zu
befreien ist, der herstellungsbedingt zwar vorgesehen ist, aber
die weitere Bearbeitung oder Verwendung des Kunststoffelements behindert
oder beeinträchtigt.
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Der
erfindungsgemäße Schneidstempel zeichnet
sich dadurch aus, dass die Schneid- oder Schabkante im Wesentlichen
senkrecht zur Auftreffbewegungsrichtung des Schneidstempels unter
elastischer Vorspannung verlagerbar ist und dass an dem ersten Ende
wenigstens eine gegenüber
der Schneid- oder Schabkante vorgelagerte Führung vorgesehen ist, die beim
Kontakt mit dem zu bearbeitenden Rand die Verlagerung der Schneid-
oder Schabkante entgegen der Vorspannung bewirkt. Dadurch wird bei
entsprechender Anordnung oder Dimensionierung des Schneidstempels
erreicht, dass die Schneid- oder Schabkante senkrecht zur Richtung
der Auftreffbewegung unter elastischer Vorspannung auf den zu bearbeitenden
Rand trifft. Durch die elastische Verlagerbarkeit können Positionierschwankungen
des Randes aber auch des Schneidstempels zum Erzielen eines präzisen und trotz
der Schwankungen reproduzierbaren Schnittbildes kompensiert werden.
Um genauer zu sein, so können
aufgrund der elastischen Verlagerbarkeit nicht nur Toleranzen in
der Positionierung des Schneidstempels und/oder dessen Bemaßung sondern
auch Toleranzen hinsichtlich der Positionierung des zu bearbeitenden
Randes, beispielsweise aufgrund von Herstellungsschwankungen des
Kunststoffelements, kompensiert werden. Dadurch wird ferner bewirkt,
dass die Schneid- oder Schabkante unter Anpressdruck auf den zu
bearbeitenden Rand trifft. So können
Schwingungen der Schneidkante vermieden werden. Insgesamt wird die
Präzision
der schneidenden oder abschabenden Bearbeitung des Randes erhöht.
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Die
elastische Verlagerbarkeit der Schneid- oder Schabkante wird in
einer besonders einfach herzustellenden Ausgestaltung durch einen
Schlitz des Schneidstempels erreicht, der parallel zur Auftreffbewegungsrichtung
verläuft.
Der Schlitz durchläuft
beispielsweise bis auf einen verbleibenden Steg den Körper des
Schneidstempels und bildet somit wenigstens ein Schenkelsegment
oder ein Schneidmesser im Körper
des Schneidstempels aus, wobei das Schenkelsegment gegenüber dem
Steg beziehungsweise Rest des Schneidstempels elastisch verlagerbar
ist. Die Schneid- oder Schabkante ist dabei im Bereich des freien,
das heißt
vom Steg entfernten, Endes des Schenkelsegments angeordnet. Die
Elastizität
ergibt sich im Allgemeinen aus der Materialeigenschaft des Schneidstempels,
der bevorzugt aus gehärtetem
Stahl hergestellt ist. Die Breite des Schlitzes wird im Allgemeinen
so bemessen sein, dass die entsprechende bereitgestellte Verlagerbarkeit
eine ausreichende Kompensation der Toleranzen ermöglicht.
Der Schlitz weist in einer Ausgestaltung beispielsweise eine Dicke
senkrecht zum Rand und zur Auftreffrichtung von 0,2 mm auf.
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In
einer besonders einfachen und die Elastizität zuverlässig bereitstellenden Ausgestaltung
ist zur Vorspannung der Schneid- oder Schabkante ein Federelement
vorgesehen. Beispielsweise ist das Federelement in einem von dem
Schlitz durchsetzten Hohlraum des Schneidstempels angeordnet und sorgt
so für
eine besonders dauerhafte und vor Allem durch Austausch der Feder
leicht anpassbare, elastische Vorspannung der Schneid- oder Schabkante.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Federelement
im Wesentlichen ein Elastomermaterial auf. Dadurch kann besonders
haltbar und vor allem preiswert die gewünschte elastische Vorspannung
bereitgestellt werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung ist in Auftreffrichtung des Schneidstempels
der Schneid- oder Schabkante nachgeordnet, eine weitere Schneid-
oder Schabkante vorgesehen. Dadurch können mehrere Bearbeitungsvorgänge bei
einer Auftreffbewegung des Schneidstempels durchgeführt werden.
Bevorzugt handelt es sich bei der nachgeordnet angeordneten Kante
um eine Schabkante zur abschabenden Bearbeitung und Glättung des Randes.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind an wenigstens zwei,
gegenüber
liegenden Seitenflanken des Schneidstempels Schneid- oder Schabkanten
vorgesehen, um bei einer Auftreffbewegung vorteilhaft mehrere Ränder oder
Randsegmente gleichzeitig bearbeiten zu können, um so beispielsweise
einen Steg, der einen Durchbruch durchquerend durchläuft, von
den beiden Randsegmenten in einem Arbeitsgang abschneiden zu können.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Schneidvorrichtung mit einem Schneideinsatz,
die sich dadurch auszeichnet, dass in dem Schneideinsatz ein Schneidstempel
in einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen geführt ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Säubern wenigstens eines Randes
eines Kunststoffelements von Graten oder Stegen oder Dergleichen
mit einem Schneidstempel. Dabei wird mittels einer Auftreffbewegung
wenigstens einer Schneid- oder Schabkante, die im Bereich eines
ersten Endes des Schneidstempels angeordnet ist, ein Abschneiden
und/oder Abschaben des Grates oder Stegs am betreffenden Rand bei
der bestimmungsgemäßen Verwendung
des Schneidstempels bewirkt. Das Verfahren zeichnet sich ferner
dadurch aus, dass vor dem Auftreffen der Schneid- oder Schabkante
eine im Wesentlichen senkrecht zur Auftreffbewegungsrichtung des
Schneidstempels Verlagerung der Schneid- oder Schabkante unter elastischer
Vorspannung bewirkt wird. Diese Verlagerung der Schneid- oder Schabkante
wird durch Berührung
des Randes mit wenigstens einer gegenüber der Schneid- oder Schabkante
vorgelagert angeordneten Führung
bewirkt. Dadurch wird bewirkt, dass die Schneid- oder Schabkante
unter Anpressdruck auf den zu bearbeitenden Rand trifft. Ferner
können
aufgrund der elastischen Verlagerbarkeit nicht nur Toleranzen in
der Positionierung des Schneidstempels und/oder dessen Bemaßung sondern
auch Toleranzen hinsichtlich der Positionierung des zu bearbeitenden
Randes, beispielsweise aufgrund von Herstellungsschwankungen des
Kunststoffelements, kompensiert werden. Zudem können Schwingungen der Schneidkante
vermieden werden. Insgesamt wird die Präzision der schneidenden oder
abschabenden Bearbeitung des Randes erhöht.
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Zur
Steigerung der Produktivität
und der Präzision
der Bearbeitung wird bevorzugt an mehreren Schneid- oder Schabkanten
ein Abschneiden oder Abschaben bewirkt, indem an wenigstens zwei,
gegenüber
liegenden Seitenflanken des Schneidstempels Schneid- oder Schabkanten
vorgesehen sind.
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In
den beigefügten
Figuren ist eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung
dargestellt, ohne die Erfindung auf die gezeigte Ausführungsform
zu beschränken, wobei
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1 eine
seitliche Schnittansicht zeigt, und
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2 eine
weitere Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung
aus 1 ist.
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Der
Schneidstempel 1 ist in einem Durchbruch des Schneideinsatzes 8 hin-
und herbeweglich geführt.
Unter dem Schneideinsatz 8 ist ein Kunststoffelement 2 angeordnet,
das mit mehreren Durchbrüchen
versehen ist. Im Durchbruch 3, der durch die Ränder 3a, 3b definiert
wird, ist ein herstellungsbedingt vorgesehener Steg 9 mit
den Rändern 3a, 3b des
Kunststoffelements 2 einstückig verbunden. Ziel ist es,
den Steg 9 mittels des Schneidstempels 1 möglichst
präzise
zu beseitigen. Wie in der 1 gezeigt,
wurde der ursprünglich
vorhandene Steg in dem benachbart angeordneten Durchbruch des Kunststoffelements 2 bereits
mittels des Schneidstempels 1 und des weiteren Durchbruchs
in dem Schneideinsatz 8 zu dessen Führung beseitigt. Dazu wird
der Schneidstempel 1 in den Durchbruch 3 beispielsweise
mittels einer elektrischen oder pneumatischen Betätigungsvorrichtung
(nicht dargestellt) gegenüber
dem Schneideinsatz 8 abgesenkt, bis die Schneidkanten 6c, 6d des
Schneidstempels 1 in Berührung mit dem Steg 9 gelangen,
um diesen unmittelbar an den Rändern 3a, 3b abzuschneiden.
Die in Auftreffrichtung (nach unten in 1 und 2)
an den Flanken des Schneidstempels 1 nachgeordnet angeordneten
Schabkanten 6a, 6b sorgen für ein spanabhebendes Abschaben
der Ränder 3a, 3b und sorgen
in diesem zweiten Arbeitsschritt für ein besonders sauberes Schnittbild
an den Rändern 3a, 3b. Um
in erster Linie Schwankungen hinsichtlich der Positionierung des
Kunststoffelements 2 beziehungsweise dessen Ränder 3a, 3b bezüglich des
Schneidstempels sowie Durchmesserschwankungen des Durchbruchs 3 im
Kunststoffelement 2 zu kompensieren, sind die Schneidkanten 6a bis 6d in
einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Auftreffrichtung
des Schneidstempels 1 verläuft, elastisch verlagerbar
ausgestaltet. Dies wird durch einen parallel zur Auftreffrichtung
(Bewegungsrichtung) des Stempels 1 verlaufenden Schlitz 5 mit
vorgegebener Dicke im Körper
des Schneidstempels 1 erreicht, der den Körper in
zwei Schenkelsegmente 1, 1b unterteilt, die über einen
(in 1 oben liegenden) Stegabschnitt miteinander verbunden
sind. Aufgrund der vorgegebenen Dicke des Schlitzes 5 ist
eine elastische Verlagerung der Schneidkanten 6a bis 6d möglich, die
so gewählt
ist, dass die Kompensation der oben genannten Schwankungen möglich ist.
Die Verlagerung der Schneidkanten 6a bis 6d erfolgt
vor dem Auftreffen der Schneidkanten 6a bis 6d auf
den Rand 3a beziehungsweise 3b mittels der vier
Führungen 4.
Durch die elastische Verlagerung werden zudem die Schneidkanten 6a bis 6d zur
Erreichung eines präzisen
Schnittbildes vorgespannt. Die elastische Vorspannung wird einerseits
durch das Material des Schneidstempels, hier gehärteter Stahl, als auch durch
das Federelement 7 aus Elastomermaterial bewirkt, das im
Bereich des Schlitzes 5 des Schneidstempels 1 angeordnet
ist. Es hat sich gezeigt, dass ein besonders präzises Schnittbild und eine
gute Kompensation oben genannter Schwankungen erreicht wird, wenn
der Abstand der Schneidkanten 6c, 6d im Schnitt
senkrecht zur Auftreffrichtung mit geringem Übermaß gegenüber dem entsprechenden Abstand
der Ränder 3a, 3b hergestellt
wird.