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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Stanzwerkzeug nach den Präambeln der
Ansprüche
1 und 5, das in Verbindung mit einem Stanzgerät zum Stanzen von Löchern in
Blech, in die Wände
von elektrischen Schaltschränken,
Aluminium, glasfaserverstärkten
Kunststoff und Kunststoff verwendet wird.
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Wenn
ein Loch in einem Elektroschaltschrank angebracht werden soll, wird
zuerst ein kleines Loch in die Wand des elektrischen Schaltschrankes
gebohrt. Ein erstes Ende eines Zugbolzens ist in einen Stempel eines
hydraulischen Stanzgerätes eingeschraubt.
Ein zweites Ende des Zugbolzens wird durch einen Lochstempel und
dann durch das gebohrte Loch gesteckt, wobei der Zugbolzen einen kleineren
Umfang als das gebohrte Loch aufweist. Auf das zweite Ende des Zugbolzens
auf der dem Lochstempel und dem hydraulischen Stanzgerätes entgegengesetzten
Seite des Schaltschrankes wird ein Stanzwerkzeug geschraubt.
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Ein
Arbeiter betätigt
eine Handpumpe des hydraulischen Stanzgerätes. Wenn die Handpumpe des
hydraulischen Stanzgerätes
betätigt
wird, bewirken die Kräfte
der Hydraulikflüssigkeit,
dass der Stempel am Zugbolzen zieht. Der Zugbolzen wiederum zieht
das Stanzwerkzeug durch den Schaltschrank in den Lochstempel, sodass
das Loch der gewünschten
Größe ausgestanzt
wird.
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Stanzwerkzeuge
sind Stand der Technik, zum Beispiel runde Standardstanzwerkzeuge
wie SLUG BUSTER® von
Greenlee Textron Inc., an die die vorliegende Erfindung übertragen
wurde, und Stanzwerkzeuge wie in der US-Patentschrift 4 353 164 (in der das
Stanzwerkzeug gemäß den Präambeln der
Ansprüche
1 und 5 beschrieben wurde) von Greenlee Textron Inc. realisiert,
an die die vorliegende Erfindung übertragen wurde, wobei sich
diese Stanzwerkzeuge zwar auf dem Markt als sehr erfolgreich erwiesen
haben, aber dennoch eine Reihe von Nachteilen aufweisen.
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Einer
dieser Nachteile besteht darin, dass Stanzwerkzeuge nach dem Stand
der Technik kein Mittel zum Positionieren der Stanzanordnung in
einem Führungsloch
bereitstellt, während
das Stanzwerkzeug und der Lochstempel durch den Zugbolzen zusammengezogen
werden und ein Loch im Werkstück
erzeugen. Gegenwärtig
positioniert ein Arbeiter die Stanzanordnung in einem Führungsloch
unter Verwendung von „Justiermarken", die durch den Arbeiter
schwer zu erkennen sein und zu Fehlern führen können, sodass das erzeugte Loch
möglicherweise
nicht genau positioniert ist.
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Ein
anderer derartiger Nachteil besteht darin, dass Stanzwerkzeuge nach
dem Stand der Technik normalerweise zu Beginn, wenn das Stanzwerkzeug in
das Werkstück
eindringt, eine größere Stanzkraft aufweisen,
da das Stanzwerkzeug über
eine längere Strecke
auf das Werkstücks
einwirkt, bevor die Dorne des Stanzwerkzeugs ganz durch das Werkstück treten.
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Noch
ein weiterer derartiger Nachteil besteht darin, dass Stanzwerkzeuge
nach dem Stand der Technik normalerweise am Ende des Stanzzyklus eine
größere Stanzkraft
aufweisen. Das Standardstanzwerkzeug weist deshalb am Ende des Stanzzyklus
eine große
Stanzkraft auf, weil es an vier Schneiden gleichzeitig schneidet
und der Winkel der Stanzflächen
am Ende auf null zurückgeht.
Auch das Stanzwerkzeug SLUG BUSTER® weist
am Ende des Stanzzyklus eine große Stanzkraft auf, da die langgestreckten
Stanzflächen „V"-förmig gestaltet
sind und an vier Schneiden gleichzeitig schneiden, während der
Winkel der Stanzfläche
zum Ende des Stanzzyklus auf null zurückgeht.
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Ein
weiterer derartiger Nachteil der Stanzwerkzeuge nach dem Stand der
Technik besteht darin, dass sie nicht nur ebene Flächen aufweisen,
die mit Standardschneidwerkzeugen bearbeitet werden können, sodass
zur Herstellung der Stanzwerkzeuge nach dem Stand der Technik speziell
geformte Werkzeuge oder Räumnadeln
erforderlich sind.
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Somit
ist ein Stanzwerkzeug wünschenswert,
das sämtliche
Vorteile der Stanzwerkzeug nach dem Stand der Technik beinhaltet,
jedoch die Nachteile der Stanzwerkzeug nach dem Stand der Technik ausschließt, darunter
die oben aufgeführten
Nachteile. Die hier beschriebene Erfindung stellt ein solches Stanzwerkzeug
bereit. Weitere Merkmale und Vorteile des Stanzwerkzeugs der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der Lektüre der beiliegenden Beschreibung
in Verbindung mit den Zeichnungen.
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AUFGABEN UND ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Eine
Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, ein Stanzwerkzeug bereitzustellen,
welches eine Verbesserung der Positionierung des Stanzwerkzeugs
im Vergleich mit Geräten
nach dem Stand der Technik bereitstellt, zum Beispiel eine Verbesserung
im Hinblick auf die gegenwärtig
schwer zu erkennenden Justiermarken.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Stanzwerkzeug bereitzustellen,
welches sich automatisch an einem gebohrten Führungsloch positioniert.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Stanzwerkzeug bereitzustellen,
welches die anfängliche
Perforationskraft verringert.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Stanzwerkzeug bereitzustellen,
welches die Stanzkraft am Ende des Stanzzyklus verringert.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Stanzwerkzeug bereitzustellen,
welches mit geringeren Kosten als bei Stanzwerkzeugen nach dem Stand
der Technik hergestellt werden kann.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Stanzwerkzeug bereitzustellen,
welches zum Stanzen von Löchern
durch ein Werkstück
eine geringere Stanzkraft erfordert.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Stanzwerkzeug
bereitzustellen, welches eine längere
Standzeit als die Stanzwerkzeuge nach dem Stand der Technik aufweist.
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Noch
eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Stanzwerkzeug
bereitzustellen, welches nur ebene Flächen aufweist und dadurch mit Standardschneidwerkzeugen
spanabhebend bearbeitet werden kann.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Ein
Stanzwerkzeug gemäß der Erfindung
ist in den Ansprüchen
1 und 5 definiert.
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Verschiedene
bevorzugte oder optionale Merkmale sind in den beiliegenden Unteransprüchen 2 bis
4 und 6 bis 8 definiert.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
als neuartig angesehenen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
im Folgenden ausführlich
beschrieben. Der Aufbau und die Arbeitsweise sowie weitere Aufgaben
und Vorteile der Erfindung lassen sich am besten unter Bezug auf
die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
verstehen, in denen gleiche Bezugsnummern gleiche Elemente bezeichnen,
wobei:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsart eines Stanzwerkzeugs
ist, das Merkmale der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
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2 eine
Seitenansicht des Stanzwerkzeugs der ersten Ausführungsart ist;
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3 eine
Seitenansicht des Stanzwerkzeugs der ersten Ausführungsart ist, das gegenüber der
Seitenansicht des in 2 dargestellten Stanzwerkzeugs
um 90 Grad gedreht ist;
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4 eine
Seitenansicht des Stanzwerkzeugs der ersten Ausführungsart ist, das gegenüber der
Seitenansicht des in 2 dargestellten Stanzwerkzeugs
um 180 Grad gedreht ist;
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5 eine
Draufsicht auf das in 2 dargestellte Stanzwerkzeug
der ersten Ausführungsart ist;
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6 eine
perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsart des Stanzwerkzeugs
ist, das Merkmale der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
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7 eine
perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsart des Stanzwerkzeugs
ist, das Merkmale der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
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8 eine
perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsart des Stanzwerkzeugs
ist, das Merkmale der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
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9 eine
Seitenansicht des Stanzwerkzeugs der vierten Ausführungsart
ist;
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10 eine
Seitenansicht des Stanzwerkzeugs der vierten Ausführungsart
ist, das gegenüber der
Seitenansicht des in 9 dargestellten Stanzwerkzeugs
um 90 Grad gedreht ist;
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11 eine
Draufsicht auf das Stanzwerkzeug der vierten Ausführungsart
ist, das in 8 dargestellt ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSARTEN
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt werden
kann, werden in den Zeichnungen spezielle Ausführungsarten gezeigt und im
Folgenden ausführlich
beschrieben, wobei als selbstverständlich vorausgesetzt wird, dass
die vorliegende Beschreibung lediglich zur Veranschaulichung der Grundgedanken
der Erfindung und nicht zur Einschränkung der Erfindung in ihrer dargestellten
Form dient.
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Es
wird ein Stanzwerkzeug bereitgestellt. Eine erste Ausführungsart
des Stanzwerkzeugs 100 ist in den 1 bis 5 dargestellt.
Eine zweite Ausführungsart
des Stanzwerkzeugs 300 ist in 6 dargestellt.
Eine dritte Ausführungsart
des Stanzwerkzeugs 500 ist in 7 dargestellt.
Eine vierte Ausführungsart
des Stanzwerkzeugs 600 ist in den 8 bis 11 dargestellt.
Gleiche Elemente werden durch gleiche Bezugsnummern bezeichnet,
wobei die Bezugsnummern für
die erste Ausführungsart mit
1 und 2, die Bezugsnummern für
die zweite Ausführungsart
mit drei und vier, die Bezugsnummern für die dritte Ausführungsart
mit fünf
und sechs und die Bezugsnummern für die vierte Ausführungsart
mit sieben und acht beginnen.
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Jedes
der Stanzwerkzeuge 100, 300, 500, 700 eignet
sich zum Stanzen eines Durchgangslochs durch ein (nicht gezeigtes)
Werkstück,
zum Beispiel aus Edelstahl Typ 304 der Stärke 10,
der normalerweise für
den Bau von elektrischen Schaltschränken verwendet wird. Die Stanzwerkzeuge 100, 300, 500, 700 werden
zusammen mit einem (nicht gezeigten) in der Technik bestens bekannten
Lochwerkzeug sowie einem (nicht gezeigten) in der Technik bestens
bekannten Zugbolzen verwendet. Ein erstes Ende des Zugbolzens wird üblicherweise
in einen (nicht gezeigten) Stempel eines (nicht gezeigten) hydraulischen
Stanzgerätes
eingeschraubt. Ein zweites Ende des Zugbolzens wird durch den Lochstempel und
dann durch ein (nicht gezeigtes) Führungsloch im Werkstück gesteckt,
wobei der Zugbolzen einen kleineren Umfang als das Führungsloch
aufweist. Die Stanzwerkzeuge 100, 300, 500, 700 werden
dann am zweiten Ende des Zugbolzens auf der dem Lochstempel und
dem hydraulischen Stanzgerät
entgegengesetzten Seite des Werkstücks angebracht.
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Ein
Arbeiter betätigt
eine Handpumpe des hydraulischen Stanzgerätes. Wenn die Handpumpe des
hydraulischen Stanzgerätes
betätigt
wird, bewirken die Kräfte
der Hydraulikflüssigkeit,
dass der Stempel am Zugbolzen zieht. Der Zugbolzen wiederum zieht
das Stanzwerkzeug 100, 300, 500, 700 durch
den Schaltschrank in den Lochstempel, sodass das Loch der gewünschten
Größe ausgestanzt wird.
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Im
Folgenden wird die in den 1 bis 5 gezeigte
erste Ausführungsart
des Stanzwerkzeugs 100 beschrieben. Das Stanzwerkzeug 100 beinhaltet einen
im Wesentlichen zylindrischen Stanzwerkzeugkörper 102 und eine
Stanzfläche 108 und
weist eine sich in axialer Richtung erstreckende Durchführung 104 auf.
Eine Wand 106 der Durchführung 104 ist üblicherweise
mit einem Gewinde versehen und nimmt in herkömmlicher Weise ein eingeschraubtes Ende
des Zugbolzens auf. Die Arbeitsfläche 108 weist eine
neuartige Anordnung schräger
Flächen und
zugehöriger
Schneidkanten und -flächen
zum Zentrieren des Stanzwerkzeugs 100, des Zugbolzens und
des Lochstempels auf, die insgesamt als Stanzanordnung bezeichnet
werden, auf das Führungsloch
zum Stanzen durch das Werkstück
und zum Auftrennen eines vom Werkstück zu entfernenden Ausschnittteils.
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Die
Arbeitsfläche 108 beinhaltet
ein Paar schräger
ebener Flächen 110, 112 auf
entgegengesetzten Seiten einer Linie D in 5, die dem
Durchmesser der Arbeitsfläche 108 entspricht.
Die schrägen
ebenen Flächen 110, 112 verlaufen
vom Stanzkörper 102 aus
in entgegengesetzten Richtungen unter einem Winkel α nach oben.
Die geneigten ebenen Flächen 110, 112 weisen
am äußeren Umfang
Kanten auf, die Schneidkanten 114, 116 über einen
großen
Teil des Randes der Arbeitsfläche 108 bilden (siehe
Draufsicht in 5).
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Die
schräge
ebene Fläche 110 weist
innere Enden 118a, 118b auf, die in Draufsicht
parallel zu und in einem Abstand von der Linie D über die
Arbeitsfläche 108 verlaufen,
wobei die Innenkante 118a und die Innenkante 118b auf
entgegengesetzten Seiten der Durchführung 104 liegen.
Die schräge
ebene Fläche 112 weist
innere Enden 120a, 120b auf, die in Draufsicht
parallel zu und in einem Abstand von der Linie D über die
Arbeitsfläche
verlaufen, wobei die Innenkante 120a und die Innenkante 120b auf
entgegengesetzten Seiten der Durchführung 104 liegen.
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Die
schräge
ebene Fläche 110 neigt
sich unter einem Winkel von der Innenkante 118a bis zur
Innenkante 118b, sodass die Innenkante 118b höher als
die Innenkante 118a liegt. Die geneigte ebene Fläche 112 neigt
sich unter einem Winkel α von
der Innenkante 120b bis zur Innenkante 120a, sodass die
Innenkante 120a höher
als die Innenkante 120b liegt. Die inneren Enden 118a, 120b liegen
auf gleicher Höhe,
und die inneren Enden 118b, 120a liegen ebenfalls
auf gleicher Höhe.
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Die
Arbeitsfläche 108 beinhaltet
ein Verlängerungsbauteil 122 zwischen
den inneren Enden 118a, 120a und der Durchführung 104.
Desgleichen beinhaltet die Arbeitsfläche 108 ein Verlängerungsbauteil 124 zwischen
den inneren Enden 118b, 120b und der Durchführung 104.
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Das
Verlängerungsbauteil 122 weist
eine äußere Umfangsfläche 126,
eine Innenfläche 128,
eine erste Seitenfläche 130,
die sich senkrecht von der Innenkante 118a zwischen der äußeren Umfangsfläche 126 und
der Innenfläche 128 erstreckt,
und eine zweite Seitenfläche 132 auf,
die sich senkrecht von der Innenkante 120a zwischen der äußeren Umfangsfläche 126 und
der Innenfläche 128 erstreckt.
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Die äußere Umfangsfläche 126 ist
durch erste und zweite äußere Umfangskanten 134, 136 definiert.
Die erste äußere Umfangskante 134 erstreckt sich
senkrecht von einem äußeren Ende
der Innenkante 118a bis zu einem Dorn 138, der
höher als
die Innenkante 118a und die Innenkante 120a liegt.
Die zweite äußere Umfangskante 136 verläuft vom
Dorn 138 aus schräg
nach unten bis zu einem äußeren Ende
der Innenkante 120a.
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Die
Innenfläche 128 ist
durch eine erste, zweite und dritte Kante 140, 142 und 144 definiert. Die
erste Innenkante 140 erstreckt sich senkrecht von einem
inneren Ende der Innenkante 118a bis zu einem ersten Ende
der zweiten Innenkante 142. Die dritte Innenkante 144 erstreckt
sich senkrecht von einem inneren Ende der Innenkante 120a bis
zu einem zweiten Ende der zweiten Innenkante 142. Die zweite Innenkante 142 liegt
vorzugsweise etwa 1,59 mm (1/16 Zoll) höher als der Dorn 138.
Die Innenfläche 128 ist
eine Verlängerung
der Wand 106 der Durchführung 104 und
daher ebenso wie die Wand 106 der Durchführung 104 bogenförmig gekrümmt. Somit
ist auch die zweite Innenkante 142 bogenförmig gekrümmt.
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Das
Verlängerungsbauteil 122 weist
eine erste obere Fläche 146 auf,
die sich horizontal von der zweiten Innenkante 142 in Richtung
der äußeren Umfangsfläche 126 bis
zu einer Außenkante 148 erstreckt.
Die erste obere Fläche 146 ist
im Allgemeinen bogenförmig
gekrümmt,
sodass die Außenkante 148 ebenfalls
bogenförmig
gekrümmt
ist. Die erste obere Fläche 146 weist
ferner eine erste Seitenkante 150 und eine zweite Seitenkante 152 auf.
Die erste Seitenkante 150 ist gleichzeitig auch eine Kante
der ersten Seitenfläche 130,
während
die zweite Seitenkante 152 gleichzeitig auch eine Kante
der zweiten Seitenfläche 132 ist.
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Das
Verlängerungsbauteil 122 weist
eine zweite obere Fläche 154 auf,
die sich von der Außenkante
schräg
nach unten und außen
in Richtung der äußeren Umfangsfläche 126 bis
zu einer Außenkante 156 erstreckt.
Die zweite obere Fläche 154 ist
im Allgemeinen bogenförmig
gekrümmt,
sodass die Außenkante 156 im
Allgemeinen ebenfalls bogenförmig gekrümmt ist.
Die zweite obere Fläche 154 weist
ferner eine erste Seitenkante 158 und eine zweite Seitenkante 160 auf.
Die erste Seitenkante 158 ist gleichzeitig auch eine Kante
der ersten Seitenfläche 130,
während
die zweite Seitenkante 160 gleichzeitig auch eine Kante
der zweiten Seitenfläche 132 ist.
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Die
zweite obere Fläche 154,
die erste obere Fläche 146 und
die Innenfläche 128 zusammen
bilden einen schrägen
Vorsprung 161 des Verlängerungsbauteils 122.
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Das
Verlängerungsbauteil 122 weist
eine dritte obere Fläche 162 auf,
die sich von der Außenkante 156 horizontal
in Richtung der äußeren Umfangsfläche 126 bis
zu einer Außenkante 164 erstreckt.
Die Außenkante 164 ist
im Allgemeinen bogenförmig
gekrümmt.
Die dritte obere Fläche 162 weist
ferner eine erste Seitenkante 166 und eine zweite Seitenkante 168 auf.
Die erste Seitenkante 166 ist gleichzeitig auch eine Kante
der ersten Seitenfläche 130 und
die zweite Seitenkante 168 auch eine Kante der zweiten
Seitenfläche 132.
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Das
Verlängerungsbauteil 122 weist
eine vierte obere Fläche 170 auf,
die vom Dorn 138 schräg
nach unten und innen in Richtung der äußeren Umfangsfläche 126 bis
zur Außenkante 164 verläuft. Die
vierte obere Fläche 170 verläuft unter
einem Winkel β zu
einer axialen Linie L durch die Mitte der Durchführung 104 nach unten.
Die vierte obere Fläche 170 weist
ferner eine erste Seitenkante 172 und eine zweite Seitenkante 174 auf.
Die erste Seitenkante 172 ist gleichzeitig auch eine Kante
der ersten Seitenfläche 130.
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Das
Verlängerungsbauteil 122 weist
eine fünfte
obere Fläche 176 auf,
die vom Dorn 138 schräg
nach unten in Richtung der inneren Kante 120a bis einer
Kante 178 verläuft.
Die Kante 178 ist gleichzeitig auch eine Kante der zweiten
Seitenfläche 132.
Die zweite Seitenkante 174 und die zweite äußere Umfangskante 136 sind
die anderen Kanten der fünften
oberen Fläche 176.
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Die
vierte obere Fläche 170,
die fünfte
obere Fläche 176,
die äußere Umfangsfläche 126 und
der Dorn 138 bilden zusammen einen Dornteil 179 des Verlängerungsbauteils 122.
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Das
Verlängerungsbauteil 124 weist
eine äußere Umfangsfläche 180,
eine Innenfläche 182,
eine erste Seitenfläche 184,
die sich von der Innenkante 120b zwischen der äußeren Umfangsfläche 180 und der
Innenfläche 182 in
vertikaler Richtung erstreckt, und eine zweite Seitenfläche 186 auf,
die sich von der Innenkante 118b zwischen der äußeren Umfangsfläche 180 und
der Innenfläche 182 in
vertikaler Richtung erstreckt.
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Die äußere Umfangsfläche 180 ist
durch eine erste und eine zweite äußere Umfangskante 188 bzw. 190 definiert.
Die erste äußere Umfangskante 188 erstreckt
sich von einem äußeren Ende
der Innenkante 120b bis zu einem Dorn 192, der
höher liegt
als die Innenkante 120b und die Innenkante 118b.
Die zweite äußere Umfangskante 190 verläuft vom
Dorn 192 schräg
nach unten bis zu einem äußeren Ende
der Innenkante 118b.
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Die
Innenfläche 182 ist
durch eine erste, zweite und dritte Kante 194, 196 bzw. 198 definiert. Die
erste Innenkante 194 erstreckt sich von einem inneren Ende
der Innenkante 120b in vertikaler Richtung bis zu einem
ersten Ende der zweiten Innenkante 196. Die dritte Innenkante 198 erstreckt
sich von einem inneren Ende der Innenkante 118b in vertikaler
Richtung bis zu einem zweiten Ende der zweiten Innenkante 196.
Die zweite Innenkante 196 liegt vorzugsweise etwa 1,59
mm (1/16 Zoll) höher
als der Dorn 192. Die Innenfläche 182 ist eine Verlängerung der
Wand 106 der Durchführung 104 und
ist deshalb ebenso wie die Wand 106 der Durchführung 104 bogenförmig gekrümmt. Somit
ist die zweite Innenkante 196 bogenförmig gekrümmt.
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Das
Verlängerungsbauteil 124 weist
eine erste obere Fläche 200 auf,
die sich von der zweiten Innenkante 196 horizontal in Richtung
der äußeren Umfangsfläche 180 bis
zu einer Außenkante 202 erstreckt.
Die erste obere Fläche 200 ist
im Allgemeinen bogenförmig
gekrümmt,
sodass auch die Außenkante 202 im
Allgemeinen bogenförmig
gekrümmt
ist. Die erste obere Fläche 200 weist
ferner eine erste Seitenkante 204 und eine zweite Seitenkante 206 auf.
Die erste Seitenkante 204 ist gleichzeitig auch eine Kante
der ersten Seitenfläche 184 und
die zweite Seitenkante 206 gleichzeitig auch eine Kante
der zweiten Seitenfläche 186.
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Das
Verlängerungsbauteil 124 weist
eine zweite obere Fläche 208 auf,
die von der Außenkante 202 schräg nach unten
und außen
in Richtung der äußeren Umfangsfläche 180 bis
zu einer Außenkante 210 verläuft. Die
zweite obere Fläche 208 ist
im Allgemeinen bogenförmig
gekrümmt,
sodass auch die Außenkante 210 im
Allgemeinen bogenförmig
gekrümmt
ist. Die zweite obere Fläche 208 weist
ferner eine erste Seitenkante 212 und eine zweite Seitenkante 214 auf.
Die erste Seitenkante 212 ist gleichzeitig auch eine Kante
der ersten Seitenfläche 184 und die
zweite Seitenkante 214 gleichzeitig auch eine Kante der
zweiten Seitenfläche 186.
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Die
zweite obere Fläche 208,
die erste obere Fläche 200 und
die Innenfläche 182 bilden
zusammen einen schräg
verlaufenden Vorsprung 215 des Verlängerungsbauteils 124.
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Das
Verlängerungsbauteil 124 weist
eine dritte obere Fläche 216 auf,
die sich von der Außenkante 210 horizontal
in Richtung der äußeren Umfangsfläche 180 bis
zu einer Außenkante 218 erstreckt.
Die Außenkante 218 ist
im Allgemeinen bogenförmig
gekrümmt.
Die dritte obere Fläche 216 weist
ferner eine erste Seitenkante 220 und eine zweite Seitenkante 222 auf.
Die erste Seitenkante 220 ist gleichzeitig auch eine Kante
der ersten Seitenfläche 184 und
die zweite Seitenkante 222 gleichzeitig auch eine Kante
der zweiten Seitenfläche 186.
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Das
Verlängerungsbauteil 124 weist
eine vierte obere Fläche 224 auf,
die vom Dorn 192 schräg
nach unten und innen in Richtung der Innenfläche 182 bis zur Außenkante 218 verläuft. Die
vierte obere Fläche 224 verläuft unter
einem Winkel β zur axialen
Linie L schräg
nach unten. Die vierte obere Fläche 224 weist
ferner eine erste Seitenkante 226 und eine zweite Seitenkante 228 auf.
Die erste Seitenkante 226 ist gleichzeitig auch eine Kante
der ersten Seitenfläche 184.
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Das
Verlängerungsbauteil 124 weist
eine fünfte
obere Fläche 230 auf,
die vom Dorn 192 schräg
nach unten in Richtung der Innenkante 118b bis zu einer
Kante 232 verläuft.
Die Kante 232 ist gleichzeitig auch eine Kante der zweiten
Seitenfläche 186.
Die zweite Seitenkante 228 und die zweite äußere Umfangskante 190 sind
die anderen Kanten der fünften
oberen Fläche 230.
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Die
vierte obere Fläche 224,
die fünfte
obere Fläche 230,
die äußere Umfangsfläche 180 und
der Dorn 192 zusammen bilden einen Perforationsteil 233 des
Verlängerungsbauteils 124.
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Die
Verlängerungsbauteile 122 und 124 sind vorzugsweise
identisch, aber einander gegenüber angeordnet.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise des Stanzwerkzeugs 100 erörtert. Wie
oben bereits erläutert,
schraubt ein Arbeiter ein erstes Ende eines Zugbolzens auf einen
Stempel eines Stanzgerätes. Ein
zweites Ende des Zugbolzens wird durch einen Lochstempel und durch
ein Führungsloch
gesteckt, das in einem Werkstück
erzeugt wurde, wobei der Umfang des Zugbolzens kleiner als der Umfang
des Führungsloches
ist. Dann wird das Stanzwerkzeug 100 am zweiten Ende des
Zugbolzens auf der Seite des Werkstücks angebracht, das dem Lochstempel und
dem hydraulischen Stanzgerät
gegenüber
liegt. Das Stanzwerkzeug 100 wird durch Einschrauben in ein
Gewinde in der Durchführung 104 des
Stanzwerkzeugs 100, deren Wand 106 mit einem Innengewinde
versehen ist, am zweiten Ende des Zugbolzens befestigt.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsart schraubt
der Arbeiter das Stanzwerkzeug 100 so weit auf den Zugbolzen,
bis das Stanzwerkzeug 100 und der Lochstempel eng am Werkstück anliegen
und die schräg
verlaufenden Vorsprünge 161, 215,
die neben dem Zugbolzen angeordnet sind, in das Führungsloch
gelangen und das Stanzwerkzeug 100, den Zugbolzen und den
Lochstempel auf das Führungsloch zentrieren.
Der Arbeiter kann auch ein hydraulisch betriebenes Stanzgerät betätigen, bis
das Stanzwerkzeug 100 und der Lochstempel eng am Werkstück anliegen.
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Sobald
sich die schräg
verlaufenden Vorsprünge 161, 215 im
Führungsloch
befinden und das Stanzwerkzeug 100 zentrieren, betätigt der
Arbeiter eine Handpumpe des hydraulisch betätigten Stanzgerätes, sodass
die Kräfte
der Hydraulikflüssigkeit den
Lochstempel veranlassen, den Zugbolzen zu ziehen, der wiederum das
Stanzwerkzeug 100 zieht, sodass die Dorne 138, 192 das
Werkstück
perforieren und das Werkstück
entlang den vierten und fünften
oberen Flächen 170, 176; 224, 230 geschnitten wird.
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Nachdem
das Werkstück
entlang den vierten und fünften
oberen Flächen 170, 176; 224, 230 geschnitten
worden ist und die Dorne 138, 192 vollständig durch
das Werkstück
gedrungen sind, beginnen die schrägen ebenen Flächen 110, 112,
das Werkstück
auszuschneiden und ein Loch mit einem Durchmesser zu erzeugen, der
gleich dem Durchmesser der Arbeitsfläche 108 ist, der wiederum
größer als
ein Durchmesser des Führungslochs
ist. Sobald die Dorne 138, 192 das Werkstück perforieren,
beginnt das seitliche Schneiden oder Auftrennen eines (nicht gezeigten)
Ausschnittteils von einem (durch den Durchmesser der Arbeitsfläche 108 definierten)
Rand des Ausschnittteils bis zu einer (durch das Führungsloch durch
das Werkstück
definierten) Mitte des Ausschnittteils, bevor ein größerer Teil
des Umfangs des Ausschnittteils durch die Außenkanten 114, 116 der schrägen ebenen
Flächen 110, 112 geschnitten
ist. Beim weiteren Eindringen schreitet das seitliche Auftrennen
des Ausschnittteils voran und ist vorzugsweise im Wesentlichen abgeschlossen,
bevor die äußeren Schneidkanten 114, 116 damit
beginnen, ihren Teil des Umfangs des Ausschnittteils zu schneiden. Somit
wird der gesamte Umfang des Ausschnittteils geschnitten und dieses
in zwei Teile aufgetrennt, um den Zugbolzen und den Lochstempel
leichter entfernen zu können.
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Durch
den gegenüber
Stanzwerkzeugen nach dem Stand der Technik geänderten Aufbau des Stanzwerkzeugs 100 werden
die anfänglichen
Perforationskräfte
verringert, indem die Kontaktfläche
zwischen dem Stanzwerkzeug 100 und dem Werkstück verringert
wird. Die beiden Dorne 138, 192 weisen steile
Schrägen
auf und sind hoch genug, dass die Dorne 138, 192 vollständig durch
das Werkstück
gelangen, bevor die schrägen
ebenen Flächen 110, 112 mit
dem Ausschneiden des Loches beginnen. Bei Stanzwerkzeugen nach dem
Stand der Technik müssen
die Werkzeuge eine größere Länge des
Werkstücks
bewältigen,
bevor die Dorne das Werkstück vollständig durchdrungen
haben.
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Durch
den Aufbau des Stanzwerkzeugs 100 bleibt der Schnittwinkel
bis auf die Dorne 138, 192, die zum anfänglichen
Perforieren des Werkstücks dienen,
während
des gesamten Stanzzyklus konstant. Stanzwerkzeuge nach dem Stand der
Technik weisen am Ende des Stanzzyklus eine erhöhte Stanzkraft auf. Bei einem
Stanzwerkzeug nach dem Stand der Technik ist die Stanzkraft groß, da das Stanzwerkzeug
an vier Schnittlinien gleichzeitig schneidet und der Winkel der
Stanzfläche
am Ende des Stanzzyklus auf null zurückgeht. Bei einem anderen Stanzwerkzeug
nach dem Stand der Technik sind die schrägen ebenen Flächen des
Stanzwerkzeugs „V"-förmig und
schneiden an vier Schnittlinien gleichzeitig, und der Winkel der
Stanzfläche
geht am Ende des Stanzzyklus auf null zurück.
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Der
Aufbau des Stanzwerkzeugs 100 ist auch deshalb von Vorteil,
weil das Stanzwerkzeug 100 nur ebene Flächen hat, die mit Standardschnittwerkzeugen
spanabhebend bearbeitet werden können.
Im Gegensatz zu Stanzwerkzeugen nach dem Stand der Technik werden
keine speziell geformten Werkzeuge oder Räumnadeln benötigt.
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6 veranschaulicht
eine zweite Ausführungsart
des Stanzwerkzeugs 300, bei dem der (nicht gezeigte) Winkel β größer als
der in den 1 bis 5 gezeigte
Winkel β ist,
und 7 veranschaulicht eine dritte Ausführungsart
des Stanzwerkzeugs 500, bei dem der (nicht gezeigte) Winkel β größer als der
Winkel β der
zweiten Ausführungsart
des Stanzwerkzeugs 300 ist. Die zweite und die dritte Ausführungsart
der Stanzwerkzeuge 300 und 500 mit den größeren Winkeln β werden nicht
weiter erörtert,
da die Stanzwerkzeuge 300, 500 im Übrigen bis
auf die Abmessungen dem Stanzwerkzeug 100 identisch sind.
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Im
Folgenden wird die vierte Ausführungsart des
in den 8 bis 11 gezeigten Stanzwerkzeugs 700 erörtert. Das
Stanzwerkzeug 700 beinhaltet einen im Allgemeinen zylindrischen
Stanzkörper 702 und
eine Arbeitsfläche 708 mit
einer in axialer Richtung durch den Stanzkörper verlaufenden Durchführung 704.
Eine (nicht gezeigte) Wand der Durchführung 704 ist üblicherweise
mit einem Gewinde versehen und in herkömmlicher Weise mit einem Gewinde
am Ende des Zugbolzens verschraubt. Die Arbeitsfläche 708 weist
eine Anordnung von schrägen
Flächen
und zugehörigen
Schneidkanten auf. Ein Einsatzteil 840 ragt aus der Arbeitfläche 708 heraus
und ist dauerhaft in einer (nicht gezeigten) Senkbohrung der Durchführung 704 befestigt
und dient zum Zentrieren des Stanzwerkzeugs 700, des Zugbolzens
und des Lochstempels auf das Führungsloch,
bevor das Stanzwerkzeug 700 das Werkstück durchstößt.
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Die
Arbeitsfläche 708 beinhaltet
ein Paar schräger
ebener Flächen 710, 712 zu
beiden Seiten der Linie D, die dem Durchmesser der Arbeitsfläche 708 entspricht.
Die schrägen
ebenen Flächen 710, 712 sind
im Allgemeinen sichelförmig,
sodass die äußeren Umfangskanten 714, 716 der
schrägen
ebenen Flächen 710, 712 konvex
und deren Innenkanten konkav sind. Die äußeren Umfangskanten 714, 716 wirken
als äußere Schnittkanten 714, 716 über einen großen Teil
des Umfangs der Arbeitsfläche 708 der
in 11 gezeigten Draufsicht hinweg. Die schrägen ebenen
Flächen 710, 712 verlaufen
von den äußeren Schnittkanten 714, 716 bis
zu den Innenkanten 842, 844 der schrägen ebenen
Flächen 710, 712 nach oben.
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Die
schräge
ebene Fläche 710 weist
ein erstes Ende 846 und ein zweites Ende 848 auf.
Die schräge
ebene Fläche 712 weist
ein erstes Ende 850 und ein zweites Ende 852 auf.
Das erste und das zweite Ende 846 und 848 der
schrägen
ebenen Fläche 710 sind
genauso hoch angeordnet wie die erste und die zweite Fläche 850 und 852 der
schrägen ebenen
Fläche 712.
Die ersten und die zweiten Enden 846, 850; 848, 852 der
schrägen
ebenen Flächen 710, 712 sind
höher angeordnet
als ein mittlerer Teil 854, 856 der Innenkanten 842, 844 der
schrägen ebenen
Flächen 710, 712,
die wiederum höher
angeordnet sind als ein mittlerer Teil 858, 860 der
Außenkanten 714, 716 der
schrägen
ebenen Flächen 710, 712.
Der mittlere Teil 854, 856 der Innenkanten 842, 844 grenzt
an der Senkbohrung der Durchführung 704 an
deren Wand an.
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Das
erste Ende 846 der schrägen
ebenen Fläche 710 ist
an einem Dorn 738 mit dem zweiten Ende 852 der
schrägen
ebenen Fläche 712 verbunden.
Das zweite Ende 848 der schrägen ebenen Fläche 710 ist
an einem Dorn 792 mit dem ersten Ende 850 der
schrägen
ebenen Fläche 712 verbunden.
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Die
Arbeitsfläche 708 beinhaltet
ferner ein Paar oberer Flächen 862, 864.
Die obere Fläche 862 erstreckt
sich vom Dorn 738 bis zur Wand der Durchführung 704 an
der Senkbohrung, sodass die obere Fläche 862 durch die
Innenkante 842 der schrägen ebenen
Fläche 710 vom
Dorn 738 bis zu ihrem mittleren Teil 854, die
Innenkante 844 der schrägen
ebenen Fläche 712 vom
Dorn 738 bis zu ihrem mittleren Teil 856 und die
Wand der Durchführung 704 an
der Senkbohrung begrenzt wird. Die obere Fläche 864 erstreckt
sich vom Dorn 792 bis zur Wand der Durchführung 704 an
der Senkbohrung, sodass die obere Fläche 864 durch die
Innenkante 842 der schrägen ebenen
Fläche 710 vom
Dorn 792 ihres mittleren Teils 854, die Innenkante 844 der
schrägen
ebenen Fläche 712 vom
Dorn 792 ihres mittleren Teils 854, die Innenkante 844 der
schrägen
ebenen Fläche 712 vom
Dorn 792 bis zu ihrem mittleren Teil 856 und die Wand
der Durchführung 704 an
der Senkbohrung begrenzt wird.
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Der
Einsatz 840 ist vorzugsweise zylindrisch und weist eine
durch ihn hindurchführende Öffnung 866 auf.
Der Einsatz 840 kann durch Presspassung, Schweißen, Schrauben
oder andere geeignete Mittel dauerhaft in der Senkbohrung des Stanzwerkzeugs 700 befestigt
werden. Der Einsatz 840 erstreckt sich bis zu einem oberen
Rand 868 aus der Senkbohrung nach oben. Der obere Rand 868 des
Einsatzes 840 wird vorzugsweise bei einer Höhe von 1,59
mm (etwa 1/16 Zoll) oberhalb der Dorne 738, 792 angeordnet. Der
obere Rand 868 des Einsatzes weist ferner eine angeschrägte Kante 870 von
einem Innendurchmesser ID des Einsatzes 840 bis zu einem
Außendurchmesser
AD des Einsatzes 840 auf. Die angeschrägte Kante 870 verläuft vorzugsweise
unter einem Winkel von etwa 30 Grad und 45 Grad nach unten und außen. Der
Innendurchmesser ID des Einsatzes 840 ist vorzugsweise
genauso groß wie
der Durchmesser der Durchführung 704 des
Stanzwerkzeugs 700, sodass der Zugbolzen bei Bedarf auch
in die Öffnung 842 des
Einsatzes 840 eingeschraubt werden kann.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise des Stanzwerkzeugs 700 erörtert. Wie
oben bereits erwähnt,
schraubt ein Arbeiter ein erstes Ende eines Zugbolzens in einen
Stempel eines Stanzgerätes. Ein
zweites Ende des Zugbolzens wird durch einen Lochstempel und durch
ein Führungsloch
in einem Werkstück
gesteckt, wobei der Umfang des Zugbolzens kleiner als der Umfang
des Führungsloches
ist. Dann wird das Stanzwerkzeug 700 auf der dem Lochstempel
und dem hydraulischen Stanzgerätes entgegengesetzten
Seite des Schaltschrankes am zweiten Ende des Zugbolzens angebracht.
Das Stanzwerkzeug 700 wird durch Einschrauben des zweiten
Endes des Zugbolzens in die Durchführung 704 des Stanzwerkzeugs 700 mit
dem Zugbolzen verbunden, wobei die Durchführung 704 eine Wand mit
einem Innengewinde aufweist und der Zugbolzen durch den Einsatz 840 ragt.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsart
dreht der Arbeiter das Stanzwerkzeug 700 so weit auf den Zugbolzen,
bis das Stanzwerkzeug 700 und der Lochstempel eng am Werkstück und an
der angeschrägten
Kante 870 des oberen Randes 868 des Einsatzes 840 anliegen,
der sich dicht am Zugbolzen befindet, in das Führungsloch gelangt und das
Stanzwerkzeug 700, den Zugbolzen und den Lochstempel in
Bezug auf das Führungsloch
zentriert. Der Arbeiter kann auch ein hydraulisches Stanzgerät so lange
betätigen,
bis das Stanzwerkzeug 700 und der Lochstempel eng am Werkstück anliegen.
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Nachdem
der Einsatz 840 in das Führungsloch gelangt ist und
das Stanzwerkzeug 700, den Zugbolzen und den Lochstempel
auf das Führungsloch
zentriert hat, betätigt
der Arbeiter eine Handpumpe das hydraulische Stanzgerätes, sodass
die Hydraulikflüssigkeit
den Stempel veranlasst, am Zugbolzen zu ziehen, der wiederum so
weit am Stanzwerkzeug 700 zieht, bis die Dorne 738, 792 das Werkstück durchstoßen. Die
schrägen
ebenen Flächen 710, 712 beginnen
das Werkstück
zu schneiden und ein Loch mit einem Durchmesser zu erzeugen, der
größer als
ein Durchmesser des Führungsloches ist.
Aus dem Werkstück
wird ein Ausschnittteil erzeugt und im Werkstück ein Loch gebildet, wobei
das Ausschnittteil in Abhängigkeit
von der Anordnung der Schnittflächen
aufgetrennt werden kann.
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Die
Dorne 738, 792 durchstoßen das Werkstück, bevor
die schrägen
ebenen Flächen 710, 712 das
Werkstück
schneiden, wodurch die erforderliche Stanzkraft auf ein Mindestmaß verringert
wird.
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Bei
der vierten Ausführungsart
ist die Anordnung der Schneidflächen
so lange für
die Ausführungsart
ohne Bedeutung, wie die Schneidflächen ein Loch mit einem Durchmesser
D erzeugen können,
das größer als
der Durchmesser des Führungsloches
ist.
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Obwohl
die bevorzugten Ausführungsarten der
vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, ist klar,
dass der Fachmann verschiedene Änderungen
vornehmen kann, die im Rahmen des Geltungsbereichs der obigen Beschreibung
und der beiliegenden Ansprüche
liegen.