5.8 Rotationswerkzeuge (Holzhalbschalen)

In der Stanzformtechnik verwendet man auch Stanzwerkzeuge in rotativer Bauweise, welche hauptsächlich in der Wellpappe-Verarbeitung zum Einsatz kommen. Die Schneidlinien sind dabei auf einer Walze aufgebracht. Diese Technologie ist zwar nicht so genau wie beim Flachbettstanzen. Bei Wellpappe reichen die hier möglichen Toleranzen aber meist völlig aus.

Abb. 5.8.1: Rotations-Stanzform (Quelle: Marbach)

Abb. 5.8.2: Funktionsprinzip Rotationsstanzen (Holzhalbschalen) (Quelle: Eigene Darstellung)

Die Rotations-Stanzform wird in der Rotations-Stanzmaschine auf einen Stanzzylinder geschraubt. Bei der Produktion läuft das Wellpappe-Material kontinuierlich zwischen Stanzzylinder und Gegenstanzzylinder durch. Die Schneidlinien tauchen dabei rund 1,5 mm in den gummi-beschichteten Gegenstanzzylinder ein.
Die Schneidlinien sind mit einem Sägezahnprofil ausgestattet, dies schont die Gegendruckwalze, und beim Stanzen bewirkt das Profil einen Scher- oder Schrägschnitt. Dadurch ist weniger Stanzdruck erforderlich als bei einem „Parallelschnitt“ mit konstanter Linienhöhe wie beim Flachbett-Stanzen.

Herstellungsprozess
Der Herstellungsprozess ist prinzipiell derselbe wie bei den Flachbettformen, nur besteht die Trägerplatte aus Holzhalbschalen, die auf Rotations-Lasermaschinen geschnitten werden. Für die Holzhalbschalen verwendet man meistens 13 mm dickes Holz.

Abb. 5.8.3: Rotations-Lasermaschine zum Bearbeiten der Halbschalen (Quelle: Eigene Darstellung)

Die einzubauenden Bandstahllinien liegen für axiale Einbaurichtung in geradliniger Form, für radiale (und schräg verlaufende) Einbaurichtung in runder Form vor.

Abb. 5.8.4: Richtungsangaben an einer Rotations-Stanzform (Quelle: Eigene Darstellung)

Abb. 5.8.5: runde Linie (Quelle: Eigene Darstellung)

Abb. 5.8.6: axiale Linie (Quelle: Eigene Darstellung)

Es existieren mehrere standardisierte Durchmesser der Stanzzylinder. Üblicherweise verwendet man runde Linien mit Ø D, welche dem entsprechenden Durchmesser des Stanzzylinders entsprechen. Für Sonder-Durchmesser lassen sich runde Linien auch in Walz-Biegegeräten an den gewünschten Durchmesser anpassen. Zur besseren Verformbarkeit haben die runden Linien hierfür die Aussparungen am Grundkörper. Linien, welche in ihrem Verlauf von der direkten radialen Richtung abweichen (beliebige Winkel), passen sich durch die Aussparungen bei der Montage an den sich ergebenden Durchmesser an. Für die Montage ist die Holzhalbschale auf einen Stahlzylinder mit identischem Durchmesser gespannt.

Abb. 5.8.7: runde Linien Ø 177 mm (entsprechend dem Standard-Stanzzylinder Ø 177 mm) (Quelle: Eigene Darstellung)

Abb. 5.8.8: Walzbiegegerät zur Veränderung des Durchmessers einer runden Linie (Quelle: Eigene Darstellung)

Übergänge axial – radial:
An Linienverläufen, welche von einer axialen in eine radiale Richtung übergehen, vermeidet man aus Stabilitätsgründen eine Stoßstelle an einer Ecke oder in einem Radius. Vielmehr biegt man die axiale Linie ein kurzes Stück in die radiale Richtung (max. ca. 15–20 mm, je nach Durchmesser) und stößt dort die runde Linie an. Die eingebaute axiale Linie hebt sich an dieser Stelle aufgrund ihrer gradlinigen Formge-bung minimal vom Stanzzylinder ab, dies wirkt sich beim Stanzprozess (noch) nicht negativ aus, da die Linien prinzipiell immer in die Gegendruckwalze eintauchen.

Abb. 5.8.9: Stoßverbindungen von axialer in radiale Richtung (Quelle: Eigene Darstellung)

Gummierung
(zur Auswahl der Gummiarten s. auch Übersicht im Abschnitt 5.3.5 Gummierung)
Im Bereich des Nutzens hat die Gummierung standardmäßig eine Höhe von 13 mm und hat die Funktion des Abstreifens der Wellpappe von der Schneidlinie nach dem Stanzprozess. Im Bereich des Abfalls hat die Gummierung standardmäßig eine Höhe von 16 mm und hat die Funktion des Abstreifens der Wellpappe von der Schneidlinie sowie das Ausbrechen der Abfallteile, indem sie durch den höheren Gummi stärker nach unten gedrückt werden als die Nutzenbereiche. Somit hat man im Gegensatz zum Flachbett-Stanzverfahren keine separaten Ausbrechwerkzeuge (wobei es für speziellen Bedarf auch Techniken gibt), sondern entfernt die Abfallteile über die Gummierung. An Rilllinien bringt man in Wellenrichtung ebenfalls eine Gummierung an, welche den Rillvorgang unterstützt und das Einreißen des Materials verhindert. Je nach Orientierung der Wellenrichtung gegenüber der Maschinenlaufrichtung kann die Rillgummierung also in radialer oder in axialer Richtung sitzen.

Abb. 5.8.10: Beispiel für Gummierung einer Rotations-Stanzform (Quelle: Eigene Darstellung)

Abwicklung
Die Abwicklung in radialer Richtung, also die Länge der Zuschnitte, lässt sich nicht direkt an der Rotations-Stanzform abmessen, da die Schneidlinien ca. 1,5 mm in die Gegendruckwalze eintauchen und damit der (im wörtlichen Sinne) maßgebende Stanz-Durchmesser um 2 · 1,5 mm = 3 mm kleiner ist.

Beispiel: Für einen Stanz-Zylinder Ø von 487,3 mm und einer Schneidlinienhöhe von 25,4 mm lässt sich eine maximal herstellbare Abwicklung berechnen nach:

I = ? · (487,3 + 2 · 25,4 - 2 · 1,5 mm) = ~ 1681 mm.

Unter Berücksichtigung einer notwendigen Gummierung und eines Mindest-Holzrandes an der Holzhalbschale wird die maximal herstellbare Abwicklungslänge also rund 1650 mm betragen.

Dies ist eine allgemeine Betrachtung ohne Berücksichtigung eventuell spezieller Maschinenfunktionen. Auf der anderen Seite kann man an einer gelaserten (und auch bemesserten) Holzhalbschale die später sich ergebende Abwicklungslänge herausmessen. Dies erfolgt unter Berücksichtigung des Koeffizienten von Umfangslänge an der Schale zum maßgebenden Stanz-Durchmesser.

Beispiel: Holzhalbschale für einen Stanz-Zylinder Ø von 487,3 mm, damit beträgt also der Innendurchmesser der Halbschale 487,3 mm.
Der rechnerische Stanz-Durchmesser beträgt 487,3 + 2 · 25,4 - 2 · 1,5 mm = 535,1 mm
Der Koeffizient berechnet sich also nach 487,3/535,1 = ~ 0,9107

Dieser Wert gibt das Verhältnis zwischen tatsächlicher Abwicklung beim Stanzen und den radialen Abständen auf der Innenseite der Halbschale an.
Soll in diesem Fall zum Beispiel eine Zuschnittlänge von 700 mm erreicht werden, so muss sich an der Halbschale ein Abstand zwischen den entsprechenden Schneidlinien von 700 · 0,9107 = ~ 637,5 mm nachmessen lassen. Das Nachmessen erfolgt in der Praxis mit einem biegsamen Stahllineal.

Produktionsmenge, Genauigkeit im Vergleich zum Flachbett-Stanzen
Beim Rotationsstanzen sind größere Zuschnittformate herstellbar und prinzipbedingt durch den kontinuierlichen Stanzprozess und Materialtransport größere Produktionsmengen möglich als beim Flach-bettstanzen (Material stillstehend für den Stanzprozess). So rechnet man mit einer Größenordnung von max. ca. 30.000 Umdrehungen/Stunde, während beim Flachbettstanzen max. ca. 6.000 Hübe/Stunde möglich sind. Die Angaben gelten nur als Orientierung und sind abhängig von Maschinenkapazität, Formatgrößen, Materialien usw. Allerdings ist die Genauigkeit des rotativen Verfahrens geringer, man rechnet mit Maßabweichungen der tatsächlichen Zuschnitte gegenüber den Sollwerten von ca. +/- 2 mm, beim Flachbettverfahren von ca. +/- 0,2 mm. Im Allgemeinen ist die Toleranz für die hauptsächliche Anwendung, nämlich die Herstellung von Wellpappe-Verpackungen, vollkommen ausreichend.