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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bogenstanz- und -prägemaschine
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Als
Stanzen wird das Schneiden mit in sich geschlossenen, geometrischen
Zuschnittsformen bezeichnet, die kreisförmig, oval oder
mehreckig sowie Fantasieformen aller Art sein können. Auch
die in der Druckweiterverarbeitung geübten Praktiken wie Stanzen
mit Locheisen, Ecken abstoßen und Register stanzen werden
zu diesem Bereich gezählt. Die Stanzung erfolgt gegen eine
Stanzunterlage oder gegen Stempel, teilweise sind es auch Schervorgänge (vgl. Druckweiterverarbeitung,
Ausbildungsleitfaden für Buchbinder, Bundesverband Druck
e. V. 1996, Seite 351 ff.).
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Verpackungsmaterialien
aus Papier, Karton, Pappe oder Wellpappe werden hauptsächlich
im Bogenformat gestanzt. Beim Stanzvorgang können zusätzlich
aber auch Rilllinien oder Blindprägungen in den Nutzen
eingebracht werden. Dieser komplexe Prozess macht es unabdingbar,
die Bogen einzeln zu stanzen. Da es sich bei den Endprodukten um
anspruchsvolle Verpackungen hinsichtlich technischer und graphischer
Ausführungen handelt (etwa Verpackungen für Kosmetik,
Zigaretten, Pharmazie, Lebensmittel etc.), werden besondere Anforderungen nicht
nur an die Verpackungsmaterialien selbst gestellt, sondern es sind
für optimale Resultate auch Stanzwerkzeuge mit geringsten
Toleranzen und äußerst präzise und zuverlässig
arbeitende Stanzmaschinen erforderlich.
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Diesen
Ansprüchen wird das Flachbettstanzen am besten gerecht.
Dabei werden die gedruckten und auf einer Palette gestapelten Bogen
der Stanzmaschine zugeführt. In der Maschine erfolgt in
einer Vereinzelungseinrichtung zunächst die Vereinzelung der
zu stanzenden Bogen, die dann anschließend in einer Ausrichteinrichtung
passgenau ausgerichtet, von einem Greiferwagen übernommen
und exakt in der Stanzeinrichtung positioniert werden. Die Greiferwagen
können hierbei an endlosen Ketten durch die Maschine bewegt
werden oder aber durch Linearantriebe angetrieben werden.
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Die
Stanzeinrichtung besteht überlicherweise aus einem mit
einer Gegenplatte versehenen ruhenden Tisch und einem mit Stanz-
und Rillwerkzeugen versehenen über einen Hubantrieb senkrecht
zur Gegenplatte auf und ab beweglichen Tisch. Durch diese Auf- und-abbewegung
wird aus den taktweise zwischen den Tischflächen hindurch
geführten Bögen die Nutzen ausgestanzt und gleichzeitig
die zum sauberen Falten notwendigen Rillen eingedrückt.
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In
einer nachfolgenden Ausbrecheinrichtung wird der Abfall über
Ausbrechwerkzeuge maschinell entfernt. Je nach Ausstattung der Maschine
können schließlich die gestanzten Nutzen in einer
hierfür vorgesehenen Nutzentrenneinrichtung separiert werden.
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Ein
Antrieb für eine Bogenstanz- und -prägemaschine
ist aus der
DE 30 44
083 A1 bekannt. Die hierin beschriebene Maschine besitzt
einen festen Untertisch und einen auf und ab beweglichen Obertisch
zum Stanzen von Bögen aus Papier, Pappe und dergleichen.
Die Bewegung des auf und ab beweglichen Obertisches wird über
Rollen realisiert, die auf zwei über dem Tisch angeordneten
Exzenterwellen angeordnet sind. Der Obertisch liegt mit Federkraft gegen
die Rollen auf der Exzenterwelle an. Durch eine Drehbewegung der
Exzenterwellen wird der Obertisch senkrecht gegen den Untertisch
bewegt. Durch den Exzenterantrieb ergibt sich im zeitlichen Verlauf
eine im Wesentlichen sinusförmige Hubbewegung des Obertisches.
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Ein
weiterer Antrieb wird in dem amerikanischen Patent
US 4,767,393 beschrieben. Die beschriebene
Stanz- und Prägemaschine besitzt einen angetriebenen Ober-
und Untertisch. Der Antrieb erfolgt dabei über exzentrisch
an einer Welle angeordnete Scheiben, die unmittelbar auf den Ober-
und Untertisch wirken. Durch eine Drehbewegung der Wellen wird über
die exzentrischen Scheiben eine gleichförmige Bewegung
des Ober- und Untertisches zueinander erzielt.
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Aus
der
DE 33 13 790 C2 ist
ein weiterer Antrieb für eine Bogenstanz- und -prägemaschine
bekannt. Die Tiegelstanzpresse weist einen ersten, fest in einem
Maschinengestell angeordneten Tiegel und einen zweiten, gegen den
ersten zustellbaren Tiegel auf, der über vier an diesem
gelenkig angreifende Kniehebel in Zustellrichtung verstellbar ist.
Die Kniehebel stützen sich jeweils über ein Stützgelenk
gegen das Maschinengestell ab und werden durch einen Nockentrieb
beaufschlagt. Aus dieser Schrift ist es weiterhin bekannt, dass
wenigstens ein Paar Stützgelenke quer zur Zustellrichtung
verstellbar ist. Die Verstellbarkeit wird dadurch ermöglicht,
dass die Stützgelenke jeweils über Gelenkkörper
in im Maschinengestell verschiebbar gelagerte Lagerhalbschalen gelagert
sind. Die in dieser Schrift offenbarte Lösung ermöglicht
zwar ein Aussetzen der Stanzbewegung, jedoch wird hierbei eine Ausweichbewegung
eines hoch belasteten Gelenks erforderlich. Deshalb muss im Betrieb
vom Aktuator eine permanent hohe Stellkraft aufgebracht werden.
Gleichzeitig erfordert eine Vorrichtung dieser Art eine hohe Stellgeschwindigkeit
um schnell genug die Stanzbewegung unterbrechen zu können,
da nur ein sehr kleiner zeitlicher Abstand zwischen dem Herausfahren
der Greiferbrücken und der Einleitung der Stanzbewegung
besteht. Diese Bedingungen, Ausweichbewegung eines hoch belasteten
Gelenks und hohe Stellgeschwindigkeit führen bei der Vorrichtung
gemäß der
DE
33 13 790 C2 zu einer problematischen Aktuatorauswahl.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Bogenstanz- und
-prägemaschine mit einem alternativen Antrieb für
den zustellbaren Tiegel zu schaffen.
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Gelöst
wird diese Aufgabe durch eine Bogenstanz- und -prägemaschine
mit einem Antrieb des zustellbaren Tiegels gemäß den
kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform ist der zustellbare
Tiegel über mindestens ein mehrgliedriges Koppelgetriebe,
welches über eine Kurvenrolle von einer Kurvenscheibe angetrieben
wird, in Abhängigkeit vom Betriebszustand verstellbar.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der
zustellbare Tiegel über zwei mehrgliedrige Koppelgetriebe,
welche jeweils über eine Kurvenrolle von jeweils einer
Kurvenscheibe angetrieben werden, in Abhängigkeit vom Betriebszustand
verstellbar. Die beiden Koppelgetriebe sind dabei einander gegenüberliegend
angeordnet. Diese Lösung ist besonders vorteilhaft, um
Horizontalkräfte zu kompensieren. Um zu vermeiden, dass
der Tisch bei außermittiger Belastung kippt, sollte die
Angriffsfläche des Koppelgetriebes auf den Tiegel entsprechend
breit gewählt werden. Alternativ ist es natürlich
auch möglich, drei, vier oder mehr Koppelgetriebe am Tiegel
angreifen zu lassen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Koppelgetriebe mindestens
einen Kniehebel, eine Koppel und einen Aktuator auf. Der Kniehebel
ist an seinem einen Ende mit dem Maschinengestell und an seinem
anderen Ende mit dem zustellbaren Tiegel über ein Drehgelenk
verbunden. Die Koppel ist an ihrem einen Ende mit dem Kniegelenk
des Kniehebels und mit ihrem anderen Ende mit der Achse der Kurvenrolle
und dem einen Ende des Aktuators über ein Drehgelenk verbunden,
wobei das andere Ende des Aktuators über ein Drehgelenk
im Gehäuse gelagert ist. Mit dieser Ausgestaltung ist eine
besonders einfache Verstellung des zustellbaren Tiegels in Abhängigkeit
vom Betriebszustand über den Aktuator möglich.
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In
einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist die
Koppel an ihrem einen Ende mit dem Kniegelenk des Kniehebels und
mit ihrem anderen Ende mit der Achse der Kurvenrolle und dem einen
Ende eines weiteren Hebels über ein Drehgelenk verbunden,
wobei das andere Ende des weiteren Hebels mit einem Aktuator verbunden
ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Aktuator
nur in einer einzigen Wirkrichtung bewegt wird und nicht schwenken
muss.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform liegt die Achse der
Kurvenrolle außerhalb des Bewegungsbereiches des Kniegelenks
des Kniehebels. Das Koppelgetriebe mit Kurvenrolle ist über
mindestens eine entsprechende Federanordnung in Richtung auf die
Kurvenscheibe belastet. Hierdurch wird zum einen sowohl ein ständiger
Kontakt mit dem Antrieb als auch der notwendige Hub für
eine Bewegung des Tiegels gewährleistet.
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In
bevorzugten Ausführungsformen ist der Aktuator als Pneumatikzylinder
oder Hydraulikzylinder oder als elektromechanische Lösung
in Form einer Gewindespindel ausgebildet. Hierdurch wird eine einfache
und zuverlässige Bewegung des Aktuator gewährleistet,
so dass die Kurvenrolle aus der unmittelbaren horizontalen Wirkungslinie
zwischen Kniegelenk und Kurvenscheibe herausgeführt wird,
was zum Einknicken des Kniegelenks führt, was den Stanzvorgang
augenblicklich unterbricht.
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In
den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungen der erfindungsgemäßen
Bogenstanz- und -prägemaschine dargestellt.
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Es
zeigen:
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1 den
prinzipiellen Aufbau einer Bogenstanz- und -prägemaschine
in schematischer Darstellung
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2 einen
erfindungsgemäßen Antrieb des zustellbaren Tiegels
bei 0° Maschinenwinkel ohne aktivierten Aktuator
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2a einen
erfindungsgemäßen Antrieb des zustellbaren Tiegels
bei 0° Maschinenwinkel und aktiviertem Aktuator
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3 einen
erfindungsgemäßen Antrieb des zustellbaren Tiegels
bei 90° Maschinenwinkel ohne aktivierten Aktuator
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3a einen
erfindungsgemäßen Antrieb des zustellbaren Tiegels
bei 90° Maschinenwinkel und aktiviertem Aktuator
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4 einen
erfindungsgemäßen Antrieb des zustellbaren Tiegels
bei 180° Maschinenwinkel ohne aktivierten Aktuator
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4a einen
erfindungsgemäßen Antrieb des zustellbaren Tiegels
bei 180° Maschinenwinkel und aktiviertem Aktuator
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5 einen
erfindungsgemäßen Antrieb des zustellbaren Tiegels
bei 270° Maschinenwinkel ohne aktivierten Aktuator
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5a einen
erfindungsgemäßen Antrieb des zustellbaren Tiegels
bei 270° Maschinenwinkel und aktiviertem Aktuator
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6, 6a zeigen
mögliche Federanordnungen für einen erfindungsgemäßen
Antrieb des zustellbaren Tiegels
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7 zeigt
eine alternative Anordnung des Aktuators für einen erfindungsgemäßen
Antrieb des zustellbaren Tiegels
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In 1 ist
der prinzipielle Aufbau einer Bogenstanz- und -prägemaschine 100 zum
Stanzen, Ausbrechen und Ablegen von Bögen aus Papier, Pappe
und dergleichen dargestellt. Die Stanz- und Prägemaschine 100 besitzt
einen Anleger 1, eine Stanzstation 2, eine Ausbrechstation 3 und
einen Ausleger 4, die von einem gemeinsamen Maschinengehäuse 5 getragen
und umschlossen werden.
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Die
Bogen 6 werden durch einen Anleger 1 von einem
Stapel vereinzelt und über einen Zuführtisch 16 der
Bogenstanz- und -prägemaschine 100 zugeführt
und von Greifern an ihrer Vorderkante ergriffen und intermittierend
in Bogenförderrichtung F durch die verschiedenen Stationen 2, 3 und 4 der Stanz-
und Prägemaschine 100 hindurchgezogen. Die Greifer
sind hierbei an Greiferstangen 8 und diese wiederum an
einem Transportsystem 7 befestigt.
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Die
Stanzstation 2 besteht aus einem Untertisch 9 und
einem Obertisch 10. Der Untertisch 9 ist fest
im Maschinengestell gelagert und mit einer nicht näher
dargstellten Gegenplatte zu den Stanzmessern versehen. Der Obertisch
ist vertikal hin- und her bewegbar gelagert und ist mit den Stanz-
und Rillmessern versehen.
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Die
Greifer an den Greiferstangen 8 transportieren den Bogen 6 von
der Stanz- und Prägestation 2 in die nachfolgende
Ausbrechstation 3, die mit Ausbrechwerkzeugen ausgestattet
ist. In der Ausbrechstation 3 werden mit Hilfe der Ausbrechwerkzeuge
die nicht benötigten Abfallstücke aus dem Bogen 6 nach
unten herausgestoßen, wodurch die Abfallstücke 11 in
einen unter der Station eingeschobenen behälterartigen
Wagen 12 fallen.
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Von
der Ausbrechstation 3 gelangt der Bogen in den Ausleger 4,
wo der Bogen entweder nur einfach abgelegt wird, oder aber gleichzeitig
eine Trennung in einzelne Nutzen erfolgt. Der Ausleger 4 kann
auch eine Palette 13 enthalten, auf der die einzelnen Bögen
in Form eines Stapels 14 aufgestapelt werden, so dass nach
Erreichen einer bestimmten Stapelhöhe die Paletten mit
den aufgestapelten Bögen 14 aus dem Bereich der
Stanz- und -prägemaschine 100 weggefahren werden
können.
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In 2 ist
ein erfindungsgemäßer Antrieb des zustellbaren
Tiegels dargestellt. In der schematischen Darstellung ist der Untertisch 9 fest
im in 2 nicht näher dargestellten Maschinengehäuse 5 gelagert.
Der zustellbare Obertisch 10 wird über zwei Parallelkurbelgetriebe 27,
welche über Kurvenrollen 26 von Kurvenscheiben 24, 25 angetrieben
werden auf und ab bewegt. Die Kurvenscheiben 24, 25 sind
in der gezeigten Ausführung auf einer Welle 23 gelagert,
die von einem nicht dargestellten Antrieb angetrieben wird. Jedes
Parallelgetriebe 27 besteht aus zwei gleich langen Lenkern,
die parallel angeordnet sind und durch eine Koppel 21 miteinander
verbunden sind. Die Lenker werden in der dargestellten Ausführungsform
gebildet vom Aktuator 22 und dem oberen Kniehebel 18 eines
Kniehebelgetriebes 17. Das Kniehebelgetriebe wird gebildet
vom unteren Kniehebel 18', der über ein Gleitlager 20 drehbar
mit dem Obertisch verbunden ist, und einem oberen Kniehebel 18,
der über ein Gleitlager 20' mit dem feststehenden
Maschinengehäuse 5 drehbar verbunden ist. An ihrem
jeweiligen anderen Ende sind die Kniehebel 18, 18' über
ein Kniehebelgelenk 19 miteinander verbunden. Der Aktuator 22 ist
an seinem oberen Ende ebenfalls über ein Gleitlager 20' mit dem
feststehenden Maschinengehäuse 5 drehbar verbunden
und an seinem unteren Ende mit der Kurvenrolle 26 und über
die Koppel 21 mit dem Kniehebelgelenk 19. Aktuator 22,
Koppel 21 und Kurvenrolle 26 sind dabei auf einer
gemeinsamen Achse 28 drehbar angeordnet. Bei der Darstellung
in 2 handelt es sich um die Stellung des Obertisches 10 zum
Untertisch 9 beim Maschinenwinkel 0°, also in
der oberen Totlage. Der Abstand a der beiden Tische zueinander ist
somit der Maximalabstand bei nicht aktiviertem Aktuator 22.
Der Abstand a' der beiden Tische zueinander bei aktiviertem Aktuator 22 ist
in 2a dargestellt. Der Aktuator 22 wurde
aus seiner Endlage herausbewegt. Dies führt dazu, dass
die Kurvenrolle 26 aus der unmittelbaren horizontalen Wirkungslinie
zwischen Kniehebelgelenk 19 und Kurvenscheibe 24 herausgeführt
wird. Hierdurch knicken die Kniehebel 18, 18' ein
und der Abstand a' zwischen Obertisch und Untertisch wird vergrößert.
Für eine Notstop-Situation kann der Aktuator so ausgeprägt
sein, dass er bei Energieausfall automatisch aus seiner Endlager
herausfährt und damit den Ausknickvorgang einleitet. Damit
ist gewährleistet, dass auch im Falle eines kompletten
Ausfalls der Energieversorgung ein Maschinenschaden verhindert wird.
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Analog
ist in den 3 und 3a der
Zustand von Obertisch 10 zu Untertisch 9 bei einem
Maschinenwinkel von 90°, also in der Zustellbewegung von
Obertisch 10 zu Untertisch 9, jeweils im Normalzustand
und mit aktiviertem Aktuator 22 dargestellt. Wie man sieht, ändert
sich auch hier der Abstand b auf einen höheren Wert b',
wenn der Aktuator 22 aus seiner Endlage herausbewegt wird.
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In 3 ist
sehr gut zu erkennen, dass der Kniehebelwinkel deutlich steiler
ist, wodurch die notwendige Kraftübertragung ermöglicht
wird.
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In
den 4 und 4a ist der Zustand des Stanzens
dargestellt bei einem Maschinenwinkel von 180°. Wie man
leicht erkennt, ist es selbst in Stanzzustand durch Aktivierung
des Aktuators aus seiner Endlage heraus möglich, im Notfall
einen Abstand c' der beiden Tische zueinander herzustellen.
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In
den 5 und 5a ist der Zustand bei einem
Maschinenwinkel von 270° dargestellt, der Obertisch 10 bewegt
sich also bereits wieder vom Untertisch 9 weg.
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Die 6 zeigt
eine mögliche Federanordnung für einen erfindungsgemäßen
Antrieb des zustellbaren Tiegels 10. Durch die Federanordnung wird
sichergestellt, dass die Kurvenrolle 26 in jedem Betriebszustand
der Kurvenscheibe 24 bzw. 25 folgt. In der dargestellten
Ausführungsform ist die Feder 15, 15' als
Druckfeder ausgeführt, die sich einerseits am Kniehebelgelenk 19 und
andererseits am Gehäuse abstützt. Natürlich
ist es auch denkbar, dass sich die Druckfeder an der Achse 28 und
am Gehäuse abstützt. Weiterhin sind weitere Anordnungen
mittels Zugfedern oder Drehstabfederanordnungen denkbar.
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Eine
weitere Anordnung ist in 6a dargestellt.
In dieser Ausführungsform handelt es sich bei den Federn 15'' und 15''' um
Zugfedern, die sich zum einen am Obertisch 10 und zum anderen
am Gehäuse abstützen.
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In 7.
ist eine alternative Anordnung des Aktuators 22 für
einen erfindungsgemäßen Antrieb des zustellbaren
Tiegels dargestellt. Der Aktuator ist in diesem Ausführungsbeispiel
nicht mehr ein Lenker des Parallelgetriebes 27, denn dieses
wird nun aus dem Lenker 29 und oberen Kniehebel 18 eines
Kniehebelgetriebes 17. Am oberen Ende des Lenkers 29 ist
dann der Aktuator 22 befestigt. Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, dass der Aktuator nicht mitbewegt werden muss.
Es ist somit keine bewegliche Energieversorgung für den
Aktuator notwendig.
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- 1
- Anleger
- 2
- Stanzstation
- 3
- Ausbrechstation
- 4
- Ausleger
- 5
- Maschinengehäuse
- 6
- Bogen
- 7
- Transportsystem
- 8
- Greiferstangen
- 9
- Untertisch
- 10
- Obertisch
- 11
- Abfallstücke
- 12
- Wagen
- 13
- Palette
- 14
- Stapel
- 15,
15'
- Feder 15'', 15'''
- 16
- Zuführtisch
- 17
- Kniehebelgetriebe
- 18,
18'
- Kniehebel
- 19
- Kniehebelgelenk
- 20,
20'
- Gleitlager
- 21
- Koppel
- 22
- Aktuator
- 23
- Antriebswelle
- 24
- Kurvenscheibe
- 25
- Kurvenscheibe
- 26
- Kurvenrolle
- 27
- Parallelkurbelgetriebe
- 28
- Achse
- 29
- Lenker
- 100
- Bogenstanz-
und -prägemaschine
- F
- Bogenförderrichtung
- a,
a'
- Tischabstand
- b,
b'
- Tischabstand
- c,
c'
- Tischabstand
- d,
d'
- Tischabstand
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3044083
A1 [0007]
- - US 4767393 [0008]
- - DE 3313790 C2 [0009, 0009]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Druckweiterverarbeitung,
Ausbildungsleitfaden für Buchbinder, Bundesverband Druck
e. V. 1996, Seite 351 ff. [0002]