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Die
Erfindung betrifft eine Rotationsprägeeinrichtung gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1 und Anspruch 4, ein Verfahren zum Einbringen
von Prägungen in Faltschachtelzuschnitte gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 6 und eine Faltschachtelklebemaschine mit einer Rotationsprägeeinrichtung.
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Faltschachteln
sind Verpackungen aus Karton oder Wellpappe, in geringem Umfang
auch aus Kunststoff, die je nach Konstruktion während des Faltprozesses
an einer oder mehreren Stellen beleimt werden. Sie werden in der
Regel aus einem Zuschnitt produziert. Die Zuschnitte werden üblicherweise
auf einer Bogenstanze ausgestanzt. Der Zuschnitt muss mindestens
an einer Kante verklebt werden. Die gefalteten Schachteln kommen
im flachliegenden Zustand aus der Faltschachtel-Klebemaschine. Das
Aufstellen und Befüllen der Schachtel kann maschinell oder
auch manuell erfolgen.
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Neben
den Faltungen, die zur Herstellung der Faltschachteln erforderlich
sind, werden als Vorbereitung für den anschließenden
Produktionsschritt auch weitere Rilllinien in der Faltschachtel-Klebemaschine
vorgebrochen (vorgefaltet). Dadurch werden das Aufstellen der Schachtel
und das spätere Befüllen erleichtert.
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Dienen
die Faltschachteln zur Verpackung von Arzneimitteln, so ist es gesetzlich
vorgeschrieben, die Bezeichnung des Arzneimittels in Blindenschrift
(so genannte Braille-Schrift) auf die Faltschachtel aufzubringen
(bspw. durch Prägen).
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Nach
dem Stand der Technik erfolgt die Prägung der Blindenschrift
entweder während des Stanzprozesses in der Bogenstanze
bei der Herstellung der Zuschnitte. Dies ist jedoch aufwendig, da
ein Stanzbogen etliche Nutzen, d. h. Zuschnitte enthält und
für jeden Nutzen ein Werkzeugpaar bestehend aus Matrize
und Patrize bereitgestellt werden muss. Oder es kommen Rotationsprägeeinrichtungen
mit zwei rotierenden Prägewerkzeugen zum Einsatz, welche
beispielsweise Teil einer Faltschachtelklebemaschine sein können.
Bekannterweise verfügen derartige Rotationsprägeeinrichtungen über
einen gemeinsamen Antrieb für beide Rotationswerkzeuge. Um
die Prägung an der richtigen Position auf den Faltschachtelzuschnitt
aufbringen zu können, müssen die Rotationswerkzeuge
relativ zum Faltschachtelzuschnitt synchronisiert werden. Insbesondere beim
Einbringen einer Blindenschrift in den Faltschachtelzuschnitt muss
die Synchronisierung sehr genau erfolgen. Aufgrund des Massenträgheitsmoments
von Matrize, Patrize und Rotationsantrieb ist die erforderliche
Genauigkeit der Synchronisierung nur schwer bis gar nicht zu erreichen.
Weiter nachteilig ist, dass Rotationsprägeeinrichtungen
zur besseren Synchronisierung häufig im Start-/Stopp-Betrieb gefahren
werden. D. h. die Rotationsprägewerkzeuge werden zur Synchronisierung
angehalten und nachfolgend wieder neu beschleunigt. Dadurch wird die
Produktionsleistung der Rotationsprägeeinrichtung stark
eingeschränkt.
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Die
EP 1 447 211 A2 zeigt
eine Vorrichtung zum Einprägen von Querrillen in Pappe.
Zur Herstellung einer Rille werden beide Seiten der Pappe von rotierenden
Werkzeugen verformt. Die Synchronisierung der beiden Rotationswerkzeuge
erfolgt permanent durch elektronische Kopplung der Antriebsmittel und/oder
mittels Stirnrädern, welche mit den Rotationswerkzeugen
drehfest verbunden sind. Eine derartige Anordnung übertragen
auf eine Rotationsprägeeinrichtung trägt nicht
zur Lösung der Probleme bei, da auch hier das Trägheitsmoment
von Rotationswerkzeugen und Antrieben sehr groß ist.
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Die
EP 1 537 920 A1 zeigt
eine Vorrichtung zum Schneiden, Rillen und Prägen von Bogenmaterial,
wie Karton, mit zwei Walzen. Die Walzen sind jeweils mittels eines
eigenen Elektromotors angetrieben. Eine Steuereinheit bewirkt die
Synchronisierung der rotierenden Walzen. Die beiden Walzen können weiterhin
entlang einer Vertikalführung mittels Linearaktoren bewegt
werden. Dies dient der Regulierung des Abstandes zwischen den Walzen
und damit der Anpassung an die Produktdicke. Eine derartige Vorrichtung
kann jedoch nicht für das Prägen von Blindenschrift
genutzt werden, da die rein elektronische Synchronisierung der beiden
Walzen nicht die erforderliche Genauigkeit zum Prägen von
Blindenschrift erreicht.
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Weiter
bekannt ist eine Vorrichtung zum Dimpeln von endlosem Bandmaterial
(siehe 1). Beim Dimpeln wird beispielsweise ein Metallblech
mit einer Vielzahl von kleinen Einprägungen mit Abmessungen im
Millimeterbereich versehen. Das gedimpelte Blech kann zugeschnitten
und zu Kühlerrohren weiterverarbeitet werden. In der in 1 dargestellten
Vorrichtung zum Dimpeln rotieren vier Werkzeuge, nämlich die
Zentralwalze 101 und drei Mondwalzen 102. Die Walzen
werden jeweils von einem eigenen Servomotor 103 angetrieben.
Das endlose Bandmaterial 105 umschlingt die Zentralwalze
und wird von ihr durch die Vorrichtung gefördert. Um einen
schlupffreien Transport des Bandmaterials 105 sicherzustellen, kann
eine zusätzliche Gummiwalze den Anpressdruck des Bandmaterials 105 auf
die Zentralwalze 101 erhöhen. Auf der Oberfläche
der Zentralwalze 101 befindet sich die Matrize für
die Dimpelprägung. Die zugehörigen Stempel sind
auf den Mondwalzen 102 angebracht. Die Mondwalzen 102 zeichnen
sich durch eine im Querschnitt betrachtet halbmondförmige
Formgebung aus und sind jeweils versetzt um die Zentralwalze 101 angeordnet.
Im Bereich ihrer halbmondförmigen Segmente wälzen
sich die Mondwalzen 102 auf der Zentralwalze 101 ab.
Die Zentralwalze 101 und die Mondwalzen 102 verfügen
jeweils über einen Zahnkranz 104, wobei die Zahnkränze 104 der
Zentralwalze 101 mit einer jeweiligen Mondwalze 102 während
des Dimpelns miteinander in Eingriff stehen. Dadurch ist eine Synchronisierung
von Stempeln und Matrize gewährleistet. Nachteilig an einer
derartigen Vorrichtung ist der hohe fertigungstechnische Aufwand
bei der Herstellung von Mondwalzen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Rotationsprägeeinrichtung
und ein Verfahren zum Einbringen von Prägungen, insbesondere
Blindenschrift, zu beschreiben, wobei die Nachteile des Standes
der Technik behoben werden, eine hochgenaue Prägung ermöglicht
und eine hohe Produktionsleistung erzielt wird.
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Gelöst
wird diese Aufgabe durch eine Rotationsprägeeinrichtung
mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 und Anspruch 3
und durch ein Verfahren zum Einbringen von Prägungen nach
Anspruch 6.
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Eine
erfindungsgemäße Rotationsprägeeinrichtung
besitzt zwei rotierende Prägewerkzeuge, eine Patrize und
eine Matrize, zum Einbringen von Prägungen, insbesondere
von Blindenschrift, in Faltschachtelzuschnitte. Matrize und Patrize
besitzen jeweils einen eigenen Rotationsantrieb, welcher beispielsweise
als Servomotor ausgeführt sein kann. Eine erste Prägewerkzeugeinheit
umfasst die Patrize und ein erstes Zahnrad und ist drehfest mit
einer Patrizenwelle verbunden. Die Patrizenwelle ist höhenverstellbar
und kann mittels eines Aktuators bewegt werden. Eine zweite Prägewerkzeugeinheit
umfasst die Matrize und ein zweites Zahnrad und ist auf einer Matrizenwelle
drehbar gelagert. Die Verdrehung der zweiten Prägewerkzeugeinheit
auf der Matrizenwelle wird bis zu einem Grenzdrehmoment durch eine Sperrvorrichtung
verhindert. Patrizenwelle und Matrizenwelle sind parallel zueinander
angeordnet. Direkt vor Beginn des Prägevorgangs wird die
Patrize abgesenkt und die Zahnräder von erster und zweiter
Prägewerkzeugeinheit greifen ineinander. Dadurch wird die
Bewegung von Patrize und Matrize synchronisiert. D. h. die Geschwindigkeiten
von Patrize und Matrize werden aneinander angeglichen und Patrize und
Matrize werden relativ zueinander positioniert. In einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei dem Aktuator um
eine Piezoaktuator.
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In
einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform besitzt
die Rotationsprägeeinrichtung zwei rotierende Prägewerkzeuge,
nämlich eine Matrize und eine Patrize, zum Einbringen von
Prägungen, insbesondere Blindenschrift, in Faltschachtelzuschnitte.
Matrize und Patrize weisen jeweils einen eigenen Rotationsantrieb
auf. Die Patrize und einer erste Kupplungshälfte sind auf
einer Patrizenwelle drehfest angebracht. Eine zweite Kupplungshälfte und
ein erstes Zahnrad sind auf einer Zwischenwelle angebracht, wobei
die Patrizenwelle und die Zwischenwelle fluchten. Eine Prägewerkzeugeinheit, welche
die Matrize und ein zweites Zahnrad umfasst, ist auf einer Matrizenwelle
drehbar gelagert. Die Verdrehung der Prägewerkzeugeinheit
auf der Welle wird bis zu einem Grenzdrehmoment durch eine Sperrvorrichtung
verhindert. Patrizenwelle und Matrizenwelle sind parallel zueinander
angeordnet. Werden die beiden Kupplungshälften, beispielsweise
mit Stirnverzahnungen, gekuppelt, so können erstes und zweites
Zahnrad ineinandergreifen. Direkt vor Beginn des Prägevorgangs
erfolgt die Kupplung und Patrize und Matrize werden synchronisiert.
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Den
beiden vorgenannten Varianten der Rotationsprägeeinrichtung
ist gemein, dass die Prägewerkzeuge nur während
des Prägevorgangs mechanisch gekoppelt sind. Die Zeit des
Prägevorgangs, die Prägephase, kann damit auch
als Synchronphase bezeichnet werden. In der Asynchronphase können
bei erfindungsgemäßer Ausgestaltung der Rotationsprägeeinrichtung
die Rotationswerkzeuge in vorteilhafter Weise relativ zur Prägeposition
auf den Faltschachtelzuschnitten eingestellt werden.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besitzt die Sperrvorrichtung
Federpakete zur Aufbringung einer Reibungskraft zwischen Prägewerkzeugeinheit
und Matrizenwelle.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Rotationsprägeeinrichtung
ist die Matrizenwelle als Hohlwelle ausgeführt. An ihrem
einen Ende besitzt die Holwelle einen Pressluftanschluss. Im Bereich
der Matrize verfügt die Hohlwelle über Öffnungen.
Dies ermöglicht es, dass bei Anliegen einer Pressluft an dem
Pressluftanschluss der Hohlwelle die Ausnehmungen in der Matrize
durchblasen und die Matrize damit gereinigt werden kann.
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In
einer vorteilhaften und bevorzugten Ausführungsform und
Weiterbildung der vorangehenden Ausführungsformen besitzt
die Matrize ein umlaufendes Lochmuster, welches unabhängig
von der in den Faltschachtelzuschnitten einzubringenden Prägung ist.
Daher genügt es, wenn die Matrize relativ zur Patrize um
maximal einen Lochabstand verschoben wird und die Stempel der Patrize
in die Löcher der Matrize eintauchen können. Die
Verschieblichkeit der Matrize wird durch die drehbare Lagerung der
zweiten Prägewerkzeugeinheit auf der Matrizenwelle sichergestellt.
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Die
Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Einbringen von Prägungen,
insbesondere Blindenschrift, in Faltschachtelzuschnitte mittels
einer Rotationsprägeeinrichtung. Die Matrize, angetrieben durch
einen Matrizenrotationsantrieb, befindet sich in ständiger
Rotation. Die Geschwindigkeit der Matrize entspricht der Geschwindigkeit
der Faltschachtelzuschnitte, welche der Rotationsprägevorrichtung
zugeführt werden. Die Patrize wird durch einen Patrizenrotationsantrieb
angetrieben und in Rotation versetzt. Zur Positionierung der Patrize
relativ zur Prägeposition eines Faltschachtelzuschnittes
wird die Patrize entsprechend beschleunigt oder abgebremst. Besitzt
die Patrize den richtigen Drehwinkel, relativ zur Prägeposition
eines Faltschachteilzuschnittes, so wird die Geschwindigkeit der
Patrize an die Matrize angepasst, so dass Matrize, Patrize und Faltschachtelzuschnitt
die gleiche Geschwindigkeit haben. Direkt vor Beginn des Prägevorgangs
werden Patrizen- und Matrizenwelle mittels Zahnkränzen
mechanisch gekoppelt. Durch das Ineinandergreifen der Zahnkränze
werden Patrize und Matrize synchronisiert und die Position von Patrize
und Matrize relativ zueinander eingestellt. Nach Erreichen des Synchronlaufs
von Matrize und Patrize beginnt der Prägevorgang des Faltschachtelzuschnittes.
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Durch
ein vorteilhaftes Prüfverfahren kann die Qualität
der Prägungen überprüft werden. Dazu wird
die erste nach einem Maschinenstopp und die letzte vor einem Maschinenstopp
gefertigte Faltschachtel durch den Maschinenbediener überprüft. Um
sicherzustellen, dass jede andere Faltschachtel ebenfalls mit einer
Prägung versehen wurde, besitzt die Rotationsprägevorrichtung
eine Zähleinrichtung mit einem Rechner. Jede die Vorrichtung
durchlaufende Faltschachtel wird mittels eines Sensors, beispielsweise
einer Lichtschranke, erfasst und gezählt. Jeder Umlauf
des Patrizenantriebs wird ebenfalls gezählt. Die beiden
Summen werden durch den Rechner verglichen. Bei Abweichungen erfolgt
eine Meldung an den Maschinenbediener, da mit Prägefehlern
zu rechnen ist. Weiter kann überprüft werden,
ob die Prägung an der richtigen Stelle auf die Faltschachtel
aufgebracht wurde. Dazu wird der Zeitpunkt, zu dem die Patrizenwelle
abgesenkt bzw. die Patrizenwelle und die Zwischenwelle gekuppelt
werden, ebenfalls an den Rechner gemeldet. Dieser wird mit einem
verzögerten, vom Sensor gemeldeten Zeitpunkt verglichen,
welcher dem Durchlaufbeginn des Faltschachtelzuschnittes durch die
Prägewerkzeuge entspricht. Bei Abweichungen erfolgt eine
Meldung an den Maschinenbediener, da mit Prägefehlern zu rechnen
ist.
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Hinsichtlich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die
Unteransprüche sowie die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen.
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Die
Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher
erläutert werden. Es zeigen in schematischer Darstellung
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1 eine
Vorrichtung zum Dimpeln nach dem Stand der Technik
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2 eine
Faltschachtelklebemaschine mit einer erfindungsgemäßen
Rotationsprägeeinrichtung
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3 eine
erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Rotationsprägeeinrichtung
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4 eine
zweite erfindungsgemäße Ausführungsform
einer Rotationsprägeeinrichtung
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2 zeigt
eine Faltschachtelklebemaschine 1 mit einer erfindungsgemäßen
Rotationsprägeeinrichtung 10. Faltschachtelzuschnitte 2 werden
von einem Anleger in Transportrichtung T durch die Faltschachtelklebemaschine 1 zu
einem Ausleger transportiert. Dabei durchlaufen die Faltschachtelzuschnitte 2 auch
die Rotationsprägeeinrichtung 10. Diese besitzt
eine Patrize 11 und eine Matrize 12 zum Einbringen
von Prägungen in die Faltschachtelzuschnitte 2.
Die Faltschachtelzuschnitte 2 werden mit der Geschwindigkeit
vF transportiert. In der Berührungslinie von Patrize 11 und
Faltschachtelzuschnitt 2 während des Prägevorgangs
besitzt die Patrize 11 die Geschwindigkeit vP. In der Berührungslinie
von Matrize 12 mit Faltschachtelzuschnitt 2 während
des Prägevorgangs besitzt die Matrize 12 die Geschwindigkeit
vm. Während des Prägevorgangs haben die Geschwindigkeiten
von Matrize, Patrize und Faltschachtelzuschnitt vM, vP und vF denselben
Betrag, so dass es zu keinen Relativbewegungen und damit Markierungen
des Faltschachtelzuschnitts kommt. Weiter ist in 2 ein
Pressluftgenerator 3 dargestellt, welcher mit dem Pressluftanschluss 25 (nicht dargestellt)
der Matrizenwelle 14 (nicht dargestellt) der Matrize 12 verbunden
ist.
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3 zeigt
eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Rotationsprägeeinrichtung 10 mit einem Aktuator 21.
Eine erste Prägewerkzeugeinheit umfasst die Patrize 11 und
ein erstes Zahnrad 15. Diese Prägewerkzeugeinheit 11, 15 ist
drehfest auf einer Patrizenwelle 13 angebracht. Die Patrizenwelle 13 wird
durch einen Rotationsantrieb 17 angetrieben. Mittels eines
Aktuators 21 lässt sich die Patrizenwelle 13 in
Bewegungsrichtung a in ihrer Höhe verstellen. Dadurch kann
der Abstand von Patrizenwelle 13 und Matrizenwelle 14 variiert
werden. Auf der Matrizenwelle 14 ist eine zweite Prägewerkzeugeinheit,
bestehend aus Matrize 12 und einem zweiten Zahnrad 16,
drehbar gelagert. Die zweite Prägewerkzeugeinheit 12, 16 besitzt
eine Sperrvorrichtung (nicht dargestellt), welche die Verdrehung der
Einheit 12, 16 relativ zur Matrizenwelle 14 bis
zu einem Grenzdrehmoment verhindert. Angetrieben wird die Matrizenwelle 14 durch
einen Rotationsantrieb 18. Die Matrizenwelle 14 ist
als Hohlwelle ausgeführt und besitzt an ihrem einen Ende
einen Pressluftanschluss 25. Durch einen Pressluftgenerator 3 (nicht
dargestellt) bereitgestellte Pressluft wird der Matrizenwelle 14 zugeführt,
durchströmt diese und entweicht im Bereich der Matrize 12.
Dadurch werden die Löcher der Matrize 12 durchblasen
und von Schmutz gereinigt. Direkt vor Beginn des Prägevorgangs
wird die Patrizenwelle 13 in Bewegungsrichtung a abgesenkt,
so dass erstes Zahnrad 15 und zweites Zahnrad 16 ineinander
eingreifen. Dadurch sind Patrize 11 und Matrize 12 während
des Prägens synchronisiert. Zwischen Patrize 11 und
Matrize 12 befindet sich ein mit einer Prägung
zu versehender Faltschachtelzuschnitt 2. Nach Beendigung
des Prägevorgangs wird die Patrizenwelle 13 in
Bewegungsrichtung a durch den Aktuator 21 wieder angehoben.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Rotationsprägeeinrichtung 10 mit einer Kupplung 22, 23.
Eine Patrize 11 und eine erste Kupplungshälfte 22 sind
drehfest mit der Patrizenwelle 13 verbunden. Die Patrizenwelle 13 wird
durch einen Rotationsantrieb 17 angetrieben. Eine zweite
Kupplungshälfte 23 und ein erstes Zahnrad 15 sind
drehfest mit einer Zwischenwelle 24 verbunden. Patrizenwelle 13 und
Zwischenwelle 24 fluchten miteinander. Die Kupplungshälften 22, 23 verfügen
jeweils über eine Stirnverzahnung und sind durch eine Einkuppelbewegung
b kuppelbar. Auf der Matrizenwelle 14 ist eine Prägewerkzeugeinheit,
bestehend aus Matrize 12 und zweiten Zahnrad 16, drehbar
gelagert. Die Verdrehung der Prägewerkzeugeinheit 12, 16 relativ
zur Matrizenwelle 14 wird in dieser Ausführungsform
ebenfalls durch eine Sperrvorrichtung bis zu einem Grenzdrehmoment
verhindert. Angetrieben wird die Matrizenwelle 14 durch
einen Rotationsantrieb 18. Direkt vor Beginn des Prägevorgangs
werden die beiden Kupplungshälften 22 und 23 miteinander
gekuppelt, indem die Zwischenwelle 24 durch eine Einkuppelbewegung
b in Richtung der Matrize 11 verschoben wird. Im eingekuppelten
Zustand sind Patrize 11 und Matrize 12 dadurch
während des Prägens synchronisiert. Während des
Prägens befindet sich ein mit einer Prägung zu versehender
Faltschachtelzuschnitt 2 (gepunktet angedeutet) zwischen
Patrize 11 und Matrize 12. Nach Beendigung des
Prägevorgangs wird wieder entkuppelt und die Zwischenwelle 24 entgegen
der Einkuppelbewegung b verschoben.
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- 1
- Faltschachtelklebemaschine
- 2
- Faltschachtelzuschnitt
- 3
- Pressluftgenerator
- 10
- Rotationsprägeeinrichtung
- 11
- Patrize
- 12
- Matrize
- 13
- Patrizenwelle
- 14
- Matrizenwelle
- 15
- erstes
Zahnrad
- 16
- zweites
Zahnrad
- 17
- Rotationsantrieb
Patrize
- 18
- Rotationsantrieb
Matrize
- 21
- Aktuator
- 22
- erste
Kupplungshälfte
- 23
- zweite
Kupplungshälfte
- 24
- Zwischenwelle
- 25
- Pressluftanschluss
- 101
- Zentralwalze
- 102
- Mondwalze
- 103
- Servomotor
- 104
- Zahnkranz
- 105
- Bandmaterial
- a
- Bewegungsrichtung
der Patrizenwelle
- b
- Einkuppelbewegung
- vP
- Geschwindigkeit
Patrize
- vM
- Geschwindigkeit
Matrize
- vF
- Geschwindigkeit
Faltschachtelzuschnitt
- T
- Transportrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1447211
A2 [0006]
- - EP 1537920 A1 [0007]