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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit den oberbegrifflichen Merkmalen von Anspruch 1 und eine Flachbettstanz- und/oder -prägemaschine gemäß Anspruch 7.
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Stand der Technik
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Als Stanzen wird das Schneiden mit in sich geschlossenen geometrischen Zuschnittsformen bezeichnet, die kreisförmig, oval oder mehreckig sowie Phantasieformen aller Art sein können. Auch die in der Druckweiterverarbeitung geübten Praktiken, wie Stanzen mit Locheisen, Eckenabstoßen und Registerstanzen werden zu diesem Bereich gezählt. Die Stanzung erfolgt gegen eine Stanzunterlage oder gegen Stempel, teilweise sind es auch Schervorgänge. Verpackungsmaterialien aus Kunststoff, Folienmaterial, Papier, Karton, Pappe oder Wellpappe werden hauptsächlich im Bogenformat, aber auch im Bahnformat gestanzt. Beim Stanzvorgang können zusätzlich aber auch Rilllinien oder Blindprägungen in den Nutzen eingebracht werden. Da es sich bei den Endprodukten um anspruchsvolle Verpackungen hinsichtlich technischer und graphischer Ausführung 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. Diesen Ansprüchen wird das Flachbettstanzen am besten gerecht. Dabei werden im Falle der Bogenbearbeitung die gedruckten und auf einer Palette gestapelten Bogen der Stanzmaschine zugeführt. In der Maschine werden in einer Ausrichteinrichtung die zu stanzenden Bogen passgenau ausgerichtet, von einem Greiferwagen übernommen und exakt in der Stanzeinrichtung zwischen einem fest gelagerten Untertisch und einem über einen Kniehebel oder Exzentergetriebe vertikal bewegbaren Obertisch positioniert. Auch bekannt sind Maschinen, in welchen der Untertisch gegen einen festen Obertisch bewegt wird.
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In bekannten Bogenstanz- und Prägemaschinen, die zum Stanzen, Prägen, Ausbrechen, ggfs. Nutzentrennen und Ablegen von Bogen aus Papier, Pappe und der gleichen eingesetzt werden, ist es bekannt die Bogen mittels Greiferwagen durch die einzelnen Stationen der Maschine zu bewegen. Ein jeweiliger Greiferwagen besitzt eine Greiferbrücke, an der Greifer befestigt sind, die die Bogen an einem vorderen Ende ergreifen. Ein Greiferwagen besitzt weiterhin seitliche Fahrwagen, welche mit endlosen Ketten des Transportsystems verbunden sind und wodurch die Greiferwagen durch die Maschine bewegt werden. Durch diese Art der Bewegung der Bogen durch die Maschine wird eine hohe Maschinenleistung ermöglicht, da die Bogen in den einzelnen hintereinander angeordneten Stationen der Maschine, insbesondere Stanz-, Ausbrech- und Nutzentrennstation (cutting – stripping – blanking), nacheinander bearbeitet werden.
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Eine derartige Flachbettstanze ist beispielsweise aus der
DE 30 44 083 A1 und der
US 7,658,378 B2 bekannt. Die beiden Tische sind mit Schneid- und Rillwerkzeugen bzw. entsprechenden Gegenwerkzeugen bestückt, mit denen aus dem taktweise zwischen die Tischfläche geführten Bogen die Nutzen ausgestanzt und gleichzeitig die zum sauberen Falten notwendigen Rillen eingedrückt werden. In der 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. In
2 der
DE 30 44 083 A1 und der zugehörigen Beschreibung ist ein Exzenterantrieb als Hubantrieb für die Stanzstation offenbart. Bei einem derartigen Antrieb wird eine Exzenterwelle mit sich darauf befindlichen Exzentern rotiert und die Hubbewegung mittels Exzenterrollen auf den Tiegel übertragen, welcher dann ebenfalls eine Hubbewegung ausführt.
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Im Kontaktbereich von Exzenterrollen und Tiegel treten sehr hohe Kontakt- und Reibungskräfte auf, welchen durch spezielle Materialauswahl, Oberflächenbehandlung und Schmierung begegnet wird.
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Nachteilig bei Bogenstanzmaschinen mit Exzenterantrieb gemäß dem Stand der Technik ist die sehr hohe Linienkraft in der Kontaktlinie zwischen einer jeweiligen Exzenterrolle und dem Tiegel.
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Aufgabenstellung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Antriebsvorrichtung und eine Flachbettstanz- und/oder -prägemaschine zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik zumindest reduzieren und bei welchen die Kraftübertragung zwischen Exzenterantrieb und Tiegel optimiert ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für einen hubbewegten Tiegel, insbesondere den Obertisch, einer Flachbettstanz- und/oder -prägemaschine für die Bearbeitung von Bogen oder Bahnen, insbesondere aus Papier, Karton oder Kunststoff besitzt ein Maschinengestell, einen Antrieb mit einem Antriebsstrang und mit mindestens einer Exzenterwelle. Der Antrieb treibt dabei über den Antriebsstrang die mindestens eine Exzenterwelle an, wobei auf einer jeweiligen Exzenterwelle mindestens ein Exzenter angebracht ist, zum Hubbewegen des Tiegels. Erfindungsgemäß besitzt die Antriebsvorrichtung mindestens einen im Kraftfluss zwischen dem mindestens einen Exzenter und dem Tiegel angeordneten Rollenschuh zur Übertragung einer Stanz- und/oder -prägekraft von dem mindestens einen Exzenter auf den Tiegel. Der Rollenschuh weist dabei eine Mehrzahl von rollenförmig in einem Käfig geführten Wälzkörpern auf. In vorteilhafter Weise wird so die Stanz- und/oder Prägekraft über die Mehrzahl von Wälzkörpern in den Tiegel geführt, wobei die wirksame Kraft in den Kontaktlinien zwischen einem jeweiligen Wälzkörper und dem Tiegel im Vergleich zur Lösung gemäß dem Stand der Technik deutlich reduziert ist.
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Dies hat die folgenden Vorteile:
- – Die Last kann auf eine größere Zahl von Wälzkörpern verteilt werden.
- – Es besteht eine geringere Schlupfneigung und damit eine geringere Verschleißneigung im Kontakt bei halben Hub, wegen geringerer bewegter Masse
- – Die Antriebsvorrichtung weist günstigere Fertigungskosten auf.
- – Es ist ein geringerer Bauraum erforderlich, sodass eine kompaktere Bauweise ermöglicht wird.
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In einer ersten Ausführungsvariante des Rollenschuhs sind die rollenförmigen Wälzkörper in einer Ebene nebeneinander in dem Käfig angeordnet.
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In einer zweiten Ausführungsvariante des Rollenschuhs ist dieser als Rollenumlaufschuh mit umlaufenden Wälzkörpern ausgeführt.
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In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung sind in den Rollenschuh zwischen den jeweiligen Wälzkörpern Distanzstücke angeordnet. Dadurch kann verhindert werden, dass sich die Wälzkörper während der Abwälzbewegung auf dem Tiegel direkt miteinander kontaktieren.
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In einer besonders vorteilhaften und daher bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung sind die Wälzkörper des Rollenschuhs als Zylinderrollen ausgeführt, da Zylinderrollen besonders für die Übertragung von hohen Kräften geeignet sind.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung besitzt der Tiegel in seinem Kontaktbereich mit den Wälzkörpern des mindestens einen Rollenschuhs eine gehärtete Oberfläche und/oder eine Schmiereinrichtung zum permanenten Bereitstellen eines Schmiermittels. So kann Verschleiß im Kontaktbereich gering gehalten werden. Die Schmiereinrichtung kann beispielsweise als Ölwanne ausgeführt sein.
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Die Erfindung betrifft auch eine Flachbettstanz- und/oder -prägemaschine mit einer wie oben stehend beschriebenen Antriebsvorrichtung.
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Die beschriebene Erfindung und die beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung stellen auch in beliebiger Kombination miteinander vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
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Hinsichtlich weiterer Vorteile und in konstruktiver und funktioneller Hinsicht vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen.
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Ausführungsbeispiel
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Die Erfindung soll an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert werden. Es zeigen in schematischer Darstellung
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1 eine erfindungsgemäße Stanzmaschine
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2a eine erste Schnittdarstellung durch den A trieb des Obertischs in einer Richtung senkrecht zur Exzenterwelle
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2b eine zweite Schnittdarstellung durch den Antrieb des Obertischs durch die Exzenterwelle
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Einander entsprechende Elemente und Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Bogentanz- und -prägemaschine 100 zum Stanzen, Ausbrechen, Nutzentrennen und Ablegen von Bogen aus Papier, Pappe, Kunststoff und dergleichen dargestellt. Die Stanz- und Prägemaschine 100 besitzt einen Anleger 1, eine Stanstation 2, eine Ausbrechstation 3 und einen Ausleger 4 mit Ablage- und Nutzentrennstation, die von einem gemeinsamen Maschinengehäuse 5 getragen und umschlossen werden und von einem Hauptantrieb 17 angetrieben werden. Von einer Seite, der sogenannten Bedienerseite, sind die Bearbeitungsstationen 2, 3, 4 zugänglich; auf der gegenüberliegenden Seite, der sogenannten Antriebsseite, befindet sich der Antriebsstrang der Bogentanz- und -prägemaschine 100. Eine Maschinenteuerung 15 steuert die Ablaufe innerhalb der Stanzmaschine 100.
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Die Bogen 6 werden durch einen Anleger 1 von einem Stapel 6.1 durch einen sogenannten Saugkopf 18 vereinzelt, dem Bogentransportsystem 7 zugeführt und von an Greiferbrücken eines Greiferwagens 8 befestigten Greifern an ihrer Vorderkante ergriffen und in Bogentransportrichtung B intermittierend durch die verschiedenen Stationen 2, 3 und 4 der Stanz- und Prägemaschine 100 hindurchgezogen.
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Das Bogentransportsystem 7 besitzt mehrere Greiferwagen 8, sodass mehrere Bogen 6 gleichzeitig in den verschiedenen Stationen 2, 3 und 4 bearbeitet werden können. Die Greiferwagen 8 können von einem Kettenantrieb angetrieben werden.
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Die Stanzstation 2 besteht aus einem unteren Tiegel, einem sog. Untertisch 9, und einem oberen Tiegel, einem sog. Obertisch 10. Der Obertisch 10 ist vertikal hin- und herbewegbar gelagert und wird von einem Exzenterantrieb 200 hubbewegt, welcher in den 2a und 2b näher dargestellt ist. Der Obertisch 10 ist mit einem Oberwerkzeug 30 mit Stanz- und Rillmessern versehen. Der Untertisch 9 ist fest im Maschinengestell gelagert und mit einer Gegenplatte 20 zu den Stanz- und Rillmessern versehen. Alternativ kann auch der Obertisch 10 feststehend und der Untertisch 9 bewegt sein. Beim Prägen kommen an Stelle der Stanz- und Rillwerkzeuge Prägewerkzeuge, insbesondere in Form sogenannter Prägeklischees, zum Einsatz.
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Der Greiferwagen 8 transportiert den Bogen 6 von der Stanz- und Prägestation 2 in die nachfolgende Ausbrechstation 3, die mit Ausbrechwerkzeugen 21, 23 ausgestattet ist. In der Ausbrechstation 3 werden mit Hilfe der Ausbrechwerkzeuge 21, 23 die nicht benötigten Abfallstücke 11 aus dem Bogen 6 nach unten herausgestoßen, wodurch die Abfallstücke 11 in einen unter der Station eingeschobenen wagenartigen Behälter 12 fallen oder von dort aus abtransportiert werden.
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Von der Ausbrechstation 3 gelangt der Bogen 6 in den Ausleger 4, wo der Bogen 6 entweder nur einfach abgelegt wird, oder aber gleichzeitig eine Trennung der einzelnen Nutzen eines jeweiligen Bogens 6 erfolgt. Dazu besitzt der Ausleger 4 ein Nutzentrennwerkzeug 21, 23. Der Ausleger 4 kann auch eine Palette 13 enthalten, auf der die einzelnen Bogen 6 bzw. Nutzen in Form eines Stapels 14 aufgestapelt werden, so dass nach Erreichen einer bestimmten Stapelhöhe die Palette 13 mit dem Bogenstapel 14 aus dem Bereich der Stanz- und Prägemaschine 100 weggefahren werden kann. Um die Maschine 100 während des Stapeltausches nicht anhalten zu müssen können Hilfsstapeleinrichtungen zum Einsatz kommen.
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Die 2a und 2b zeigen in verschiedenen Schnittdarstellungen den Antrieb 200 des Obertischs 10 der Stanzstation 2 einer Stanzmaschine 100 im Detail:
Dargestellt ist eine von in der Regel zwei parallel zueinander angeordneten Exzenterwellen 211, welche jeweils zwei Exzenter 215 trägt. Eine jeweilige Exzenterwelle 211 ist über einen Antriebsflansch 215 und eine Kupplung 226 mit einem nicht dargestellten Antriebsstrang verbunden und erfährt darüber eine Rotationsbewegung r. Eine jeweilige Exzenterwelle kann einteilig ausgeführt sein und mittels mindestens zwei, bevorzugt jedoch vier teilbaren Wälzlagern 213 in dem Maschinengestellt 5 gelagert sein. Die Kupplung 226 zum Antriebsstrang kann als torsionsstabile biegeweiche Kupplung, z. B. als Federstegkupplung, ausgeführt sein, so dass geringe Höhenunterschiede zwischen Antriebsflansch 225 und Antriebsstrang einfach ausgeglichen werden können.
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Die Rotationsbewegung r der Exzenterwelle 211 wird von den Exzentern 215 in eine Hubbewegung h der Exzenterlager 212 gewandelt. Diese Hubbewegung h wird über den Rollenschuh 218 auf den Tiegel 10 übertragen und bewirkt eine Stanzkraft FS. Der Tiegel 10 besitzt an seiner Oberfläche zwei gemäß Doppelpfeil e verschiebbare Keile 216, 217 zur Einstellung der Stanzkraft FS. Zwischen dem Exzenterlager 212 und dem oberen Keil 216 ist ein Rollenschuh 218 angeordnet, welcher zum einen die Hubbewegung h über die Keile 216, 217 auf den Tiegel 10 überträgt und dabei eine Abwälzbewegung w auf der Oberfläche 222 des oberen Einstellkeils 216 ausführt. Der Rollenschuh 218 besitzt eine Mehrzahl von Wälzkörpern 219, welche in einem Wälzkörperkäfig 220 geführt werden und zwischen welchen Distanzstücke 221 angeordnet sind. Wenn die Wälzkörper 219 als Zylinderrollen ausgeführt sind, so besteht zwischen den Zylinderrollen und der Oberfläche 222 eine Mehrzahl von Kontaktlinien, in welchen die Kraftübertragung erfolgt. Für eine wartungsarme und dauerfeste Lösung sollte die Oberfläche 222 des Einstellkeils 216 gehärtet und sollte in diesem Bereich eine Schmiereinrichtung vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anleger
- 2
- Stanz- und/oder Prägestation
- 3
- Ausbrechstation
- 4
- Ausleger, ggfs. mit Nutzentrennstation
- 5
- Maschinengehäuse
- 6
- Bogen
- 6.1
- Bogenstapel
- 7
- Bogentransportsystem
- 8
- Greiferwagen mit Greifern
- 9
- Untertisch/unterer Tiegel
- 10
- Obertisch/oberer Tiegel
- 11
- Abfallstücke
- 12
- Behälter
- 13
- Palette
- 14
- Auslagestapel
- 15
- Steuerung mit Interface und Eingabegeräten
- 16
- Zuführtisch mit einer Einheit zum Ausrichten der Bogen
- 17
- Hauptantrieb
- 18
- Saugkopf
- 20
- Unterwerkzeug
- 21
- Oberwerkzeug mit Stempeln
- 23
- Nutzentrenngitter oder Ausbrechbrett (Unterwerkzeug)
- 30
- Oberwerkzeug (Stanzwerkzeug)
- 100
- Flachbett-Bogenstanz- und/oder -prägemaschine (Stanzmaschine)
- 200
- Antrieb Obertisch
- 211
- Exzenterwelle
- 212
- Exzenterlager
- 213
- Stützlager
- 214
- Wälzlager mit Wälzkörpern und Wälzkörperkäfigen
- 215
- Exzenter
- 216
- Einstellkeil Stanzkraft
- 217
- Einstellkeil Stanzkraft
- 218
- Rollenschuh
- 219
- Wälzkörper
- 220
- Wälzkörperkäfig
- 221
- Distanzstück
- 222
- Gehärtete Oberfläche
- 223
- Anlaufplatte
- 225
- Antriebsflansch
- 226
- Kupplung Antriebsstrang
- e
- Verstellbewegung zur Einstellung der Stanzkraft
- h
- Hubbewegung
- r
- Rotationsbewegung
- w
- Wälzbewegung
- B
- Bogentransportrichtung
- E
- Bogentransportebene
- FS
- Stanzkraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3044083 A1 [0004, 0004]
- US 7658378 B2 [0004]
