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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft Bearbeitungsvorrichtungen, insbesondere für Wellpappe, die mindestens ein Rillwerkzeug, welches in einem Bearbeitungspunkt mit einem Werkstück in Eingriff gebracht werden kann und mindestens ein weiteres Bearbeitungswerkzeug, das in Bezug zur Bearbeitungsrichtung neben dem Rillwerkzeug angeordnet ist, aufweist.
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Stand der Technik
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Vorrichtungen dieser Art finden vorwiegend für die Bearbeitung bahnförmiger Materialien Verwendung, wie zum Beispiel in der Verpackungsindustrie zur Herstellung von faltbaren Kartons. Mehrere Bearbeitungsverfahren sind für die Herstellung einer faltbaren Verpackung erforderlich, so z. B. das Rillen, das Schneiden und das Perforieren.
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In herkömmlichen Vorrichtungen dieser Art wird das Material über beispielsweise ein Förderband den einzelnen Bearbeitungsstationen zugeführt. Dabei sind die Bearbeitungsstationen in Förderbandrichtung hintereinander angeordnet und jeweils für einen oder maximal zwei der oben genannten Bearbeitungsschritte zuständig.
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Jedes Verschieben des Materials an eine weitere Bearbeitungsstelle birgt jedoch das Risiko, dass das Material nicht korrekt ausgerichtet wird und es damit zu Fehlbearbeitungen kommt. Des Weiteren erhöht sich durch jeden Verschiebevorgang die Bearbeitungszeit und damit steigen die Stückkosten.
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Aus diesen Gründen ist der Fachmann motiviert die Anzahl der Bearbeitungsstationen zu minimieren und damit möglichst mehrere Bearbeitungsschritte an einem Bearbeitungspunkt, auch bekannt als „Single-Point-Machining”, ausführen zu können.
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So offenbart die
WO2006/091149 A1 eine Rill- und Schneidvorrichtung, die aus zwei rotierbaren Rillwerkzeughälften mit gleichem Durchmesser besteht und ein Schneidwerkzeug, das zwischen den Rillwerkzeughälften positioniert ist, aufweist. Dabei kann das Schneidwerkzeug translatorisch in radialer Richtung zwischen einer Ruhestellung innerhalb der Rillwerkzeughälften und einer Betriebsstellung außerhalb der Rillwerkzeughälften verstellt werden.
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Die in
EP2474397A1 offenbarte Vorrichtung ist eine Weiterentwicklung der Vorrichtung aus
WO2006/091149 A1 und unterscheidet sich dadurch, dass die Rillwerkzeughälften unterschiedliche Durchmesser aufweisen um eine schonendere Komprimierung des Werkstücks zu ermöglichen. Dabei leitet die Rillwerkzeughälfte mit dem größeren Durchmesser die Komprimierung ein und wird anschließend von der Rillwerkzeughälfte mit dem kleineren Durchmesser unterstützt.
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Beide Lösungen haben den Nachteil, dass die translatorische Verstellbarkeit des Schneidwerkzeugs zu einem gedrängten und komplexen Maschinenaufbau führt, der einen erhöhten Wartungsaufwand erfordert und die Wartung selbst, auf Grund von schlechter Zugänglichkeit, erschwert. Dies ist vor allem darin begründet, dass die Lagerung und der Antrieb des Schneidwerkzeugs innerhalb der Rillwerkzeughälften montiert sind.
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Mit beiden Vorrichtungen können zwei Bearbeitungsverfahren, das Rillen und z. B. das Schneiden in einem Bearbeitungspunkt ausgeführt werden. Der Großteil der herzustellenden Verpackungen benötigt jedoch insgesamt mindestens drei Bearbeitungsverfahren, nämlich das Rillen, Schneiden und Perforieren und damit weisen beide Vorrichtungen den weiteren Nachteil auf, dass für eine vollständige „Single-Point” Bearbeitung mindestens eine weitere Bearbeitungsstation oder ein Werkzeugwechsel erforderlich ist.
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Ferner offenbart die
WO2010/029416 eine Rill- und Schneidvorrichtung, wobei hier ein Werkzeugwechsel über eine Änderung des Anpressdrucks von Werkzeug auf Werkstück stattfindet. Diese Vorrichtung umfasst eine Scheibe mit mindestens einem Schneidsegment auf dessen Umfang und einer ringförmigen Hülse aus einem elastisch verformbaren Material, das bis zu einem bestimmten Anpressdruck p das Schneidsegment verdeckt. Wird dieser Anpressdruck p, etwa 4–6 bar, überschritten, spreizt sich die Hülse und das Schneidwerkzeug wird freigelegt.
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Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass sie ebenfalls auf maximal zwei Arbeitsverfahren begrenzt ist, nämlich das Rillen und z. B. das Schneiden. Des Weiteren, ist eine aufwendige Mechanik erforderlich um einen Anpressdruck zwischen Werkzeug und Werkstück von 4–6 bar zu ermöglichen. Ferner kommt es durch das Wechseln zwischen den zwei Arbeitsstellungen zu einem dauerhaften Weiten der elastischen Hülse, was dazu führt, dass das Schneidsegment nicht mehr vollständig verdeckt wird und ein häufiger Austausch der Hülse erforderlich ist.
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Darstellung der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine wartungsarme und leicht zugängliche Vorrichtung zum Bearbeiten von insbesondere Wellpappe bereitzustellen, die in einem Bearbeitungspunkt neben dem Rillen das Ausführen von mindestens einem weiteren Bearbeitungsverfahren ermöglicht.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 9. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass einer angetriebenen Drehbewegung eine geringere technische Komplexität und ein kleinerer Bauraum innewohnen als einer angetriebenen Verschiebebewegung. Dies liegt zum einen daran, dass in herkömmlichen, industriell erhältlichen Antrieben eine Welle in Rotation versetzt wird und daher beim Antrieb von Drehbewegungen kein Getriebe zum Umsetzten der Dreh- in eine Schiebebewegung erforderlich ist und zum anderen daran, dass sich die Lagerung einer Drehbewegung kompakter und ortsunabhängiger realisieren lässt, als dies bei einer Translationsbewegung der Fall ist.
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Aus diesem Grund ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Bearbeitungsvorrichtung neben dem Rillwerkzeug mindestens ein weiteres Bearbeitungswerkzeug, z. B. ein Schneid- oder Perforierwerkzeug, aufweist, das mit dem Werkstück im Bearbeitungspunkt über eine Drehbewegung in Eingriff gebracht werden kann. Genauer gesagt besitzt die erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung einen drehbaren Werkzeugaufnehmer, an dem das weitere Bearbeitungswerkzeug exzentrisch montiert ist, um so über eine Drehung des Werkzeugaufnehmers um eine Drehachse einen Eingriff des weiteren Werkzeugs mit dem Werkstück zu ermöglichen.
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Auf diese Weise erfordert die erfindungsgemäße Vorrichtung keine Lagerung und keinen Antrieb innerhalb der Rillwerkzeughälften und führt daher zu einer verbesserten Zugänglichkeit als sie Vorrichtungen im Stand der Technik aufweisen. Ferner führt die rotative Werkzeugzuführung zu einer geringeren Maschinenkomplexität und damit zu einem geringeren Wartungsaufwand.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei weitere Bearbeitungswerkzeuge exzentrisch auf dem Werkzeugaufnehmer montiert. Für die Herstellung eines Großteils von Verpackungen sind drei Bearbeitungsverfahren erforderlich und damit ermöglicht diese Vorrichtung eine vollständige „Single-Point” Bearbeitung. Dies führt zu einer geringeren Ausschussrate, kürzeren Fertigungszeiten und damit geringen Stückkosten, als es Vorrichtungen im Stand der Technik ermöglichen. Dabei ist die Anzahl der weiteren Bearbeitungswerkzeuge nicht auf zwei begrenzt, sondern die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Montage und den Einsatz von einer theoretisch unbegrenzten Anzahl von weiteren Werkzeugen. Die weiteren Bearbeitungswerkzeuge werden hierbei ebenfalls exzentrisch auf dem Werkzeugaufnehmer montiert und durch Rotation des Werkzeugaufnehmers um eine Drehachse ist abhängig vom Drehwinkel ein spezifisches Werkzeug in Eingriff mit dem Werkstück bringbar.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung neben dem Rillwerkzeug ein Schneid- und ein Perforationswerkzeug auf. Ein Großteil von Verpackungen erfordert drei Bearbeitungsverfahren zur Herstellung, nämlich das Rillen, Schneiden und Perforieren und damit ist mit dieser besonders bevorzugten Ausführungsform eine Verpackungsherstellung in nur einem Bearbeitungspunkt mit den bereits genannten Vorteilen möglich.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Bearbeitungsvorrichtung zwei Rillwerkzeughälften auf, wobei das weitere Bearbeitungswerkzeug zwischen den beiden Rillwerkzeughälften montiert ist. Der Vorteil den Rillvorgang mit zwei Rillwerkzeughälften durchzuführen liegt darin, dass hierdurch eine breitere Rille entsteht als dies mit nur einem Rillwerkzeug der Fall, was zu einem verbesserten Falzverhalten führt. Voraussetzung hierfür ist, dass die Rillwerkzeughälften so nahe beieinander angeordnet sind, dass auch das Material zwischen den Werkzeughälften während des Rillens komprimiert wird. Die Anordnung des weiteren Bearbeitungswerkzeugs innerhalb der Rillwerkzeughälften führt vorteilhafterweise zu einem kompakten Maschinenaufbau.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dabei gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform Rillwerkzeughälften mit gleichen Durchmessern aufweisen. Der Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform liegt darin, dass beide Rillringe auf der gleichen Achse montiert werden können. Dies reduziert die Teileanzahl und führt daher zu einem einfacheren Maschinenaufbau mit geringerem Wartungsaufwand.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Rillwerkzeug an dem Werkzeugaufnehmer montiert. Dies vereinfacht den Maschinenaufbau und verringert damit den Wartungsaufwand, da kein zusätzliches Bauteil für die Befestigung des Rillwerkzeugs erforderlich ist.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind das Rillwerkzeug und der Werkzeugaufnehmer konzentrisch. Der Vorteil dieser besonders bevorzugten Ausführungsform liegt in einer geringen Teileanzahl, was ebenfalls zu einem einfachen Maschinenaufbau mit verbesserter Zugänglichkeit und geringerem Wartungsaufwand, als Maschinen im Stand der Technik, führt.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das weitere Bearbeitungswerkzeug zusätzlich zu den Rillwerkzeughälften im Bearbeitungspunkt mit dem Werkstück in Eingriff bringbar. Dies ermöglicht zum einen ein Schneidmesser mit einem kleineren Durchmesser, zum anderen führt es zu einer besseren Schneidqualität, da das Werkstück durch die Rillwerkzeughälften zusätzlich fixiert wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer Bearbeitungsvorrichtung mit drehbarem Werkzeugaufnehmer in Rillstellung
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2 zeigt schematisch eine Vorderansicht einer Bearbeitungsvorrichtung mit drehbarem Werkzeugaufnehmer in Rillstellung
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3 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Bearbeitungsvorrichtung mit drehbarem Werkzeugaufnehmer
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4 zeigt schematisch eine Vorderansicht einer Bearbeitungsvorrichtung mit drehbarem Werkzeugaufnehmer in Schneidstellung
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5 zeigt schematisch eine Vorderansicht einer Bearbeitungsvorrichtung mit drehbarem Werkzeugaufnehmer in Perforationsstellung
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt perspektivisch eine Bearbeitungsvorrichtung 1 für bahnförmige Materialien 2. Die Bearbeitungsvorrichtung 1 umfasst ein Rillwerkzeug 3, einen Werkzeugaufnehmer 4 und zwei weitere Bearbeitungswerkzeuge, nämlich ein Schneid 5- und ein Perforierwerkzeug 6.
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Das Rillwerkzeug 3 besteht in der vorliegenden Ausführungsform aus zwei kreisrunden Rillwerkzeughälften 3a/b, die den gleichen Durchmesser aufweisen und, mit einem Spalt 7 zwischen einander, konzentrisch zueinander angeordnet sind. Unter Rillwerkzeug fallen im Rahmen dieser Erfindung jene Werkzeuge, die ein Einprägen einer Vertiefung in ein Material, entlang derer das Material anschließend falzbar ist, ermöglichen. Wie in 3 in der Seitenansicht zu sehen, sind die Rillwerkzeughälften im Querschnitt derart geformt, dass eine geeignete Rillliniengeometrie herstellbar ist. Andere Formen sind ebenfalls denkbar. Die Rillwerkzeughälften 3a/b stehen mit einem Werkstück 2 in einem Bearbeitungspunkt 8 in Eingriff und werden über einen Motor in eine Rotation mit einer Richtung 11 versetzt. Es ist auch denkbar, dass die Rillwerkzeughälften manuell oder gar nicht angetrieben werden. Für den zweiten Fall wären auch andere Rillwerkzeugformen, so z. B. eine Sichelform, denkbar. Eine Rille entsteht, indem das Werkstück 2 in eine Bearbeitungsrichtung 12 relativ zum Rillwerkzeug 3 bewegt wird. Auch eine umgekehrte Relativbewegung, bei der sich das Rillwerkzeug 3 in eine Bearbeitungsrichtung 12 bewegt und das Werkstück 2 stillsteht ist denkbar. Ebenfalls ist eine Vorrichtung denkbar, bei der das Rillwerkzeug senkrecht zur Werkstückebene verschiebbar oder um eine, in Bezug auf die Werkstückebene senkrechte, Achse schwenkbar ist, um somit eine variable Zustellung bzw. einen, zur Bearbeitungsrichtung 12, gewinkelten Rillvorgang durchführen zu können.
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Die Bearbeitungsvorrichtung weist ferner einen zylindrischen Werkzeugaufnehmer 4 auf, der, bezüglich der Bearbeitungsrichtung 12, neben den Rillwerkzeughälften 3a/b und konzentrisch zu diesen angeordnet ist. Der Durchmesser des Werkzeugaufnehmers ist hierbei geringer als der des Rillwerkzeugs, sodass zwischen Werkstück und Aufnehmer ein Abstand 13 besteht. Ferner ist der Werkzeugaufnehmer in beide Richtungen um eine Drehachse 16 drehbar, wie in 2 durch die Pfeile 14 und 15 angedeutet, wobei der Antrieb mit Hilfe eines Motors oder dergleichen oder aber auch manuell erfolgen kann.
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Die bevorzugte Ausführungsform umfasst neben dem Rillwerkzeug und dem Werkzeugaufnehmer zwei weitere Bearbeitungswerkzeuge, nämlich ein Schneid 5- und ein Perforierwerkzeug 6. Beide Werkzeuge sind kreisrund und, wie in 1 und 2 zu sehen, exzentrisch so auf dem Werkzeugaufnehmer 4 montiert, dass sie sich nicht gegenseitig schneiden oder überlappen und sich beide in der Symmetrieebene des Spaltes 7 befinden. Der Durchmesser der weiteren Bearbeitungswerkzeuge ist hier so gewählt, dass sie radial über das Rillwerkzeug 3 herausragen und damit den Spalt 13 zwischen Werkzeugaufnehmer 4 und Werkstück 2 überbrücken. Die weiteren Bearbeitungswerkzeuge werden in der bevorzugten Ausführungsform jeweils durch einen Motor angetrieben. Ein manueller oder anderweitiger bzw. gar kein Antrieb sind ebenso denkbar.
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In einer Grundstellung befindet sich nur das Rillwerkzeug 3 in Eingriff mit dem Werkstück 2, wie in 2 illustriert. Durch Rotation des Werkzeugaufnehmers um eine Drehachse 16 aus der Grundstellung in eine Richtung 14 wird im Bearbeitungspunkt 8, zusätzlich zum Rillwerkzeug 3, das Schneidwerkzeug 5 in Eingriff mit dem Werkstück 2 gebracht, wie es in 3 zu sehen ist. Rotiert man den Werkzeugaufnehmer 4 aus der Grundstellung in die entgegengesetzte Richtung 15, so bringt dies zusätzlich zum Rillwerkzeug 3 das Perforationswerkzeug 6, im Bearbeitungspunkt 8, in Eingriff mit dem Werkstück 2.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2006/091149 A1 [0006, 0007]
- EP 2474397 A1 [0007]
- WO 2010/029416 [0010]
