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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Rilllinien gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Verfahren gemäß Anspruch 9.
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Stand der Technik
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Bei der Herstellung von flächenförmigen Elementen aus Karton, Pappe, Kunststoff oder Verbundmaterialien wie beispielsweise von Faltschachteln, Bierdeckeln und CD-Hüllen wird ein bedruckter Bogen oder eine bedruckte Bahn in Rotationsstanzen oder Flachbettstanzen bearbeitet, so dass das flächenförmige Element seine vorgesehene Kontur bekommt und zusätzlich mit Rilllinien versehen wird. Der Aufwand für die Werkzeugherstellung für Rotations- und Flachbettstanzen ist sehr hoch, weshalb eine derartige Bearbeitung von flächenförmigen Elementen nur für größere Stückzahlen infrage kommt.
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Für kleinere Stückzahlen ist ein alternatives Bearbeitungsverfahren bekannt: Mittels Lasern werden Schnitt- und Rilllinien in dem flächenförmigen Element erzeugt. Eine entsprechende Vorrichtung ist beispielsweise aus der
WO 99/29496 A1 bekannt, welche ein Verfahren zur Herstellung von mit Faltlinien versehenen Zuschnitten offenbart. Gemäß diesem Verfahren erfolgt die Faltlinienbildung durch berührungsloses Abtragen von Material auf einer Seite eines Materialbogens, indem die Oberfläche von einem Laser bearbeitet wird. Dazu wird ein Laserstrahl derartig gelenkt, dass dieser die Oberfläche des Materialbogens an der Position der Faltlinien abfährt.
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Aus der
US 2012/0103154 A1 ist ein Schneideplotter bekannt. Ein auf einem Tisch aufliegender Bogen wird von dem Schneideplotter bearbeitet, indem ein Schneidmesser entlang einer Traverse des Plotters und die Traverse selbst relativ zu dem Bogen verfahren werden. Anstelle des Schneidmessers kann auch ein Rillmesser eingesetzt werden, welches Rilllinien in dem Bogen erzeugt.
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Ob Rilllinien nun mittels Laser oder mittels eines Rillmessers bzw. Rillrades ausgebildet werden, so wird die Rilllinie nur von einer Seite des Materials ausgebildet, durch Entfernen bzw. Verdrängen von Material. Es gibt kein Gegenwerkzeug, welches die Ausbildung der Rilllinie von der Gegenseite unterstützt. Die Qualität der Rilllinien lässt daher zu wünschen übrig und erfüllt nicht die Erfordernisse, da die Falzkante häufig nicht sauber ausgebildet werden kann: Die Papierfasern werden nicht entlang einer Linie gebrochen.
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Aufgabenstellung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Erzeugen von Rilllinien zu schaffen und ein Verfahren zum Erzeugen von Rilllinien zu beschreiben, welche für die Bearbeitung von kleinen Stückzahlen geeignet sind, beispielsweise für die Herstellung von großformatigen Verkaufsdisplays und Verkaufsständern aus Pappe und für Schachteln in kleinen Auflagen, welche z. B. im Digitaldruck bedruckt wurden. Auch soll eine hohe Qualität der Falzlinien gewährleistet werden.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Erzeugen von Rilllinien mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Erzeugen von Rilllinien gemäß Anspruch 9.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient dem Erzeugen von Rilllinien in flächenförmigen Elementen, insbesondere aus Karton, Pappe, Kunststoff oder Verbundmaterialien mit einem oberhalb einer Bearbeitungsebene angeordneten Oberwerkzeug und einem unterhalb der Bearbeitungsebene angeordneten Unterwerkzeug. Erfindungsgemäß weist das Oberwerkzeug mindestens ein rotatives Rillwerkzeug auf und das Unterwerkzeug ist als auftragsunabhängiges flächiges Gegenwerkzeug ausgebildet, wobei das flächige Gegenwerkzeug eine Mehrzahl von Rillnuten aufweist. Für die Erzeugung der Rilllinien wird das Oberwerkzeug zum Unterwerkzeug zugestellt, so dass unter Krafteinwirkung gerillt wird.
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Vorteilhaft dabei ist, dass keine auftragsabhängigen und damit teuren Werkzeuge benötigt werden und die Vorrichtung somit besonders für kleine Stückzahlen geeignet ist. Weiter vorteilhaft ist, dass durch die Ausbildung der Rilllinien mit einem rotativen Rillwerkzeug und einem flächigen Gegenwerkzeug Rilllinien hoher Qualität erzeugt werden können, so dass beim späteren Falten des flächenförmigen Elements exakte und saubere Falzkanten entstehen.
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In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzt diese eine Positioniereinrichtung zum Positionieren eines jeweiligen flächenförmigen Elements relativ zum Unterwerkzeug, wobei die Positioniereinrichtung insbesondere Greifer zum Halten des bogenförmigen Elements aufweist. Bei den Greifern kann es sich dabei um mechanische Greifer oder auch um Sauggreifer handeln, deren Ausgestaltung im Ermessen des Fachmanns liegt. Bei der Positionierung eines jeweiligen flächenförmigen Elements relativ zum Unterwerkzeug kann die Position des Druckbildes auf dem flächenförmigen Element mittels Sensoren bzw. Kameras erfasst und entsprechend berücksichtigt werden, eventuell über die Erfassung von Druckmarken.
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In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzt diese auch eine Verstelleinrichtung zum Verstellen der Lage von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug zueinander, wobei Oberwerkzeug und/oder Unterwerkzeug verstellbar sind. So kann beispielsweise nur das Oberwerkzeug verstellbar sein und an einer beweglichen Brücke, wie sie von Plottern bekannt ist, befestigt sein. Kommt als rotatives Rillwerkzeug ein Rillrad zum Einsatz, so kann dieses zusätzlich um seine Hochachse drehbar ausgeführt sein. Kommt als rotatives Rillwerkzeug hingegen eine Rillkugel zum Einsatz, so ist ein Vorsehen dieses Freiheitsgrades nicht erforderlich.
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In besonders vorteilhafter und daher bevorzugter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzt diese eine Maschinensteuerung, die zumindest mit der Verstelleinrichtung und der Positioniereinrichtung in einer Datenaustauschverbindung steht zum Ansteuern der Verstelleinrichtung und der Positioniereinrichtung abhängig von Rilldaten eines jeweiligen flächenförmigen Elements. Rilldaten meint dabei die Angabe der Lage der verschiedenen Rilllinien auf dem flächenförmigen Element. Zusätzlich können die Rilldaten auch Angaben über den Typ der Rilllinie umfassen.
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In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzt die Maschinensteuerung eine Workflowanbindung, eine Standardschnittstelle und/oder ein Interface zur Eingabe von Rilldaten eines jeweiligen flächenförmigen Elements. Diese Rilldaten können gegebenenfalls bereits aus der Druckvorstufe vorliegen oder aus Vorstufendaten abgeleitet werden.
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In einer besonders vorteilhaften und daher bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen die Rillnuten des flächigen Gegenwerkzeugs unterschiedliche Orientierungen auf, d. h. sind unter verschiedenen Winkeln zueinander angeordnet, wobei gegebenenfalls zusätzlich Rillnuten mit verschiedenen Konturen vorgesehen sind, zur Ausbildung unterschiedlich ausgeformter Rilllinien.
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Für die Ausbildung des rotativen Rillwerkzeugs sind verschiedene Alternativen denkbar: als Rillrad, Rillrolle oder Rillkugel.
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In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzt diese ein weiteres Oberwerkzeug zum Erzeugen von Schnitten, d. h. Ausschnitten, dem Schneiden von Außenkonturen und dem Erzeugen von Einschnitten in dem flächenförmigen Element, wobei das Oberwerkzeug insbesondere als Schneidmesser oder als Laser ausgeführt ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche die Bearbeitung von kleinen Auflagen ermöglicht, besitzt die Vorrichtung einen Anleger zum automatischen Zuführen von zu bearbeitenden flächenförmigen Elementen und/oder einen Ausleger zum automatischen Abführen von bereits bearbeiteten flächenförmigen Elementen. Auch der Abfall kann automatisch entsorgt werden, z. B. mittels einem Förderband und/oder einem Gebläse.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erzeugen von Rilllinien in einem flächenförmigen Element, insbesondere aus Karton, Pappe, Kunststoff oder Verbundmaterial, insbesondere mit einer wie obenstehend beschriebenen Vorrichtung zum Erzeugen von Rilllinien mit nachfolgenden Schritten:
In einem ersten Schritt wird mindestens ein rotatives Rillwerkzeug relativ zu einem flächigen Gegenwerkzeug mit Rillnuten verstellt, derart, dass sich das rotative Rillwerkzeug gegenüber der Rillnut befindet und mit dieser in Eingriff gebracht werden kann.
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In einem zweiten Schritt wird ein flächenförmiges Element, welches mit Rilllinien versehen werden soll, relativ zu den Werkzeugen, d. h. zu rotativem Rillwerkzeug und flächigem Gegenwerkzeug positioniert, derart, dass ein auf dem flächenförmigen Element aufgedrucktes Bild passergenau zu den Werkzeugen steht. Diese ersten beiden Schritte können auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen, indem die Werkzeuge relativ zum flächenförmigen Element positioniert werden.
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In einem dritten Schritt wird eine Relativbewegung zwischen mindestens einem der beiden Werkzeuge und dem flächenförmigen Element ausgeführt. Die Relativbewegung kann dabei gemäß drei Alternativen ausgeführt werden:
So kann das Oberwerkzeug in drei Freiheitsgraden beweglich sein relativ zu einem feststehenden Unterwerkzeug und dem unbewegten bogenförmigen Element.
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In einer zweiten Alternative können sowohl Oberwerkzeug als auch Unterwerkzeug feststehend ausgeführt sein und ein jeweiliges bogenförmiges Element wird relativ zu beiden bewegt.
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Gemäß der dritten Alternative ist das Oberwerkzeug feststehend ausgeführt und das Unterwerkzeug und das bogenförmige Element werden gemeinsam relativ zu dem feststehenden Oberwerkzeug bewegt.
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Die vorgenannten Verfahrensschritte werden dabei für jede in dem flächenförmigen Element zu erzeugende Rilllinie wiederholt, bis alle Rilllinien erzeugt sind.
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Gegebenenfalls kann sich ein weiterer Bearbeitungsschritt anschließen, in dem das flächenförmige Element beschnitten und mit einer Außenkontur versehen wird.
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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 einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen.
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Ausführungsbeispiel
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Die Erfindung soll anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert werden. Es zeigen in schematischer Darstellung:
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1a: eine erste Ausführungsform eines Unterwerkzeugs
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1b: eine zweite Ausführungsform eines Unterwerkzeugs
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2: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen von Rilllinien
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3: eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung zum Erzeugen von Rilllinien mit automatisiertem Materialfluss
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Einander entsprechende Elemente und Bauteile sind in den Figuren mit gleichem Bezugszeichen versehen.
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In 1a ist eine erste Ausführungsform eines Unterwerkzeugs 2 dargestellt. Es handelt sich dabei um eine Rillnutenplatte 4, welche verschiedene, orthogonal zueinander ausgerichtete Rillnuten 5 aufweist. In 1b ist eine zweite alternative Ausführungsform eines Unterwerkzeugs 2 dargestellt, wobei die Rillnutenplatte 4 ebenfalls eine Mehrzahl von Rillnuten 5 aufweist. Dabei erstreckt sich eine Rillnut 5 in Längsrichtung und eine andere Rillnut 5 in Querrichtung der Rillnutenplatte 4. Zusätzlich sind noch weitere Rillnuten 5 in die Rillnutenplatte 4 eingebracht, welche sich unter verschiedenen Winkeln zu den orthogonal zueinander ausgerichteten Rillnuten 5 befinden. Durch diese Anordnung ist es möglich, auf einem flächenförmigen Element 100 unterschiedlich ausgerichtete Rilllinien zu erzeugen. Zusätzlich können auch Rillnuten 5 mit beliebigen anderen Geometrien vorgesehen sein, welche hier nicht dargestellt sind. Mit diesen dargestellten Unterwerkzeugen 2 wirkt ein Oberwerkzeug 1 zusammen, welches ein rotatives Rillwerkzeug 3 aufweist.
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Das Zusammenwirken von Oberwerkzeug 1 und Unterwerkzeug 2 zur Erzeugung von Rilllinien in einem flächenförmigen bzw. bogenförmigen Element 100, welches sich zwischen den Werkzeugen 1, 2 befindet, ist in 2 näher dargestellt. Durch Relativbewegung von Werkzeugen 1, 2 und/oder einem jeweiligen Bogen 100 lassen sich mit der dargestellten Vorrichtung zum Erzeugen von Rilllinien 10 qualitativ hochwertige Rilllinien erzeugen. Eine derartige Vorrichtung 10 kann dabei besonders angewendet werden zur Herstellung von großformatigen Verkaufsdisplays bzw. Verkaufsständern aus Pappe aber auch für kleinere Auflagen von beispielsweise im Digitaldruck hergestellten Faltschachteln. In Abhängigkeit von dem herzustellenden Produkt, welches aus dem flächenförmigen bzw. bogenförmigen Element 100 gefertigt werden soll, kann eine passende Rillnutenplatte 4 eingesetzt werden. So können beispielsweise die Rillnuten 5 in einer jeweiligen Rillnutenplatte 4 mit unterschiedlichen Konturen ausgeformt sein, so dass auch unterschiedlich ausgeformte Rilllinien in dem flächenförmigen Element 100 erzeugt werden können. Das rotative Rillwerkzeug 3 ist im Beispiel von 2 als Rillrad ausgeführt, welches zum Einen um seine Hochachse drehbar gelagert ist und zum Anderen entlang einer Traverse verschoben werden, welche Teil einer Verstelleinrichtung 7 ist und die dem Aufbau eines Plotters ähnelt. Zusätzlich kann die Traverse selbst relativ zum flächenförmigen Element 100 bzw. zum Unterwerkzeug 2 verschoben werden. Auch das Unterwerkzeug 2 kann über eine Verstelleinrichtung 7 verfügen. Ein jeweiliges zu bearbeitendes flächenförmiges bzw. bogenförmiges Element 100 wird von einer Positioniereinrichtung 6, welche beispielsweise über Greifer zum Halten des Elements verfügen kann, relativ zu den Werkzeugen 1, 2 positioniert. Die Positionierung kann durch nicht dargestellte Sensoren oder Kameras unterstützt werden, welche das flächenförmige Element oder sein Druckbild erfassen. Nach erfolgter Positionierung des Elements 100 wird das rotative Rillwerkzeug 3 zur Rillnutenplatte 4 zugestellt und rollt unter Ausübung einer Rillkraft auf dem Element 100 ab. Die Relativbewegung zwischen dem Element 100 und dem rotativen Rillwerkzeug 3 kann dadurch erreicht werden, dass das rotative Rillwerkzeug 3 durch seine Verstelleinrichtung 7 verfahren wird. Während der Erzeugung der Rilllinie fährt das rotative Rillwerkzeug 3 eine sich auf der gegenüberliegenden Seite des Elements 100 in der Rillnutenplatte befindliche Rillnut 5 ab. Oberwerkzeug 1 und Unterwerkzeug 2 wirken somit zusammen bei der Erzeugung einer Rilllinie. In Abhängigkeit von der Ausrichtung der Rilllinien auf dem Element 100 muss eine Rillnut 5 in der Rillnutenplatte 4 ausgewählt werden, mit welcher das rotative Rillwerkzeug 3 zusammen wirken kann.
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In 3 ist eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung zum Erzeugen von Rilllinien 10 dargestellt, welche einen automatisierten Materialfluss ermöglicht. Zu bearbeitende flächenförmige Elemente 100 werden von einem Anleger 8 in Transportrichtung T zwischen Oberwerkzeug 1 und Unterwerkzeug 2 eingeführt, wo ein jeweiliges Element 100 in einer Bearbeitungsebene E mit Rilllinien versehen werden kann. Das fertig bearbeitete Element 100 wird stromabwärtig in einem Ausleger 9 ausgelegt. Die Vorrichtung 10 besitzt eine Maschinensteuerung 11, welche den Anleger 8, die Positioniereinrichtung 6, die Verstelleinrichtung 7, das Rillwerkzeug 3 und den Ausleger 9 ansteuert. Rilldaten können in die Maschinensteuerung 11 entweder über ein Interface eingegeben werden oder über eine Workflowanbindung aus der Druckvorstufe abgeleitet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Oberwerkzeug
- 2
- Unterwerkzeug
- 3
- Rotatives Rillwerkzeug
- 4
- Rillnutenplatte
- 5
- Rillnut
- 6
- Positioniereinrichtung (zur Positionierung des flächenförmigen Elements)
- 7
- Verstelleinrichtung (zur Verstellung des Werkzeugs)
- 8
- Anleger
- 9
- Ausleger
- 10
- Vorrichtung zum Erzeugen von Rilllinien
- 11
- Maschinensteuerung
- 100
- Flächenförmiges bzw. bogenförmiges Element
- E
- Bearbeitungsebene
- T
- Transportrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 99/29496 A1 [0003]
- US 2012/0103154 A1 [0004]
