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Die Erfindung geht aus von einem Faltriemen wie er aus der
DE 39 08 981 A1 bekannt ist.
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Faltschachtelzuschnitte sind flachliegende Zuschnitte aus Wellpappe, die eine Abwicklung der fertigen Faltschachtel darstellen. Diese Faltschachtelzuschnitte müssen, damit sie als Karton beim Verpacken aufgerichtet werden können, zu Faltschachtelschläuchen geformt werden, die längs einer Linie miteinander verbundene Ränder aufweisen. Zu diesem Zweck werden die Faltschachtelzuschnitte entlang von vorgerillten Faltlinien gebogen, die an der aufgerichteten Schachtel bzw. dem Karton zwei Kanten bilden, die sich zwischen Boden und Deckel erstrecken. Die nach innen zu faltenden Teile werden als Seitenklappen bezeichnet und sind einerseits eine schmale Flachseite und andererseits eine breite Flachseite des späteren Kartons. An diesen Seitenklappen hängen große Laschen, die Teile von Boden oder Deckel bilden und mit dem Mittelstück lediglich über die späteren Seitenwände verbunden sind.
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Um diese Seitenklappen zur Ausbildung des Faltschachtelschlauches nach innen zu falten, werden sogenannte Faltriemen verwendet, die einen geschraubten Verlauf haben. Auf diese Weise wird die Seitenklappe, die zunächst plan liegt, synchron mit der Vorwärtsbewegung von unten her erfasst und entsprechend dem Maß der Vorbewegung durch die Maschine umgeklappt. Die Anordnung und Form der der Faltriemen ist so gewählt, dass die an der Seitenklappe anliegende Fläche des Faltriemen, welche die Seitenklappe faltet, eine gerade Schraubenlinie bildet. Diese Schraubenlinie sorgt dafür, dass die vorauseilende Kante des Faltschachtelzuschnittes stärker nach innen zu eingefaltet ist als der nacheilende Teil. Dies führt vor allem bei großen Faltschachteln dazu, dass die Seitenklappe nicht exakt der vorgerillten Faltlinie folgend umgebogen wird, sondern dass die tatsächliche Faltlinie im Bereich der vorauseilenden Kante des Zuschnittes weiter zur Mitte zu liegt als am rückwärtigen Bereich, wodurch die eingeklappten Seitenklappen nicht exakt zur Deckung kommen. Die Folge ist ein sogenanntes "Fishtailing".
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Um dieses Fishtailing zu vermeiden, ist aus der
DE 39 08 981 A1 ein Faltriemen bekannt, der einerseits die zum Falten erforderlichen Kräfte auf den Faltschachtelzuschnitt übertragen kann und gleichzeitig flexibel genug ist, um mit wenig Kraftaufwand über die Umlenkrollen der Faltmaschine zu laufen. Dieser Faltriemen hat sich sehr bewährt und wird auch heute, mehr als 25 Jahre nach seiner Erfindung, noch eingesetzt.
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Im Laufe der Zeit hat sich die Qualität der Wellpappe verschlechtert; gleichzeitig erwarten die Kunden zum Teil mehrfarbig bedruckte Kartons mit einer makellosen bedruckten Oberfläche.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, einen weiter verbesserten Faltriemen zu schaffen, bei dessen Verwendung die Seitenklappen der Faltschachtelzuschnitte auch bei schlechter Qualität der Wellpappe sehr genau entlang der vorgerillten Faltlinie gefaltet werden und bei der die Oberfläche der Faltschachtelzuschnitte nicht beschädigt wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Faltriemen mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Infolge des erfindungsgemäßen Querschnittsprofils des Faltriemens wälzt der Riemen während des Faltvorgangs über die (bedruckte) Oberfläche der Seitenklappe ab, so dass keine Beschädigungen der Oberfläche auftreten. Gleichzeitig findet eine linienförmige Berührung zwischen Faltriemen und Seitenklappe statt, so dass keine lokalen Überlastungen und keine Druckstellen in der Wellpappe auftreten. Im Ergebnis werden unter Verwendung des erfindungsgemäßen Faltriemens Kartons hergestellt, die alle Anforderungen hinsichtlich Genauigkeit (kein "Fishtailing") und Oberflächengüte erfüllt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Faltriemens ist darin zu sehen, dass er in bereits bestehenden Maschinen nachgerüstet werden kann. Die Qualität der mit nachgerüsteten Maschinen gefalteten Kartons kann dadurch signifikant verbessert werden.
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Weil der erfindungsgemäße Faltriemen in Faltmaschinen eingebaut wird, die seit langem bekannt sind, wird auf eine detaillierte Beschreibung dieser Maschinen verzichtet, sondern auf die
DE 39 08 981 A1 verwiesen, deren Inhalt durch Bezugnahme Teil der Offenbarung dieser Anmeldung wird. Der erfindungsgemäße Faltriemen kann verschränkt verlaufen, wobei der Faltriemen in diesem Fall über zwei Rollen läuft, deren Achsen in einem Winkel zueinander stehen, der etwa dem Winkel der zu erwartenden Faltung entspricht. Bei dieser Anordnung wird eine etwas größere Kraft auf die Riemen ausgeübt, doch ist bei dieser Anordnung und unter Verwendung des erfindungsgemäßen Faltriemens die Belastung der Oberfläche der zu faltenden Seitenklappe minimal.
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Alternativ können die Faltriemen können über Rollen laufen, deren Achsen im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, so dass der Riemen unverschränkt läuft. Bei dieser Anordnung wird der Riemen praktisch nicht auf Verwindung beansprucht, dafür findet zwischen der Seitenklappe und der Kontaktfläche des Faltriemens während der Faltbewegung eine Relativbewegung quer zur Transportrichtung des Zuschnitts statt, wodurch die Oberfläche der Seitenklappe und des Faltriemens auf Abrieb belastet wird.
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In beiden Ausführungsformen ist die Anlagefläche bzw. ein Teil der Anlagefläche so gestaltet, dass wenn der Scheitel des Profils über derjenigen Achse liegt, die am weitesten stromaufwärts liegt, eine Fläche entsteht, die mit der Ausgangslage der Seitenklappe in dieser Stellung identisch ist. Beim verschränkten Riemen bleibt die hierdurch entstehende ebene Fläche bis hin zu der nächsten Umlenkrolle bestehen.
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Zum Falten der Seitenklappe um 180° sind bei der ungeschränkten Anordnung in jedem Falle zwei Faltriemen je Seite der Vorrichtung hintereinander erforderlich. Wenn der Faltriemen verschränkt wird, kann eine Faltung um 180° mit einem Faltriemen je Seite erreicht werden.
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Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen gekrümmten Abschnitt im Profil des Faltriemens zu gestalten. Ziel ist es, dass der Faltriemen während des Faltvorgangs möglichst über die ganze Länge der Seitenklappe an ihr anliegt und die Kontaktlinie zwischen Faltriemen und Faltschachtelzuschnitt nicht quer zur Transportrichtung des Faltschachtelzuschnitts "wandert". Diese unerwünschten Relativbewegungen führen zu Abriebspuren auf der bedruckten Außenfläche der Seitenklappe und beeinträchtigen dadurch deren optische Qualität.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Tangenten am Anfang und am Ende des gekrümmten Abschnitts einen Winkel von 90°, 75° von 60° oder weniger einschließen. Ein Mindestwinkel von 30° ist in den meisten Fällen vorteilhaft.
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Dieser Winkel hängt naturgemäß von dem Winkel, um den die Seitenklappe gefaltet werden soll, ab. Grundsätzlich gilt: Je stärker die Seitenklappe gefaltet werden soll, desto größer ist auch der Winkel zwischen den Tangenten.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Tangente am Anfang des gekrümmten Abschnitts parallel zu der Rückseite des Faltriemens verläuft. Dann legt sich das erfindungsgemäße Profil sanft an die zu faltende Seitenklappe und es beginnt ein Faltvorgang ohne stoßartige Belastungen.
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Es ist auch möglich, dass die Tangente am Anfang des gekrümmten Abschnitts mit der Rückseite des Faltriemens einen Winkel zwischen 5° und 45° einschließt.
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Der gekrümmte Abschnitt kann die Form eines Kreissegments, eines Ellipsensegments oder eines sonstigen Polynoms zweiter Ordnung haben. Die Auswahl der geeigneten Form hängt von den Umständen des Einzelfalls ab und ist ggf. durch Versuche zu ermitteln.
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Um die Herstellung des erfindungsgemäßen Profils zu vereinfachen ist es auch möglich, den gekrümmten Abschnitt durch ein Polygon mit mindestens drei Geraden im Querschnitt, bevorzugt jedoch mit mehr als fünf Geraden angenähert wird. Dadurch werden die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Profils fast vollständig erreicht.
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Das erfindungsgemäße Profil wird bevorzugt aus einem nachgiebigen Werkstoff, wie zum Beispiel einem geschlossenporigen Schaumstoff, hergestellt.
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Ein Faltriemen, der leicht ist und ohne weiteres um die endseitigen Rollen herumläuft, wird erhalten, wenn auf der Rückseite des Faltriemens anstelle eines Vollprofils wenigstens eine entsprechend dem Profil gestaltete Leiste vorgesehen ist, deren von der Riemenrückseite wegweisende Schmalseite die Anlagefläche bildet.
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Der Biegewiderstand beim Umlenken um die endseitigen Achsen lässt sich noch verkleinern, wenn die Leiste auf der Rückseite des Faltriemens einen wellen- oder mäanderförmigen Verlauf hat. Beim Umlaufen um die endseitigen Achsen treten dann praktisch keine Zugspannungen im Bereich der Anlagefläche auf. Andererseits kann eine besonders stabile Anlagefläche erhalten werden, wenn auf der Rückseite des Faltriemens zwei wellen- oder mäanderförmige Leisten vorgesehen sind, die bevorzugt so angeordnet sind, dass sie mit ihren aufeinander zu weisenden konvexen Ausbuchtungen über der Mitte des Faltriemens zusammenstoßen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.
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Es zeigt
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4 und 5: Querschnitte erfindungsgemäßer Faltriemen,
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6: eine isometrische und vereinfachte Darstellung eines Faltvorgangs in drei verschiedenen Schritten (I, II und III),
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7: die zu dem Schritt I gehörenden Schnitte entlang der Linien A-A und B-B,
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8: die zu dem Schritt II gehörenden Schnitte entlang der Linien A-A und B-B,
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9: die zu dem Schritt III gehörenden Schnitte entlang der Linien A-A und B-B, und
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10: eine isometrische und vereinfachte Darstellung eines Faltvorgangs mit dem Falten von zwei Faltschachtelzuschnitten in jedem Schritt.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Es werden durchgängig gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile verwendet.
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Wie bereits aus der
DE 39 08 981 A1 bekannt, weist eine Faltmaschine je zwei endlose Faltriemen
13 auf, die in ihrer allgemeinen Erstreckung seitlich unterhalb einer Führungsbahn
5 beginnen und oberhalb der Führungsbahn
5 enden. Die beiden Faltriemen
13 von denen in
1 nur einer dargestellt ist, sind spiegelsymmetrisch bezüglich der Längsachse der Faltmaschine angeordnet.
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Der Faltriemen
13 auf der linken Seite der Faltmaschine, gesehen in Bewegungsrichtung der Faltschachtelzuschnitte
2, läuft um zwei Riemenscheiben
15 und
16, die auf Achsen
17 und
18 des Grundrahmens drehbar gelagert sind. Eine der Riemenscheiben
15 bzw.
16 ist mit einer Antriebsvorrichtung gekuppelt, um den Faltriemen
13 synchron mit den für den Vorschub der Faltschachtelzuschnitte zuständigen Zahnriemen (nicht dargestellt) zu bewegen. Die Achsen
17 und
18 verlaufen parallel zueinander und unter einem Winkel von 45° gegenüber der durch die Führungsbahnen
5 definierten Ebene. Die Ausrichtung der Achsen
17 und
18 ist so, dass sie nach unten in Richtung auf die Symmetrieebene der Faltmaschine
1 zeigen. In Transportrichtung der Faltschachtelzuschnitte
2 können hinter den Faltriemen
13 noch mehrere weitere Paare von erfindungsgemäßen Faltriemen (nicht dargestellt) angeordnet sein. Diese Faltriemen verlaufen im Wesentlichen in Verlängerung der Faltriemen
13 und setzen die Faltbewegung fort. Dieser Vorgang und die Anordnung der Faltriemen wird in der
DE 39 08 981 A1 ausführlich beschrieben.
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Aufgrund der Anordnung der insgesamt vier oder mehr Faltriemen entsteht an jedem der Faltriemen 13 ein Arbeitstrum, das in Richtung der Transportbewegung der Faltschachtelzuschnitte 2 läuft und mit dem Faltschachtelzuschnitt 2 zusammenwirkt, während ein Leertrum ohne Berührung des Faltschachtelzuschnittes 2 in der entgegengesetzten Richtung zurückläuft. Die Richtung der Transportbewegung und des Arbeitstrums ist in den 3, 6 und 10 durch einen Pfeil 48 dargestellt.
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In der
2 ist eine Konstellation dargestellt, bei der exemplarisch der nachfolgende Faltriemen
14 verschränkt ist. Bei dem nachfolgenden Faltriemen
14 (nach
11 der
DE 39 08 981 A1 ) wird dasselbe Profil verwendet, lediglich die Achsen
21,
22 sind anders orientiert. Die Achse
21 ist vertikal neben der Führungsbahn
5 angeordnet, während die Achse
22 der weiter stromabwärts gelegenen Umlenkrolle
22' über der Führungsbahn
5 liegt. Die zugehörige Umlenkrolle
22' ist, bezogen auf die Faltlinie
31, zur Mitte der Faltmaschine
1 hin verschoben, damit bei dem linken Faltriemen
14 rechts von der Faltlinie
31 die Druckkraft eingeleitet werden kann. Die Höhe der Achse
22 über der Führungsbahn
5 entspricht dem Radius der Umlenkrolle
22'. zuzüglich der Höhe des Scheitels
42 über der Vorderseite
38 des Zahnriemens.
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Bei dieser Anordnung stellt der erste Faltriemen 13 die Seitenklappe 28 vertikal auf, weil die Kontaktpunkte zwischen der erfindungsgemäßen Auflagefläche des Faltriemens und der Seitenklappe 28 sich längs einer aufsteigenden Schraubenlinie nach oben bewegt. Gleichzeitig wälzt die Anlagefläche über der Seitenklappe 28 ab, ohne eine nennenswerte Relativbewegung zwischen sich der erfindungsgemäßen Auflagefläche des Faltriemens und der Seitenklappe 28. Das schont die (bedruckte) Seitenklappe 28 und verhindert Abriebspuren auf der Seitenklappe 28.
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Der zweite Faltriemen 14 biegt (wie aus der 2 gut zu erkennen ist) anschließend die Seitenklappe 28 auf das Mittelstück 27.
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Das Längsprofil 19 auf der Rückseite der Faltriemen 13, 14 ist nun nachstehend anhand der 3 erläutert. Im Längsschnitt bzw. der Seitenansicht der Faltriemen 13, 14 ist das Profil sägezahnförmig und befindet sich auf der Rückseite eines Zahnriemens 40, wodurch die formschlüssige und damit schlupffreie Bewegung der Faltriemen 13, 14 gewährleistet ist. Die gezahnte Seite des Zahnriemens 40 wird als Vorderseite 38 bezeichnet. Das sägezahnförmige Profil 19 ist auf der Rückseite des Zahnriemens 40 angeordnet. Es besteht im Längsschnitt aus einer vergleichsweise gering geneigten Auflagefläche 39 sowie einer stark geneigten Rückfläche 41. Zwischen der Auflagefläche 39 und der Rückfläche 41 liegt jeweils ein Scheitel 42 des Profils, während die Rückfläche 41 und die Auflagefläche 39 an den anderen beiden Enden von zwei Minima 43 begrenzt ist. Diese Profilgestalt ist längs des Faltriemens 13, 14 mehrfach angeordnet, wobei der Abstand zwischen zwei Minima 43 dem Mittenabstand von zwei aufeinanderfolgenden Faltschachtelzuschnitten 2 entspricht, die, gesehen in Transportrichtung der Faltschachtelzuschnitte 2, die Maximalabmessungen aufweisen, die auf der Faltmaschine 1 verarbeitet werden können.
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In der 4a ist ein Schnitt durch den erfindungsgemäßen Faltriemen 13, 14 entlang der Linie A-A in 3 dargestellt.
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Auf der Rückseite des Zahnriemens 40 ist ein erfindungsgemäßes Profil 19 ausgebildet. Es wird aus einem flexiblen und elastischen Material hergestellt. Als geeignete Materialien haben sich geschlossenporige Kunststoffschäume, wie zum Beispiel Polyurethan erwiesen.
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Neu an diesem Profil 19 ist, dass es einen gekrümmten Abschnitt 51 aufweist, der bei diesem Ausführungsbeispiel am "höchsten" Punkt des Profils 19 beginnt und dann in eine in der 4a nach rechts abfallende gekrümmte Linie übergeht. Als "höchster" Punkt des Profils 19 wird der Punkt bezeichnet, der den größten Abstand zu dem Zahnriemen 40 hast.
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Zwei Parameter des erfindungsgemäßen gekrümmten Abschnitts 51 sind die Tangente 53 am Anfang und die Tangente 55 am Ende des gekrümmten Abschnitts 51.
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Die Tangenten 53 und 55 am Anfang und am Ende des Abschnitts 51 schließen bei diesem Beispiel einen Winkel α von etwa 90° ein. Der von den Tangenten 53 und 55 eingeschlossene Winkel α entspricht etwa dem Faltwinkel, welcher mit einem Faltriemen 13, 14 realisiert wird.
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Ein dritter Parameter des erfindungsgemäßen gekrümmten Abschnitts 51 ist der Winkel zwischen der Tangente 53 am Anfang und der von dem Zahnriemen 40 aufgespannten Ebene. Bei dem in der 4a dargestellten Ausführungsbeispiels verläuft die Tangente 53 am Anfang des gekrümmten Abschnitts 51 parallel zu dem Zahnriemen 40. In der 4a ist die Ebene in der sich der Zahnriemen 40 erstreckt durch eine Linie 57 veranschaulicht.
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Der gekrümmte Abschnitt 51 hat bei diesem Ausführungsbeispiel die Form eines Kreisbogens.
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In der 4b ist der Schnitt durch das Profil 19 im Bereich entlang der Linie B-B dargestellt. Der Wesentliche Unterschied ist die Höhe größere Höhe des Profils 19. Die in der Seitenansicht des Faltriemens 13, 14 (siehe 3) sichtbare Keilform der Auflagefläche 39 wird erreicht, indem die Höhe des Profils 19 vom Minimum 43 bis zum Scheitel 42 linear zunimmt.
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In den 5a und 5b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Profils 19 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der gekrümmte Abschnitt nicht über die gesamte Breite des Zahnriemens 40. Die Tangenten 53 und 55 schließen einen Winkel von α1 von etwa 45° ein.
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Der gekrümmte Abschnitt ist elliptisch, wobei das Profil 19 am höchsten Punkt weniger stark gekrümmt ist als im Bereich der Tangente 55. Auch hier nimmt die Höhe des Profils 19 kontinuierlich zu.
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Es ist jedoch auch möglich, den gekrümmten Abschnitt 51 als Parabel oder eine andere gekrümmte Linie, bevorzugt in Form eines Polynoms zweiter Ordnung zu gestalten.
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5c zeigt beispielhaft einen Winkel α zwischen den Tangenten 53 und 55 vom Anfang und vom Ende des gekrümmten Abschnitts 51, wobei die beiden Tangenten 53 und 55 je nach Ausbildung des gekrümmten Abschnitts 51 vorzugsweise einen Winkel α zwischen 90° und mindestens 30° einschließen. Der Vorgang des Faltens einer Seitenklappe 28 wird nachfolgend im Zusammenhang mit der 6 veranschaulicht. Dabei werden auf jeder Seite drei Faltriemen 13 hintereinander angeordnet. Keiner der Faltriemen 13 ist verschränkt.
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Die Faltung der Seitenklappen 28 um 180° erfolgt in drei Schritten I, II und III entsprechend drei Faltriemen 13.I, 13.II und 13.III auf jeder Seite. Um die Figur nicht zu überfrachten werden nicht alle Teile mit Bezugszeichen versehen, sondern auf die anderen Figuren verwiesen. Im Schritt I werden die ungefalteten Seitenklappen 28 um einen Winkel von etwa 60° gefaltet. Dies wird durch erste erfindungsgemäße Faltriemen 13.I erreicht. Die weiter hinten angeordnete Riemenscheibe 16 ist gegenüber der vorderen Riemenscheibe 15 erhöht. Damit die Auflagefläche 39 des Faltriemens über die gesamte Länge der Seitenklappe 28 anliegt, ist das Minimum 34 des Faltriemens 13 in Laufrichtung hinter dem Scheitel 42.
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Im Schritt II werden die Seitenklappen 28 weiter bis zu einem Winkel von etwa 120° gefaltet. Dies wird durch zweite erfindungsgemäße Faltriemen 13.II erreicht. Die weiter hinten angeordnete Riemenscheibe 16 ist gegenüber der vorderen Riemenscheibe 15 erhöht und in Richtung der Symmetrieebene versetzt.
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In ähnlicher Weise wird die Faltung im dritten Schritt III fortgeführt.
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Auch bei den in den Schritten II und III eingesetzten Faltriemen 13.II und 13.III sind die Minima 43 der Faltriemen 13 in Laufrichtung hinter dem Scheitel 42 angeordnet.
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In der 7 sind Teil-Schnitte durch einen Faltschachtelzuschnitt und den erfindungsgemäßen Faltriemen 13 in zwei Schnittebenen A-A und B-B während des ersten Schritts I (siehe 6) zur Veranschaulichung dargestellt.
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In der 8 sind Teil-Schnitte durch einen Faltschachtelzuschnitt und den erfindungsgemäßen Faltriemen 13 in zwei Schnittebenen A-A und B-B während des zweiten Schritts II (siehe 6) zur Veranschaulichung dargestellt.
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In der 9 sind Teil-Schnitte durch einen Faltschachtelzuschnitt und den erfindungsgemäßen Faltriemen 13 in zwei Schnittebenen A-A und B-B während des dritten Schritts II (siehe 6) zur Veranschaulichung dargestellt. In der 10 ist das gleichzeitige Falten mehrerer Faltschachtelzuschnitte in einem Schritt (sog. Multibox-Verfahren) dargestellt.
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Wie sich aus dem Vergleich der 6 und 10 ergibt, besteht der Wesentliche Unterschied darin, dass in jedem der drei Schritte jeweils zwei Faltschachtelzuschnitte gefaltet werden.
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Dementsprechend haben die dabei eingesetzten Faltriemen 13 das im unteren Teil der 10 dargestellte "Sägezahnprofil". Der Abstand zwischen zwei Minima bzw. zwei Scheiteln entspricht etwa der Länge bzw. dem Abstand S der Vorderkanten der Faltschachtelzuschnitte.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3908981 A1 [0001, 0004, 0009, 0025, 0026, 0027, 0035, 0036, 0038]
