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Maschine zum Stanzen und/oder Prägen von Bogen aus dünnem Material
wie Papier, Karton und Metall- oder Kunststoffolie Die Erfindung betrifft eine Maschine
zum Stanzen und/oder Prägen von Bogen aus dünnem Material wie Papier, Karton und
Metall- oder Kunststoffolie, mit einer. Werkzeugtrageinheit und einer Gegenhalteeinheit,
die auf einem Paar Exzenterwellen gelagert sind, wobei die beiden Exzenterwellenpaare
gegensinnig angetrieben sind und mit einer Bogentransporteinrichtung in Antriebsverbindung
stehen.
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Solche Maschinen sind bereits bekannt. Sie haben gegenüber älteren
Konstruktionen in bezug auf Laufruhe einen großen Vorteil.
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Die Erfindung bezweckt eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht
durch Verkleinerung der auftretenden Massenkräfte. Dem stellt sich aber eine große
Schwierigkeit entgegen, nämlich die Förderung der zu verarbeitenden Bogen.
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Hier bringt die Erfindung eine elegante Lösung, die zudem gegenüber
den bekannten Konstruktionen auch eine erhebliche Erhöhung der Kapazität ermöglicht.
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Die erfindungsgemäße Maschine zeichnet sich dadurch aus, daß der im
Verhältnis zu dem verarbeitenden Bogenformat geringe Hub der beiden Einheiten gegenüber
den Greiferstangen tragenden, endlosen Förderorganen der Bogentransporteinrichtung
durch -Vorsehen eines an sich bekannten, die Geschwindigkeit der endlosen Förderorgane
auf dem Weg zwischen der Übernahme des Bogens und seinem Bearbeitungsbereich beeinflussenden
Getriebes ausgeglichen ist.
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Das Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
Fig.l einen Aufriß der Maschine bei weggeschnitten gedachtem Vorderteil des Gehäuses,
Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig.3 einen teilweisen
Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 in größerem Maßstab, Fig.4 einen teilweisen
horizontalen Querschnitt, der gewisse Einzelheiten eines zum Antrieb der Bogentransportvorrichtung
dienenden Getriebes zeigt, Fig.5 einen teilweisen Längsschnitt, der Einzelheiten
der Bogentransportvorrichtung in größerem Maßstab zeigt, Fig. 6 einen Horizontalschnitt
nach der Linie VI-VI von Fig. 5 und Fig. 7 ein Bewegungsdiagramm zur Darstellung
der Beziehung zwischen den Bewegungen der Werkzeugtrag- und der Gegenhalteeinheit
und jenen der Bogentransportvorrichtung bzw. der Bogen.
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Das Gehäuse 10 der dargestellten Maschine zum Stanzen und/oder Prägen
von dünnem Material wie Karton und Metall- oder Kunststoffolie ist als Schweißkonstruktion
ausgebildet und weist als Hauptteile einen Rückwandmittelteil11, zwei Rückwandseitenteile
12, einen Vorderwandmittelteil 13, Vorderwandseitenteile 14, vier die Teile 11,
13 miteinander verbindende Balken 15, zwei Querversteifungsplatten 16, zwei die
Teile 11, 13 oben miteinander verbindende Balken 17 und zwei je einen Teil 12 mit
einem Teil 14 verbindende Balken 18 auf. Ein Deckel 19 ist abnehmbar aufgesetzt.
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Im unteren Teil des Gehäuses 10 ist ein handelsübliches Antriebsaggregat
20 angebracht. Bei diesem ist auf einer durch einen Verstellmotor 21 mittels eines
Zahnradgetriebes 22, 23 drehbaren Gewindespindel 24 ein Schlitten 25 angeordnet,
an dem in hängender Anordnung ein Antriebselektromotor 26 befestigt ist. Die Welle
dieses letzteren trägt die variable Riemenscheibe 27 eines Keilriemenvariators,
dessen Keilriemen mit 28 bezeichnet ist und dessen andere Riemenscheibe 29 auf einer
an den Gehäuseteilen 11, 13 gelagerten Welle 30 festsitzt. An diese kann ein Handrad
31 angekuppelt werden.
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Vier sich in Querrichtung erstreckende, zueinander parallele, neben-
bzw. übereinanderliegende Exzenterwellen 32, 33, 34 35 sind mittels Rollenlagern
36 in den Gehäuseteilen 11, 13 drehbar gelagert. Auf
den unmittelbar
neben diesen Rollenlagern gelegenen, exzentrischen Teilen der beiden oberen Exzenterwellen
32, 33 ist mittels Nadellagern 37 der Körper 38 einer Werkzeugtrageinheit 39 drehbar
gelagert. Auf den entsprechenden Teilen der beiden unteren Exzenterwellen 34, 35
ist mittels gleichen Nadellagern 37 der Körper 40 einer Gegenhalteeinheit 41 drehbar
gelagert.
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Auf dem hinteren Ende der Welle 30 sitzt ein Zahnritzel 42
fest, das mit einem Zahnrad 43 kämmt. Dieses sitzt ebenso wie ein Ritzel
44 auf einer in den Gehäuseteilen 11, 13 gelagerten Vorgelegewelle 45 fest.
Das Ritzel 44 kämmt mit zwei gleich großen Zahnrädern 46, 47, von denen das eine
auf der Exzenterwelle 34 festsitzt und zugleich auch mit dem auf der Exzenterwelle
32 sitzenden, gleich großen Zahnrad 48 kämmt, während das andere auf der
Exzenterwelle 35 festsitzt und zugleich auch mit dem auf der Exzenterwelle 33 festsitzenden,
gleich großen Zahnrad 49 kämmt. Die Einheiten 39, 41 führen also mit gleicher Geschwindigkeit,
aber in entgegengesetztem Sinne translatorische Kreisbewegungen aus, wobei sie sich
in vertikaler Richtung einander nähern und voneinander entfernen.
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An der horizontalen Unterseite des Körpers 38 ist auswechselbar das
Stanz- und/oder Prägewerkzeug 50 befestigt. In der Fig. 3 ist dies ein Stanzwerkzeug
bekannter Bauart mit in Schlitzen einer Holzplatte 51 eingesetzten Messern 52. Das
Werkzeug 50 ist lösbar gegen eine gehärtete Stahlplatte 53 festgespannt. Die Mittel
zur Festhaltung und Einstellung des Werkzeuges 50 sind in Fig. 1 schematisch
eingezeichnet. Sie weisen vier vertikale, am Körper 38 gelagerte Stangen 54 auf,
die durch starke Federn 55 nach oben gezogen werden und mit an ihrem unteren Ende
befestigten Fingern 56 das Werkzeug 50 untergreifen. Zum Lösen des Werkzeuges 50
kann von außen her eine oben am Körper 38 gelagerte Exzenterwelle 57 betätigt werden,
welche dann über vier am Körper 38 oben gelagerte Kipphebel 58 die Stangen 54 nach
unten stößt. Das so freigegebene Werkzeug 50 kann durch eine entsprechend
breite Öffnung 59 (Fig. 3) im Gehäuseteil 13 herausgenommen bzw. eingeschoben
werden. Die Einstellung des Werkzeuges 50 nach vorn und hinten kann auf beiden
Seiten unabhängig voneinander vorgenommen werden, und zwar durch Betätigung einer
Welle 60, welche dann über Schraubenradgetriebe 61 die zugehörigen
Stangen 54 dreht und Finger 56 in Laufrichtung verschiebt.
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Bei der Gegenhalteeinheit 41 ist aus der Oberseite des Körpers
40 eine mittels der Vorrichtung 62 nach vorn und hinten verschiebbare
und durch am Körper 40 angeschraubte Finger 66 seitlich gehaltene Keilplatte 63
und über dieser die oben mit einer gehärteten Stahlplatte 64 versehene Gegenhalteplatte
65 angeordnet. Dies ist durch die Finger 63 gegen Verschiebung nach beiden Seiten
und nach vorn und hinten gesichert und kann infolgedessen durch Verstellung der
Keilplatte 63 in bezug auf den Körper 40 höhenverstellt werden, damit beim Arbeiten
die Schneiden der Messer 52 genau bis an die Oberfläche der Stahlplatte 64 herankommen.
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Bei der dargestellten Maschine sind die zu bearbeitenden (d. h. zu
stanzenden und/oder zu prägenden) Bogen links (Fig. 1) in einem Stapel 67 und die
bearbeiteten Bogen rechts in einem Stapel 68 angeordnet. Die Stapel werden
von beweglichen Konsolen 69 getragen, die an Paaren von Säulen 70 geführt sind,
deren Enden mittels Lappen 71 an den Gehäueteilen 11, 13 befestigt
sind. Der Antrieb der Konsolen 69 ist durch Ketten 72 versinnbildlicht
(die durch Elektromotore angetrieben sind) und ist in bekannter Art und Weise so
gesteuert, daß der jeweils oberste Bogen jedes Stapels sich auf einer bestimmten
Höhe befindet. Ein (nicht dargetellter) Anlegeapparat hebt im Takt der Einheiten
39, 41 den vorderen (in Fig. 1 gesehen den rechtsseitigen Rand) des jeweils oberen
Bogens des Stapels 67 und bewegt diesen Bogen etwas vorwärts (nach rechts in Fig.1),
um ihn einer nun zu beschreibenden Transportvorrichtung zu übergeben. Dies erfolgt
an einer Entnahmestelle.
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Die Tranportvorrichtung weist zweiendlos in sich geschlossene Ketten
73 auf, die vorn bzw. hinten angeordnet sind und die je über ein Antriebskettenrad
74, ein Kettenpannrad 75 und zwei Umlenkräder 76, 77 laufen. Die beiden Antriebskettenräder
74 sitzen auf einer mittels Kugellagern 78 in den Gehäuseteilen 11,13 gelagerten
Welle 105. An den beiden Ketten 73 sind in regelmäßigen Abständen, die der von jedem
Bogen von der Entnahmestelle bis zu dem in Fig.1 rechtsseitigen Ende der Einheiten
39, 41 zurückzulegenden Wegstrecke entsprechen, fünf Schienen 80
mit
ihren beiden Enden befestigt. Wie im einzelnen aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht,
ist an jeder dieser Schienen 80, über ihre Länge verteilt, eine Anzahl von
je aus einer Blattfeder bestehenden Greifelementen 81 befestigt, und zwar
je zusammen mit einer kürzeren Blattfeder 82. Zur Befestigung dient ein an der betreffenden
Schiene an den Stellen 83 angeschraubter Flacheisenstab 84. Das freie Ende jeder
Greiffeder 81 liegt über einem entsprechenden Vorsprung 80 a der Schiene
80, und der mittlere Teil jeder Greiffeder liegt über einem aus einer Kugel
bestehenden Stößel 85, der in einer an ihrem unteren Ende verengten Bohrung
86 der Schiene 80 auf und ab verschiebbar gelagert ist. Auf dem Weg von den Spannrädern
75 an den Umlenkrädern 77, 76 vorbei bis zur Bogenentnahmestelle liegen die freien
Enden der Greiffedern an den Vorsprüngen 80a an, wobei die Stößel 85 aus der anderen
Seite der Schienen 80 herausragen. An -der Entnahmestelle werden die Greiffedern
81 durch die nachfolgend beschriebenen Mittel kurzzeitig gehoben, damit der
obenerwähnte Anlegeapparat den Bogen einlegen kann. Nachher bleibt der in Transportrichtung
vordere Bogenrand festgehalten bis zum Eintreffen bei den Kettenspannrädern 75,
wo die Stößel 85 auf einer feststehenden Schiene 87 auflaufen und die Greiffedern
81 abheben. Der so losgelassene Bogen stößt mit seinem in Laufrichtung vorderen
Rand an einer feststehenden Schiene 88 an, um sich zum Stapel 68 zu legen.
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Die bei der Entnahmestelle angeordneten Mittel zum Abheben der Greiffedern
81 weisen zwei Balken 89, 90 auf, die sich in Querrichtung erstrecken und die an
ihren Enden mittels Stangen 91 und Pufferfedern 92 nachgiebig an Auslegern
93 gelagert sind, die an den Körpern 38 bzw. 40 befestigt sind. An der Unterseite
des Balkens 89 sind aus Kunststoff bestehende Klötzchen 94 befestigt, dank denen
der Balken 89 der Schiene 80 als Widerlager dient jeweils dann, wenn der Balken
90 mittels der an ihm angeschweißten Stahlplättchen 95 auf die Stößel 85
drückt.
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Die mit ihrem einen Ende am Balken 89 bzw. 90
angeschweißten
Stangen 91 tragen an ihrem anderen Ende eine Mutter 96 und eine Gegenmutter 97.
Wenn
man sich vergegenwärtigt, daß die Ausleger 93 sich mit den
Körpern 38, 40 auf feststehenden Kreisbahnen translatorisch bewegen, so wird einem
klar, daß durch Verstellung dieser Muttern und Gegenmuttern die Abhebezeit der Greiffedern
81. in Graden der Drehung der Exzenterwellen 32 bis 35 ge-
rechnet, verändert
werden kann, nämlich verlängert durch Gegeneinanderverstellen der beiden Balken
89, 90 und umgekehrt.
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An der in Laufrichtung der Bogen rückwärtigen Seite des Balkens 89
sind mehrere aus Stahlblech bestehende Anschlagplatten 98 angeschweißt, an welche
beim Einlegen eines Bogens dieser mit seinem vorderen Rand anzustoßen kommt zwecks
Sicherstellung des Registers in Transportrichtung. Das seitliche Registermachen
erfolgt dadurch, daß die Bogen im Stapel 67 und besonders bei der Übergabe an die
Transportvorrichtung durch den Einlegeapparat mit ihrer linksseitigen Kante mit
den Schienen 99 in Anläge gehalten werden. Es ist somit möglich, ohne zusätzliche
Einstellarbeiten auch Bogen zu verarbeiten, deren Format kleiner ist als das den
Abmessungen der Platten 51, 65 entsprechende Größtformat. Die Lagerung der Einheiten
39, 41 an dem Gehäuse mittels der robusten Exzenterwellen ist so stark und genau,
daß die Präzision der Arbeit nicht leidet, wenn Bogen eines kleineren Formates in
der vorderen linken Ecke verarbeitet werden, die Lager also ungleichmäßig stark
beansprucht werden.
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Es ist insbesondere aus Fig. 1 leicht zu ersehen, daß die Exzentrizität
der Exzenterwellen 32 bis 35 recht klein ist und damit die Trägheitskräfte entsprechend
klein ausfallen. Die gegeneinandergerichteten (vertikalen) Komponenten müssen zwar
vom Gehäuse nur aufgenommen, aber nicht nach außen übertragen werden (weshalb zum
Ausgleich der durch die Öffnung 59 bedingten Schwächung des Gehäuseteiles 13 an
diesem letzteren auf beiden Seiten der Öffnung eine Platte 100 angeschweißt ist).
Der Umfang des Exzenterkreises (d. h. zweimal die Exzentrizität) beträgt nur einen
Bruchteil der Platten 51, 65 bzw. der beiden Einheiten 39, 41. Jeder Bogen muß aber
von der Entnahmestelle bis zur Stanz- und/ oder Prägelage eine viel größere Wegstrecke
zurücklegen, die dem Abstand zweier aufeinanderfolgender Schienen 80 gleich ist.
Er muß außerdem im Präge-oder Stanzmoment sich genau synchron mit den beiden Einheiten
39, 41 bewegen. Da also jeder Bogen zur Bewältigung der eben erwähnten großen
Wegstrecke mit einer viel größeren mittleren Geschwindigkeit transportiert werden
muß als jene, die er bei der Übergabe an die Transportvorrichtung und im Präge-oder
Stanzmoment hat, muß er bzw. die Transportvorrichtung bei jedem Takt zuerst stark
beschleunigt und zuletzt stark verzögert werden.
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Der Antrieb der Transportvorrichtung erfolgt durch das mit gleichmäßiger
Geschwindigkeit arbeitende Antriebsaggregat; er ist nämlich von der hinteren Verlängerung
32 a der Exzenterwelle 32 abgeleitet und wird durch ein gewöhnliches Kettengetriebe
101,
102, 103 und ein besonderes Getriebe 104 (Fig. 1, 2 und
4) auf die Welle 105 übertragen, auf welcher die beiden Kettenantriebsräder 74 der
Transportvorrichtung festsitzen.
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Im Getriebe 104 sind das Kettenrad 103 (Fig. 4) und
eine durch einen Stift 106 drehfest mit ihm verbundene Scheibe 107 lose drehbar
auf einem verjüngten Fortsatz 105 a der Welle 105 gelagert. Das auf
der Welle 105 fesisitzende, angetriebene Getriebeglied 108 hat einen Lappen 108
a, an welchem mittels eines zur Welle 105 parallelen Lagerbolzens 109 ein
Schwenkarm 110 gelagert Äst. Dieser trägt an seinem freien Ende auf der einen Seite
eine Rolle 111, die in einem angenähert radialen Schlitz 112 der Scheibe 107 hin-
und herfahren kann, und auf der anderen Seite eine Rolle 113, die sich in einer
kreisrunden, aber in bezug auf die Welle 105 exzentrisch versetzten Nut 114 eines
Tellers 115 bewegen kann, der am Gehäuseteil 11 angeschweißt ist.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen die Getriebeteile in der Lage, die sie im
Stanz- oder Prägemoment einnehmen. Bei der weiteren Drehung der Scheibe
107 entgegen dem Uhrzeigersinn (Fig. 1) wird das Schwenkglied 110 entsprechend
dem Verlauf der die Rolle 113 führenden Nut 114 nach außen geschwenkt und somit
der spitze Winkel zwischen diesem Schwenkglied 110 und dem Lappen 108 a geöffnet
und dadurch die Drehung des Getriebegliedes 108 beschleunigt; dies dauert an, bis
die Scheibe 107 (und somit auch die Exzenterwellen) eine halbe Umdrehung zurückgelegt
haben (Lage nach Fig. 4). Von da an wird über eine weitere halbe Umdrehung der Scheibe
107
das Schwenkglied 110 einwärts gsechwenkt und dadurch die Drehung des Getriebegliedes
108 verzögert.
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Der Bewegungsverlauf irgendeiner der Greiferschienen 80 der
Transportvorrichtung ist in Fig. 7 dargestellt, wobei die Größenverhältnisse unverzerrt
sind. Der Exzenterkreis beispielsweise der Exzenterwelle 32 ist in zwölf gleiche
Abschnitte unterteilt. Die vertikalen gestrichelten Linien zeigen die den sukzessiven
Drehlagen (0 ... 3 ... 6...9 ... 12 = 0) entsprechenden Lagen einer
der Schienen 108 auf ihrem Weg von der Entnahmestelle (Lage 0) zur Präge-oder Stanzlage
(Lage 12). Die Ordinaten der über dieser Wegstrecke eingezeichneten Kurven zeigen
die entsprechende Hubhöhe der Einheit 39 bzw. 41 an. Bei Betrachtung der Kurven
ist nicht zu vergessen, daß die Einheiten 39, 41- auch eine aus den Exzenterkreisen
entnehmbare horizontale Bewegungskomponente haben. Es ist leicht zu sehen, daß sie
bei der Bewegung von der Lage 0 in die Lage 1 und von der Lage 11 in die Lage 12
= 0 praktisch gleich groß ist wie der von der Schiene 108 (und vom Bogen) zurückgelegte
Weg. Im Moment der Übergabe und im Präge- bzw. Stanzmoment bewegen sich tatsächlich
die Werkzeugtrageinheit 39, die Gegenhalteeinheit 41 und der Bogen genau synchron,
was zur Erzielung einer einwandfreien Arbeit unbedingt notwendig ist. Es ist immerhin
höchst bemerkenswert, daß die Transportgeschwindigkeit des Bogens im Stanz- oder
Prägemoment nicht auf Null, sondern nur auf die Geschwindigkeit der Werkzeugtrag-
und der Gegenhalteeinheit reduziert ist. Zu beachten ist ferner, daß infolge der
Tatsache, daß diese beiden Einheiten bewegt werden, der Drehwinkel der Exzenterwellen
während der Stanz- und/oder Prägeperiode kleiner ist, als wenn nur eine dieser Einheiten
durch einen Kurbelmechanismus bewegt würde, wie dies bei bekannten Maschinen der
Fall ist. Dies wirkt sich in einer geringen Ungleichmäßigkeit des Laufes aus.
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Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß anschließend an das Prägen
oder Stanzen der Bogen von seinem vorderen Rand ausgehend, der sich ja mit der Schiene
80 horizontal weiterbewegt, nach hinten fortschreitend von der sich nach unten bewegenden
Gegenhalteplatte abgehoben wird.