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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Maschinen zur Herstellung
von Faltschachteln und mehr im Besonderen auf neue und verbesserte
Verfahren und Vorrichtungen zur Wiederherstellung des Gummituchzylinders
einer Rotationsstanzmaschine, die verwendet wird um Wellpappe in einer
Maschine für
die Herstellung von Faltschachteln zu falzen und/oder zu schneiden,
wobei diese Verfahren und Vorrichtungen von der Art sind, die in JP-A-07
256 791 angegeben ist, auf die sich die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und
6 gründen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Rotationsstanzmaschinen
weisen eine Stanztrommel oder -zylinder auf, die auf ihrer Oberfläche ein
Schneidwerkzeug hat, das typischerweise aus einem Stahllineal zum
Schneiden oder Falzen von Wellpappe gegen eine Unterlagenwalze oder -zylinder
während
die Pappe zwischen den beiden Trommeln hindurchgeht, hergestellt
ist. Der Unterlagenzylinder hat ein Tuch auf seiner Umfangsoberfläche, das
typischerweise aus Urethan, das gewöhnlich in 0,30 (US-)Zoll (inch)
dicken und 10 – 20
Zoll breiten Abschnitten zur Erleichterung der Drehung und des Austausches
geliefert wird. Wenn das Unterlagentuch eine unregelmäßige Oberfläche entwickelt und
aufgrund wiederholten Kontaktes durch die Stahllinealwerkzeuge auf
der Werkzeugtrommel zerschnitten wird, muß der Betrieb der Rotationsstanzmaschine
zusammen mit dem Produktionslauf der Maschine zum Herstellen von
Faltschachteln angehalten werden. Ein Schneidwerkzeug, wie ein Messer
oder ein rotierendes Fräswerkzeug
oder eine Schleifscheibe, wird dann betätigt, während es längs der Länge der Oberfläche des
Tuches bewegt wird um das Tuch auf Gleichmäßigkeit zu schlichten und es
zu glätten.
Ungefähr
0,254 bis 0,508 mm (0,010 bis 0,020 Zoll) werden von der Tuchoberfläche abgetragen.
Der Durchmesser des Tuches wird dann gemessen und ein Geschwindigkeitskompensator
für die
Unterlage wird auch eingestellt, da der Durchmesser der Unterlage
durch den Zurichtvorgang vermindert worden ist. In Bezug darauf
ist es wohlbekannt, daß die
Oberflächengeschwindigkeit
der Unterlage die Genauigkeit des Werkzeugschnittes in der Wellpappe
beeinflußt.
Idealerweise sollte die Oberflächengeschwindigkeit
der Unterlage gleich der Geschwindigkeit der Pappe während sie
durch die Stanzmaschine läuft,
sein. Jedoch, aufgrund der fortlaufenden Abnutzung bei der Tuchoberfläche, ist
es nicht möglich,
einen konsianten Durchmesser des Tuches aufrecht zu erhalten und
es ist auch nicht praktisch, die Produktion dauernd anzuhalten,
um die Tücher
zuzurichten, den Tuchdurchmesser zu messen und den Geschwindigkeitskompensator
einzustellen um die Geschwindigkeit der Unterlage gemäß ihrem
verminderten Durchmesser zu ändern.
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Frühere Verfahren
haben sich daher darauf verlegt, zwischen 0,254 bis 0,508 mm (0,010
bis 0,020 Zoll) von der Unterlagentuchoberfläche abzutragen, in verhältnismäßig großen Zeitabständen um zu
ein andauerndes Stilllegen der Maschine für die Herstellung von Faltschachteln
zum Wiederherstellen des Unterlagentuches zu vermeiden. Das Ergebnis
ist, daß herkömmliche
Rotationsstanzmaschinen, die in Maschinen für die Herstellung von Faltschachteln
verwendet werden, ungenauen Werkzeugschnitten oder Falzungen in
den Wellpappen unterworfen sind und die Lebensdauer des Unterlagentuches
verkürzen.
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Einer
der Gegenstände
der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue und verbesserte Rotationsstanzmaschine
für eine
Maschine für
die Herstellung von Faltschachteln zu schaffen, die die oben angemerkten
Probleme, die mit herkömmlichen
Rotationsstanzmaschinen, die in der Faltschachtelindustrie zur Zeit
benutzt werden, einhergehen, überwindet.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, neue und
verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zum Wiederherstellen oder
Schlichten eines Unterlagentuches einer Rotationsstanzmaschine für Maschinen
für die
Herstellung von Faltschachteln zu schaffen, um die Genauigkeit und
Gleichförmigkeit
des Schneidens und Falzens der Wellpappen zu verbessern. Enthalten
darin sind Verfahren und Vorrichtungen zum automatischen Einstellen
der Geschwindigkeit der Unterlage um das Oberflächenmaterial, das von der Unterlage
während
der Wiederherstellung entfernt wurde, zu kompensieren.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein solches
Verfahren und Vorrichtung zum Zurichten oder Wiederherstellen eines
Unterlagentuches einer Rotationsstanzmaschine und zum Steuern eines
zugehörigen
Unterlagengeschwindigkeitskompensators, während die Stanzmaschine während eines
Produktionslaufes arbeitet, zu schaffen und dadurch die Notwendigkeit,
die Produktion stillzulegen, zu vermeiden
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Ein
noch weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein
solches Verfahren und Vorrichtung zum Wiederherstellen oder Zurichten
einer Rotationsstanzmaschiene zu schaffen, das die Lebensdauer eines
Unterlagentuches erhöht.
Enthalten darin sind ein solches Verfahren und Vorrichtung, die ermöglichen,
daß nur
eine minimale Menge von Oberflächenmaterial,
bevorzugt zwischen 0,0127 bis 0,0508 mm (0,0005 bis 0,0020 Zoll)
von dem Unterlagentuch abgeschlichtet werden, wie die Tuchoberfläche während der
Benutzung unregelmäßig wird.
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Noch
ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein solches
Verfahren und Vorrichtung zu schaffen, die auf herkömmliche
Rotationsstanzmaschinen angewandt werden können um ihre Unterlagentücher wiederherzustellen
oder zuzurichten.
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Die
Erfindung wird durch das Verfahren des Anspruches 1 und durch die
Rotationsstanzmaschine des Anspruches 6 angegeben.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Eine
Rotationsstanzmaschine mit einer Stanztrommel und einer Unterlagentrommel
wird geschaffen, wobei ein Abtragzylinder längs und im Allgemeinen sich
gleich weit erstreckend mit der Unterlagentrommel drehbar gegen
das Unterlagentuch angebracht ist, um die Oberfläche des Tuches zuzurichten.
Im Betrieb wird der Abtragzylinder praktisch fortlaufend gegen das
Unterlagentuch bewegt während die
Stanzmaschine auf Wellpappen arbeitet. Der Abtragzylinder dreht
sich in der gleichen Rotationsrichtung wie die Unterlage und hat
eine abtragende Oberfläche,
die die Tuchoberfläche
in einen glatten, gleichmäßigen und
ebenen Zustand abträgt
oder abschleift. Eine Anordnung aus Motor und Verschlüssler ist
vorgesehen um den Abtragzylinder zu der Unterlagentrommel hin oder
davon wegzutreiben und die Stellung und den Betrag der Bewegung
des Abtragzylinders aufzuzeichnen, welche Information in einen Rechner
oder programmierbare Steuerung eingegeben wird, um den Durchmesser
der Oberfläche des
Unterlagentuches und den Betrag an Geschwindigkeitsänderung,
die bei der Untertage benötigt wird,
um die Änderung
im Durchmesser der Oberfläche
des Unterlagentuches zu kompensieren, zu berechnen.
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ZEICHNUNGEN
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Andere
Gegenstände
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden mehr
ins Einzelne gehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung, wenn
sie in Zusammenschau mit den angefügten Zeichnungen genommen wird, ersichtlich,
in denen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Maschine für die Herstellung von Faltschachteln,
die eine Rotationsstanzmaschine, die die vorliegende Erfindung verkörpert, aufweist,
ist;
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2 eine
Querschnittsansicht eines Bereiches der Rotationsstanzmaschine,
die einen abtragenden Zylinder gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, ist.
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3 eine
perspektivische Ansicht der Rotationsstanzmaschine und des abtragenden
Zylinders und seiner zugehörigen
Anbring- und Antriebselemente ist; und
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4 eine
schematische Ansicht, die die Unterlage, den Abtragzylinder und
einen Rechner oder programmierbare Steuerung, die zwischen der Motor-
und Verschlüssler-
Anordnung für
den Abtragzylinder und einem Unterlagengeschwindigkeitskompensator
für die
Unterlage verbunden ist, aufweist, ist.
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INS EINZELNE
GEHENDE BESCHREIBUNG
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen ist in 1 nur
zu Erläuterungszwecken eine
Rotationsstanzmaschine, die insgesamt mit 30 bezeichnet
ist, in einer Maschine für
die Herstellung von Faltschachteln, die zwei Druckanordnungen 32, von
denen jede einen Prägezylinder
und einen Druckzylinder aufweist, gezeigt. Wellpappen 33 werden
anfänglich
der Maschine durch Zuführrollen 34 zugeführt und
anschließend
durch die Druckzylinder und Zugrollen 36 gefördert.
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Die
Stanzmaschine 30 weist einen Schneidwerkzeugzylinder 38 und
einen Unterlagenzylinder 40 auf, die in ihren Walzenspalten
Wellpappen 33 empfangen, die durch ein Schneidwerkzeug,
gewöhnlich
Stahllineale 9, die auf der Umfangsoberfläche des
Schneidwerkzeugzylinders 38 befestigt sind wie in 3 gezeigt
um Wellpappe gegen die Unterlage 40 zu schneiden, geschnitten
oder gefalzt werden sollen. Der Unterlagenzylinder weist eine Zylinderwalze,
die aus Stahl hergestellt ist, und ein Unterlagentuch 42,
das typischerweise aus Urethan hergestellt ist und das um die Oberfläche der
Stahltrommel gewickelt und befestigt ist um sie wie in 3 gezeigt zu
bedecken, auf. Der Unterlagenzylinder 40 ist in einander
gegenüberliegenden
Rahmen 1 drehgelagert zur Drehung durch jeglichen geeigneten
Motor oder durch jegliche andere Krafteingabe so wie ein Getriebe.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Abtrag- oder Abschleif- trommel oder -zylinder 16 drehbar
längs von
und parallel zu dem Unterlagenzylinder 40 wie in 1 und 2 gezeigt
angebracht. Der Abtragzylinder 16 weist einen zylinderischen Stahlkernkörper auf,
der mit einer Blattschicht von abtragendem Material 17,
die an den Kern durch jeglichen geeigneten Klebstoff auf der Rückseite
des Blattes gegenüber
der abtragenden Seite angebracht ist, bedeckt ist. Die Enden werden
mit Klammerstücken 15,
die am Zylinder 16 durch Schrauben befestigt sind, an ihrem
Ort gehalten. Das abtragende Material kann von jeglicher geeigneter
Art sein, so wie es durch 3M verkauft wird, und wird angebracht,
indem man es spiralförmig
um den Kern wickelt, wie am besten in 3 gezeigt
ist. Andere abtragende Oberflächen
können
auf dem Abtragzylinder 16 benutzt werden oder mit ihm integral
ausgebildet sein.
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Die
abtragende Trommel 16 ist an ihren entgegengesetzten Enden
mit Anbringwellen 8 und 8a versehen, die in Lagern 6 und 20 aufgenommen
werden, die durch Rückhalteglieder 18 und 13 in
gleitbaren Rahmen 12 zur Bewegung längs fester Rahmen 10 und 11 angebracht
sind. Die letzteren, in der speziellen gezeigten Ausführungsform,
weisen waagerechte Rahmenbereiche 10a und 11a auf,
an denen Hebeschraubenkästen 2 zum
Treiben des Abtragzylinders 16 zu der Unterlagentrommel 40 hin
oder von ihr weg um den abtragenden Zylinder 16 in Stellung zu
bringen, angebracht sind. Die Hebeschraubenkästen 2 haben Ausgangswellen 2a,
die an die Rahmen 12 verbunden sind um die Rahmen 12 und
den Abtragzylinder 16, der durch die Rahmen 12 getragen
wird, zu bewegen. In der gezeigten speziellen Ausführungsform
sind Schlitze 46 in den Rahmen 10 und 11 vorgesehen,
um die Bewegung der Lager 6 und 20 zu dem Unterlagenzylinder 40 hin
oder von ihm weg aufzunehmen. Die Hebeschrauben 2 werden
durch einen Servomotor 4 angetrieben, der durch eine Kupplung 3 an
eine der Hebeschrauben 2, die durch eine Verbindungswelle 24 mit
der anderen Hebeschraube verbunden ist, um dieselbe anzutreiben,
verbunden ist. In einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt),
können
zwei Servomotoren 4 verwendet werden, einer für jede Hebeschraube 2.
In dieser Ausführungsform
ist die Verbindungswelle 24 natürlich weggelassen. Wie in 3 gezeigt
ist die Anbringwelle 8 des abtragenden Zylinder 16 durch eine
Riemenscheiben- und Gurtanordnung 14, 21 und 22 mit
irgendeinem passenden Motor 23 verbunden um den abtragenden
Zylinder 16 zu drehen. Der Motor 23 kann während des
Betriebes der Rotationsstanzmaschine 30 kontinuierlich
oder nur während eines
Wiederherstellungsarbeitsganges angetrieben werden, wie beschrieben
werden wird.
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Beim
Gebrauch wird der abtragende Zylinder 16 während er
sich in die gleiche Richtung wie die Unterlage 40 dreht,
schrittweise angeordnet und vorrückengelassen
gegen die gesamte Länge
des Urethantuches 42 der Unterlage durch den Motor 4 um das
gesamte Tuch zuzurichten und wiederherzustellen bis es gleichmäßig, eben
und glatt ist. Nach jedem Oberflächenbehandlungsvorgang
wird der abtragende Zylinder 16 von der Unterlage um einen
Betrag, z.B. 0,254 mm (0,010 Zoll) zurückgezogen, um von der Unterlage
außer
Eingriff zu gelangen. So wenig wie 0,0127 bis 0,0508 mm (0,0005
bis 0,002 Zoll) der Tuchtiefe müssen
durch die Abtragtrommel 16 entfernt werden, um eine neue
glatte, gleichmäßige und
ebene Tuchoberfläche 42 zu
schaffen. Dies ist eine deutliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen
Zurichtwerkzeugen, die 0,254 bis 0,508 mm (0,010 bis 0,020 Zoll)
des Tuches bei jedem Wiederherstellungsvorgang entfernen und dadurch
Zeiträume,
während
der Zwischenräume
zwischen dem Wiederherstellen, ungenauen und ungleichmäßigen Schneidens
und Falzens schaffen, wenn man es mit der abtragenden Trommel 16 der
vorliegenden Erfindung vergleicht. Zusätzlich stellt die abtragende Trommel 16 das
Unterlagentuch wieder her, während die
Stanzmaschine an Wellpappen 33 während eines Produktionslaufes
arbeitet. Daher wird die Produktion nicht angehalten während das
Tuch wiederhergestellt wird, was nur ungefähr eine oder zwei Minuten benötigt im
Gegensatz zu einer halben bis einer Stunde bei herkömmlichen
Wiederherstellungsverfahren und Werkzeugen. Der Wiederherstellungsvorgang
wird in der bevorzugten Ausführungsform
ungefähr
jede zehntausend (10.000) Umdrehungen der Unterlage in Gang gesetzt;
jedoch können
andere Parameter verwendet werden in Abhängigkeit von der Abnutzung
des Unterlagentuches. Der Wiederherstellungsvorgang kann durch eine
Bedienperson oder automatisch durch die Verwendung von geeigneten
Zeiteinstellungen und Rechnersteuerungen für die Motoren 23 und 4 in
die Wege geleitet werden. Wenn die abtragende Oberfläche 17 der
abtragenden Trommel 16 abgenutzt worden ist, wird die ganze abtragende
Schicht 17 einfach entfernt und durch eine neue Schicht
ersetzt. Dies ist wirtschaftlicher als ein Schneidwerkzeug, das
bei herkömmlichen
Verfahren verwendet wird, zu ersetzen oder zu schärfen.
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Zusätzlich kann
die Stellung des abtragenden Zylinders 16 während der
Produktion ohne Anhalten verwendet werden um die Geschwindigkeit der
Unterlage automatisch zu verändern
durch jeglichen herkömmlichen
Unterlagenkompensator um die Verminderung im Unterlagendurchmesser,
der durch den Wiederherstellungsvorgang verursacht ist, zu kompensieren.
Unter Bezugnahme auf 4 ist der Motor zum Fördern des
abtragenden Zylinders 16 mit einem Verschlüssler 25
zum Bestimmen der Stellung des abtragenden Zylinders und zum Senden
zum Rechner oder der programmierbaren Steuerung 50, die
den sich ändernden
Durchmesser des Unterlagentuches und die entsprechende Geschwindigkeitsänderung
die der Unterlage erteilt werden muß, bestimmt, versehen. Der
Rechner oder die programmierbare Steuerung 50 sind mit
einem Geschwindigkeitskompensatormotor 60, oder einer anderen
Einrichtung jeglicher geeigneten oder herkömmlichen Art, verbunden, der
mit der Unterlage verbunden ist, um die Geschwindigkeit passend
zum Durchmesser der Unterlage zu ändern.
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Da
nur eine sehr kleine Materialmenge vom Tuch bei jedem Wiederherstellungsvorgang
entfernt wird und das Unterlagentuch glatt, gleichförmig und eben
bleibt, kann der genaue Durchmesser der Unterlage aus der Stellung
des abtragenden Zylinders bestimmt werden. In der hier beschriebenen
Ausführungsform
ist die Unterlage 40 mit einem Antriebseingang von einem
Motor oder einer Welle und einem Kompensatormotor zum Hinzufügen oder
Abziehen zu oder von der Geschwindigkeit, die der Unterlage durch
den Antriebseingang erteilt wird, versehen. In anderen Ausführungsformen
kann die Unterlage mit nur einem Motor versehen sein, dessen Geschwindigkeit
eingestellt werden kann, um die Änderung
im Durchmesser der Unterlage als Ergebnis der Wiederherstellung
oder wenn ein neues Unterlagentuch auf der Unterlage bereitgestellt
wird, zu kompensieren. In einer anderen Ausführungsform kann das gleiche Endergebnis
durch ein V-Gurt--Riemenscheiben-Antriebssystem erzielt werden,
indem man den Durchmesser des Riemenscheibengurtes der die Unterlage
antreibt ändert
oder ähnliche
mechanische Antriebe mit veränderlicher
Geschwindigkeit können
verwendet werden.
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Wenn
ein neues oder anderes Unterlagentuch 42 an dem Unterlagenzylinder 40 angelegt
wird, wird die Maschine zur Herstellung von Faltschachteln natürlich angehalten.
Nach dem Anlegen des neuen oder anderen Tuches 42 wird
der abtragende Zylinder durch seinen positioniernden Motor 4 nach
vorne verschoben um in Eingriff mit dem neuen oder anderen Tuch
zu geraten, bis eine hohe Last in dem positionierenden Motor 4 gefühlt wird.
Der Motor 4 wird dann abgestellt und die Stellung des abtragenden
Zylinders durch den Rechner oder die programmierbare Logiksteuerung 50 notiert
um den Anfangsdurchmesser des neuen oder anderen Unterlagentuches
zu bestimmen und aufzuzeichnen. Der Abtragzylinder 16 wird
dann vom Unterlagentuch 40 um einen kleinen Betrag, z.B.
0,01 Zoll, zurückgezogen,
um einen freien Raum dazwischen zu schaffen, und der Betrag, um
den zurückgezogen
wurde, wird auch durch den Rechner oder die programmierbare Steuerung 50 aufgezeichnet.
Der Betrieb der Maschine zur Herstellung von Faltschachteln wird
dann begonnen, und wenn eine gewisse vorbestimmte Menge, z.B. zehntausend
Umdrehungen, der Unterlage 40 erreicht sind, wird der positionierende
Motor 4 des Abtragzylinders 16 entweder automatisch
oder von Hand durch eine Bedienperson angestellt, um den abtragenden
Zylinder 16 gegen das Unterlagentuch vorzuschieben, um
dasselbe wiederherzustellen. Der Betrag des Vorrückens des abtragenden Zylinder
ist gleich dem Betrag um die er anfänglich von dem Unterlagentuch
zurückgezogen
worden war plus einem vorbestimmten, programmierten Betrag vorzugsweise
zwischen 0,0127 bis 0,0508 mm (0,0005 und 0,002 Zoll). Beim Abschluß des Wiederherstellungsvorganges
wird der Abtragzylinder automatisch vom Unterlagentuch um den selben
Betrag wie er oben angegeben ist, z.B. 0,254 mm (0,010 inch) zurückgezogen.
Vom Betrag der Bewegung des abtragenden Zylinders werden der Rechner
oder die programmierbare Logiksteuerung die Änderung im Durchmesser der
Unterlage berechnen und ein Signal zum Geschwindigkeitkompensatormotor 60 senden,
um die Geschwindigkeit der Unterlage entsprechend zu ändern, so
daß die
passende Oberflächengeschwindigkeit
aufrecht erhalten wird. Der obige Wiederherstellungsvorgang wird
wiederholt, bis das Unterlagentuch abgenutzt ist, zu welcher Zeit
die Maschine zur Herstellung von Faltschachteln angehalten wird
und ein neues oder anderes Unterlagentuch das abgenutzte ersetzt.
Das obige Vorgehen wird dann zu Beginn eines neuen Produktionslaufes
benutzt.
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Zusätzlich zu
den oben dargelegten Vorteilen kann die vorliegende Erfindung benutzt
werden, um Druckerschwärze
von einem Unterlagentuch zu entfernen um es für einen neuen Arbeitsgang bereit zu
machen. Dies kann aufgrund dessen erreicht werden, daß der abtragende
Zylinder sehr wenig Material von der Oberfläche der Unterlage entfernt.
Zusätzlich
verlängert
die vorliegende Erfindung die Lebensdauer der Unterlage nicht nur
indem sie eine äußerst kleine
Menge von Material während
jeder Wiederherstellung entfernt, sondern auch weil sie die Oberfläche des
Unterlagentuches praktisch dauernd glatt hält und dadurch die Menge an
Eindringen durch die Klingen des Schneidwerkzeug-Zylinder vermindert.
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Obwohl
eine bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung oben gezeigt und beschrieben worden ist,
werden Abwandlungen der vorliegenden Erfindung dem Fachmann ersichtlich
werden, jedoch ohne vom Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen,
die in dem angehängten
Ansprüchen
angezeigt ist.