EP0065179B1 - Vorrichtung zum Einstanzen eines Loches in eine Papierbahn - Google Patents

Vorrichtung zum Einstanzen eines Loches in eine Papierbahn Download PDF

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EP0065179B1
EP0065179B1 EP82103809A EP82103809A EP0065179B1 EP 0065179 B1 EP0065179 B1 EP 0065179B1 EP 82103809 A EP82103809 A EP 82103809A EP 82103809 A EP82103809 A EP 82103809A EP 0065179 B1 EP0065179 B1 EP 0065179B1
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EP
European Patent Office
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cutting head
tip
paper web
drive shaft
cutting
Prior art date
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Expired
Application number
EP82103809A
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English (en)
French (fr)
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EP0065179A2 (de
EP0065179A3 (en
Inventor
Wilhelm Reil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tetra Laval Holdings and Finance SA
Original Assignee
Tetra Laval Holdings and Finance SA
Tetra Pak Finance and Trading SA
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Publication date
Application filed by Tetra Laval Holdings and Finance SA, Tetra Pak Finance and Trading SA filed Critical Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority to AT82103809T priority Critical patent/ATE26229T1/de
Publication of EP0065179A2 publication Critical patent/EP0065179A2/de
Publication of EP0065179A3 publication Critical patent/EP0065179A3/de
Application granted granted Critical
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    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26DCUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D3/00Cutting work characterised by the nature of the cut made; Apparatus therefor
    • B26D3/08Making a superficial cut in the surface of the work without removal of material, e.g. scoring, incising
    • B26D3/085On sheet material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26FPERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/16Perforating by tool or tools of the drill type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T83/00Cutting
    • Y10T83/02Other than completely through work thickness
    • Y10T83/0333Scoring

Definitions

  • the invention relates to a device for punching a hole in a paper web, in particular for the production of liquid packs, with a movable punch with a circular knife at its tip, which can be pressed against a counterplate, the punch having a rotatably driven cutting head.
  • packs with punch holes are known, in particular packs for liquid beverages made of paper coated with plastic.
  • the punched holes in the paper web of such packs are used to pierce a straw.
  • the aim of the manufacturer of such packs is to pre-punch the hole in the paper web in such a way that, on the one hand, the pack is or remains tight and, on the other hand, the user can easily pierce it using the straw.
  • a punching device of the type mentioned is shown and described in GB-A-1 150 785. This device is used to punch thick pieces of paper.
  • the entire machine housing with motor and drill are movably arranged in relation to a stationary paper platen.
  • the waste chips punched out with the cutting knife are transported upwards by a hollow shaft.
  • the well-known drilling and piercing device can be used for office use, but a hole cannot be punched into this depth to a desired depth.
  • the stamping dies instead of a subsequent coating of a completely punched-out paper web, attempts have already been made to use the stamping dies on paper webs already coated on both sides. If you go e.g. from a paper thickness of 0.4 mm, including the plastic coatings, then the thickness of the outward-facing plastic coating is z. B. 0.01 mm, while the inward-facing plastic layer receives a thickness of 0.04 mm.
  • the punching knife should completely punch through the outer thin layer and the paper layer arranged between the two plastic layers, while the plastic coating lying on the inside should remain intact so that the tightness is not endangered. In the example given above, this means that the punching knife has to be pressed so deep into the coated paper web that the punching depth is 0.35 mm.
  • the object of the invention is therefore to provide a device of the type mentioned at the outset, which enables the desired hole to be punched into the desired depth with simple means.
  • the object is achieved according to the invention in that the cutting head is held in an outer carrier and can be adjusted and locked in relation to this by means of an adjusting nut in the axial direction, that the outer carrier can be pressed against a spring-mounted plate with a large surface area, and that the circular knife on the Tip of the cutting head is formed by a circular edge.
  • the basic idea of the invention lies in the movement of the punch or the edge forming the knife at its tip, so that there is a cutting effect, even holes of larger diameter in paper webs in exact cutting depth and over the entire circumference of the same punching or cutting deep can be introduced.
  • the adjusting nut is therefore rigidly connected to the cutting head, e.g. by a screw connection, and is supported with its end face against the outer carrier, which holds the cutting head. This support takes place via a friction clamping surface, which is preferably located on the outer carrier mentioned and against which the adjusting nut can be firmly locked by suitable means, preferably clamping screws.
  • the exact cutting depth is ensured in a particularly favorable manner by the fact that the outer carrier holding the cutting head can be pressed against the resiliently mounted plate of large surface area.
  • the counterplate mentioned at the beginning, against which the punch or cutting head is pressed, rests on at least one compression spring which acts in the direction of the lifting movement of the punch (for performing the punching or the cut) and thus in the direction of the longitudinal axis of the hollow drive shaft and Longitudinal axis of the cutting head is compressible.
  • the punching device is arranged on the support bar of an embossing station or the resiliently mounted plate is provided on the opposite part of the bar.
  • the resilient mounting of the counter plate gives the punching device the possibility of performing the punching before the stamping. It is also advantageously achieved by the invention that the distance between the spring-loaded plate and the outer carrier, i. H. those two surfaces, which are opposite each other in the punching device and between which the paper web to be punched is passed and clamped, determines the depth of penetration of the knife into the paper web. The paper web is clamped between the outer carrier or its front-side contact surface and the spring-loaded plate (single-layer or double-layer, depending on the requirements) as the one or more springs allow.
  • the area of the spring-loaded plate is chosen to be large in relation to the hole to be punched, because this eliminates fluctuations in paper thickness.
  • the cutting head is releasably attached to a drive shaft.
  • the cutting head carrying the knife is therefore advantageously exchangeable as a wearing part and is fastened by its fastening means in the drive shaft, for. B. a correspondingly secured screw connection, held so that the cutting head is carried by the drive shaft.
  • the drive shaft in turn is connected to a motor that intermittently or continuously rotates it during the punching process.
  • the hollow drive shaft which is preferably held in an adjustable bearing cylinder via ball bearings, is kept free of play in the direction of its axis. This can be achieved, for example, by a nut with a lock nut placed above it.
  • the cutting head and the drive shaft are hollow, the cavities are flush with one another, and the drive shaft is provided with at least one radial bore at its rear end facing away from the cutting head tip.
  • this piece of cardboard can move backwards through the cavities, which are preferably designed as bores, in the cutting head and further back in the drive shaft and through one or several radial holes (holes) are led outwards.
  • the circular edge is preferably formed by the cutting line between the cylinder of the central bore forming the cavity of the cutting head and a cone which widens backwards from the tip.
  • One surface behind the circular knife edge is therefore a cylindrical surface that surrounds the central bore, and the other surface behind the circular knife edge is a truncated cone surface, the truncated cone expanding backwards from the tip of the cutting head, that is, away from the paper web.
  • This configuration of the cutting head tip causes friction to be applied to the correct surface parts: the greatest friction occurs with such a cutting head knife on the truncated cone surface described.
  • the greater the pressure the greater the radius of the truncated cone surface.
  • a scale can also be expediently attached to the adjusting nut, which cooperates with a pointer attached to the outer carrier for the cutting head and drive shaft. In this way you get a simple indication of the cutting depth because the scale can be calibrated in cutting depth.
  • FIG. 1 and 2 show a stamping device arranged in the area of the stamping station indicated in FIG. 1 and generally designated 1 with the two stamping plates 2 and 3, with a carrier bar 4 on the punch stamp side (on the right in FIGS. 1 and 2) and a carrier bar 5 on the counter plate side (left in Figs. 1 and 2).
  • the outer support 6 is attached with its end face 7, while on the opposite support beam 5 the support bracket 8 for the spring-loaded plate 9 is attached.
  • the embossing plates 3 and 2 are also fastened to the support beams 4 and 5. These are provided with embossing devices (bulge and channel) at the locations marked with 10.
  • the spring-mounted counter plate 9 is guided by two screws 11 and supported against the compression spring 12. As a result, it has the possibility of moving in the direction of the double arrow 13 shown in FIG. 2, although the support bar 4 or 5 or both also has the possibility of movement in the direction of the double arrows 14 shown. It can be seen that at least in one direction (perpendicular to the paper plane in FIG. 1 and from top to bottom in the paper plane in FIG. 2), the spring-mounted plate 9 has a large surface area, in particular in relation to that in the paper web 15 hole to be punched.
  • the outer support 6 is fastened, which is open on one side towards the rear, forms the contact surface 7 on the front on the front side and is provided in the middle with a further opening through which the cutting head 16 can protrude in front of the contact surface 7.
  • an adjustable bearing cylinder 18 is arranged displaceably in the direction of the longitudinal axis 19 of the entire arrangement.
  • the adjustable bearing cylinder 18 is also hollow on the inside and holds the ball bearings 20, which are arranged at a distance from one another in the axial direction 19, for the concentrically arranged and supported hollow drive shaft 21, in the front end of which the cutting head 16 is screwed in, and the rear end of which via the coupling 22 is attached to the drive shaft of the motor 23.
  • the two cylindrical cavities 26 and 27 which are arranged coaxially in the cutting head 16 and are in alignment with one another are in alignment with the cylindrical cavity 28 and are therefore in connection therewith, which as a central bore along the axis 19 in the drive shaft 21 is arranged. Furthermore, the radial bores 24 are connected to the cylindrical cavity 28, so that pieces of paper punched out of the paper web 15 during operation, which should be torn off from time to time unexpectedly, can escape to the outside in the same way as the interconnected cavities .
  • the motor 23 is fastened to an elongated motor mounting plate 31 via screws 29 and sleeves 30.
  • this motor mounting plate 31 is firmly attached, so that when moving along the axes 19 to the front (in FIGS. 1 and 2 to the left) or to the rear (in FIGS. 1 and 2 to the right), the motor 23 also Sleeves 30, motor support plate 31, bearing cylinder 18, drive shaft 21 and cutting head 16 can be moved. So that this displacement in the direction of the axis 19 can be carried out correctly and exactly, the adjustable bearing cylinder 18 is clamped absolutely free of play against a movement in the direction of the axis 19 via the ball bearings 20, a spacer 32 and two nuts 33 placed one behind the other.
  • the adjustment itself is carried out with the aid of the adjusting nut 34, on which a scale 35 shown in FIG. 2 is provided for the interaction with a pointer 36 on the outer carrier 6.
  • the above-described unit consisting of motor 23, adjustable bearing cylinder 18, drive shaft 21 and cutting head 16 is moved forwards or backwards in the direction of the axis 19 (left or right in the drawings).
  • the adjusting nut 34 acts on the outer carrier 6 via the friction clamping surface 37 and, on the other hand, is clamped via the locking screws 38. In this way, the tip 40 of the cutting head 16 can be adjusted to protrude the desired distance beyond the contact surface 7 of the outer carrier 6.
  • FIG. 3 shows schematically and broken off the tip 40 of the cutting head 16, which rotates, for example, in the direction of arrow 39 and is pressed into the paper web 15 with the outer plastic layer 41, the carrier material made of paper 42 and the inner plastic layer 43 while cutting.
  • the circular knife at this tip 40 is formed by the circular edge 44, which is created by an intersecting line results if the cylinder of the central bore forming the front cavity 26 of the cutting head 16 is cut with a cone which widens backwards (in FIG. 3 upwards) from the tip 40, so that the truncated cone surface 45 results.
  • the support beams 4 and 5 move apart, the paper web 15 is conveyed from top to bottom and inserted between the dies 2 and 3 and the contact surface 7 and the surface of the spring-mounted plate 9 opposite this. If the carrier beams 4 and 5 are now moved towards each other, the single-layer or two-layer paper web 15 initially comes into contact with the surface of the spring-mounted plate 9, which is pushed against the contact surface 7 and is pushed against the contact surface 7 of the outer carrier 6 and which is pressed together
  • Spring 12 in FIGS. 1 and 2 evades to the left.
  • the motor 23 sets the drive shaft 21 with the cutting head 16 in rotation according to arrow 39 in FIG. 3 and in doing so carries out the cut to the desired depth, as shown in FIG. 3. It can be seen from FIG.
  • the cutting head 16 moves out of the position shown in FIG. 3 in that the carrier bars 4 and 5 are moved apart again.
  • the tip 40 of the cutting head 16 protrudes just as far in front of the contact surface 7 of the outer carrier 6 as the incision is to be made in the aforementioned operation, i. H. e.g. B. by 0.35 mm if the example mentioned above is used.
  • the depth of cut is determined by the distance between the resilient plate 9 and the outer support 6 or its front contact surface 7. At this distance, the knife edge 44 can penetrate the paper web 15.

Landscapes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Making Paper Articles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstanzen eines Loches in eine Papierbahn, insbesondere für die Herstellung von Flüssigkeitspakkungen, mit einem beweglichen, mit Druck gegen eine Gegenplatte führbaren Stanzstempel mit kreisrundem Messer an seiner Spitze, wobei der Stanzstempel einen drehbar angetriebenen Schneidkopf aufweist.
  • Es sind verschiedene Arten von Packungen mit Stanzlöchern bekannt, dabei insbesondere Pakkungen für flüssige Getränke aus mit Kunststoff beschichtetem Papier. Die eingestanzten Löcher in der Papierbahn solcher Packungen dienen dem Einstechen eines Strohhalmes. Ziel des Herstellers derartiger Packungen ist es, das Loch derart in die Papierbahn vorzustanzen, dass nachträglich einerseits die Packung dicht ist bzw. bleibt und andererseits vom Benutzer mit Hilfe des Strohhalmes doch leicht durchgestochen werden kann.
  • Zur Herstellung eines solchen Stanzloches sind verschiedene Maschinen entwickelt worden, bei denen die Papierbahn vollständig durchstanzt wird und das ausgestanzte Papier- bzw. Pappstückchen vollständig aus der Papierbahn entfernt ist. Die dadurch entstehende Undichtigkeit muss wiederum durch eine auf beiden Oberflächen der Papierbahn aufgebrachte Kunststoffhaut wettgemacht werden.
  • Es handelt sich hierbei um ein aufwendiges Verfahren bzw. eine kostspielige Maschine. Die Herstellung der schweren Walzen ist teuer, sie müssen mit hoher Präzision und dazu mit hohen Laufgeschwindigkeiten arbeiten, und es besteht Abhängigkeit von einer Registersteuerung. Solche Maschinen sind daher nur bei sehr hohen Stückzahlen von Verpackungen vertretbar.
  • Darüberhinaus besteht die Gefahr, dass bei der Beschichtung der Papierbahn zwischen der Kühl-und Anpresswalze der Kunststoff, in den meisten Fällen Polyäthylen, an gerade den Stellen, wo das Mittelteil aus der Pappe herausgelöst bzw. das Loch vorgesehen ist, an der Walze hängen bleibt, weil die Haftung zum Papierträger hin fehlt. Es wird tatsächlich beobachtet, dass hierdurch manche ausgestanzten Löcher nicht einwandfrei abgedichtet werden.
  • Eine Einstanzvorrichtung der eingangs genannten Art ist in der GB-A-1 150 785 gezeigt und beschrieben. Diese Vorrichtung dient der Lochung dicker Papierstösse. Das ganze Maschinengehäuse mit Motor und Bohrgerät sind gegenüber einer stationären Papierauflageplatte beweglich angeordnet. Die mit dem Schneidmesser ausgestanzten Abfallplättchen werden durch eine Hohlwelle nach oben wegtransportiert. Für den Bürogebrauch ist das bekannte Bohr-Lochgerät zwar verwendbar, in eine gewünschte Tiefe kann jedoch ein Loch mit dieser Vorrichtung nicht eingestanzt werden.
  • Ähnlich verhält es sich bei der Vorrichtung nach der US-A-3 066 554, bei der ebenfalls eine Bahn vollständig durchstanzt wird, so dass nach dem Stanzvorgang eine mit Löchern versehene Bahn geschaffen ist. Die ausgestanzten runden Plättchen werden auch bei dieser Vorrichtung abgeführt, nur dass sie in einem Raum nicht weit vom Schneidmesser durch eine Öffnung nach aussen geworfen werden. Mit allen bislang bekannten Einrichtungen war es nicht möglich, das präzise Eindringen eines Stanzmessers in eine genaue Tiefe einer Papierbahn zu gewährleisten.
  • Anstelle einer nachträglichen Beschichtung einer vollständig durchstanzten Papierbahn hat man auch schon die Stanzstempel bei bereits beidseitig beschichteten Papierbahnen einzusetzen versucht. Geht man z.B. von einer Papierstärke von 0,4 mm aus, einschliesslich der Kunststoffbeschichtungen, dann beträgt die Dicke der nach aussen gerichteten Kunststoffbeschichtung z. B. 0,01 mm, während die nach innen zu liegenkommende Kunststoffschicht eine Dicke von 0,04 mm erhält. Das Stanzmesser soll die äussere dünne Schicht und die zwischen den beiden Kunststoffschichten angeordnete Papierschicht vollständig durchstanzen, die nach innen hin liegende Kunststoffbeschichtung hingegen soll unverletzt verbleiben, damit die Dichtigkeit nicht gefährdet ist. Bei dem vorstehend genannten Beispiel bedeutet dies, dass das Stanzmesser so tief in die beschichtete Papierbahn hineinzudrücken ist, dass die Stanztiefe 0,35 mm beträgt.
  • Mit Nachteil ist aber gerade diese genaue Stanztiefe nicht erreichbar. Vielmehr wird häufig beobachtet, dass das Stanzmessertiefer oder weniger tief in die beschichtete Papierbahn hineingedrückt wird. Ist die Stanzung zu tief, dann ist die Dichtigkeit der Flüssigkeitspackung gefährdet. Ist die Stanzung nicht tief genug, dann bereitet das Durchstechen der Papierbahn der fertigen, gefüllten Packung mit Hilfe des Strohhalmes erhebliche Schwierigkeiten. Besonders ist diese bekannte Vorrichtung von der Schärfe des Stanzmessers abhängig. Sobald dieses stumpf wird, gibt es Probleme. Es hat sich gezeigt, dass bislang keine Möglichkeit besteht, den Druck hinreichend präzise einzustellen, so dass die Papierbahn in jedem Falle in der richtigen Tiefe eingestanzt wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die das Einstanzen des gewünschten Loches mit einfachen Mitteln bis in eine gewünschte Tiefe hinein ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Schneidkopf in einem äusseren Träger gehaltert und relativ zu diesem mittels einer Einstellmutter in axialer Richtung einstellbar und arretierbar ist, dass der äussere Träger gegen eine federnd gelagerte Platte grosser Oberfläche andrückbar ist und dass das kreisrunde Messer an der Spitze des Schneidkopfes durch eine Kreiskante gebildet ist. Der Grundgedanke der Erfindung liegt in der Bewegung des Stanzstempels bzw. der das Messer bildenden Kante an seiner Spitze, so dass sich ein Schneideffekt ergibt, wobei sogar Löcher grösserer Durchmesser in Papierbahnen in genaue Schneidtiefe und über den ganzen Umfang gleicher Stanz- bzw. Schneidtiefe eingebracht werden können. Auch wenn im rauhen Betrieb der Maschine eine Stelle an der Messerkante höher als eine andere aus dem Schneidkopf zur Spitze hin herausragt, ergibt sich dennoch durch die Drehung um die Längsachse des Schneidkopfes, welche senkrecht auf der auszustanzenden Papierbahn steht, ein Schnitt gleichmässiger Tiefe.
  • Durch die Halterung des äusseren Trägers und seine Einstellbarkeit in axialer Richtung kann man eine exakte Schneidtiefe erreichen und diese in gewünschter Weise variieren. Die Einstellmutter steht also mit dem Schneidkopf in starrer Verbindung, z.B. durch eine Verschraubung, und stützt sich mit ihrer Stirnfläche gegen den äusseren Träger ab, welcher den Schneidkopf haltert. Diese Abstützung erfolgt über eine Reibklemmfläche, die vorzugsweise an dem genannten äusseren Träger liegt und gegen welche die Einstellmutter durch geeignete Mittel, vorzugsweise Spannschrauben, fest arretierbar ist.
  • Besonders günstig ist für die exakte Schneidtiefe dadurch gesorgt, dass der den Schneidkopf halternde äussere Träger gegen die federnd gelagerte Platte grosser Oberfläche andrückbar ist. Die eingangs erwähnte Gegenplatte, gegen welche der Stanzstempel bzw. Schneidkopf angedrückt wird, ruht also auf mindestens einer Druckfeder, die in Richtung der Hubbewegung des Stanzstempels (zur Ausführung der Stanzung bzw. des Schnittes) und damit in Richtung der Längsachse der hohlen Antriebswelle und der Längsachse des Schneidkopfes komprimierbar ist.
  • Bei einer vorteilhaften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Stanzvorrichtung auf dem Trägerbalken einer Prägestation angeordnet bzw. auf dem gegenüberliegenden Teil der Balken die federnd gelagerte Platte vorgesehen.
  • Auf diese Weise erfolgen mit ein und demselben Hub gleichzeitig zwei Funktionen, die Prägung der notwendigen Linie in der Papierbahn zum einen und das Einstanzen von Löchern zum anderen. Wenn zwei Funktionen gleichzeitig durch gegeneinander bewegbare Teile ausgeführt werden, muss zwangsläufig die eine Funktion vor der anderen durchgeführt werden. Durch die federnde Lagerung der Gegenplatte erhält die Stanzvorrichtung die Möglichkeit, die Stanzung vor dem Prägen durchzuführen. Auch wird durch die Erfindung mit Vorteil erreicht, dass der Abstand zwischen der gefederten Platte und dem äusseren Träger, d. h. denjenigen beiden Flächen, die in der Stanzvorrichtung einander gegenüberliegen und zwischen denen die zu lochende Papierbahn hindurchgeführt und eingeklemmt wird, die Eindringtiefe des Messers in die Papierbahn bestimmt. Die Papierbahn wird zwischen dem äusseren Träger bzw. dessen stirnseitige Anlagefläche und die gefederte Platte (einlagig oder doppellagig, je nach den Erfordernissen) so festgeklemmt, wie es die eine oder die mehreren Federn erlauben.
  • Die Fläche der federnd gelagerten Platte ist deshalb im Verhältnis zu dem einzustanzenden Loch gross gewählt, weil dadurch Papierdickenschwankungen ausgeschaltet werden.
  • Zweckmässig ist es gemäss der Erfindung ferner, wenn der Schneidkopf an einer Antriebswelle lösbar befestigt ist. Der das Messer tragende Schneidkopf ist als Verschleissteil dadurch mit Vorteil auswechselbar und wird durch seine Befestigungsmittel in der Antriebswelle, z. B. eine entsprechend gesicherte Verschraubung, gehalten, so dass der Schneidkopf von der Antriebswelle mitgenommen wird. Die Antriebswelle ihrerseits ist mit einem Motor verbunden, der sie während des Stanzvorganges intermittierend oder kontinuierlich in Drehung versetzt.
  • Die Einstellmöglichkeit der variierbaren aber dennoch exakten Schneidtiefe wird ferner dadurch erleichtert, dass die hohle Antriebswelle, die vorzugsweise über Kugellager in einem einstellbaren Lagerzylinder gehalten ist, in Richtung ihrer Achse spielfrei gehalten wird. Dies kann man beispielsweise durch eine Mutter mit darübergesetzter Kontermutter erreichen.
  • Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind der Schneidkopf und die Antriebswelle hohl, die Hohlräume liegen in Flucht zueinander, und die Antriebswelle ist an ihrem hinteren, der Schneidkopfspitze abgewandten Ende mit mindestens einer Radialbohrung versehen. Sollte wider Erwarten der in der Papierbahn das Mittelteil bildende Schnitt ein Herausreissen dieses Mittelteils von der nicht perforierten Kunststoffbeschichtung mit sich bringen, dann kann dieses Pappstück durch die vorzugsweise als Bohrung ausgebildeten Hohlräume im Schneidkopf und weiter zurück in der Antriebswelle nach rückwärts wandern und durch die eine oder mehrere Radialbohrung (Bohrungen) nach aussen geführt werden.
  • Damit dieses Lösen des Papier-Mittelteils im Stanzlochbereich nicht passiert, ist vorzugsweise die Kreiskante durch die Schnittlinie zwischen dem Zylinder der die Höhlung des Schneidkopfes bildenden Zentralbohrung und einem sich von der Spitze nach rückwärts erweiternden Kegel gebildet. Die eine Fläche hinter der kreisförmigen Messerkante ist also eine zylindrische Fläche, welche die Zentralbohrung umgibt, und die andere Fläche hinter der kreisförmigen Messerkante ist eine Kegelstumpffläche, wobei sich der Kegelstumpf von der Spitze des Schneidkopfes nach rückwärts, d. h. von der Papierbahn fort, erweitert. Durch diese Ausgestaltung der Schneidkopfspitze sind die richtigen Flächenteile mit Reibung beaufschlagt: die grösste Reibung entsteht nämlich bei einem solchen Schneidkopfmesser an der beschriebenen Kegelstumpffläche. Hier entstehen um so grössere Drücke, je grösser der Radius der Kegelstumpffläche ist. Die geringste Reibung hingegen ergibt sich bei diesem Messer gemäss der Erfindung im Bereich der zylindrischen Fläche, d. h. am Umfang der Zentralbohrung. Auf diese Weise kann das Papier-Mittelteil am wenigsten durch das Eindringen des Messers mit der Zentralbohrung von der Haftstelle, vorzugsweise vom gegenüberliegenden Kunststoff, abgerissen werden. Das runde Mittelteil bleibt also in der Papierbahn.
  • Auf der Einstellmutter kann ferner in zweckmässiger Weise eine Skala angebracht werden, die mit einem auf dem äusseren Träger für Schneidkopf und Antriebswelle angebrachten Zeiger zusammenwirkt. Auf diese Weise erhält man eine einfache Anzeige für die Schneidtiefe, weil die Skala in Schneidtiefe geeicht werden kann.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
    • Fig. 1 die Querschnittsansicht einer Stanzvorrichtung gemäss der Erfindung von der Seite,
    • Fig. 2 eine Draufsicht auf die Stanzvorrichtung der Fig. 1 und
    • Fig. 3 abgebrochen und schematisch in vergrössertem Massstab das kreisrunde Messer an der Spitze des Schneidkopfes in der gewünschten Eindringtiefe in der Papierbahn.
  • In den Figuren 1 und 2 sieht man eine im Bereich der in Figur 1 angedeuteten und allgemein mit 1 bezeichneten Prägestation mit den zwei Prägeplatten 2 und 3 angeordnete Stanzvorrichtung mit einem stanzstempelseitigen Trägerbalken 4 (rechts in den Figuren 1 und 2) und einem gegenplattenseitigen Trägerbalken 5 (links in den Fig. 1 und 2). Auf dem Trägerbalken 4 ist der äussere Träger 6 mit seiner stirnseitigen Anlagefläche 7 befestigt, während auf dem gegenüberliegenden Trägerbalken 5 der Trägerbock 8 für die federnd gelagerte Platte 9 angebracht ist. An den Trägerbalken 4 und 5 sind, wie schon erwähnt, auch die Prägeplatten 3 und 2 befestigt. Diese sind an den mit 10 bezeichneten Stellen mit Prägeeinrichtungen (Wulst und Rinne) versehen.
  • Die federnd gelagerte Gegenplatte 9 ist über zwei Schrauben 11 geführt und gegen die Druckfeder 12 abgestützt. Dadurch hat sie die Möglichkeit der Bewegung in Richtung des in Fig. 2 gezeigten Doppelpfeiles 13, wenngleich auch der Trägerbalken 4 bzw. 5 oder beide die Möglichkeit der Bewegung in Richtung der gezeigten Doppelpfeile 14 hat bzw. haben. Man erkennt, dass mindestens in der einen Richtung (in Fig. 1 senkrecht auf die Papierebene und in Fig. 2 in der Papierebene von oben nach unten) die federnd gelagerte Platte 9 eine grosse Oberfläche hat, insbesondere im Verhältnis zu dem in der Papierbahn 15 einzustanzenden Loch.
  • Am Trägerbalken 4 ist der äussere Träger 6 befestigt, der einseitig nach hinten hin offen ist, vorn auf der Stirnseite die Anlagefläche 7 bildet und in der Mitte mit einer weiteren Öffnung versehen ist, durch welche der Schneidkopf 16 vor die Anlagefläche 7 hinausragen kann. In der zylinderförmigen Höhlung 17 dieses äusseren Trägers 6 ist ein einstellbarer Lagerzylinder 18 in Richtung der Längsachse 19 der gesamten Anordnung verschieblich angeordnet. Auch der einstellbare Lagerzylinder 18 ist innen hohl ausgebildet und haltert die in Axialrichtung 19 im Abstand voneinander angeordneten Kugellager 20 für die konzentrisch angeordnete und gestützte, hohle Antriebswelle 21, in deren vorderem Ende der Schneidkopf 16 eingeschraubt ist, und deren hinteres Ende über die Kupplung 22 an der Antriebswelle des Motors 23 befestigt ist. Ausserdem befinden sich an diesem hinteren Ende zwei Radialbohrungen 24 über die Kegelstumpffläche 25 in freier Verbindung zur Aussenluft.
  • Man erkennt insbesondere aus Fig. 1, dass die beiden im Schneidkopf 16 koaxial angeordneten, in Flucht miteinander befindlichen, zylindrischen Höhlungen 26 und 27 in Flucht mit der zylindrischen Höhlung 28 und deshalb in Verbindung mit dieser stehen, welche als Zentralbohrung längs der Achse 19 in der Antriebswelle 21 angeordnet ist. Weiterhin stehen die Radialbohrungen 24 mit der zylindrischen Höhlung 28 in Verbindung, so dass im Betrieb aus der Papierbahn 15 ausgestanzte Papierstücke, die wider Erwarten hin und wieder doch abgerissen sein sollten, auf dem eben beschriebenen Weg der miteinander in Verbindung stehenden Höhlungen nach aussen gelangen können.
  • Der Motor 23 ist über Schrauben 29 und Hülsen 30 an einer länglichen Motorträgerplatte 31 befestigt.
  • Am einstellbaren Lagerzylinder 18 ist diese Motorträgerplatte 31 fest angebracht, so dass sich beim Verschieben längs der Achsen 19 nach vorn (in den Fig. 1 und 2 links) bzw. nach hinten (in den Fig. 1 und 2 nach rechts) Motor 23 mit Hülsen 30, Motorträgerplatte 31, Lagerzylinder 18, Antriebswelle 21 und Schneidkopf 16 bewegt werden. Damit diese Verschiebung in Richtung der Achse 19 einwandfrei und exakt durchgeführt werden kann, ist der einstellbare Lagerzylinder 18 über die Kugellager 20, eine Distanzscheibe 32 und zwei hintereinander gesetzte Muttern 33 absolut gegen eine Bewegung in Richtung der Achse 19 spielfrei eingeklemmt.
  • Die Einstellung selbst erfolgt mit Hilfe der Einstellmutter 34, auf der eine in Fig. 2 gezeigte Skala 35 für das Zusammenwirken mit einem Zeiger 36 auf dem äusseren Träger 6 vorgesehen ist. Durch Drehen der Einstellmutter 34 wird die oben beschriebene Einheit aus Motor 23, einstellbarem Lagerzylinder 18, Antriebswelle 21 und Schneidkopf 16 in Richtung der Achse 19 nach vorn oder hinten (links oder rechts in den Zeichnungen) verschoben. Die Einstellmutter 34 wirkt über die Reibklemmfläche 37 auf den äusseren Träger 6 und wird andererseits über die Feststellschrauben 38 festgeklemmt. Auf diese Weise kann die Spitze 40 des Schneidkopfes 16 um den gewünschten Abstand über die Anlagefläche 7 des äusseren Trägers 6 hinausragend eingestellt werden.
  • In Figur 3 sieht man schematisiert und abgebrochen die Spitze 40 des Schneidkopfes 16, der sich z.B. in Richtung des Pfeiles 39 dreht und in die Papierbahn 15 mit der äusseren Kunststoffschicht 41, dem Trägermaterial aus Papier 42 und der inneren Kunststoffschicht 43 unter Schneiden hineingedrückt ist. Das kreisrunde Messer an dieser Spitze 40 ist durch die Kreiskante 44 gebildet, welche durch eine Schnittlinie entsteht, die sich ergibt, wenn man den Zylinder der die vordere Höhlung 26 des Schneidkopfes 16 bildenden Zentralbohrung mit einem Kegel schneidet, der sich von der Spitze 40 nach rückwärts (in Fig. 3 nach oben) erweitert, so dass sich die Kegelstumpffläche 45 ergibt.
  • In den Bereichen vor der Kegelstumpffläche 45 oben am äusseren Kunststoff 41 wird der grösste Druck auf die Papierbahn 15 übertragen. Zur Spitze 40 hin nimmt dieser Druck langsam ab. In der zylindrischen Höhlung 26 ist durch die Messerkante 44 das Mittelteil 46 aus der Papierbahn 15 herausgeschnitten, welches in etwa die Form eines Zylinders hat. Die Reibung zwischen dem Zylindermantel und der zylindrischen Höhlung 26 bzw. deren Oberfläche ist gegen Null hin und vergleichsweise geringer als an der Kegelstumpffläche 45.
  • Im Betrieb fahren die Trägerbalken 4 und 5 auseinander, die Papierbahn 15 wird von oben nach unten gefördert und zwischen die Prägestempel 2 und 3 sowie die Anlagefläche 7 und die dieser gegenüberliegende Oberfläche der federnd gelagerten Platte 9 eingeschoben. Wenn nun die Trägerbalken 4 und 5 aufeinanderzu bewegt werden, gerät die einlagig oder zweilagig eingelegte Papierbahn 15 zunächst - von der Anlagefläche 7 des äusseren Trägers 6 geschoben - in Gegenanlage an die der Anlagefläche 7 gegenüberliegenden Oberfläche der federnd gelagerten Platte 9, die unter Zusammendrücken der Feder 12 in den Fig. 1 und 2 nach links ausweicht. Der Motor 23 versetzt die Antriebswelle 21 mit dem Schneidkopf 16 in Drehung gemäss Pfeil 39 in Fig. 3 und führt hierbei den Schnitt in die gewünschte Tiefe, wie in Fig. 3 gezeigt ist, durch. Man erkennt aus Fig.3, dass die innenliegende Kunststoffschicht 43 unverletzt verbleibt, so dass die Dichtigkeit nicht gefährdet ist. Die Haftung zwischen dem Mittelstück 46 und der Kunststoffschicht 43 reicht aus, bzw. ist kleiner als die Reibung zum Schneidkopf 16 hin, so dass das zylinderförmige Mittelteil 46 auch dann haften bleibt, wenn der Schneidkopf 16 wieder zurückgezogen wird.
  • Nach dem Stanz-Schneidvorgang bewegt sich der Schneidkopf 16 aus der in Figur 3 dargestellten Position dadurch heraus, dass die Trägerbalken 4 und 5 wieder auseinander bewegt werden.
  • Die Spitze 40 des Schneidkopfes 16 steht genau so weit vor der Anlagefläche 7 des äusseren Trägers 6 heraus, wie in dem vorstehend erwähnten Betrieb der Einschnitt erfolgen soll, d. h. z. B. um 0,35 mm, wenn das eingangs erwähnte Beispiel verwendet wird. Die Schnittiefe wird durch den Abstand zwischen der gefedernden Platte 9 und dem äusseren Träger 6 bzw. dessen stirnseitige Anlagefläche 7 bestimmt. Auf diesem Abstand kann die Messerkante 44 in die Papierbahn 15 eindringen.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Einstanzen eines Loches in eine Papierbahn, insbesondere für die Herstellung von Flüssigkeitspackungen, mit einem beweglichen, mit Druck gegen eine Gegenplatte führbaren Stanzstempel mit kreisrundem Messer an seiner Spitze, wobei der Stanzstempel (16, 21) einen drehbar angetriebenen Schneidkopf (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (16) in einem äusseren Träger (6) gehaltert und relativ zu diesem mittels einer Einstellmutter (34) in axialer Richtung (19) einstellbar und arretierbar ist, dass der äussere Träger (6) gegen eine federnd gelagerte Platte (9) grosser Oberfläche andrückbar ist und dass das kreisrunde Messer an der Spitze (40) des Schneidkopfes (16) durch eine Kreiskante (44) gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (16) an einer Antriebswelle (21) lösbar befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (16) und die Antriebswelle (21) hohl sind, die Hohlräume (26, 27, 28) in Flucht zueinander liegen und die Antriebswelle (21) an ihrem hinteren, der Schneidkopfspitze (40) abgewandten Ende mit mindestens einer Radialbohrung (24) versehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiskante (44) durch die Schnittlinie zwischen dem Zylinder der die Höhlung (26) des Schneidkopfes (16) bildenden Zentralbohrung und einem sich von der Spitze (40) nach rückwärts erweiternden Kegel (45) entsteht.
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