Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Trennung von Nutzen
und Abfall eines gestanzten oder geschnittenen Materialbogens sowie eine Anlage
zur Herstellung von Nutzen aus einem Materialbogen.
Zur Herstellung von Faltschachtelzuschnitten aus einem Kartonbogen sind Flachbett-Stanzverfahren
bekannt, bei denen der Kartonbogen in einem Stanzwerkzeug
einer Stanzmaschine auf einer Gegenstanzplatte abgelegt wird. Anschließend wird
eine Stanzform mit an der Unterseite angeordneten Stanzmessern und Rillinien mit
hoher Kraft abgesenkt und stanzt Nutzen (Gut-Teile) aus.
Zur nachfolgenden Trennung des Materialbogens in Nutzen und Abfall wird der Bogen
in eine Abfaltrenneinrichtung weitertransportiert, wie sie beispielsweise in der DE
41 24 098 C1 beschrieben ist. Um ein Lösen des Abfalls während des Transports in
die Abfalltrenneinrichtung zu verhindern, sind die Stanzmesser in der Stanzform so
angeordnet, daß nach dem Stanzprozess kleine Verbindungsstege zwischen den
Abfällen und den Nutzen verbleiben. Diese Verbindungsstege ermöglichen es, daß
der Bogen aus dem Stanzwerkzeug mit Abfall und Nutzen auf eine Auflageplatte in
der Abfalltrenneinrichtung gezogen werden kann. In der Abfalltrenneinrichtung werden
spezielle, an einem Ausbrechwerkzeuge vorgesehene Ausbrechelemente auf
die Abfallzonen gedrückt, so daß sich der Abfall an den Verbindungsstegen löst und
durch Durchbrüche in der Auflageplatte in einen unteren freien Raum fällt.
Zur Anpassung der Abfalltrenneinrichtung an eine neue Zuschnittsform ist jeweils ein
neues Ausbrechwerkzeug mit entsprechend positionierten Ausbrechelementen und
eine neue Auflageplatte erforderlich, in der Durchbrüche den Ausbrechelementen
gegenüberliegend vorgesehen sind. Die Anpassung an eine neue Zuschnittsform ist
daher sehr aufwendig.
Darüber hinaus sind die Verbindungsstege schwierig zu dimensionieren. Sind sie zu
klein, ist kein sicherer Zusammenhalt zwischen Abfall und Nutzen und damit kein
sicherer Transport gewährleistet. Sind sie zu groß, ist der Zusammenhalt zu stark, so
daß beim Trennen des Abfalls Qualitätsprobleme durch deutlich sichtbare Reste der
Verbindungsstege und Risse aufgrund der hohen Ausbrechkräfte entstehen. Aufgrund
des erheblichen Aufwands für eine Anpassung der Stanzwerkzeuge und der
Abfalltrenneinrichtung auf eine neue Zuschnittsform sind das bekannte Verfahren
und die bekannte Vorrichtung zur Trennung von Nutzen und Abfällen nur bei sehr
großen Auflagen wirtschaftlich.
Aus der WO 99/29496 ist es bekannt, Nutzen aus einem Materialbogen durch berührungsloses
Schneiden, wie zum Beispiel durch Laserstrahlen, Wasserstrahlen, Trockeneis
oder Trockenluft, auszuschneiden, wobei der Schnittvorgang durch eine
durch eine Rechner gesteuerte, frei programmierbare Bearbeitungsvorrichtung
durchgeführt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen Mitteln ein Verfahren
sowie eine zuverlässig arbeitende Vorrichtung zur Trennung von Nutzen und
Abfällen eines gestanzten oder geschnittenen Materialbogens zu schaffen, die mit
wenig Aufwand an eine neue Zuschnittsform anpassbar sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand
der Patentansprüche 2 bis 5.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird außerdem durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch
6 gelöst, die in den Patentansprüchen 7 bis 11 vorteilhaft weitergebildet ist.
Eine Anlage, mit der das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt durchgeführt werden
kann, ist Gegenstand des Patentanspruchs 12. Bevorzugte Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Anlage sind Inhalt der Patentansprüche 13 bis 16.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist schnell und einfach an eine neue Zuschnittsform
anpassbar. Es ist beispielsweise lediglich erforderlich, die zweite Anziehungsfläche
der Abfalltrenneinrichtung auf die Geometrie der Nutzen und Abfälle in dem
Materialbogen anzupassen.
Wenn in der Abfalltrenneinrichtung als Anziehungseinrichtung eine Unterdruckeinrichtung
mit einer Ansaugöffnung vorgesehen ist, kann die Anpassung auf einfache
Weise durch die Abdeckung der den Nutzen zugeordneten Bereiche mit einer Maskierung
erreicht werden, deren Luftdurchlässigkeit geringer ist als die Luftdurchlässigkeit
der Ansaugöffnung.
Die geringsten Saugkräfte sind erforderlich, wenn die Ansaugöffnung der Transportvorrichtung
im Bereich des Abfalls mit einer teilluftdurchlässigen Maskierung und die
Ansaugöffnung der Abfalltrenneinrichtung im Bereich des Nutze mit einer luftundurchlässigen
Maskierung versehen ist.
Zur Trennung von Abfall und Nutzen wird die Transportvorrichtung so auf die Abfalltrenneinrichtung
bewegt, daß der Materialbogen auf der Anziehungsfläche der Abfalltrenneinrichtung
aufliegt. Anschließend wird die Transportvorrichtung zu der Nutzenablageeinrichtung
bewegt. Da die Abfälle von der Abfalltrenneinrichtung mit größerer
Anziehungskraft angezogen werden, als von der Transportvorrichtung verbleiben
die Abfälle auf der Abfalltrenneinrichtung. Die Nutzen haften jedoch weiterhin an
der Anziehungsfläche der Transportvorrichtung, da die Anziehungskraft an der Anziehungsfläche
der Transportvorrichtung größer ist als an der Anziehungsfläche der
Abfalltrenneinrichtung. In der Nutzenablageeinrichtung wird die Anziehungskraft der
Anziehungsfläche der Transportvorrichtung abgeschaltet, weshalb die Nutzen von
dieser Anziehungsfläche abfallen und in der Nutzenablageeinrichtung abgelegt werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Anlage mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 12 besonders geeignet. Bei dieser Anlage werden
die Materialbogen durch eine von einem Rechner gesteuerte Bearbeitungseinrichtung
in einem Schnittmuster berührungslos in Nutzen und Abfall getrennt. Das gleiche
Schnittmuster kann zur Herstellung der Maskierung verwendet werden, wodurch
sich der Aufwand für eine Anpassung an eine neue Zuschnittsform deutlich verringert.
Die Maskierung wird vorteilhafterweise von einer einseitig beschichteten Klebefolie
gebildet, die nach dem Schneiden durch die Bearbeitungseinrichtung auf die
Ansaugöffnung der Abfalltrenneinrichtung aufgeklebt wird.
Für eine Automatisierung der Herstellung von Nutzen aus einem Materialbogen ist es
vorteilhaft, eine Nutzenablageeinrichtung vorzusehen, die in Schritten jeweils um
Nutzendicke nach unten bewegbar ist, so daß die Nutzen immer auf der gleichen
Höhe von der Transportvorrichtung übereinander abgelegt werden können. Außerdem
ist es zweckmäßig, die Abfalltrenneinrichtung mit einer Verschwenkmöglichkeit
in eine Schwenkstellung zu versehen, in der Abfälle durch Schwerkraft von der Anziehungsfläche
abfallen können, wenn die Anziehungseinrichtung der Abfalltrenneinrichtung
ausgeschaltet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand von Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- schematisch die Trennung eines Materialbogens in Abfall und Nutzen;
- Fig. 2
- schematisch den Aufbau einer Anlage zur Herstellung von Nutzen aus
einem Materialbogen;
- Fig. 3
- schematisch einen ersten Verfahrensschritt der Anlage von Fig. 2;
- Fig. 4
- schematisch einen zweiten Verfahrensschritt der Anlage von Fig. 2;
- Fig. 5
- schematisch einen dritten Verfahrensschritt der Anlage von Fig. 2;
- Fig. 6
- schematisch einen vierten Verfahrensschritt der Anlage von Fig. 2;
- Fig. 7
- schematisch einen fünften Verfahrensschritt der Anlage von Fig. 2;
- Fig. 8
- eine Unteransicht einer Vakuumsaugplatte einer Transporteinrichtung;
- Fig. 9
- eine Draufsicht auf eine Vakuumsaugplatte einer Abfalltrenneinrichtung.
In Fig. 1 ist schematisch die Trennung eines Materialbogens 10 in einen Nutzen 12
und Abfall 14 gezeigt. Der Nutzen 12 wird beispielsweise durch eine Bearbeitungseinrichtung,
wie sie in der WO 99/29496 gezeigt ist, entlang seiner Außenkontur aus
dem Materialbogen 10 geschnitten. Anschließend werden die Nutzen 12 von dem
Abfall 14 getrennt.
Eine Anlage zur Herstellung von Nutzen aus einem Materialbogen ist in Fig. 2 schematisch
gezeigt. Die Anlage weist als Grundelemente eine Bearbeitungseinrichtung
16, in der Nutzen 12 entlang ihrer Außenkontur aus dem Materialbogen 10 geschnitten
und Faltlinien in den Nutzen 12 durch berührungslose Abtragung von Material
des Materialbogens ausgebildet werden, eine Abfalltrenneinrichtung 18, in der die
Nutzen 12 von dem Abfall 14 getrennt werden, und eine Nutzenablage 20 auf, in der
die Nutzen 12 übereinander gestapelt werden. Außerdem ist eine Transportvorrichtung
22 vorgesehen, die den Materialbogen 10 von der Bearbeitungseinrichtung 16
zur Abfalltrenneinrichtung 18 und Nutzen 12 von der Abfalltrenneinrichtung 18 zur
Nutzenablage 20 befördert.
Als Bearbeitungseinrichtung 16 kann eine Laservorrichtung verwendet werden, wie
sie beispielsweise in der WO 99/29496 beschrieben ist. Bei dieser Laservorrichtung
werden die Schnitte und Faltlinien durch einen Laserstrahl durchgeführt, der in einem
Resonator erzeugt und auf ein Vielfaches seines ursprünglichen Durchmessers
aufgeweitet wird, bevor er nach einer auf zwei computergesteuerte Spiegel eines
Strahlablenksystems trifft, die den Laserstrahl in x- bzw. y-Richtung ablenken. Über
eine dem Materialbogen zugewandte Planfeldoptik wird der Laserstrahl auf den zu
bearbeitenden Bogen fokussiert, auf dem er frei programmierbare Faltlinien und
Schnitte erzeugen kann.
Die Transporteinrichtung 22 umfasst eine Vakuumsaugplatte 24, die an eine Unterdruckeinrichtung
(nicht gezeigt) angeschlossen ist. Die Vakuumsaugplatte weist an
ihrer Unterseite eine ebene Ansaugfläche 28 (Fig. 8) auf, die von einer Ansaugöffnung
gebildet wird, die nach unten durch ein Gitter 30 begrenzt wird. Auf das Gitter
30 ist eine Maskierung 32 aus teilluftdurchlässigem Material aufgeklebt. Die Maskierung
32 weist in ihrem Mittelbereich einen Ausschnitt 34 auf, dessen Lage und Form
der Form des Nutzen 12 in dem Materialbogen 10 entspricht.
Die Form und die Größe der Ansaugfläche 28 der Vakuumsaugplatte 24 entspricht
im wesentlichen der Größe und Form des Materialbogens 10.
Die Abfalltrenneinrichtung 18 weist ebenfalls eine Vakuumsaugplatte 36 auf, deren
Aufbau dem der Vakuumsaugplatte 24 entspricht. Wie es in Fig. 9 gezeigt ist, ist auf
dem die Ansaugöffnung begrenzenden Gitter 38 der Ansaugfläche 39 eine Maskierung
40 aus luftundurchlässigem Material angebracht, deren Form und Lage exakt
der Form und Lage des Nutzens 12 in dem Materialbogen 10 entspricht. Die
Größe und Form der Ansaugfläche 39 der Vakuumsaugeinrichtung 36 entspricht im
wesentlichen der Form und Größe des Materialbogens 10. Die Maskierung 40 ist der
Position der Nutzen 12 in dem Materialbogen 10 entsprechend auf dem Gitter 38
angebracht.
Wie es in Fig. 2 durch den Pfeil A angedeutet ist, ist die Vakuumsaugplatte 36 um
90° um eine horizontale Achse verschwenkbar.
Die Nutzenablage 20 weist eine ebene Auflageplatte 42 auf, auf der Nutzen 12
übereinander abgelegt werden. Wie es durch den Pfeil B in Fig. 2 angedeutet ist, ist
die Auflageplatte 22 durch eine Hubeinrichtung (nicht gezeigt) in vertikaler Richtung
in Schritten verschiebbar.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wird die Vakuumsaugplatte 24 zur Abnahme eines bearbeiteten
Materialbogens 10 auf die ebene Auflagefläche 15 der Bearbeitungseinrichtung
16 über dem Materialbogen 10 abgesenkt. Die Absenkung erfolgt so, daß der
Ausschnitt 34 der Maskierung 32 mit dem Nutzen 12 in Deckung liegt. Anschließend
wird die mit der Vakuumsaugplatte 24 in Verbindung stehende Unterdruckeinrichtung
eingeschaltet, wodurch der Materialbogen 10 (Nutzen 12 und Abfall 14) angesaugt
wird. Da die Ansaugkraft im Bereich der Maskierung 32 wegen deren Teilluftdurchlässigkeit
verringert ist, wird der Abfall 14 mit einer geringeren Ansaugkraft angesogen
als der Nutzen 12, der direkt an dem Gitter 30 anliegt.
Anschließend wird die Vakuumsaugplatte 24 in Richtung der Abfalltrenneinrichtung
18 befördert und auf die Vakuumsaugplatte 36 so abgesenkt, daß der Nutzen 12 mit
der Maskierung 40 in Deckung liegt (Fig.4). Jetzt wird die Unterdruckeinrichtung der
Vakuumsaugplatte 36 aktiviert. Aufgrund der Luftundurchlässigkeit der Maskierung
40 wird keine Ansaugkraft auf den an der Ansaugfläche 28 der Vakuumsaugplatte
24 haftenden Nutzen 12 ausgeübt. Die Ansaugkraft in dem die Maskierung 40 umgebenden
Bereich der Ansaugfläche 39 der Vakuumsaugplatte 36 ist größer als die
Ansaugkraft, die im Bereich der Maskierung 32 auf den an der Ansaugfläche 28 haftenden
Abfall ausgeübt wird.
Nun wird die Vakuumsaugeinrichtung 24 in vertikaler Richtung von der Vakuumsaugplatte
36 wegbewegt (Fig. 5), wobei der Abfall aufgrund der höheren Ansaugkraft an
der Vakuumsaugplatte 36 in seinem Bereich auf dieser verbleibt. Der Nutzen 12 haftet
weiterhin an dem Ausschnitt 34 der Ansaugfläche 28 der Vakuumsaugeinrichtung
24.
Gleichzeitig wird die Vakuumsaugplatte 36 um 90° um die horizontale Achse verschwenkt
und die mit der Vakuumsaugplatte 36 in Verbindung stehende Unterdruckeinrichtung
abgeschaltet. Da nun keine Ansaugkraft mehr an der Ansaugöffnung 38
ausgeübt wird, rutscht der Abfall 14 nach unten ab und kann in einem Behälter (nicht
gezeigt) aufgefangen werden.
Anschließend wird die Vakuumsaugplatte 24 der Abfalltrenneinrichtung 22 über die
Auflageplatte 42 der Nutzenablage 20 bewegt und nach unten so weit abgesenkt, bis
sich die Ansaugfläche 28 auf einer Ablagehöhe H befindet (Fig. 6). Diese Ablagehöhe
H ist so gewählt, daß bei Ablage des ersten Nutzens 12 auf der Auflageplatte 42
der Abstand zwischen der Auflagefläche der Auflageplatte 42 und der Ansaugfläche
28 der Dicke des Nutzens 12 entspricht. Für ein Aufeinanderstapeln weiterer Nutzen
12 ist die Auflageplatte 42 durch die Hubeinrichtung in Schritten um einen Weg vertikal
nach unten verschiebbar, der der Dicke der Nutzen 12 entspricht. Hierdurch wird
gewährleistet, daß die Auflageplatte 42 zur Ablage der Nutzen 12 immer nur auf die
Ablagehöhe H abgesenkt werden muss.
Nach Ablage der Nutzen 12 wird die Vakuumsaugplatte 24 wieder zur Bearbeitungseinrichtung
16 verfahren, in der bereits ein weiterer Materialbogen 10 bearbeitet
worden ist (Fig. 7).
Die Maskierungen 32 und 40 können auf einfache Weise mittels der Bearbeitungseinheit
16 hergestellt werden. Hierzu wird das Maskierungsmaterial, dessen Form
und Größe der des Materialbogens 10 entspricht, auf die Auflagefläche 15 der Bearbeitungseinrichtung
16 so aufgelegt, daß seine Position der Position eines zu bearbeitenden
Materialbogens 10 entspricht. Anschließend wird das Material entsprechend
der für den Ausschnitt der Nutzen 12 aus dem Materialbogen 10 vorgesehenen
Schnittmusterprogrammierung durch Laserstrahl ausgeschnitten. Die Maskierungen
32 und 40 können somit ohne größeren Arbeitsaufwand mit einer bereits
vorhandenen Programmierung hergestellt werden.
Die Materialien der Maskierungen 32, 40 werden so gewählt, daß sie für ein Schneiden
durch die Bearbeitungseinrichtung 16 geeignet sind. Um nicht zu starke Unebenheiten
zu erhalten, sollte das Material möglichst dünn sein. Als luftundurchlässiges
Material für die Maskierung 40 kann beispielsweise eine Kartonage mit 0,5 mm
Dicke verwendet werden. Dies entspricht einer Standardkartonage für Faltschachteln.
Als Material für die Maskierung 40 auf der Vakuumsaugplatte 36 der Abfalltrenneinrichtung
18 ist besonders eine einseitig beschichtete Klebefolie geeignet. Zur
Herstellung der Maskierung wird die Klebefolie auf die Auflagefläche 15 der Bearbeitungseinrichtung
16 gelegt und anschließend die das Klebemittel abdeckende
Schutzfolie abgezogen. Dann wird durch die Bearbeitungseinrichtung 16 das im
Rechner hinterlegte Schnittmuster aus der Klebefolie ausgeschnitten. Die Abfallbereiche
werden manuell entfernt, so daß nur die Maskierung 40 auf der Auflagefläche
15 verbleibt. Die Vakuumsaugplatte 24 wird durch die Vakuumsaugplatte 36 ausgetauscht
und von der Transporteinrichtung 22 über die Auflagefläche 15 der Bearbeitungseinrichtung
16 gefahren und abgesenkt. Hierdurch wird die Maskierung 40 auf
das Gitter der Ansaugöffnung 38 geklebt. Anschließend wird die Vakuumsaugplatte
36 wieder an der Abfalltrenneinrichtung 18 angebracht.
Zur Herstellung der Maskierung 32 der Vakuumsaugplatte 24 der Transporteinrichtung
22 wird ein teilluftdurchlässiges Material, das einseitig mit Kleber beschichtet ist,
auf der Auflagefläche 15 der Bearbeitungseinrichtung 16 abgelegt und das Material
entsprechend dem im Rechner hinterlegten Schnittmuster ausgeschnitten. Daraufhin
werden die der Form der Nutzen 12 entsprechenden Bereiche herausgenommen.
Die Vakuumsaugplatte 24 wird von der Transporteinrichtung 22 über die Bearbeitungseinrichtung
16 gefahren und abgesenkt, wodurch das verbliebene Maskierungsmaterial,
dessen Form der Abfallform entspricht, auf die Vakuumsaugplatte 14
geklebt wird. Als teilluftdurchlässiges Material kann dünnes Papier, Kartonmaterial
mit Luftdurchbrüchen oder ähnliches durchlässiges Gewebe verwendet werden.