EP1235668A1 - Kerbschnittvorrichtung zum schneiden von verpackungsmaterialien - Google Patents

Kerbschnittvorrichtung zum schneiden von verpackungsmaterialien

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EP1235668A1
EP1235668A1 EP00977338A EP00977338A EP1235668A1 EP 1235668 A1 EP1235668 A1 EP 1235668A1 EP 00977338 A EP00977338 A EP 00977338A EP 00977338 A EP00977338 A EP 00977338A EP 1235668 A1 EP1235668 A1 EP 1235668A1
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EP
European Patent Office
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knife
force
die
cutting device
cut
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EP00977338A
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Hans-Peter Rohrer
Heinz Zumsteg
Alfred Raggenbass
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Rohrer AG
Original Assignee
Rohrer AG
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a notch cutting device for cutting packaging materials, as defined in the preamble of independent claim 1.
  • the films used here are generally plastic or metal films, for example made of polystyrene, polyethylene, polypropylene or aluminum, and in particular composites thereof.
  • Notch cut devices which have a die and a knife part with a large number of knives and stamps, are used for separating packaging, among other things.
  • the strand of packaging material in which the individual packages are usually already formed, is inserted between the die and the knife part.
  • the die and the knife part are then moved towards one another, as a result of which the packaging material is pinched, punched by the punches and cut by the knives.
  • the die and the knife part are moved apart again, ensuring that the packaging material detaches from the knife part and the die, so that the packaging material strand is advanced further can.
  • the release of the packaging material is achieved, for example, on the part of the knife by resilient wipers and on the part of the die by pulling the latter away.
  • the packaging material can either be cut completely or it can even be notched, i.e. be cut, the latter leading to the formation of predetermined separation points, as are known, for example, from connected yoghurt pots. Whether a knife cuts through the packaging material completely or only cuts it depends on how close the die and the knife are brought to each other. Depending on the packaging material, there are different minimum distances between the die and knife for a complete separation of the same is coming.
  • a notch cutting device of the type mentioned at the outset is to be created which, with the least possible wear on the knives, enables a clean cut to be carried out with high process reliability, in particular also with tough packaging materials.
  • the essence of the invention is that in a notch cutting device for cutting packaging materials, with a die and a knife part, which has at least two knives, the die and the knife part being movable relative to one another to make a cut, at least one of the knives is arranged in a force-dependent manner in the knife part in such a way that its position relative to a tool plate changes in a defined manner as a function of the force arising from contact with a packaging material or the die, one being in the case of contact between the knife and the die Force acts on the knife that does not exceed a predetermined maximum force.
  • the knife part is arranged as a function of force, differences between individual knives with regard to the minimum distance between the knife and the die can be compensated for when making a cut. Since the knife, which is arranged depending on the force, changes its position depending on the force exerted on the knife by the packaging material or by the die, this means e.g. can retreat, and since a predetermined maximum force is not exceeded even in the event of a contact between the knife and the die, unnecessarily high forces on the knife and thus unnecessary material stress and wear, in particular material fatigue and deformation of the knife edge can be avoided or minimized become. In addition, it is not necessary to immediately replace a knife that is more worn than the other, since the shortening of individual knives caused by wear is compensated for by less retraction of these knives.
  • the die can then be brought all the way to all these knives or all these knives can be brought all the way to the die.
  • the predetermined maximum force is advantageously adjustable. This setting can be used, for example, to adapt to a specific packaging material.
  • the notch cutting device is advantageously designed and controlled in such a way that when a cut is made by moving the knife part and the die onto the knife, a force of at most 1000 N per mm knife length, preferably 10-100 N per mm knife length and per mm thickness of the packaging material to be cut. With these forces, the knives are not worn out unnecessarily quickly. In order to make a good cut, on the other hand, depending on the packaging material, a separation force of at least 10 N per mm knife length and per mm material thickness is generally required.
  • the arrangements of the individual knives in the knife part are advantageously between a cutting position and one Notch position changeable, a knife in the cutting position when making a cut completely cuts through the packaging material arranged between the knife and the die, while a knife in the notch position only cuts the packaging material arranged between the knife and the die. This enables the cutting configuration to be changed in a simple manner.
  • the latter is mounted on the tool plate via a gas cushion, preferably means for supplying and discharging gas into or out of the gas cushion, which enable the position of the Knife against the tool plate from the force acting on the knife.
  • a gas cushion preferably means for supplying and discharging gas into or out of the gas cushion, which enable the position of the Knife against the tool plate from the force acting on the knife.
  • This setting can be used, for example, to adapt to a specific packaging material.
  • a liquid medium is used instead of a gas.
  • a knife for the force-dependent arrangement of a knife, it is mounted on a tool plate via at least one elastic part, preferably one or more compression springs or a rubber cushion.
  • at least one direct or indirect stop for the knife which limits the compression of the elastic part by the knife, for example by absorbing the active forces together with the knife when the knife retreats strongly.
  • the elastic part is protected against impermissibly high de- Formations and stresses protected.
  • At least one of the knives in the knife part is arranged so that it retracts in a force-dependent manner so that it retains its position under a load that is less than a limit force and at a load that is greater than this limit force. As soon as the die exerts a force on the knife that is higher than the limit force, the knife withdraws. In this way, unnecessary wear or damage to the knife, for example in the case of a foreign body present on the packaging material at the interface, can be avoided.
  • each knife in the knife part against which the knife is supported directly or indirectly in the notch position when making a cut.
  • the stop is preferably adjustable so that the depth of cut can be changed.
  • a stop preferably adjustable, in the knife part, against which the knife is supported, directly or indirectly, when making a part of a cut that requires a comparatively greater cutting force, while the rest is following the cut, which requires a comparatively smaller cutting force, is spaced from it.
  • the force acting on the knife unites reached a certain value, the knife is supported directly or indirectly on the stop. If the force acting on the knife falls below this certain value again, for example at the end of the cutting process, the force-dependent arrangement moves the knife into a position closer to the die or it is moved completely to the die and the packaging material is completely separated.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a first exemplary embodiment of the notch cutting device according to the invention with knives and stops for the notch position arranged in a force-dependent manner by means of gas cushions;
  • FIG. 2 shows a bottom view of the knife part of the notch cutting device from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a detail of the notch cutting device from FIG. 1 in the cutting and punching position
  • Fig. 4 - a sectional view of part of the notch cutting device along the line II in Fig. 1 with a strand of packaging material before cutting;
  • Fig. 6 - a sectional view of part of a second
  • FIG. 7 the notch cutting device according to FIG. 6 in the cutting and punching position
  • Fig. 8 - a sectional view of part of a third
  • FIG. 9 the notch cutting device according to FIG. 8 in the cutting and punching position
  • FIG. 10 shows a sectional view of part of a fourth exemplary embodiment of the notch cutting device according to the invention with knives and stops arranged to be force-dependent by means of compression springs for supporting the knives;
  • FIG. 11 the notch cutting device according to FIG. 10 in a first cutting and punching position
  • Fig. 12 the notch cutting device according to FIG. 10 in a second cutting and punching position.
  • the illustrated first exemplary embodiment of a notch cutting device comprises, as a framework, a table top 7 and a head board 70, which are connected to one another by a total of four connecting columns 71, two of which are visible in FIG. 1.
  • a tool plate 4 is fastened to the head plate 70, on which in turn a stamp holding plate 31 is attached.
  • a total of four knives 2, which together form approximately a square, four stops 25, four punches 3, eight wipers 5 and two guide columns 41 are arranged on the tool plate 4 and the punch holding plate 31.
  • the elements arranged directly and indirectly on the tool plate 4 are also referred to collectively as a knife part in the context of the present description.
  • the two guide columns 41 each protrude into a guide column channel 14 which is formed in a die base 13 and a die plate 11 mounted thereon.
  • the die plate 11 carries a die 1 and, together with it, has four punch channels 12, into which the four punches 3 penetrate when a cut is made.
  • the die base 13, the die plate 11 and the die 1 are moved vertically upwards by means of a piston 61 of a hydraulic drive with a hydraulic cylinder 6, so that the packaging material 9 is clamped and cut between the die 1 and the knife part becomes .
  • the knives 2 are each connected to a piston 22 by means of two knife holders 21, each of which is vertically displaceably mounted in a gas chamber 23 formed in the tool plate 4.
  • the gas chamber 23 On the piston side facing away from the plunger holding plate 31, the gas chamber 23 is filled with a gas, for example N 2 or compressed air, which is under a pressure of up to 300 bar.
  • An annular seal 26 prevents gas from escaping from the gas chamber 23 between the chamber wall and the piston 22.
  • the gas cushion present in the gas chamber 23 forms a compressible mass which, when the pressure on the knife 2 is sufficiently great and thus on the knife holder 21 is compressed onto the piston 22, so that the piston 22 and the knife 2 move upward can dodge.
  • Gas can be withdrawn or supplied to the gas chamber 23 via a gas channel 24, as a result of which the pressure or a limiting force can be set. If a smaller force than the limit force acts on the knife 2, it maintains its position relative to the tool plate 4; if a force acts greater than the magnitude, it will recede.
  • the pressure is preferably set such that a force of typically 10-100 N per mm knife length and per mm thickness of the packaging material, but at most 1000 N per mm knife length, acts on the knife 2 during the cutting.
  • the stop 25 serves as an indirect support for the knife 2 in the so-called notch position. If the packaging material 9 is not to be completely cut through, but only to be cut or notched, then the knife 2 has to be cut Surrender of a cut even at the lowest pressure, which can be achieved by lowering the gas pressure in the gas chamber 23 by removing gas via the gas channel 24. When making a cut, the knife 2 deflects upwards until the piston 22 abuts the stop 25.
  • the notch cut depth in the packaging material 9 can be adjusted by vertically adjusting the stop 25, here by screwing it in or out.
  • the stamps 3 are screwed tightly to the tool plate 4 and held by the stamp holding plate 31. When making a cut, they punch star-shaped holes in the packaging material 9 and penetrate into the stamp channels 12 in the die 1.
  • the wipers 5 are mounted in the tool plate 4 via compression springs 51.
  • the wipers 5 are first pressed into the tool plate 4 by the die 1, the compression springs 51 being compressed. If the die 1 is then pulled down again, the compression springs 51 relax and push the wipers 5 and the latter push the packaging material 9 downwards.
  • FIG. 5 shows the notch cutting device when cutting packaging material 9 in the form of yoghurt cups at the point in time at which the die 1 and the knife part are at the smallest distance from one another.
  • the left knife 2 in the cutting position has completely cut through the packaging material 9 and touches the Die 1, while the right knife 2 in the notch position has only cut or notched the packaging material 9.
  • the cutting position of the left knife 2 results from the fact that from a compressed gas supply 8 via a pressure reducer 81, a left switching valve 82 and the left gas channel 24, the gas chamber 23 is acted upon by compressed gas, which exerts a force on the left piston 22 is greater than the separating force used for cutting.
  • the separating force required depends on the packaging material 9 to be cut, but is normally at least 10 N per mm of knife length and per mm of thickness of the packaging material. It can be seen that the left piston 22 has shifted a little upwards in the position shown in FIG. 5 with respect to the basic position shown in FIG. 4, the knife 2 has therefore been pushed upwards by the die 1, with compression of the Compressed gas present in the gas chamber 23.
  • This second exemplary embodiment of a notch cutting device according to the invention largely corresponds to the first.
  • the gas channels 124 are each arranged centrally above the gas chambers 123.
  • a notch cutting device designed in this way is particularly advantageous when a knife 2 sometimes has to be disconnected so that it no longer cuts at all.
  • the force-dependent arrangement of the knives 2 does not take place via gas cushions, but rather via two mechanical compression springs 222, which are arranged in the tool plate 204.
  • a counter or limit force generated by the compression springs 222 can be set by means of adjusting screws 223.
  • the knife 2 begins to recede after the counter or limit force has been reached, the force at the knife edge having to increase further with the distance that the knife is to recede.
  • the counter or limit force can also be set to the value 0. In this case, the knife 2 begins to retreat when the packaging material 9 is touched.
  • the structure of the notch cutting device corresponds to that of the first two exemplary embodiments.
  • This fourth embodiment of a notch cutting device according to the invention largely corresponds to the third.
  • the stamp holding plate 331 is provided with stops 332 for the knife holder 321 having shoulders 322.
  • an intermediate plate 333 is arranged between the knife holders 321 and the compression springs 222.
  • the knives 2 which are arranged in a force-dependent manner, are supported on the stops 332 via the shoulders 322 of the knife holders 321 as soon as the forces acting on the knives 2 are caused by the
  • Compression springs 222 reach certain values, similar to that described in the first exemplary embodiment for the knives 2 in the so-called notch position. If the forces acting on the knives 2 fall below the forces defined by the compression springs 222, e.g. towards the end of the cutting process, the knives 2 are pressed down against the die 1 with the forces defined by the compression springs 222, as shown in FIG. 12.
  • the defined forces can also, as in the first two exemplary embodiments, len, by gas pillows or by pillows, which are formed by a liquid medium, are applied.
  • the stops 332 also fulfill the function of protecting the mechanical compression springs 222 against impermissibly high deformations or stresses by limiting the retraction of the knives 2.
  • the knife part can have a large number of knives 2 and stamps 3, which can be arranged in a wide variety of configurations.
  • the knife part can also be moved towards the die 1 conversely.
  • any other drives with which sufficiently large forces can be generated such as e.g. Eccentric or toggle lever drives.

Description

Kerbschnittvorrichtung zum Schneiden von Verpackungsmaterialien
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kerb- schnittvorrichtung zum Schneiden von Verpackungsmaterialien, wie sie im Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 definiert ist.
Verpackungen, wie z.B. Joghurtbecher, werden heutzutage oft durch Umformen und Vereinzelnen aus einem Folienstrang hergestellt . Die dabei verwendeten Folien sind im allgemeinen Kunststoff- oder Metallfolien, beispielsweise aus Polystyrol, Polyethylen, Polypropylen oder Aluminium, und insbesondere Verbünde davon.
Zum Vereinzeln von Verpackungen werden unter anderem Kerbschnittvorrichtungen eingesetzt, die eine Matrize und einen Messerteil mit einer Vielzahl von Messern und Stempeln aufweisen. Der Verpackungsmaterialstrang, bei dem die einzel- nen Verpackungen üblicherweise bereits ausgeformt sind, wird zwischen die Matrize und den Messerteil eingeführ . Danach werden die Matrize und der Messerteil aufeinander zubewegt, wodurch das Verpackungsmaterial eingeklemmt, von den Stempeln gestanzt und von den Messern geschnitten wird. Schliesslich werden Matrize und Messerteil wieder auseinanderbewegt, wobei sichergestellt wird, dass sich das Verpackungsmaterial vom Messerteil und der Matrize löst, damit der Verpackungsmaterialstrang weiter vorgeschoben werden kann. Das Lösen des Verpackungsmaterials wird beispielsweise auf Seiten des Messerteils durch federnde Abstreifer und auf Seiten der Matrize durch Wegziehen der letzteren erreicht .
Mit den Messern kann das Verpackungsmaterial entweder vollständig durchschnitten werden oder es kann auch nur gekerbt, d.h. angeschnitten werden, wobei letzteres zur Ausbildung von Solltrennstellen führt, wie sie beispielsweise von zusammenhängenden Joghurtbechern bekannt sind. Ob ein Messer bei der Ausführung eines Schnittes das Verpackungsmaterial vollständig durchtrennt oder nur anschneidet, hängt davon ab, wie nahe die Matrize und das Messer aneinander herangeführt werden, wobei je nach Verpackungsmateri- al es bei unterschiedlichen Minimaldistanzen von Matrize und Messer zu einer vollständigen Durchtrennung desselben kommt .
Da es sehr schwierig ist, bei der Ausführung eines Schnit- tes die Matrize und die Messer exakt aneinander heranzuführen, und da zudem Unterschiede zwischen den einzelnen Messern bezüglich der Minimaldistanz Messer-Matrize auftreten können, die beispielsweise auf einem unterschiedlichen Ver- schleiss, auf Fertigungstoleranzen oder auf unterschiedli- chen Deformationen in der Kerbschnittvorrichtung beruhen, können nie alle Messer und die Matrize ganz aneinander herangeführt werden, so dass es bei den meisten Messern zu keiner Berührung mit der Matrize kommt . In der Regel wird im Hinblick auf eine Minimierung des Verschleisses sogar bewusst ein Abstand zwischen den Messern und der Matrize gelassen, wobei dieser Abstand infolge der erwähnten Ein- flüsse von Messer zu Messer verschieden ist. Dies hat aber den Nachteil, dass insbesonders zähe Verpackungsmaterialien, wie z.B. Polypropylen, oft nicht sauber durchtrennt v/erden. Ausserdem können allfällige Unterschiede zwischen den einzelnen Messern bezüglich der Minimaldistanz Messer- Matrize zu unterschiedlichen Schnittergebnissen führen.
Angesichts der Nachteile der bisher bekannten, oben beschriebenen Kerbschnittvorrichtungen liegt der Erfindung die folgende Aufgabe zugrunde. Zu schaffen ist eine Kerb- schnittvorrichtung der eingangs erwähnten Art, die bei möglichst geringem Verschleiss der Messer eine saubere Schnittausführung bei hoher Prozesssicherheit insbesondere auch bei zähen Verpackungsmaterialien ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe Kerbschnitt - Vorrichtung gelöst, wie sie im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass bei einer Kerbschnittvorrichtung zum Schneiden von Verpackungsmaterialien, mit einer Matrize und einem Messerteil, der mindestens zwei Messer aufweist, wobei die Matrize und der Mes- serteil zur Ausführung eines Schnittes relativ zueinander bewegbar sind, mindestens eines der Messer im Messerteil so kraftabhängig angeordnet ist, dass seine Lage gegenüber einer Werkzeugplatte sich in Abhängigkeit von der durch eine Berührung mit einem Verpackungsmaterial oder der Ma- trize entstehenden Kraft definiert verändert, wobei im Fall einer Berührung zwischen dem Messer und der Matrize eine Kraft auf das Messer wirkt, die eine vorgegebene maximale Kraft nicht überschreitet.
Dadurch, dass mindestens eines der Messer im Messerteil kraftabhängig angeordnet ist, können Unterschiede zwischen einzelnen Messern bezüglich der Minimaldistanz Messer-Matrize bei der Ausführung eines Schnittes ausgeglichen werden. Da das kraftabhängig angeordnete Messer in Abhängigkeit der vom Verpackungsmaterial oder von der Matrize auf das Messer ausgeübten Kraft seine Lage verändern, das heisst z.B. zurückweichen kann, und da auch im Fall einer Berührung zwischen Messer und Matrize eine vorgegebene maximale Kraft nicht überschritten wird, können unnötig hohe Kräfte auf das Messer und damit unnötige Materialbeanspru- chung und unnötiger Verschleiss, insbesondere Materialermüdung sowie eine Deformation der Messerkante vermieden bzw. minimiert werden. Ausεerdem ist es nicht notwendig, ein stärker als die anderen verschlissenes Messer sogleich zu ersetzen, da die verschleissbedingte Verkürzung einzelner Messer durch geringeres Zurückweichen dieser Messer ausgeglichen wird.
Mit Vorteil ist die Kerbschnittvorrichtung so ausgebildet und gesteuert, dass das mindestens eine kraftabhängig ange- ordnete Messer bei der Ausführung eines Schnittes durch
Aufeinanderzubewegen des Messerteils und der Matrize in Berührung mit der Matrize kommt. Das vollständige Zusammenführen des Messers und der Matrize hat eine saubere Durchtrennung auch von zähen Verpackungsmaterialien zur Folge.
Vorzugsweise ist jedes der bei der Ausführung eines Schnit- tes in Berührung mit der Matrize kommende Messer im Messerteil so individuell oder zusammen mit anderen Messern gruppenweise kraf abhängig angeordnet, dass seine Lage gegenüber einer Werkzeugplatte sich in Abhängigkeit von der durch eine Berührung mit einem Verpackungsmaterial oder der Matrize entstehenden Kraft definiert verändert, wobei im Fall einer Berührung zwischen dem Messer und der Matrize eine Kraft auf das Messer wirkt, die eine vorgegebene maximale Kraft nicht überschreitet. Die Matrize kann dann ganz an alle diese Messer herangeführt werden bzw. alle diese Messer können ganz an die Matrize herangeführt werden.
Mit Vorteil ist die vorgegebene maximale Kraft einstellbar. Diese Einstellung kann beispielsweise zur Anpassung an ein bestimmtes Verpackungsmaterial dienen.
Es hat sich gezeigt, dass die Kerbschnittvorrichtung mit Vorteil so ausgebildet und gesteuert ist, dass bei der Ausführung eines Schnittes durch Aufeinanderzubewegen des Mes- serteils und der Matrize auf die Messer eine Kraft von höchstens 1000 N pro mm Messerlänge, vorzugsweise 10 - 100 N pro mm Messerlänge und pro mm Dicke des zu schneidenden Verpackungsmaterials, wirkt. Bei diesen Kräften werden die Messer nicht unnötig schnell verschlissen. Um einen guten Schnitt auszuführen, wird andererseits im allgemeinen, abhängig vom Verpackungsmaterial, eine Trennkraft von mindestens 10 N pro mm Messerlänge und pro mm Materialdicke benötigt .
Vorteilhafterweise sind die Anordnungen der einzelnen Messer im Messerteil zwischen einer Schneidestellung und einer Kerbstellung umstellbar, wobei ein Messer in der Schneidestellung bei der Ausführung eines Schnittes das zwischen dem Messer und der Matrize angeordnete Verpackungsmaterial vollständig durchschneidet, während ein Messer in der Kerb- Stellung das zwischen dem Messer und der Matrize angeordnete Verpackungsmaterial nur anschneidet. Dies ermöglicht das Andern der Schneidekonfiguration auf einfache Weise.
Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante ist zur kraftab- hängigen Anordnung eines Messers dieses über ein Gaskissen an der Werkzeugplatte gelagert, wobei vorzugsweise Mittel zur Zu- und Abführung von Gas in das bzw. aus dem Gaskissen vorhanden sind, die es ermöglichen, die Abhängigkeit der Lage des Messers gegenüber der Werkzeugplatte von der Kraft, die auf das Messer wirkt, einzustellen. Diese Einstellung kann beispielsweise zur Anpassung an ein bestimmtes Verpackungsmaterial dienen.
Bei einer alternativen vorteilhaften Ausführungsvariante wird anstelle eines Gases ein flüssiges Medium verwendet.
Bei noch einer anderen bevorzugten Ausführungsvariante ist zur kraftabhängigen Anordnung eines Messer dieses über mindestens ein elastisches Teil, vorzugsweise eine oder mehre- re Druckfedern oder ein Gummikissen, an einer Werkzeugplatte gelagert. Vorzugsweise ist mindestens ein direkter oder indirekter Anschlag für das Messer vorhanden, der die Komprimierung des elastischen Teils durch das Messer begrenzt, indem er beispielsweise bei starkem Zurückweichen des Mes- sers die wirkenden Kräfte zusammen mit dem Messer aufnimmt . Dadurch wird das elastische Teil vor unzulässig hohen De- formationen bzw. Beanspruchungen geschützt.
Bei einer vorteilhaf en Ausführungsvariante ist mindestens eines der Messer im Messerteil so kraftabhängig zurückwei- chend angeordnet, dass es bei einer Belastung, die kleiner ist als eine Grenzkraft, seine Lage beibehält, und bei einer Belastung, die grösser ist als diese Grenzkraft, zurückweicht . Sobald die Matrize auf das Messer eine Kraft ausübt, die höher ist als die Grenzkraft, weicht das Messer zurück. Auf diese VJeise kann ein unnötiger Verschleiss oder eine Beschädigung des Messers, beispielsweise bei einem an der Schnittstelle auf dem Verpackungsmaterial vorhandenen Fremdkörper, vermieden werden.
Mit Vorteil ist für jedes Messer im Messerteil ein Anschlag vorhanden, an dem sich das Messer in der Kerbstellung bei der Ausführung eines Schnittes direkt oder indirekt abstützt. Der Anschlag ist vorzugsweise einstellbar, so dass die Schnitttiefe verändert werden kann. Beim einfachen An- schneiden bzw. Kerben werden die Matrize und das Messer nicht in Berührung gebracht, so dass eine kraftabhängige Anordnung des Messers normalerweise keinen Vorteil bringt .
Mit Vorteil ist für jedes Messer im Messerteil ein, vor- zugsweise einstellbarer, Anschlag vorhanden, an dem sich das Messer bei der Ausführung eines Teils eines Schnittes, bei dem eine vergleichsweise grössere Schnittkraft erforderlich ist, direkt oder indirekt abstützt, während es beim nachfolgenden Rest des Schnittes, bei dem eine Vergleichs - weise kleinere Schnittkraft erforderlich ist, davon beabstandet ist. Sobald die auf das Messer wirkende Kraft einen bestimmten Wert erreicht, wird das Messer direkt oder indirekt am Anschlag abgestützt. Unterschreitet die auf das Messer wirkende Kraft diesen bestimmten Wert wieder, z.B. am Ende des Schneidvorgangs, wird das Messer durch die kraftabhängige Anordnung in eine näher an der Matrize befindliche Lage bewegt oder es wird ganz an die Matrize bewegt und das Verpackungsmaterial wird vollständig getrennt. Ein Vorteil dieses Anschlags besteht darin, dass die bei Berührung zwischen dem Messer und der Matrize maximal wir- kende Kraft kleiner vorgegeben werden kann als die zum Schneiden des Verpackungsmaterials benötigte Kraft.
Im folgenden wird die erfindungsgemässe Kerbschnittvorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen an- hand von vier Ausführungsbeispielen detaillierter beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 - eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbei- spiels der erfindungsgemässen Kerbschnittvorrich- tung mit mittels Gaskissen kraftabhängig angeordneten Messern und Anschlägen für die Kerbstellung;
Fig. 2 - eine Ansicht von unten des Messerteils der Kerb- schnittvorrichtung von Fig. 1 ;
Fig. 3 - einen Ausschnitt der Kerbschnittvorrichtung von Fig. 1 in Schneide- und Stanzstellung;
Fig. 4 - eine Schnittansicht eines Teils der Kerbschnitt- vorrichtung gemäss der Linie I-I in Fig. 1 mit einem Verpackungsmaterialstrang vor dem Schneiden;
Fig. 5 - schematisch die Kerbschnittvorrichtung gemäss ? g- 4 während des Schneidens und Kerbens bzw.
Anschneidens des Verpackungsmaterials;
Fig. 6 - eine Schnittansicht eines Teils eines zweiten
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Kerb- Schnittvorrichtung mit mittels Gaskissen kraftabhängig angeordneten Messern;
Fig. 7 - die Kerbschnittvorrichtung gemäss Fig. 6 in Schneide- und Stanzstellung;
Fig. 8 - eine Schnittansicht eines Teils eines dritten
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Kerbschnittvorrichtung mit mittels Druckfedern kraftabhängig angeordneten Messern;
Fig. 9 - die Kerbschnittvorrichtung gemäss Fig. 8 in Schneide- und Stanzstellung;
Fig. 10 - eine Schnittansicht eines Teils eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Kerbschnittvorrichtung mit mittels Druckfedern kraftabhängig angeordneten Messern und Anschlägen zur Abstützung der Messer;
Fig. 11 - die Kerbschnittvorrichtung gemäss Fig. 10 in einer ersten Schneide- und Stanzstellung; und Fig. 12 - die Kerbschnittvorrichtung gemäss Fig. 10 in einer zweiten Schneide- und Stanzstellung.
Erstes Ausführunσsbeispiel - Figuren 1 bis 5
Das dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer erfin- dungsgemässen Kerbschnittvorrichtung umfasst als Gerüst eine Tischplatte 7 und eine Kopfplatte 70, die durch insgesamt vier Verbindungssäulen 71, wovon in Fig. 1 zwei sicht- bar sind, miteinander verbunden sind. An der Kopfplatte 70 ist eine Werkzeugplatte 4 befestigt, an der wiederum eine Stempelhalteplatte 31 angebracht ist. An der Werkzeugplatte 4 und der Stempelhalteplatte 31 sind insgesamt vier Messer 2, die zusammen ungefähr ein Quadrat formen, vier Anschläge 25, vier Stempel 3, acht Abstreifer 5 sowie zwei Führungssäulen 41 angeordnet. Die direkt und indirekt an der Werkzeugplatte 4 angeordneten Elemente v/erden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung auch zusammen als Messerteil bezeichnet .
Die beiden Führungssäulen 41 ragen jeweils in einen Führungssäulenkanal 14 hinein, der in einer Matrizenbasis 13 und einer darauf angebrachten Matrizenplatte 11 ausgebildet ist . Die Matrizenplatte 11 trägt eine Matrize 1 und weist zusammen mit dieser vier Stempelkanäle 12 auf, in die die vier Stempel 3 bei der Ausführung eines Schnittes eindringen. Hierzu werden die Matrizenbasis 13, die Matrizenplatte 11 und die Matrize 1 mittels eines Kolbens 61 eines hydraulischen Antriebs mit Hydraulikzylinder 6 vertikal nach oben bewegt, so dass das Verpackungsmaterial 9 zwischen der Matrize 1 und dem Messerteil eingeklemmt und geschnitten wird .
Die Messer 2 sind jeweils über zwei Messerhalter 21 mit einem Kolben 22 verbunden, der jeweils in einer in der Werkzeugplatte 4 ausgebildeten Gaskammer 23 vertikal verschiebbar gelagert ist. Auf der der Stempelhalteplatte 31 abgewandten Kolbenseite ist die Gaskammer 23 mit einem Gas gefüllt, beispielsweise N2 oder Druckluft, das unter einem Druck von bis zu 300 bar steht. Eine Ringdichtung 26 ver- hindert, dass Gas aus der Gaskammer 23 zwischen der Kammerwand und dem Kolben 22 entweichen kann. Das in der Gaskammer 23 vorhandene Gaskissen bildet eine kor.primierbare Masse, die bei einem genügend grossen Druck auf das Messer 2 und somit über die Messerhalter 21 auf den Kolben 22 kom- primiert wird, so dass der Kolben 22 und das Messer 2 nach oben ausweichen können. Über einen Gaskanal 24 kann der Gaskammer 23 Gas entnommen oder zugeführt werden, wodurch der Druck bzw. eine Grenzkraft eingestellt werden kann. Wirkt eine kleinere Kraft als die Grenzkraft auf das Messer 2 , so behält dieses seine Lage relativ zur Werkzeugplatte 4 bei, wirkt eine grössere Kraft als die Grer.zkraft , so weicht es zurück. Vorzugsweise wird der Druck so eingestellt, dass während des Schneidens auf das Messer 2 eine Kraft von typischerweise 10 - 100 N pro mm Messerlänge und pro mm Dicke des Verpackungsmaterials, höchstens aber 1000 N pro mm Messerlänge, wirkt.
Der Anschlag 25 dient als indirekte Stütze für das Messer 2 in der sogenannten Kerbstellung. Soll nämlich das Verpa- ckungsmaterial 9 nicht ganz durchtrennt, sondern nur angeschnitten bzw. gekerbt werden, muss das Messer 2 bei der Ausführung eines Schnittes bereits bei kleinstem Druck nachgeben, was durch Senken des Gasdruckes in der Gaskammer 23 durch Entnahme von Gas über den Gaskanal 24 erreicht werden kann. Bei der Ausführung eines Schnittes weicht das Messer 2 nach oben aus, bis der Kolben 22 am Anschlag 25 anliegt. Durch vertikales Verstellen des Anschlags 25, hier durch Ein- oder Ausschrauben desselben, kann die Kerbschnitttiefe im Verpackungsmaterial 9 eingestellt werden.
Die Stempel 3 sind fest an die Werkzeugplatte 4 angeschraubt und von der Stempelhalteplatte 31 gehalten. Bei der Ausführung eines Schnittes stanzen sie sternförmige Löcher in das Verpackungsmaterial 9 und dringen in die Stempelkanäle 12 in der Matrize 1 ein.
Damit das Verpackungsmaterial 9 nach der Ausführung eines Schnittes vom Messerteil gelöst wird, sind die Abstreifer 5 in der Werkzeugplatte 4 über Druckfedern 51 gelagert. Die Abstreifer 5 werden bei der Ausführung eines Schnittes zu- nächst von der Matrize 1 in die Werkzeugplatte 4 hineingedrückt, wobei die Druckfedern 51 komprimiert werden. Wird die Matrize 1 dann wieder nach unten weggezogen, entspannen sich die Druckfedern 51 und stossen die Abstreifer 5 und diese letzteren das Verpackungsmaterial 9 nach unten.
Fig. 5 zeigt die Kerbschnittvorrichtung beim Schneiden von Verpackungsmaterial 9 in Form von Joghurtbechern zu dem Zeitpunkt, wo die Matrize 1 und der Messerteil ihren geringsten Abstand zueinander aufweisen. Das sich in der Schneidestellung befindliche linke Messer 2 hat das Verpackungsmaterial 9 vollständig durchtrennt und berührt die Matrize 1, während das sich in der Kerbstellung befindliche rechte Messer 2 das Verpackungsmaterial 9 nur angeschnitten bzw. gekerbt hat.
Die Schneidestellung des linken Messers 2 ergibt sich dadurch, dass von einer Druckgas-Speisung 8 über einen Druckminderer 81, ein linkes Schaltventil 82 und den linken Gaskanal 24 die Gaskammer 23 mit Druckgas beaufschlagt wird, das auf den linken Kolben 22 eine Kraft ausübt, die grösser ist als die zum Schneiden verwendete Trennkraft. Die benötigte Trennkraft hängt vom zu schneidenden Verpackungsmaterial 9 ab, beträgt aber normalerweise mindestens 10 N pro mm Messerlänge und pro mm Dicke des Verpackungsmaterials. Es ist ersichtlich, dass der linke Kolben 22 sich in der in Fig. 5 dargestellten Stellung bezüglich der in Fig. 4 dargestellten Grundstellung ein bisschen nach oben verschoben hat, das Messer 2 ist also von der Matrize 1 nach oben geschoben worden, unter Kompression des in der Gaskammer 23 vorhandenen Druckgases .
Demgegenüber ist über das rechte Schaltventil 82 kein Druckgas in den Gaskanal 24 und die Gaskammer 23 gelangt, so dass das Verpackungsmaterial 9 das rechte Messer 2 soweit nach oben gedrückt hat, bis der rechte Kolben 22 am Anschlag 25 angeschlagen hat. Die Kerbschnitttiefe im Verpackungsmaterial 9 ergibt sich durch die vertikale Stellung des Anschlags 25, der durch Schrauben verstellbar ist.
Für die gesamte weitere Beschreibung gilt folgende Festle- gung. Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugszeichen enthalten, aber im unmittelbar zuge- hörigen Beschreibungstext nicht erläutert, so wird auf deren Erwähnung in vorangehenden Figurenbeschreibungen Bezug genommen .
Zweites Ausfϋhrunσsbeispiel - Figuren 6 und 7
Dieses zweite Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Kerbschnittvorrichtung entspricht weitgehend dem ersten. Im Unterschied dazu sind aber an der Werkzeugplatte 104 keine in die Gaskammern 123 ragenden, verstellbaren Anschläge 25 vorhanden. Stattdessen sind die Gaskanäle 124 jeweils zentral oberhalb der Gaskammern 123 angeordnet. Eine derart ausgebildete Kerbschnittvorrichtung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Messer 2 manchmal weggeschaltet v/erden muss, so dass es überhaupt nicht mehr schneidet.
Drittes Ausführunσsbeispiel - Figuren 8 und 9
Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel erfolgt die kraftabhängige Anordnung der Messer 2 nicht über Gaskissen, sondern über jeweils zwei mechanische Druckfedern 222, die in der Werkzeugplatte 204 angeordnet sind. Mittels Stellschrauben 223 kann eine durch die Druckfedern 222 erzeugte Gegen- oder Grenzkraft eingestellt werden. Bei dieser federnden Anordnung beginnt das Messer 2 nach Erreichen der Gegen- oder Grenzkraft zurückzuweichen, wobei mit zunehmen- dem Weg, den das Messer zurückweichen soll, die Kraft an der Messerschneide weiter zunehmen muss. Die Gegen- oder Grenzkraft kann auch auf den Wert 0 eingestellt werden. In diesem Fall beginnt das Messer 2 beim Berühren des Verpackungsmaterials 9 zurückzuweichen. Das Zurückweichen er- folgt in Abhängigkeit von der am Messer 2 anliegenden Schneidkraft und nimmt am Ende des Schneidvorgangs wieder ab, bis das Messer 2 die Matrize 1 berührt und die am Messer 2 wirkende Kraft und damit das Zurückweichen wieder ansteigt. Im übrigen entspricht der Aufbau der Kerbschnitt- Vorrichtung demjenigen der ersten beiden Ausführungsbeispiele .
Viertes Ausführungsbeispiel - Figuren 10 bis 12
Dieses vierte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Kerbschnittvorrichtung entspricht weitgehend dem dritten.
Im Unterschied dazu ist aber die Stempelhalteplatte 331 mit Anschlägen 332 für die Schultern 322 aufweisenden Messerhalter 321 versehen. Ausserdem ist zwischen den Messerhal- tern 321 und den Druckfedern 222 jeweils eine Zwischenplat- te 333 angeordnet.
Wie in Fig. 11 ersichtlich, werden während dem Schneiden die kraftabhängig angeordneten Messer 2 über die Schultern 322 der Messerhalter 321 an den Anschlägen 332 abgestützt, sobald die auf die Kesser 2 wirkenden Kräfte durch die
Druckfedern 222 bestimmte Werte erreichen, ähnlich v/ie dies beim ersten Ausführungsbeispiel für die Messer 2 in der sogenannten Kerbstellung beschrieben ist. Fallen die auf die Messer 2 wirkenden Kräfte unter die durch die Druckfedern 222 definierten Kräfte, z.B. gegen Ende des Schneidvorgangs, werden die Messer 2 mit den durch die Druckfedern 222 definierten Kräften nach unten gegen die Matrize 1 gedrückt, wie in Fig. 12 dargestellt.
Anstatt durch die Druckfedern 222 können die definierten Kräfte auch, wie bei den ersten beiden Ausführungsbeispie- len, durch Gaskissen oder durch Kissen, die durch ein flüssiges Medium gebildet sind, aufgebracht werden.
Die Anschläge 332 erfüllen ausserdem die Funktion, die me- chanischen Druckfedern 222 vor unzulässig hohen Deformationen bzw. Beanspruchungen zu schützen, indem sie das Zurückweichen der Messer 2 begrenzen.
Zu den vorbeschriebenen Kerbschnittvorrichtungεn sind wei- tere konstruktive Variationen realisierbar. Hier ausdrücklich erwähnt seien noch:
- Der Messerteil kann eine grosse Anzahl von Messern 2 und Stempeln 3 aufweisen, die in unterschiedlichsten Konfigu- rationen angeordnet werden können.
- Anstatt bei der Ausführung eines Schnittes die Matrize 1 auf den Messerteil zuzubewegen, kann auch umgekehrt der Messerteil auf die Matrize 1 zubewegt werden. Als Antrieb sind neben dem gezeichneten Hydraulikantrieb auch beliebige andere Antriebe denkbar, mit denen genügend grosse Kräfte erzeugt werden können, wie z.B. Exzenter- oder Kniehebelantriebe .

Claims

Patentansprüche
1. Kerbschnittvorrichtung zum Schneiden von Verpackungsmaterialien (9) , mit einer Matrize (1) und einem Messerteil, der mindestens zwei Messer (2) aufweist, wobei die Matrize (1) und der Messerteil zur Ausführung eines Schnittes relativ zueinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Messer (2) im Messerteil so kraftabhängig angeordnet ist, dass seine Lage gegenüber einer Werkzeugplatte (4; 104; 204) sich in Abhängigkeit von der durch eine Berührung mit einem Verpackungsmaterial (9) oder der Matrize (1) entstehenden Kraft definiert verändert, wobei im Fall einer Berührung zwischen dem Messer (2) und der Matrize (1) eine Kraft auf das Messer (2) wirkt, die eine vorgegebene maximale Kraft nicht überschreitet.
2. Kerbschnittvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgebildet und gesteuert ist, dass das mindestens eine kraftabhängig angeordnete Messer
(2) bei der Ausführung eines Schnittes durch Aufeinanderzu- bewegen des Messerteils und der Matrize (1) in Berührung mit der Matrize (1) kommt.
3. Kerbschnittvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der bei der Ausführung eines Schnittes in Berührung mit der Matrize (1) kommende Messer (2) im Messerteil so individuell oder zusammen mit anderen Messern (2) gruppenweise kraftabhängig angeordnet ist, dass seine Lage gegenüber der Werkzeugplatte (4; 104; 204) sich in Abhängigkeit von der durch eine Berührung mit einem Verpackungsmaterial (9) oder der Matrize (1) entstehenden Kraft definiert verändert, wobei im Fall einer Berührung zwischen dem Messer (2) und der Matrize (1) eine Kraft auf das Messer (2) wirkt, die eine vorgegebene maxi- male Kraft nicht überschreitet .
4. Kerbschnittvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene maximale Kraft einstellbar ist.
5. Kerbschnittvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgebildet und gesteuert ist, dass bei der Ausführung eines Schnittes durch Aufeinanderzubewegen des Messerteils und der Matrize (1) auf die Messer (2) eine Kraft von höchstens 1000 N pro mm Messerlänge, vorzugsweise 10 - 100 N pro mm Messerlänge und pro mm Dicke des zu schneidenden Verpackungsmaterials (9) , wirkt.
6. Kerbschnittvorrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnungen der einzelnen Messer (2) im Messerteil zwischen einer Schneidestellung und einer Kerbstellung umstellbar sind, wobei ein Messer (2) in der Schneidestellung bei der Ausführung eines Schnittes das zwischen dem Messer (2) und der Matrize (1) angeordnete Verpackungsmaterial (9) vollständig durchschneidet, während ein Messer (2) in der Kerbstellung das zwischen dem Messer (2) und der Matrize (1) angeordnete Verpackungsmaterial (9) nur anschneidet.
7. Kerbschnittvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur kraftabhängigen Anordnung eines Messers (2) dieses über ein Gaskissen an der Werkzeugplatte (4; 104) gelagert ist, wobei vorzugswei- se Mittel (24; 124) zur Zu- und Abführung von Gas in das bzw. aus dem Gaskissen vorhanden sind, die es ermöglichen, die Abhängigkeit der Lage des Messers (2) gegenüber der Werkzeugplatte (4; 104) von der Kraft, die auf das Messer (2) wirkt, einzustellen.
8. Kerbschnittvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur kraftabhängigen Anordnung eines Messers (2) dieses über ein durch ein flüssiges Medium gebildetes Kissen an der Werkzeugplatte (4; 104) gelagert ist, wobei vorzugsweise Mittel (24; 124) zur Zu- und Abführung von flüssigem Medium in das bzw. aus dem Kissen vorhanden sind, die es ermöglichen, die Abhängigkeit der Lage des Messers (2) gegenüber der Werkzeugplatte (4; 104) von der Kraft, die auf das Messer (2) wirkt, einzu- stellen.
9. Kerbschnittvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur kraftabhängigen Anordnung eines Messers (2) dieses über mindestens ein elastisches Teil, vorzugsweise eine oder mehrere Druckfedern (222) oder ein Gummikissen, an der Werkzeugplatte (204) gelagert ist, wobei vorzugsweise mindestens ein direkter oder indirekter Anschlag für das Messer (2) vorhanden ist, der die Komprimierung des elastischen Teils durch das Messer (2) begrenzt.
10. Kerbschnittvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Messer (2) im Messerteil so kraftabhängig zurückweichend angeordnet ist, dass es bei einer Belastung, die kleiner ist als eine Grenzkraft, seine Lage beibehält, und bei einer Belastung, die grösser ist als diese Grenzkraft, zurückweich .
11. Kerbschnittvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Messer (2) im Messerteil ein, vorzugsweise einstellbarer, Anschlag (25; 332) vorhanden ist, an dem sich das Messer (2) in der Kerbstellung bei der Ausführung eines Schnittes direkt oder indirekt abstützt.
12. Kerbschnittvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Messer (2) im Messerteil ein, vorzugsweise einstellbarer, Anschlag (332) vorhanden ist, an dem sich das Messer (2) bei der Ausführung eines Teils eines Schnittes, bei dem eine vergleichsweise grössere Schnittkraft erforderlich ist, direkt oder indirekt abstützt, während es beim nachfolgenden Rest des Schnittes, bei dem eine vergleichsweise kleinere Schnittkraft erforderlich ist, davon beabstandet ist.
13. Kerbschnittvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Messerteil ortsfest ist und die Matrize (1) auf den Messerteil zu bewegbar ist, wobei der Messerteil federnd gelagerte Abstreifer (5) aufweist, die bei der Ausführung eines Schnittes durch die Matrize (1) und das zu schneidende Verpackungsmaterial (9) gespannt werden und beim Entfernen der Matrize (1) vom Messerteil das Verpackungsmaterial (9) von den Messern (2) abstreifen.
14. Kerbschnittvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass am Messerteil neben den Messern (2) noch zusätzlich Stempel (3) angeordnet sind, die bei der Ausführung eines Schnittes jeweils ein Loch in das Verpackungsmaterial (9) stanzen.
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