EP1882562A1 - Bogenstanz- und -prägemaschine - Google Patents

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EP1882562A1
EP1882562A1 EP20070111232 EP07111232A EP1882562A1 EP 1882562 A1 EP1882562 A1 EP 1882562A1 EP 20070111232 EP20070111232 EP 20070111232 EP 07111232 A EP07111232 A EP 07111232A EP 1882562 A1 EP1882562 A1 EP 1882562A1
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EP
European Patent Office
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machine according
embossing machine
sheet punching
tool
deliverable
Prior art date
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EP20070111232
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English (en)
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Inventor
Hendrik Dr. Frank
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Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
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Publication date
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Application filed by Heidelberger Druckmaschinen AG filed Critical Heidelberger Druckmaschinen AG
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Publication of EP1882562B1 publication Critical patent/EP1882562B1/de
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    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/38—Cutting-out; Stamping-out
    • B26F1/40—Cutting-out; Stamping-out using a press, e.g. of the ram type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
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    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D5/08—Means for actuating the cutting member to effect the cut
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    • B26D5/08—Means for actuating the cutting member to effect the cut
    • B26D5/12—Fluid-pressure means
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    • B31B50/16—Cutting webs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B31—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31B—MAKING CONTAINERS OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31B50/00—Making rigid or semi-rigid containers, e.g. boxes or cartons
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    • B31B50/88—Printing; Embossing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B31F2201/0782—Layout of the complete embossing machine, of the embossing line
    • Y—GENERAL 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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    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/444—Tool engages work during dwell of intermittent workfeed
    • Y10T83/463—Work-feed element contacts and moves with work
    • Y10T83/4632—Comprises a work-moving gripper

Definitions

  • the present invention relates to a sheet punching and embossing machine according to the preamble of claim 1.
  • punching As punching the cutting is referred to as closed, geometric blank forms that can be circular, oval or polygonal as well as fantasy shapes of all kinds. Even the practices practiced in print finishing such as punching with punch, repel corners and register punching are counted to this area.
  • the punching takes place against a punching pad or against punches, in some cases it is also shearing operations (cf. Postpress, training manual for bookbinders, Bundesv Druck e. V. 1996, page 351 ff .).
  • Packaging materials made of paper, cardboard, cardboard or corrugated board are mainly punched in sheet format. When punching but also creasing lines or blind embossing can be introduced into the benefit. This complex process makes it indispensable to punch the sheets individually. Since the end products are sophisticated packaging in terms of technical and graphic designs (such as packaging for cosmetics, cigarettes, pharmaceuticals, foodstuffs, etc.), special requirements are not only placed on the packaging materials themselves, but punching tools are also required for optimum results lowest tolerances and extremely precise and reliable working punching machines required.
  • the printed sheets stacked on a pallet are fed to the punching machine.
  • the singling of the sheets to be punched is first carried out in a separating device, which are then subsequently accurately aligned in an alignment device, taken over by a gripper carriage and positioned exactly in the punching device.
  • the gripper carriage can be moved by endless chains through the machine or driven by linear drives.
  • the punching device usually consists of a provided with a counter-plate resting table and provided with a punching and scoring tools via a lifting drive perpendicular to the counter plate up and down the movable table.
  • a drive for a sheet punching and embossing machine is from the DE 30 44 083 A1 known.
  • the machine described herein has a fixed undertable and an up and down movable top table for punching sheets of paper, cardboard and the like.
  • the movement of the up and down movable upper table is realized by rollers which are arranged on two eccentric shafts arranged above the table.
  • the upper table rests against the rollers on the eccentric shaft with spring force.
  • By a rotational movement of the eccentric shafts of the upper table is moved perpendicular to the lower table. Due to the eccentric drive results in the course of time, a substantially sinusoidal lifting movement of the upper table.
  • the crucible punch press has a first crucible, which is fixedly arranged in a machine frame, and a second crucible, which can be delivered against the first crucible, and which can be adjusted in the feed direction by means of four toggle levers acting on it in an articulated manner.
  • the knee levers are each supported via a support joint against the machine frame and are acted upon by a cam gear.
  • the object of the present invention is to provide a sheet punching and embossing machine having a plurality of processing stations whose stroke is independent of the conveying path of the sheet.
  • the deliverable tools are moved via separate drives. This makes it possible to control the separate drives separately. Via a position control loop, it is then possible to individually control the stroke movement of each tool.
  • the separate drives are hydraulic cylinders.
  • the piston In order not to move the pressure ports on the cylinders, the piston is attached to the moving part and the cylinder to the frame.
  • the deliverable tool can be moved via one or more hydraulic cylinders. With several cylinders, material irregularities or local material deficits can be compensated, especially if the hydraulic cylinders can be positioned freely on the deliverable crucible and, if necessary, they are designed differently. Even an individual position and pressure control can shorten the machine setup time when changing the order. It is possible to drive either the upper table or the lower table via the hydraulic cylinder.
  • the individual settings of the tools are determined as a function of a global machine angle, which is generated for example via a setpoint generator.
  • a resistance control can be used, in which the inflow into the cylinder is controlled by valves.
  • a displacement control is used for position control, which regulates the inflow into the cylinder via a variable displacement pump.
  • the hydraulic is dispensed with.
  • the lifting movement of the deliverable tool takes place in a known manner via eccentric drives or toggle lever drives.
  • the large power flow takes place from the press drive to the eccentric shafts; only a small part of the power has to run via a mechanical synchronization.
  • the synchronization is advantageously carried out via a connecting gear between the press drive and a king shaft.
  • the synchronization takes place via the drive motors controlled individually as servo drives. As a result, a simple synchronization is possible.
  • the transport device for transporting the sheets through the individual processing stations is designed as a linear drive.
  • Fig. 1 the basic structure of a sheet punching and embossing machine 100 for punching, breaking and depositing sheets of paper, cardboard and the like is shown.
  • the punching and embossing machine 100 has for example a feeder 1, two punching and / or embossing stations 2, 2 ', a breaking station 3 and a boom 4, which are supported and enclosed by a common machine housing 5.
  • the sheets 6 are separated by a feeder 1 from a stack and fed via a feed table 16 of the sheet punching and embossing machine 100 and by grippers its leading edge and intermittently pulled in the sheet conveying direction F through the various stations 2, 2 ', 3 and 4 of the punching and embossing machine 100 pulled.
  • the grippers are hereby attached to gripper bars, these gripper carriages 8 and these in turn attached to a transport system 7.
  • the lower table 9 is fixedly mounted in the machine frame and provided with a not illustrated darg Congressen counter plate to the punching blades.
  • the upper table is vertically movable back and forth and is provided with the punching and Rillmessern.
  • the gripper carriage 8 with the grippers transport the sheet 6 of the punching and embossing stations 2, 2 'in the subsequent breaking station 3, which is equipped with breakout tools.
  • the breaking station 3 the unwanted pieces of waste are pushed out of the sheet 6 downwards with the aid of the stripping tools, whereby the waste pieces 11 fall into a container-like carriage 12 inserted below the station.
  • the boom 4 may also include a pallet 13, on which the individual sheets are stacked in the form of a stack 14, so that after reaching a certain stack height, the pallets can be moved away with the stacked sheets 14 from the field of punching and embossing machine 100 ,
  • FIG. 2 shows one of the processing stations 2, 2 ', for example punching or embossing stations, of a sheet punching and embossing machine 100 according to the invention.
  • the sheet 6 to be processed is moved by the conveying device 7, 8 in the conveying direction of the sheet F into the processing station 2, 2 'transported.
  • the processing stations have an undeliverable upper table 10 and a subframe 9 fixed to the housing.
  • Four hydraulic cylinders 16 for applying the punching force to the punching tool are located in the machine base.
  • the hydraulic cylinders 16 are connected firstly to the upper table 10 and secondly in the machine housing of the sheet punching and embossing machine stored.
  • the hydraulic cylinders 16 cause a punching stroke h, by which the upper table 10 is moved against the fixed lower table 9.
  • Fig. 3 shows the individual movements of several processing stations with hydraulically driven deliverable crucibles.
  • the upper tables 10, 10 ', 10 " are each ground by one or more hydraulic cylinders 16 (in the exemplary embodiment in each case two drawn in.)
  • the piston is moved on the moving part (here on the upper table 10, 10 ', 10 "), the cylinder on the machine frame.
  • the upper tables 10, 10 ', 10 each describe a movement in the coordinate Z, wherein the movements z, z', z" can be individually controlled from upper table to upper table, depending on the job to be processed and the current situation in the processing station ,
  • the movements of the gripper carriage 8, 8 ', 8 are represented by the arrows x, x', x".
  • a set value generator 17 which generates the global machine reference angle ⁇ ref , which references the machine cycle and the machine positions, is individually a reference reference value z2, ref for station 10 top 10, z2'ref for the top table 10 'of the station 2', z2 ", ref for the upper table 10" of the station " etc. generated.
  • a reference value "machine angle” which serves the individual stations as well as the drive system, which may for example consist of several linear drives, as an input variable for their respective control.
  • the upper tables in the position control loop are then adjusted to the generated reference reference value.
  • the control of individual such hydrostatic drives is known and, for example, in the scripts for hydraulics: Murrenhoff, H .: Fundamentals of Fluid Power, Volume 1: Hydraulics, 4th edition 2005 ; Murrenhoff, H .: Servohydraulik, 2nd edition 2002 , described.
  • a moving upper table 10 ', 10 " a moving lower table 9, 9', 9" can also be used.
  • two cylinders 16 one cylinder or even more than two cylinders can be used for the drive.
  • the cylinders 16 can be positioned more or less freely on the upper table.
  • the cylinders can be designed differently strong.
  • the cylinders can be individually controlled in position and pressure to respond to imperfections or local material deficiencies. For position control, a positive displacement control (regulation of the inflow into the cylinder via a variable displacement pump) or a resistance control (regulation of the inflow into the cylinders via valves) can be used.
  • FIG. 5 and 6 show a schematic representation of mechanically driven punching or embossing stations 2 and 2 ', which in each case further arbitrary stations upstream in the direction of arrow A or can be downstream in the direction of arrow B.
  • the illustrated punching or embossing stations 2 and 2 'and any upstream or downstream stations have per deliverable crucible 10, 10' depending on a press drive 19, 19 ', which in not shown, known manner from a flywheel, coupling and connection to the transmission, which moves the upper table 10, 10 'via eccentric shafts 22, 22'.
  • the press drive is in this case for example via a reduction gear 20, 20 'driven by a drive motor 18, 18'.
  • the power flow takes place here from the flywheel directly to the crucible.
  • a small gear 26, 26 ' is provided, which has no large power to transmit and the press drives 19, 19' with z.
  • a king shaft 21 connects for synchronization.
  • Fig. 7 shows the control circuit for controlling the press drives. As can be seen, both a speed control and a position control takes place.
  • the control variable ⁇ ex is followed by the setpoint value ⁇ ref via the control loop according to FIG.
  • the quantity ⁇ ref is used in the form of a setpoint input to avoid lag errors.
  • ⁇ ref is the first derivative of the setpoint value ⁇ ref after the time.
  • the comparison of the values ⁇ ex and ⁇ ref is made by a subtraction element.
  • the control deviation ⁇ diff is amplified by a subsequent proportional element (25) and added as ⁇ ref ' ⁇ ref added. From this sum, ⁇ ex is subtracted to generate a control deviation ⁇ diff .
  • This control deviation ⁇ diff is z. B. further processed via a PI member (23) to avoid permanent control deviations to a motor torque setpoint M ref .
  • the transfer functions (27), (28) symbolize the dynamic behavior of the current controller (motor controller) and the mechanical system to be controlled.
  • the state of motion ( ⁇ ex and ⁇ ex ) is detected by a position sensor 29. The output of this position sensor is the position value ⁇ ex .
  • ⁇ ex is fed as a feedback value to the subtraction element (S1) for comparison with ⁇ ref .
  • the time derivative of ⁇ ref is formed to be ⁇ be supplied to the subtractor (S2).

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
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  • Machines For Manufacturing Corrugated Board In Mechanical Paper-Making Processes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bogenstanz- und -prägemaschine zur Bearbeitung von Bogen aus Papier, Pappe und dergleichen mit mehreren Stanz- und/oder Prägestationen. Diese weisen jeweils einen gestellfesten Tiegel und einen zustellbaren Tiegel auf. Weiterhin ist eine Transportvorrichtung vorhanden, um die Bogen durch die einzelnen Bearbeitungsstationen zu transportieren. Die zustellbaren Tiegel werden jeweils über separate Antriebe über einen Lageregelkreis derart angesteuert, dass die Hubbewegung der zustellbaren Tiegel einer jeden Stanz- und/oder Prägestation individuell einstellbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bogenstanz- und -prägemaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Als Stanzen wird das Schneiden mit in sich geschlossenen, geometrischen Zuschnittsformen bezeichnet, die kreisförmig, oval oder mehreckig sowie Fantasieformen aller Art sein können. Auch die in der Druckweiterverarbeitung geübten Praktiken wie Stanzen mit Locheisen, Ecken abstoßen und Register stanzen werden zu diesem Bereich gezählt. Die Stanzung erfolgt gegen eine Stanzunterlage oder gegen Stempel, teilweise sind es auch Schervorgänge (vgl. Druckweiterverarbeitung, Ausbildungsleitfaden für Buchbinder, Bundesverband Druck e. V. 1996, Seite 351 ff.).
  • Verpackungsmaterialien aus Papier, Karton, Pappe oder Wellpappe werden hauptsächlich im Bogenformat gestanzt. Beim Stanzvorgang können zusätzlich aber auch Rilllinien oder Blindprägungen in den Nutzen eingebracht werden. Dieser komplexe Prozess macht es unabdingbar, die Bogen einzeln zu stanzen. Da es sich bei den Endprodukten um anspruchsvolle Verpackungen hinsichtlich technischer und graphischer Ausführungen handelt (etwa Verpackungen für Kosmetik, Zigaretten, Pharmazie, Lebensmittel etc.), werden besondere Anforderungen nicht nur an die Verpackungsmaterialien selbst gestellt, sondern es sind für optimale Resultate auch Stanzwerkzeuge mit geringsten Toleranzen und äußerst präzise und zuverlässig arbeitende Stanzmaschinen erforderlich.
  • Diesen Ansprüchen wird das Flachbettstanzen am besten gerecht. Dabei werden die gedruckten und auf einer Palette gestapelten Bogen der Stanzmaschine zugeführt. In der Maschine erfolgt in einer Vereinzelungseinrichtung zunächst die Vereinzelung der zu stanzenden Bogen, die dann anschließend in einer Ausrichteinrichtung passgenau ausgerichtet, von einem Greiferwagen übernommen und exakt in der Stanzeinrichtung positioniert werden. Die Greiferwagen können hierbei an endlosen Ketten durch die Maschine bewegt werden oder aber durch Linearantriebe angetrieben werden.
  • Die Stanzeinrichtung besteht üblicherweise aus einem mit einer Gegenplatte versehenen ruhenden Tisch und einem mit Stanz- und Rillwerkzeugen versehenen über einen Hubantrieb senkrecht zur Gegenplatte auf und ab beweglichen Tisch. Durch diese Auf- und-abbewegung wird aus den taktweise zwischen den Tischflächen hindurch geführten Bögen die Nutzen ausgestanzt und gleichzeitig die zum sauberen Falten notwendigen Rillen eingedrückt.
  • In einer nachfolgenden Ausbrecheinrichtung wird der Abfall über Ausbrechwerkzeuge maschinell entfernt. Je nach Ausstattung der Maschine können schließlich die gestanzten Nutzen in einer hierfür vorgesehenen Nutzentrenneinrichtung separiert werden.
  • Ein Antrieb für eine Bogenstanz- und -prägemaschine ist aus der DE 30 44 083 A1 bekannt. Die hierin beschriebene Maschine besitzt einen festen Untertisch und einen auf und ab beweglichen Obertisch zum Stanzen von Bögen aus Papier, Pappe und dergleichen. Die Bewegung des auf und ab beweglichen Obertisches wird über Rollen realisiert, die auf zwei über dem Tisch angeordneten Exzenterwellen angeordnet sind. Der Obertisch liegt mit Federkraft gegen die Rollen auf der Exzenterwelle an. Durch eine Drehbewegung der Exzenterwellen wird der Obertisch senkrecht gegen den Untertisch bewegt. Durch den Exzenterantrieb ergibt sich im zeitlichen Verlauf eine im Wesentlichen sinusförmige Hubbewegung des Obertisches.
  • Aus der DE 33 13 790 C2 ist ein weiterer Antrieb für eine Bogenstanz- und - prägemaschine bekannt. Die Tiegelstanzpresse weist einen ersten, fest in einem Maschinengestell angeordneten Tiegel und einen zweiten, gegen den ersten zustellbaren Tiegel auf, der über vier an diesem gelenkig angreifende Kniehebel in Zustellrichtung verstellbar ist. Die Kniehebel stützen sich jeweils über ein Stützgelenk gegen das Maschinengestell ab und werden durch einen Nockentrieb beaufschlagt.
  • Bei den bekannten Antrieben ist die erzeugte Hubbewegung wegen eines gemeinsamen Antriebs mit der Förderbewegung gekoppelt. Nachteilig an dieser Lösung ist der konstruktionsbedingte Einsatz von großen Massen im Bereich des Exzenter- oder Kniehebelsystems und die geringe Flexibilität in der Steuerung der Hubbewegung relativ zur Förderbewegung und somit die Möglichkeit zur Optimierung des Stanzprozesses.
  • Eine alternative Lösung zum Aufbringen der Stanzkraft ist in der DE-GM 76 11 968 beschrieben; die Bogen werden hierbei jedoch nicht gefördert. Ein im Maschinenunterteil befindlicher und zum Stanzwerkzeug mittig angeordneter hydraulischer Zylinder wirkt mittels eines symmetrischen Hebels und mittels zweier geführter Stangen auf den Obertisch einer Stanze. Nachteilig an dieser Lösung sind die aufwendige Konstruktion zur Kraftübertragung und die geringe Möglichkeit zur Anpassung der Stanzkraft.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bogenstanz- und -prägemaschine zu schaffen, die mehrere Bearbeitungsstationen hat, deren Hub unabhängig vom Förderweg der Bogen ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Bogenstanz- und -prägemaschine gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1.
  • In einer erfindungsgemäßen Ausführung werden die zustellbaren Werkzeuge über separate Antriebe bewegt. Dies ermöglicht es, die separaten Antriebe getrennt anzusteuern. Über einen Lageregelkreis ist es dann möglich, die Hubbewegung eines jeden Werkzeugs individuell anzusteuern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die separaten Antriebe Hydraulikzylinder. Um die Druckanschlüsse an den Zylindern nicht mit zu bewegen, wird der Kolben am bewegten Teil befestigt und der Zylinder am Gestell. Das zustellbare Werkzeug kann hierbei über einen oder mehrere Hydraulikzylinder bewegt werden. bei mehreren Zylindern können Materialunebenheiten oder lokale Materialdefizite kompensiert werden, besonders wenn man die Hydraulikzylinder frei am zustellbaren Tiegel positionierbar macht und sie gegebenenfalls unterschiedlich stark auslegt. Auch eine individuelle Lage- und Druckregelung kann die Maschinenrüstzeit bei Auftragsumstellung verkürzen. Hierbei ist es möglich, über die Hydraulikzylinder entweder den Obertisch oder aber den Untertisch anzutreiben.
  • Vorteilhafterweise werden die individuellen Einstellungen der Werkzeuge in Abhängigkeit von einem globalen Maschinenwinkel bestimmt, der beispielsweise über einen Sollwertgenerator erzeugt wird.
  • Zur Lageregelung kann beispielsweise eine Widerstandssteuerung eingesetzt werden, bei der der Zufluss in die Zylinder über Ventile geregelt wird.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird zur Lageregelung eine Verdrängersteuerung eingesetzt, die den Zufluss in die Zylinder über eine Verstellpumpe regelt. Durch den Wegfall der Ventile zur Regelung des Zu- und Abflusses des Druckmediums in die Zylinder ist es so möglich, den Wirkungsgrad zu verbessern.
  • In einer alternativen Ausführungsform wird auf die Hydraulik verzichtet. Die Hubbewegung des zustellbaren Werkzeugs erfolgt in bekannter Weise über Exzenterantriebe oder Kniehebelantriebe. Der große Leistungsfluss erfolgt vom Pressenantrieb an die Exzenterwellen; lediglich ein kleiner Anteil der Leistung muss über eine mechanische Synchronisation laufen. Die Synchronisation erfolgt vorteilhafterweise über ein Verbindungsgetriebe zwischen Pressenantrieb und einer Königswelle.
  • In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Synchronisation über die einzeln als Servoantriebe geregelten Antriebsmotoren. Hierdurch wird eine einfache Synchronisation möglich.
  • Auch Kombinationen von mechanisch und hydraulisch angetriebenen Werkzeugen sind möglich.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Transportvorrichtung zum Transportieren der Bogen durch die einzelnen Bearbeitungsstationen als Linearantrieb ausgebildet.
  • In den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungen der erfindungsgemäßen Bogenstanz- und -prägemaschine dargestellt.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    den prinzipiellen Aufbau einer Bogenstanz- und -prägemaschine in schematischer Darstellung
    Fig. 2
    eine Stanz- bzw. Prägestation mit hydraulisch angetriebenen zustellbarem Tiegel in schematischer Darstellung
    Fig. 3
    die individuellen Bewegungsabläufe mehrer Stanz- bzw. Prägestationen mit hydraulisch angetriebenen zustellbaren Werkzeugen in schematischer Darstellung
    Fig. 4
    schematische Darstellung der Steuerung der individuellen Bewegungsabläufe
    Fig. 5
    eine schematische Darstellung mechanisch angetriebener Pressenantriebe
    Fig. 6
    eine schematische Darstellung der Synchronisation mechanisch angetriebener Pressenantriebe
    Fig. 7
    einen geschlossenen Regelkreis zur Ansteuerung der mechanisch angetriebenen Pressenantriebe
  • In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Bogenstanz- und -prägemaschine 100 zum Stanzen, Ausbrechen und Ablegen von Bögen aus Papier, Pappe und dergleichen dargestellt. Die Stanz- und -prägemaschine 100 besitzt beispielsweise einen Anleger 1, zwei Stanz- und / oder Prägestationen 2, 2', eine Ausbrechstation 3 und einen Ausleger 4, die von einem gemeinsamen Maschinengehäuse 5 getragen und umschlossen werden.
  • Die Bogen 6 werden durch einen Anleger 1 von einem Stapel vereinzelt und über einen Zuführtisch 16 der Bogenstanz- und -prägemaschine 100 zugeführt und von Greifern an ihrer Vorderkante ergriffen und intermittierend in Bogenförderrichtung F durch die verschiedenen Stationen 2, 2', 3 und 4 der Stanz- und Prägemaschine 100 hindurchgezogen. Die Greifer sind hierbei an Greiferstangen, diese an Greiferwagen 8 und diese wiederum an einem Transportsystem 7 befestigt.
  • Die Stanz- und / oder Prägestationen 2, 2' bestehen aus einem Untertisch 9 und einem Obertisch 10. Der Untertisch 9 ist fest im Maschinengestell gelagert und mit einer nicht näher dargstellten Gegenplatte zu den Stanzmessern versehen. Der Obertisch ist vertikal hin- und her bewegbar gelagert und ist mit den Stanz- und Rillmessern versehen.
  • Die Greiferwagen 8 mit den Greifern transportieren den Bogen 6 von den Stanz- und Prägestationen 2, 2' in die nachfolgende Ausbrechstation 3, die mit Ausbrechwerkzeugen ausgestattet ist. In der Ausbrechstation 3 werden mit Hilfe der Ausbrechwerkzeuge die nicht benötigten Abfallstücke aus dem Bogen 6 nach unten herausgestoßen, wodurch die Abfallstücke 11 in einen unter der Station eingeschobenen behälterartigen Wagen 12 fallen.
  • Von der Ausbrechstation 3 gelangt der Bogen in den Ausleger 4, wo der Bogen entweder nur einfach abgelegt wird, oder aber gleichzeitig eine Trennung in einzelne Nutzen erfolgt. Der Ausleger 4 kann auch eine Palette 13 enthalten, auf der die einzelnen Bögen in Form eines Stapels 14 aufgestapelt werden, so dass nach Erreichen einer bestimmten Stapelhöhe die Paletten mit den aufgestapelten Bögen 14 aus dem Bereich der Stanz- und -prägemaschine 100 weggefahren werden können.
  • Fig. 2 zeigt eine der Bearbeitungsstationen 2, 2', beispielsweise Stanz- oder Prägestationen, einer erfindungsgemäßen Bogenstanz- und -prägemaschine 100. Der zu bearbeitende Bogen 6 wird durch die Fördereinrichtung 7, 8 in Förderrichtung des Bogens F in die Bearbeitungsstation 2, 2' transportiert. Die Bearbeitungsstationen weisen einen zustellbaren Obertisch 10 und einen gehäusefesten Untertisch 9 auf. Vier Hydraulikzylinder 16 zum Aufbringen der Stanzkraft auf das Stanzwerkzeug befinden sich im Maschinenunterteil. Die Hydraulikzylinder 16 sind zum einen mit dem Obertisch 10 verbunden und zum anderen im Maschinengehäuse der Bogenstanz- und -prägemaschine gelagert. Die Hydraulikzylinder 16 bewirken einen Stanzhub h, durch welchen der Obertisch 10 gegen den festen Untertisch 9 bewegt wird.
  • Fig. 3 zeigt die individuellen Bewegungsabläufe mehrerer Bearbeitungsstationen mit hydraulisch angetriebenen zustellbaren Tiegeln. Die Obertische 10, 10', 10" werden jeweils von einem oder mehreren (im Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei eingezeichnet) hydraulischen Zylindern 16 angerieben. Um die Druckanschlüsse an den Zylindern nicht mitzubewegen, wird der Kolben am bewegten Teil (hier am Obertisch 10, 10', 10") befestigt, der Zylinder am Maschinengestell. Die Obertische 10, 10', 10" beschreiben jeweils eine Bewegung in der Koordinate Z, wobei die Bewegungen z, z', z" von Obertisch zu Obertisch individuell steuerbar sein können, in Abhängigkeit vom zu bearbeitenden Auftrag und der momentanen Situation in der Bearbeitungsstation. Die Bewegungen der Greiferwagen 8, 8', 8" werden durch die Pfeile x, x', x" dargestellt.
  • In Fig. 4 ist die Steuerung der einzelnen Komponenten schematisch dargestellt. Aus einem Sollwertgenerator 17, der den globalen Maschinenreferenzwinkel αref, der den Maschinentakt und die Maschinenpositionen referenziert, erzeugt, wird individuell ein Sollreferenzwert
    z2,ref für den Obertisch 10 der Station 2,
    z2'ref für den Obertisch 10' der Station 2',
    z2",ref für den Obertisch 10" der Station"
    usw. erzeugt.
  • Ausgehend von diesem zentralen Sollwertgenerator 17 wird somit ein Referenzwert "Maschinenwinkel" definiert, der den einzelnen Stationen sowie dem Antriebssystem, welches beispielsweise aus mehreren Linearantrieben bestehen kann, als Eingangsgröße für ihre jeweilige Regelung dient. Auf den erzeugten Sollreferenzwert werden dann die Obertische im Lageregelkreis eingeregelt. Die Regelung einzelner solcher hydrostatischer Antriebe ist bekannt und beispielsweise in den Skripten zur Hydraulik: Murrenhoff, H.: Grundlagen der Fluidtechnik, Band 1: Hydraulik, 4. Auflage 2005; Murrenhoff, H.: Servohydraulik, 2. Auflage 2002, beschrieben.
  • Statt eines bewegten Obertisches 10, 10', 10" kann auch ein bewegter Untertisch 9, 9', 9" verwendet werden.
    Anstatt zweier Zylinder 16 kann ein Zylinder oder aber auch mehr als zwei Zylinder zum Antrieb verwendet werden.
    Die Zylinder 16 können mehr oder minder frei auf dem Obertisch positioniert werden.
    Die Zylinder können verschieden stark ausgelegt sein.
    Die Zylinder können individuell in Lage und Druck geregelt werden, um auf Unebenheiten oder lokale Materialdefizite zu reagieren.
    Zur Lageregelung kann eine Verdrängersteuerung (Regelung des Zuflusses in den Zylinder über eine Verstellpumpe) oder eine Widerstandssteuerung (Regelung des Zuflusses in die Zylinder über Ventile) eingesetzt werden.
  • Eine Alternative bietet der Einsatz mehrerer mechanischer und aufeinander synchronisierter Pressenantriebe.
  • Die Fig. 5 und 6 zeigen in schematischer Darstellung mechanisch angetriebene Stanz- bzw. Prägestationen 2 und 2', denen jeweils weitere beliebige Stationen in Pfeilrichtung A vorgelagert oder in Pfeilrichtung B nachgelagert sein können. Die dargestellten Stanz- bzw. Prägestationen 2 und 2' sowie eventuelle vor- oder nachgelagerte Stationen weisen pro zustellbarem Tiegel 10, 10' je einen Pressenantrieb 19, 19' auf, welcher in nicht näher dargestellter, bekannter Weise aus einer Schwungscheibe, Kupplung und Anbindung an das Getriebe besteht, welches den Obertisch 10, 10' über Exzenterwellen 22, 22' bewegt. Der Pressenantrieb wird hierbei beispielsweise über ein Untersetzungsgetriebe 20, 20' von einem Antriebsmotor 18, 18' angetrieben. Der Leistungsfluss erfolgt hierbei von der Schwungscheibe direkt zum Tiegel. Zur Synchronisation der einzelnen Pressenantriebe ist ein kleines Getriebe 26, 26' vorgesehen, was keine großen Leistungen zu übertragen hat und die Pressenantriebe 19, 19' mit z. B. einer Königswelle 21 zur Synchronisation verbindet.
  • Alternativ ist es auch möglich, die Synchronisation über einzeln als Servoantriebe geregelte Antriebsmotoren für die Schwungscheibe vorzusehen.
  • Fig. 7 zeigt den Regelkreis zur Ansteuerung der Pressenantriebe. Wie ersichtlich, findet sowohl eine Drehzahlregelung als auch eine Lageregelung statt.
  • Über den Regelkreis gemäß Fig. 7 werden die Regelgröße αex dem Sollwerte αref nachgeführt. Dabei wird die Größe ωref in Form einer Sollwertaufschaltung zur Vermeidung von Schleppfehlern genutzt. ωref ist die erste Ableitung des Sollwertes αref nach der Zeit.
  • Der Vergleich der Werte αex und αref erfolgt durch ein Subtraktionsglied. Über ein nachfolgendes Proportionalglied (25) wird die Regelabweichung αdiff verstärkt und als ωref' zu ω ref addiert. von dieser Summe wird ωex abgezogen, um eine Regelabweichung ωdiff zu generieren. Diese Regelabweichung ωdiff wird z. B. über ein PI-Glied (23) zur Vermeidung von bleibenden Regelabweichungen zu einem Motormomentensollwert Mref weiterverarbeitet. Die Übertragungsfunktionen (27), (28) symbolisieren das dynamische Verhalten von Stromregler (Motorregler) und dem zu regelnden mechanischen System.
    Der Bewegungszustand (αex und ωex) wird von einem Positionssensor 29 erfasst. Der Ausgang dieses Positionssensors ist der Positionswert αex. αex wird als Rückmeldewert dem Subtraktionsglied (S1) für den Vergleich mit αref zugeführt. Weiterhin wird im Differenzierer (24) die zeitliche Ableitung von αref gebildet, um als ω ex dem Subtraktionsglied (S2) zugeführt zu werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Anleger
    2, 2', 2"
    Bearbeitungsstation
    3
    Ausbrechstation
    4
    Ausleger
    5
    Maschinengehäuse
    6
    Bogen
    7
    Transportsystem
    8, 8', 8"
    Greiferwagen
    9, 9', 9"
    Untertisch
    10, 10', 10"
    Obertisch
    11
    Abfallstücke
    12
    Wagen
    13
    Palette
    14
    Stapel
    15
    Bogenlaufebene
    16, 16', 16"
    Hydraulikzylinder
    17
    Sollwertgenerator
    18, 18'
    Antriebsmotor
    19, 19'
    Pressenantrieb
    20, 20'
    Untersetzungsgetriebe
    21
    Königswelle
    22, 22'
    Exzenterwellen
    23
    Proportional-/Integralregler
    24
    Differenzierer
    25
    Proportionalregler
    26, 26'
    Verbindungsgetriebe zwischen Pressenantrieb und Königswelle
    27
    Motorregler
    28
    Mechanik
    29
    Positionssensor
    100
    Bogenstanz- und -prägemaschine
    A
    Pfeil
    B
    Pfeil
    F
    Bogenförderrichtung
    x, x', x"
    Bewegung der Greiferwagen
    z, z', z"
    Hubbewegung des Obertisches
    αref
    Maschinenreferenzwinkel
    αdiff
    Regelabweichung
    ωref
    Maschinenreferenzdrehzahl
    ωref
    Regelabweichung
    αex
    Exzenterwellenwinkel
    ωex
    Exzenterwellendrehzahl
    S1, S2
    Subtraktionsglied

Claims (22)

  1. Bogenstanz- und -prägemaschine zur Bearbeitung von Bogen aus Papier, Pappe und dergleichen mit mehreren Bearbeitungsstationen, die ein gestellfestes Werkzeug und ein zustellbares Werkzeug aufweisen und einer Transportvorrichtung zum Transportieren der Bogen durch die einzelnen Bearbeitungsstationen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zustellbaren Werkzeuge jeweils über separate Antriebe bewegt werden, wobei die separaten Antriebe über einen Lageregelkreis derart angesteuert werden, dass die Hubbewegung der zustellbaren Werkzeug einer jeden Bearbeitungsstation individuell einstellbar ist.
  2. Bogenstanz- und -prägemaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die separaten Antriebe Hydraulikzylinder sind.
  3. Bogenstanz- und prägemaschine nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kolben der Hydraulikzylinder am zustellbaren Werkzeug und die Zylinder am Gestell befestigt sind.
  4. Bogenstanz- und -prägemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Sollwert für die Bewegung des zustellbaren Werkzeugs individuell in Abhängigkeit von einem globalen Maschinenwinkel, der von einem SollwertGenerator erzeugt wird, bestimmt wird.
  5. Bogenstanz- und -prägemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Obertisch das zustellbare Werkzeug trägt.
  6. Bogenstanz- und -prägemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Untertisch das zustellbare Werkzeug trägt.
  7. Bogenstanz- und -prägemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das zustellbare Werkzeug über mindestens einen Hydraulikzylinder bewegt wird.
  8. Bogenstanz- und -prägemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das zustellbare Werkzeug über mehrere Hydraulikzylinder bewegt wird.
  9. Bogenstanz- und -prägemaschine nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Hydraulikzylinder bezüglich ihres Angriffspunktes frei am zustellbaren Werkzeug positionierbar sind.
  10. Bogenstanz- und -prägemaschine nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zylinder verschieden stark ausgelegt sein können.
  11. Bogenstanz- und -prägemaschine nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zylinder hinsichtlich Lage und Druck individuell geregelt sind.
  12. Bogenstanz- und -prägemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zur Lageregelung eine Verdrängersteuerung eingesetzt wird.
  13. Bogenstanz- und -prägemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zur Lageregelung eine Widerstandssteuerung eingesetzt wird.
  14. Bogenstanz- und -prägemaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das zustellbare Werkzeug jeweils über einen Schwungscheibenantrieb angetrieben werden.
  15. Bogenstanz- und -prägemaschine nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Leistungsfluss von der Schwungscheibe direkt zum Werkzeug gekoppelt ist.
  16. Bogenstanz- und -prägemaschine nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zur Synchronisation der verschiedenen Antriebe ein kleines Getriebe vorgesehen ist, das keine großen Leistungen übertragen muss.
  17. Bogenstanz- und -prägemaschine nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Getriebe als Königswelle ausgebildet ist.
  18. Bogenstanz- und prägemaschine nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Synchronisation über einzeln als Servoantriebe geregelte Antriebsmotoren für die Schwungscheiben erfolgt.
  19. Bogenstanz- und -prägemaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens ein zustellbares Werkzeug mechanisch angetrieben wird.
  20. Bogenstanz- und -prägemaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens ein zustellbares Werkzeug hydraulisch angetrieben wird.
  21. Bogenstanz- und -prägemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Transportvorrichtung zum Transportieren der Bogen durch die einzelnen Bearbeitungsstationen aus mindestens einem Linearantrieb besteht.
  22. Bogenstanz- und-prägemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bearbeitungsstationen mindestens eine Stanz- und / oder Prägestation umfassen.
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