Vorrichtung zum Prägen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prägen eines Objektes, das von mindestens einer Prägewalze mit Prägenocken zur Einprägung einer Längeninformation beaufschlagt wird.

Derartige Objekte können beispielsweise als flächige Substrate, insbesondere als Laminatmaterialien, ausgebildet sein, die zur Herstellung von Kartonverpackungen verwendet werden. Derartige Materialien werden typischerweise als Bahnmaterialien hergestellt, die vor einer Produktion der KartonageVerpackungen in einzelne Zuschnitte unterteilt werden. Aufgrund der Vielzahl der nacheinander durchzuführenden Verfahrensschritte bei der Herstellung der Laminate und aufgrund der großen Längen der produzierten Bahnen werden diese mit Längeninformationen versehen, die eine Identifizierung bestimmter Positionen entlang der Bahnlänge ermöglichen und zur Synchronisierung aufeinanderfolgender Bearbeitungsschritte dienen können.

Die Herstellung entsprechender Bahnmaterialien erfolgt mit erheblichen Produktionsgeschwindigkeiten und entsprechenden Transportgeschwindigkeiten der Substrate, so daß die bislang verwendeten Prägeverfahren noch nicht alle Anforderungen erfüllen kön-

nen, die an eine genaue, zuverlässige und wenig störungsanfällige Prägung der Längeninformationen gestellt werden.

Weitere Ausführungsformen derartiger Objekte können beispielsweise Rohre oder Strangprofile sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß eine Einprägung von Längeninformationen mit hoher Genauigkeit und bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten unterstützt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Prägenocken zur Codierung der Längeninformationen entsprechend einem numerischen Code angeordnet werden.

Durch die Codierung der Längeninformationen entsprechend einem numerischen Code ist es möglich, die Informationen in einer digitalen Darstellung abzuspeichern, die zum einen einfach zu generieren und darüber hinaus störungssicher abzulesen ist. Insbesondere ist es in einfacher Art und Weise möglich, die Generierung des Codes von einer Rotationsbewegung einer Antriebseinrichtung abzuleiten und hierdurch einen kompakten Aufbau zu unterstützen.

Eine besonders effektive Codierung kann dadurch erfolgen, daß die Prägenocken entsprechend einem Gray-Code angeordnet werden.

Die Durchführung der Codierung wird dadurch unterstützt, daß die Prägenocken einzeln aus einer Außenfläche der Prägewalze ausfahrbar und/oder in dieser Außenfläche versenkbar angeordnet sind.

Eine sehr genaue Steuerung wird dadurch möglich, daß mindestens eine Prägenocke von einer Kurvensteuerung positionierbar ist.

Zur Bereitstellung einer modularen Grundkonstruktion wird vorgeschlagen, daß die Kurvensteuerung mindestens eine Kurvenscheibe umfaßt .

Eine einfache übertragung des von der Kurvensteuerung vorgegebenen Bewegungsprofils auf die Prägenocken ist dadurch möglich, daß von einem Außenprofil der Kurvenscheibe eine Kurvenrolle geführt ist, die über einen Hebel und eine Steuerwelle mit einem Positionierelement für die Prägenocke gekoppelt ist.

Zur Realisierung einer einfachen Bewegungssteuerung wird vorgeschlagen, daß eine Bewegung der Kurvenscheibe über ein Getriebe von einer Bewegung der Prägewalze abgeleitet ist.

Eine kompakte Ausführungsform wird dadurch unterstützt, daß beidseitig der Prägewalze jeweils mindestens eine Kurvenscheibe angeordnet ist .

Gemäß einer typischen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Anzahl der Kurvenscheiben die Anzahl der Bitbreite des numerischen Codes entspricht.

Eine Grundversion wird dadurch bereitgestellt, daß einem Code von 8 bit acht Kurvenscheiben zugeordnet sind.

Eine zuverlässige Durchführung des Prägevorganges wird dadurch unterstützt, daß die Prägewalzen einander gegenüberliegend angeordnet sind.

Insbesondere wird die Durchführung des Prägevorganges dadurch verbessert, daß zu den Prägenocken der ersten Prägewalze korrespondierend ein Gegenprofil im Bereich der zweiten Prägewalze angeordnet ist.

Ein exakter Gleichlauf der Prägewalzen wird dadurch erreicht, daß eine Rotationsbewegung der Prägewalzen von Zahnrädern synchronisiert ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Prägenocken als Kugelkalotten ausgebildet sind.

Verbesserte Möglichkeiten zur Informationscodierung können dadurch erreicht werden, daß in einer ümfangsrichtung der Prägewalze zwischen mindestens zwei Prägenocken mindestens ein Zusatznocken angeordnet ist.

Eine einfache Decodierung wird dadurch unterstützt, daß alle Prägenocken in einer ümfangsrichtung der Prägewalze hintereinander angeordnet sind.

Eine einfache Bewegungskoordinierung wird auch dadurch unterstützt, daß alle auf einer Seite neben der Prägewalze angeordneten Kurvenscheiben gemeinsam und mit einer gleichen Rotationsgeschwindigkeit rotieren.

Die Anzahl der verwendeten Einzelteile kann dadurch vermindert werden, daß mindestens eines der Kurvenscheibenpakete aus einem Materialblock ausgebildet ist und im Bereich seiner Umfangsflä- che mehrere nebeneinander angeordnete Außenprofile aufweist, wobei jedes Außenprofil einer einzelnen Kurvenrolle zugeordnet ist.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Einrichtung mit zwei Prägewalzen sowie einer Kurvensteuerung zur Positionierung der Prägenocken,

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung einer getriebeartigen Ansteuerung der Kurvenscheiben für die Positionierung der Prägenocken und

Fig. 3 eine weitere perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei dem zwischen den Prägenocken Zusatznocken angeordnet sind.

Gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 werden von einer Tragstruktur (1) zwei Prägewalzen (2, 3) rotationsfähig gelagert. Die Prägewalzen (2, 3) sind jeweils auf Antriebswellen (4, 5) positioniert. Die Antriebswelle (4) ist hierbei aktiv angetrieben und mit einem Antrieb (6) verbunden.

Auf der Antriebswelle (4) ist ein Zahnrad (7) angeordnet, das in ein Zahnrad (8) eingreift, das auf der Antriebswelle (5) angeordnet ist. Hierdurch erfolgt eine ZwangsSynchronisation der Rotationsbewegungen der Prägewalzen (2, 3) .

Die Prägewalze (2) ist mit Prägenocken (9) versehen, die sich steuerbar über eine Außenfläche (10) der Prägewalze (2) erheben oder relativ zur Außenfläche (10) versenkt werden können. Im Bereich der Prägewalze (3) können zu den Prägenocken (9) korrespondierende Gegenprofile (11) angeordnet sein, die als Vertiefungen im Bereich einer Außenfläche (12) der Prägewalze (3) angeordnet sind.

Die Prägenocken (9) können beispielsweise als Kugelkalotten realisiert sein. Es ist aber ebenfalls denkbar, die Prägenocken (9) mit andersartigen Formgebungen zu versehen und beispielsweise als balkenartige Struktur auszubilden.

Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Prägenocken (9) entlang der Außenfläche (10) in einer Umfangs- richtung im wesentlichen relativ zueinander äquidistant angeordnet. Das Ausführungsbeispiel zeigt die Verwendung von acht Prägenocken (9) , um einen digitalen numerischen Code mit einer Datenbreite von 8 bit zu realisieren. Insbesondere ist es gemäß dem Ausführungsbeispiel vorgesehen, den numerischen Code als Gray-Code zu realisieren.

Zwischen den einzelnen Prägenocken (9) erstrecken sich jeweils Nockenabstände (13) . Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Prägenocken (9) auch nicht äquidistant entlang des Außenumfanges der Prägewalze (2) angeordnet sein. Ebenfalls ist es denkbar, abweichend von der in Fig. 1 veranschaulichten Aus-

führungsform mit einer Anordnung der Prägenocken (9) in einer Umfangsrichtung der Prägewalze (2) hintereinander eine seitlich versetzte Anordnung einer oder mehrerer Prägenocken (9) vorzusehen.

Die Prägenocken (9) stehen in einer aktiven Positionierung, die zu einer Prägung eines nicht dargestellten flächigen Substrates führt, aus der Außenfläche (10) der Prägewalze (2) heraus. Der einzuprägende numerische Code wird durch das Muster an aus der Außenfläche (10) herausstehenden und relativ zur Außenfläche (10) versenkten Prägenocken (9) gebildet. Die Positionierung der Prägenocken (9) relativ zur Außenfläche (10) erfolgt gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 durch eine mechanische Steuerung. Die mechanische Steuerung ist vorzugsweise als eine Kurvensteuerung ausgebildet, so daß die Generierung der Codierung der Län- geninformationen von einer Rotationsbewegung der Prägewalzen (2, 3) abgeleitet werden kann, da die entsprechende Rotation einem Vortrieb des nicht dargestellten Substrates zugeordnet ist.

Fig. 1 zeigt neben der Prägewalze (2) angeordnete Kurvenscheiben (14) . Die Anzahl der Kurvenscheiben entspricht hierbei der Datenbreite des numerischen Codes. Zur Realisierung eines Codes mit einer Datenbreite von 8 bit werden acht Kurvenscheiben (14) benötigt. Die Anzahl der Kurvenscheiben (14) entspricht somit der Anzahl der bits innerhalb des Codes. Die Kurvenscheiben (14) rotieren zentrisch zur Antriebswelle (4) , jedoch mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten wie die Antriebswelle (4) und die Prägewalze (2) . Die unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten werden dabei vorzugsweise über ein mechanisches Getriebe vorgegeben.

Ein Außenumfang der Kurvenscheiben (14) weist ein Profil derart auf, daß entlang des Profils jeweils eine Kurvenrolle (15) entlanggeführt ist, die über einen Hebel (16) mit einer Steuerwelle (17) gekoppelt ist. Die Steuerwelle (17) erstreckt sich in die Prägewalze (2) hinein und verursacht hier das Anheben bzw. Absenken des zugeordneten Prägenockens (9) . Gemäß einem einfachen

Ausführungsbeispiel besitzt die Steuerwelle hierzu einen Positionierhebel, der mit dem Prägenocken (9) gekoppelt ist.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. l ist das Getriebe (18) zur Vorgabe der jeweiligen Drehzahlen der Kurvenscheiben (14) über Zahnräder (19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) sowie Zahnriemen (27, 28, 29, 30) ausgebildet. Diese Ausbildung führt zu einem einfachen, preiswerten und robusten Aufbau. Grundsätzlich sind aber auch andere Ausbildungen des Getriebes (18) denkbar.

Das Zahnrad (19) sitzt auf der Antriebswelle (4), die fest mit der Prägewalze (2) verbunden ist und diese mit dem Antrieb (6) koppelt. Das Zahnrad (20) ist auf einer ersten Nebenwelle (31) angeordnet. Die Zahnräder (19, 20) sind vom Zahnriemen (27) miteinander verbunden. Es wird ein übersetzungsverhältnis von 1:4 bereitgestellt. Auf der ersten Nebenwelle (31) sitzt ebenfalls das Zahnrad (21) . Dieses ist über den Zahnriemen (28) mit dem Zahnrad (22) verbunden. Auch hier wird ein übersetzungsverhältnis von 1:4 bereitgestellt. Das Zahnrad (22) sitzt auf der Antriebswelle (4) , kann aber unabhängig von dieser rotieren. Das Zahnrad (22) ist starr mit dem Zahnrad (23) gekoppelt, das über den Zahnriemen (29) mit dem Zahnrad (24) verbunden ist. Das Zahnrad (24) ist auf einer zweiten Nebenwelle (32) angeordnet. Auch hier ist ein übersetzungsverhältnis von 1:4 realisiert. Zusätzlich sitzt auf der zweiten Nebenwelle (32) das Zahnrad (25) , das über den Zahnriemen (30) mit dem Zahnrad (26) gekoppelt ist. Das Zahnrad (26) sitzt wiederum auf der Antriebswelle (4) , kann aber auch unabhängig von dieser rotieren. Es wird somit insgesamt ein übersetzungsverhältnis von 1:256 bereitgestellt.

Das Zahnrad (22) ist mit einem ersten Paket von Kurvenscheiben (14) verbunden und gibt dessen Rotationsbewegung vor. Das Zahnrad (26) ist mit einem zweiten Paket (34) Kurvenscheiben (14) verbunden und gibt dessen Rotationsbewegung vor.

Aus Fig. 2 ist ebenfalls erkennbar, daß ein Außenprofil (35) der Kurvenscheiben (14) derart ausgebildet sein kann, daß in Um- fangsrichtung aufeinanderfolgend Erhebungen (36) und Vertiefun-

gen (37) angeordnet sind. Die Erhebungen (36) und die Vertiefungen (37) sind vorzugsweise durch Anschrägungen ineinander übergeleitet.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Darstellung der Prägewalze (2) sowie der links und rechts neben der Prägewalze (2) angeordneten Kurvenscheibenpakete (33, 34) . Insbesondere ist noch einmal die Ausbildung der Außenprofile (35) der Kurvenscheiben (14) mit den Erhebungen (36) und den Vertiefungen (37) sowie die Führung der Kurvenrollen (15) entlang der Außenprofile (35) zu erkennen. Zusätzlich zeigt Fig. 3 eine AusführungsVariante, bei der im Bereich des Nockenabstandes (13) ein oder mehrere Zusatznocken (38) angeordnet sind. Insbesondere ist daran gedacht, den Zusatznocken (38) im wesentlichen mittig zwischen zwei benachbarten Prägenocken (9) zu positionieren. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Zusatznocken (38) unbeweglich mit der Prägewalze (2) verbunden. Die Verwendung der Zusatznocken (38) erschließt Möglichkeiten zur Codierung von Zusatzinformationen.

Die mit der Längeninformation zu versehenden Objekte können beispielsweise als flächige Substrate, Rohre oder Profile, insbesondere Strangprofile, ausgebildet sein.