| WO/1996/033862 | CARTON END PANEL FOLDING MECHANISM |
| JP2004255574 | MANDREL FOR MOLDING CONTAINER BOTTOM AND ITS MANUFACTURING METHOD |
| JP11263330 | CASE MADE OF THIN PLATE MATERIAL |
DEMUSS, Lutz (Belchenstrasse 56, Karlsruhe, 76199, DE)
| Patentansprüche: 1. Verfahren zum vollautomatischen Herstellen von Schachteln aus Papier oder Pappe, wobei aus einem Papierstreifen (1) mit Verbindungszungen (3) eine Seitenwand geformt und auf einen Boden (2) oder Deckel geklebt wird, gekennzeichnet durch die Schritte: - der Anfang (4) des Papierstreifens (1) wird an eine zylindrische Matrize (10), deren Grundfläche der Form der herzustellenden Schachtel entspricht, angelegt, - der Papierstreifen (1) wird mit Hilfe einer umlaufenden Patrize (20) an die Matrize (10) angelegt - und mittels Vakuum an dieser fixiert, - die Verbindungszungen (3) werden um etwa 90° umgelegt, - der Boden (2) oder Deckel wird beleimt und an die Verbindungszungen (3) angepresst, - das Vakuum wird abgeschaltet, - die Schachtel wird von der Matrize (10) abgezogen. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: - vor dem Anlegen des Papierstreifens (1) wird ein Innenspiegel auf der Bodenfläche der Matrize (10) befestigt. 3. Vorrichtung zum Herstellen von Schachteln aus Papier oder Pappe, wobei die Schachtel einen Boden (2) und/oder einen Deckel mit einer aufgeklebten Seitenwand aufweist und die Seitenwand aus einem Streifen (1) mit angeformten Verbindungszungen (3) besteht, gekennzeichnet durch: - eine zylindrische Matrize (10), deren Grundfläche der Form der herzustellenden Schachtel entspricht, - und eine Patrize (20), die in wenigstens drei Achsen beweglich ist und um die Matrize (10) herumgefahren werden kann, - in der Mantelfläche (11) der Matrize (10) sind Öffnungen (12) vorgesehen, die mit einer Vakuumquelle verbindbar sind, um den Streifen (1) an der Matrize (10) festzuhalten, - die Patrize (20) besitzt eine erste Wirkfläche (24), die mit der Mantelfläche (11) der Matrize (10) kooperiert und auf diese Weise den Streifen (1) an die Matrize (10) anlegt. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Merkmale: - die Öffnungen (12) in der Mantelfläche (11) sind in Gruppen aufgeteilt, - jede Gruppe ist über einen gesteuerten Vakuumanschluss (14) mit der Vakuumquelle verbindbar. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch das Merkmal: - die Höhe der Mantelfläche (11 ) ist auf die Höhe des Streifens (1 ) abgestimmt. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, gekennzeichnet durch das Merkmal: - an der Mantelfläche (11 ) der Matrize (10) ist eine Anlegekante (13) für den Streifen (1 ) vorgesehen. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch das Merkmal: - in der Bodenfläche der Matrize (10) sind Saugöffnungen vorgesehen. 8. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Merkmale: - die Patrize (20) ist ein Zylinder mit einem polygonalen, vorzugsweise dreieckigen Querschnitt, - der Zylindermantel bildet die erste Wirkfläche (24). 9. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch das Merkmal: - die Patrize (20) hat die Form eines Fingers. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 8 oder 9, gekennzeichnet durch das Merkmal: - ein Kegelstumpf an der Basis des Fingers bildet eine zweite Wirkfläche (23), die die Verbindungszungen (3) umknickt. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch das Merkmal: - die Patrize (20) hat die Form eines Rades. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11 , gekennzeichnet durch das Merkmal: - es sind mehrere Patrizen (20) vorgesehen. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, gekennzeichnet durch das Merkmal: - Matrize (10) und Patrize (20) sind auswechselbar. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, gekennzeichnet durch das Merkmal: - neben der Matrize (10) befindet sich eine Einrichtung (40) zum Zuführen des Streifens (1 ) zur Matrize (10). 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, gekennzeichnet durch das Merkmal: - unterhalb der Matrize (10) befindet sich eine Einrichtung (50) zum Anpressen des beleimten Schachtelbodens (2) an die Seitenwand, die Verbindungszungen (3) und/oder einen Innenspiegel. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 15, gekennzeichnet durch das Merkmal: - zum Auftragen von Klebstoff sind Klebstoffdüsen (60) vorgesehen. |
"Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Schachteln aus Papier oder Pappe" Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Schachteln aus Papier oder Pappe, wobei aus einem Papierstreifen mit Verbindungszungen eine
Seitenwand geformt und auf einen Boden oder Deckel geklebt wird. Stand der Technik:
Die Herstellung von Schachteln aus Papier oder Pappe mit kubischer Form mit Hilfe von vollautomatisch arbeitenden Schachtelaufrichtemaschinen ist bereits sehr gut gelöst. Problematisch ist jedoch nach wie vor die Herstellung von Schachteln mit nicht-kubischer Form. Derartige nicht-kubische Schachteln sind beispielsweise beschrieben in der
DE 20 2006 014 009 U1 , in der DE 10 2006 028 824 A1 und in der DE 10 2005 054 982 A1. Die Herstellung dieser Schachteln erfolgt auf die Weise, dass ein die Seitenwand bildender langgestreckter Papier- oder Pappestreifen auf den aus Papier oder Pappe bestehenden Boden geklebt wird. Dazu weist der Papier- oder Pappestreifen eine Länge auf, die der Länge des Umfangs des Bodens entspricht. An der Längsseite des die Seitenwand bildenden Streifens sind Verbindungszungen angebracht, die durch eine Knicklinie vom Streifen getrennt sind.
Zur Herstellung dieser Schachteln wird der die Seitenwand bildende Streifen zunächst zu einem Ring geklebt. Danach werden die Verbindungszungen nach innen umgeknickt. Sodann wird dieser Ring von Hand auf eine Form, die der gewünschten Schachtelform entspricht, gelegt und fixiert. Anschließend wird auf diesen in Form gebrachten Ring der Boden aufgeklebt. Nach dem Abnehmen der verklebten Einheit wird dann ein so genannter Innenspiegel eingeklebt, der die Verbindungszungen verdeckt.
Es versteht sich, dass diese Handarbeit einschließende Herstellungsweise wenig effizient ist. Das ist unbefriedigend. Darstellung der Erfindung:
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe Schachteln aus Papier oder Pappe vollmaschinell hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, welches folgende Schritte aufweist:
- der Anfang des Papierstreifens wird an eine zylindrische Matrize, deren
Grundfläche der Form der herzustellenden Schachtel entspricht, angelegt,
- der Papierstreifen wird mit Hilfe einer umlaufenden Patrize an die Matrize angelegt und mittels Vakuum an dieser fixiert,
- die Verbindungszungen werden um etwa 90° umgelegt,
- der Boden oder Deckel wird beleimt und an die Verbindungszungen angepresst,
- das Vakuum wird abgeschaltet,
- die Schachtel wird von der Matrize abgezogen.
Wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Möglichkeit, es vollautomatisch ablaufen zu lassen. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die
unterschiedlichsten unregelmäßigen Schachtelformen realisieren lassen. Die fertigen Schachteln besitzen eine Exaktheit, die mit der herkömmlichen Handarbeit kaum zu erreichen war.
Falls gewünscht ist, dass die Verbindungszungen in der fertigen Schachtel nicht sichtbar sind, kann vor dem Anlegen des Papierstreifens ein Innenspiegel auf der Bodenfläche der Matrize befestigt werden. Die Verbindungszungen werden dann auf den Innenspiegel gelegt. Bei der nachfolgenden Befestigung des Bodens werden Innenspiegel und
Verbindungszungen in einem Arbeitsgang erfasst und verklebt.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe Schachteln aus Papier oder Pappe, wobei die Schachteln einen Boden und/oder einen Deckel mit einer angeklebten Seitenwand und
gegebenenfalls einen Innenspiegel aufweisen, vollmaschinell hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch: - eine zylindrische Matrize, deren Grundfläche der Form der herzustellenden Schachtel entspricht,
- und eine Patrize, die in wenigstens drei Achsen beweglich ist und um die Matrize herumgefahren werden kann,
- in der Mantelfläche der Matrize sind Öffnungen vorgesehen, die mit einer
Vakuumquelle verbindbar sind, um den Streifen an der Matrize festzuhalten,
- die Patrize besitzt eine erste Wirkfläche, die mit der Mantelfläche der Matrize
kooperiert und auf diese Weise den Streifen an die Matrize anlegt.
Dank der Patrize wird der die Seitenwand bildende Papier- oder Pappestreifen an der Mantelfläche der Matrize in seine Endform gebracht. Dank der Vakuumdüsen in der
Mantelfläche der Matrize wird er solange festgehalten, bis der Schachtelboden bzw.
-deckel angeklebt ist. Das Anlegen des Streifens an die Mantelfläche besorgt eine Patrize, die wenigstens in drei Achsen beweglich ist und um die Matrize herumgefahren werden kann. Dazu besitzt die Patrize eine erste Wirkfläche, die mit der Mantelfläche der Matrize kooperiert und auf diese Weise den Streifen an die Matrize anlegt. Dieser Vorgang erfolgt programmgesteuert in kürzester Zeit, ohne dass eine Bedienungsperson Hand anlegen müsste.
Um die erforderliche Vakuumleistung gering halten zu können, sind gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung die Öffnungen in der Mantelfläche in Gruppen aufgeteilt, wobei jede Gruppe über einen gesteuerten Vakuumanschluss mit der Vakuumquelle verbindbar ist.
Vorteilhafterweise ist die Höhe der Mantelfläche auf die Höhe des Streifens abgestimmt. Dies sorgt für eine optimale Positionierung des die Schachtelseitenwand bildenden Streifens.
Unterstützt wird die optimale Positionierung, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung an der Mantelfläche der Matrize einen Anlegekante für den Streifen vorgesehen ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind in der Bodenfläche der Matrize ebenfalls Saugöffnungen vorgesehen. Mit Hilfe dieser Saugöffnungen kann ein eventuell vorzusehender Innenspiegel in Position gebracht werden, bevor der die Seitenwand bildende Streifen angelegt wird.
Vorteilhafterweise ist die Patrize ein Zylinder mit einem polygonalen, vorzugsweise dreieckigen Querschnitt, wobei der Zylindermantel oder ein Teil desselben die erste Wirkfläche bildet.
Vorteilhafterweise hat die Patrize die Form eines Fingers. Dank der geringen
Abmessungen eines solchen Fingers können auch enge Radien sicher bearbeitet werden. Für den Fall, dass die Seitenwand der Schachtel aus einem Streifen mit angeformten Verbindungszungen besteht, bildet ein Kegelstumpf an der Basis des Fingers eine zweite Wirkfläche, die die Verbindungszungen umknickt, während der Finger gleichzeitig den Streifen an die Matrize anlegt. Falls einfache Schachtelformen bearbeitet werden, kann an Stelle des Fingers auch ein Rad als Patrize eingesetzt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Patrizen vorgesehen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die herzustellende Schachtel mehrere am Umfang verteilte identische Teilformen besitzt. Ein typisches Beispiel sind sternförmige
Schachteln, die dann in einem Bruchteil der Zeit gefertigt werden können.
Es versteht sich, dass Matrize und Patrize vorteilhafterweise auswechselbar sind, um ohne lange Umrüstzeiten unterschiedliche Schachtelformen und -großen produzieren zu können.
Vorteilhafterweise befindet sich neben der Matrize eine Einrichtung zum Zuführen des Streifenanfangs zur Matrize. Diese Einrichtung zieht jeweils einen Streifen von einem Stapel ab, und führt ihn so der Matrize zu, dass der Streifenanfang korrekt anliegt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung befindet sich unterhalb der Matrize eine
Einrichtung zum Anpressen des beleimten Schachtelbodens an die Seitenwand, die Verbindungszungen und/oder den Innenspiegel. Zum Auftragen von Klebstoff können, wie an sich bekannt, Klebstoffdüsen vorgesehen sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen: Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen, jeweils rein schematisch und in isometrischer Darstellung:
Fig. 1 ein Schachtelunterteil in Herzform, Fig. 2 eine zur Herstellung des Schachtelunterteils der Fig. 1 geeignete Matrize,
Fig. 3 einen ersten Ausschnitt aus einer Vorrichtung zum Herstellen der Schachtel der
Fig. 1 und Fig. 4 einen zweiten Ausschnitt dieser Vorrichtung.
Wege zur Ausführung der Erfindung und gewerbliche Verwertbarkeit:
Fig. 1 zeigt rein schematisch das Unterteil einer Papier- oder Pappschachtel in Herzform. Derartige Schachtelformen werden häufig für Pralinen verwendet. Andere Schachteln können die Form eines Tannenbaums, eines Nikolaus, eines Osterhasen, eines Ostereis, eines Apfels oder auch eines Sterns haben. Gemeinsam ist allen diesen
Schachtelformen, dass sie nicht mit den für kubische Schachteln bekannten und bewährten Schachtelaufrichtevorrichtungen hergestellt werden können.
Wie Fig. 1 zeigt, besteht das abgebildete Schachtelunterteil aus einem Boden 2 aus Papier oder Pappe und einer Seitenwand, bestehend aus einem langgestreckten Streifen 1 aus Papier oder Pappe, der mittels einer Überlappung 4 zu einem Ring geklebt und anschließend auf den Boden 2 aufgeklebt ist. Zum Aufkleben sind Verbindungszungen 3 vorgesehen; es ist jedoch auch möglich, den Streifen 1 stumpf auf den Boden 2 zu kleben. Falls die Verbindungszungen 3 nicht sichtbar sein sollen, wird ein sogenannter Innenspiegel (nicht dargestellt) eingeklebt. Die Herstellung eines passenden Schachteldeckels erfolgt grundsätzlich auf die selbe Art und Weise, lediglich die Abmessungen müssen angepasst werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung der in Fig. 1 dargestellten Schachtel besitzt als wesentliche Bestandteile eine Matrize 10 und eine Patrize 20.
Fig. 2 zeigt die Matrize 10, die das Herzstück der Vorrichtung bildet. Man erkennt, einen Zylinder, dessen Grundfläche der herzustellenden Schachtel 1 , 2 entspricht. In der Mantelfläche 11 der Matrize 10 sind bereichsweise Öffnungen 12 vorgesehen. Diese sind über Vakuumanschlüsse 14 mit einer Vakuumquelle verbindbar. Auf diese Weise ist es möglich, den Streifen 1 mittels Vakuum an der Mantelfläche 11 der Matrize 10 zu fixieren, bis der Boden 2 aufgeklebt ist.
Um erkennen zu können, ob der Streifen 1 korrekt an der Mantelfläche 11 anliegt und die Öffnungen 12 verschließt, können in die Vakuumzuleitungen Drucksensoren eingefügt werden.
Zur exakten Positionierung des Streifens 1 ist an der Matrize 10 eine Anlegekante 13 vorgesehen. Die Höhe der Mantelfläche 1 1 ist auf die Höhe des Streifens 1 abgestimmt. Falls der Streifen 1 Verbindungszungen 3 besitzt, stehen diese zunächst nach unten über die Mantelfläche 11 über.
Die Matrize 10 ist mit Hilfe einer Schnellverbindungsvorrichtung 15 mit einem
Maschinengestell 5 (Fig. 3 und 4) verbindbar. Auf diese Weise können die zur Herstellung unterschiedlicher Schachteln benötigten Matrizen 10 schnell und sicher gewechselt werden.
Fig. 3 zeigt eine erste Teildarstellung der Gesamtvorrichtung zum Herstellen von
Schachteln mit nicht-kubischer Form aus Papier oder Pappe, beispielsweise zur
Herstellung der in Fig. 1 dargestellten Herzschachtel.
Man erkennt angedeutet ein Maschinengestell 5 und die Matrize 10 aus Fig. 2. Der Matrize 10 benachbart erkennt man eine Vorrichtung 40, mit deren Hilfe der Streifen 1 an die Matrize 10 angelegt und die mit Klebstoff versehene Überlappung 4 hier angepresst werden kann.
Des Weiteren erkennt man in Fig. 3 die mit der Matrize 10 kooperierende Patrize 20. Diese besitzt ein Wirkelement 24, das in diesem Ausführungsbeispiel als Finger mit polygonalem Querschnitt ausgebildet ist. Dieser Finger 24 kooperiert mit der Matrize 10 bzw. dem an die Matrize 10 anzulegenden Streifen 1.
Am Fuß des Fingers 24 erkennt man eine kegelstumpfförmige Wirkfläche 23. Diese knickt die Verbindungszungen 3, die unten über die Matrize 10 überstehen, nach innen um, während die Patrize 20 um die Matrize 10 herumfährt.
Finger 24 und Kegelstumpf 23 führen mit Hilfe einer Steuerung 21 programmgesteuert Drehbewegungen aus. Diese Drehbewegungen sorgen dafür, dass eine am Finger 24 vorgesehene Wirkfläche korrekt mit Matrize 10 und Streifen 1 kooperiert.
Die Patrize 20 sitzt ihrerseits auf einem in der Zeichnung nicht dargestellten Arm, der vorzugsweise in drei Achsen beweglich ist.
Fig. 4 zeigt einen weiteren Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Man erkennt zunächst wieder die Matrize 10. Unterhalb der Matrize 10 erkennt man eine ebenfalls herzförmige, mit Vakuumdüsen ausgerüstete Hilfsvorrichtung 50, die mittels einer Haltevorrichtung 51 bewegt wird. Die Hilfsvorrichtung 50 übernimmt einen von einer Zuführvorrichtung (nicht dargestellt) zugeführten Schachtelboden 2 und hält ihn mittels ihrer Vakuumdüsen fest. Nachdem mit Hilfe von Klebstoffdüsen 60 eine Klebstoffraupe aufgebracht wurde, wird die Hilfsvorrichtung 50 von unten gegen die Matrize 10, den daran befestigten Streifen 1 und gegebenenfalls die nach innen geknickten
Verbindungszungen 3 gepresst. Auf diese Weise werden Boden und Seitenwand miteinander verklebt. Falls die in Fig. 1 dargestellte Schachtel 1 , 2 mit einem Innenspiegel versehen werden soll, der die Verbindungszungen 3 verdeckt, wird dieser ebenfalls mit Hilfe der Vorrichtung 50 an die Unterseite der Matrize 10 angelegt. In diesem Fall besitzt die Matrize 10 an ihrer Bodenfläche ebenfalls Vakuumdüsen, die den Innenspiegel festhalten. Anschließend wird der Streifen 1 mit den Verbindungszungen 3 an die Mantelfläche 11 angelegt und schließlich der Boden 2 angeklebt. Dabei werden Innenspiegel, Verbindungszungen 3, Streifen 1 und Boden 2 mit Hilfe einer auf den Boden 2 aufgebrachten Klebstoffraupe in einem einzigen Arbeitsgang miteinander verklebt.
Nicht dargestellt sind in den Fig. 3 und 4 die Magazine, die die Zuschnitte für Seitenwand, Boden und Innenspiegel vorrätig halten, ebenso wenig die Vorrichtungen, die die
Zuschnitte aus dem Magazinen abziehen und sie den Bearbeitungsstellen zuführen, oder die Vakuumquelle. Diese Funktionselemente sind in herkömmlicher Technik realisiert, ihre Darstellung in den Fig. 3 und 4 würde die Zeichnungen unübersichtlich und damit unverständlich werden lassen.