Verfahren zur Herstellung von Zuschnitten aus Pappe oder pappähnlichen Materialien und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zuschnitten aus Pappe oder pappähnlichen Materialien mit den Merkmalen des Hauptanspruchs sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Oberbegriff von Anspruch 4.

Derartiges Verfahren gehört im Umfang der durch die EU 04 739 844 bekannt gewordenen Merkmale zum Stand der Technik.

Mit einem derartigen Verfahren ist es möglich, außer den bei Kartonzuschnitten üblichen längs und quer verlaufenden Bearbeitungslinien, z. B. Schnitt-, Rill-, Perforations-, Stanz- und Falzlinien auch Bearbeitungslinien am Kartonzuschnitt anzubringen, die weder ausschließlich in Längs- noch ausschließlich in Querrichtung verlaufen.

Mit der Längsrichtung des Werkstücks bzw. Kartonzuschnitts ist diejenige Richtung gemeint, welche durch die Bewegungsrichtung des Transferantriebs definiert ist, mit dessen Hilfe die Werkstücke, ausgehend vom Einzugsbereich in die Maschine, durch die einzelnen Bearbeitungsstufen gefördert werden.

Liegen die Längsrichtungen aller nacheinander zu durchlaufenden Bearbeitungsmodule auf einer einzigen durchgehenden geraden Linie, so spricht man von einer sogenannten InIine- Maschine (s. z.B. Katalog Klett) .

Zu den Bearbeitungsmodulen gehören neben Druckmodulen, Stanzmodulen, Perforationsmodulen usw. alle bei der Herstellung derartiger Kartonzuschnitte notwendigen einzelnen Baugruppen, innerhalb derer die Kartonzuschnitte jeweils einer besonderen Bearbeitungsart unterworfen sind.

Wie aus oben genannter EU 04 739 844 bereits bekannt ist, gibt es eine Vielzahl von genormten Kartonzuschnitten, die eine schräg zur Längsrichtung verlaufende Bearbeitung verlangen, so dass der vorliegenden Erfindung die grundsätzliche Aufgabe obliegt, das bereits bekannte Verfahren so weiterzubilden, dass die weder ausschließlich längs noch ausschließlich quer verlaufenden Bearbeitungsrichtungen unter einem vereinfachten Aufwand von dem jeweils geeigneten Werk- zeug angefahren werden können.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs .

Eine hierfür geeignete Vorrichtung ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 4.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Plotter- einrichtung bzw. das Plottermodul so auszugestalten, dass das jeweilige Bearbeitungswerkzeug am Plottermodul ausschließlich in Querrichtung bewegbar ist, während die notwendige Längsrichtung der Bearbeitung nicht durch das Plottermodul selbst sondern durch eine entsprechend umgestaltete Transfereinrichtung zum Transport des Kartonzuschnitts durch die Bearbei- tungsmaschine hindurch realisiert wird.

Die Transfereinrichtung wird zu diesem Zweck so ausgestaltet, dass sie, vorzugsweise über eine Ansteuerelektronik, sowohl vorwärts als auch rückwärts in Längsrichtung verfahrbar ist, möglichst mit variabler Geschwindigkeit.

Der dabei von dem Transferantrieb mitgenommene Kartonzuschnitt wird daher unter dem Bearbeitungskopf der Plotterein- richtung allein durch den Transferantrieb der Bearbeitungsmaschine bewegt, während der Bearbeitungskopf der Plotterein- richtung ausschließlich quer zur Längsrichtung beweglich ist.

Somit müssen lediglich die Antriebsmotoren für die Querrichtung an der Plottereinrichtung und für die Längsrichtung am Transferantrieb miteinander so kombiniert werden, dass je- de beliebige schräg verlaufende Bearbeitungsrichtung am Kartonzuschnitt ermöglicht wird. Dies geschieht über variable Geschwindigkeiten in Längs- bzw. Querrichtung.

Mathematisch geschieht dies durch vektorielle Addition der jeweiligen Geschwindigkeiten in Längsrichtung und Querrichtung.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere in der Ersparnis eines zusätzlichen Längsantriebs im Plottermodul , weil der Kartonzuschnitt ohnehin durch den Transferantrieb der Maschine in Längsrichtung durch den Plotter geführt wird.

Dies hat die Erfindung erkannt und macht sich darauf basierend eine Steuerung zu Nutze, mit deren Hilfe die einzel- nen steuerbaren Antriebsmotoren sowohl für die Längsrichtung als auch für die Querrichtung im Sinne der mathematischen Addition der jeweiligen Geschwindigkeitskomponenten addiert werden.

Es soll also ausdrücklich gesagt sein, dass die Plottereinrichtung lediglich eine Antriebsbewegung des Bearbeitungskopf in Querrichtung ermöglicht, während die Längsrichtung,

in der sich das Werkstück bewegen muß, durch den Transferantrieb der Bearbeitungsmaschine realisiert wird.

Auf diese Weise läßt sich die bislang übliche Baulänge derartiger Wellpapp-Verarbeitungsmaschinen erheblich reduzieren.

Ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen, kann die Plottereinrichtung sogar bei in Querrichtung stillstehen- dem Bearbeitungskopf längs verlaufende Bearbeitungslinien erstellen bzw. bei in Längsrichtung stillstehenden Transferantrieb in Querrichtung verlaufende Bearbeitungslinien.

Man erhält auf diese Weise einen erheblich verminderten Bauaufwand, weil prinzipiell sogar die übliche Flachbettstanze bzw. Rotationsstanze fehlen kann.

Die erfindungsgemäße Plottereinrichtung ist nämlich auch in der Lage, die zahlreichen durch Flachbettstanzen oder Ro- tationsstanzen erzeugten Bearbeitungslinien auszuführen.

Der Kostenaufwand derartiger Gesamtmaschinen wird daher erheblich reduziert und die unternehmerseitig vorzuhaltenden Gebäudegrößen ebenfalls .

Bevorzugt wird eine Weiterbildung, bei welcher der Transferantrieb der Werkstücke, beginnend hinter der Einzugs- Station und vorzugsweise bis zu einer nachgeordneten Stapeleinrichtung ausschließlich auf einer einzigen geraden Linie liegt.

Auf diese Weise kommt man zu einem Plottermodul, welches einfach zwischen bereits vorhandene Bearbeitungsmodule eingeschoben werden kann.

Um eine möglichst stufenfreie schräg verlaufende Bearbeitungslinie zu erzielen, wird ergänzend vorgeschlagen, daß

das Bearbeitungswerkzeug der Plottereinrichtung während der Bearbeitung jedes einzelnen Werkstücks in jede beliebige Drehstellung drehbar ist, die sich aus der Vektoraddition der Geschwindigkeiten in Längs- und Querrichtung zu jedem Zeit- punkt der Bearbeitung ergibt.

Auf diese Weise liegt das Bearbeitungswerkzeug stets genau parallel zu der Bearbeitungslinie, die es herzustellen gilt, so dass bei entsprechend feiner digitaler Aufbereitung der Steuerdaten auch optisch kreisrunde Konturen ausgeschnitten oder ähnliches werden können. Dabei ist es auch möglich, statt einer einzigen Plottereinrichtung mehrere derartige Plottermodule inline vorzusehen, von denen beispielsweise ein erster Plottermodul Schnittlinien erzeugt, der nächste Plot- termodul Perforationslinien, der dritte Plottermodul Rilllinien usw.

Wesentlich ist für alle derartigen Plottermodule, dass die Bewegungskomponente des Bearbeitungskopfs nur in Quer- richtung realisiert ist, während die Längsrichtung durch Bewegung des Werkstücks mittels der Transferantriebe erfolgt.

Die Erfindung hat insoweit erkannt, dass es für die Bearbeitung derartiger Werkstücke allein auf die Relativbewe- gung zwischen Bearbeitungskopf und Werkstück ankommt und spart folglich an der Plottereinrichtung einen separaten Längsantrieb ein, welcher allerdings durch den entsprechend umgestalteten Transferantrieb ersetzt wird.

Dabei kann es durchaus vorkommen, dass die Einzelbearbeitung jedes Werkstücks in dem Plottermodul mehr Zeit in Anspruch nimmt, als in den anderen Modulen.

Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, dass zumindest die Geschwindigkeiten der vorgelagerten Bearbeitungsmodule derart reduzierbar sind, dass für die Bearbeitung im Plottermodul hinreichend Zeit zur Verfügung steht.

Die Reduktion der Geschwindigkeiten kann bis zum Stillstand gehen.

Ergänzend weist der Bearbeitungskopf am Plottermodul eine vertikale Drehachse auf, um welche er mittels separatem Antrieb in jede beliebige Drehstellung lagerbar ist.

Die jeweils notwendige Drehstellung ergibt sich aus der vektoriellen Addition der Geschwindigkeiten in Längsrichtung und Querrichtung.

Auf diese Weise steht das Bearbeitungswerkzeug stets genau parallel zur jeweiligen schräg verlaufenden Richtung, in welcher die Bearbeitungslinie an der Stelle der Bearbeitung weist.

Zur Vermeidung eines unnötig großen Schlupfs wird darüber hinaus vorgeschlagen, den Transferantrieb im Plottermo- dul durch jeweils paarweise vorgesehenen Transportrollen zu realisieren, von denen jeweils ein Paar vor und ein Paar hinter dem Bearbeitungskopf des Plottermoduls sitzt, so dass sich das Werkstück zwischen den Transportrollen einklemmen läßt während es vorwärts bzw. rückwärts transferiert wird.

Hierfür sind Ausführungsbeispiele angegeben.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig.l ein erstes Ausführungsbeispiel der Maschine; Fig.2 Detailansicht eines geeigneten Transferantriebs;

Sofern im Folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren.

Die Figuren zeigen anschaulich das Verfahren zur Her- Stellung von Zuschnitten 1 aus Pappe oder pappähnlichen Materialien nach der vorliegenden Erfindung.

Aus diesen Zuschnitten 1 werden üblicherweise Kartons gebildet, um vorbestimmte Waren zu verkaufen.

Ausgangsprodukt für das vorliegende Verfahren sind Werkstücke 2 von ursprünglich beliebiger Ausgangsform.

Es handelt sich üblicherweise um Wellpapp- oder Pappzu- schnitte von rechteckigem Grundriß. Diese Werkstücke werden durch längsverlaufende Bearbeitungslinien 3, querverlaufende Bearbeitungslinien 4 und darüber hinaus auch schrägverlaufende Bearbeitungslinien 5 zu Abwicklungen 50 des zu fertigenden Kartongebildes zugerichtet.

Bei den Bearbeitungslinien handelt es sich um Schnitte, Schlitze, Ritzen, Rillen, Perforationen oder auch um Falzlinien.

Wie die untere Nebenfigur zeigt, können bei derartigen Zuschnitten 1 Bearbeitungslinien 5 auftreten, die weder ausschließlich in Längs- noch in Querrichtung verlaufen.

Dabei ist die Längsrichtung definiert durch die soge- nannte Transferantriebsrichtung 6, in welcher Richtung die Werkstücke 2 durch die einzelnen Bearbeitungsstufen 7a, 7b, 7c geführt werden.

Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine sogenannte Inline-Maschine, bei welcher alle Transferantriebsrichtungen der einzelnen Bearbeitungsstufen 7a-c auf einer einzigen geraden Linie liegen.

Wesentlich ist nun, dass diejenigen Bearbeitungslinien 5, die weder ausschließlich in Längs- noch ausschließlich in Querrichtung verlaufen, von einer Plottereinrichtung 8 er- zeugt werden, welche parallel oberhalb und relativ zur Ebene des zu bearbeitenden Werkstücks beweglich einen Arbeitskopf 9 aufweist, welcher mit vorgegebenem Abstand zum Werkstück lediglich in Querrichtung zu jedem Punkt der jeweiligen Bearbeitungslinie verfahrbar ist, zur Bearbeitung an jedem Punkt des Werkstücks aktivierbar ist und dann im aktivierten Zustand entlang der jeweiligen schräg verlaufenden Bearbeitungslinie 5 mit gesteuertem Vorschub lediglich in Querrichtung 10 angetrieben ist, während das Werkstück gleichzeitig in Längsrichtung mittels des Transferantriebs 11 der Maschine bearbeitungsgerecht relativ zum Arbeitskopf 9 der Plottereinrichtung 8 positioniert wird.

Es ist also wesentlich, dass der Bearbeitungskopf 9, der auch als Werkzeugträger dient, über eine geeignete elektromo- torische Antriebsvorrichtung lediglich quer zum Werkstück verfahrbar ist, während das Werkstück durch die kombinierte Ansteuerung oben genannter motorischer Antriebseinrichtung und der Antriebseinrichtung für den Transferantrieb 11 bearbeitungsgerecht positioniert wird.

Die Längsrichtung 12 der Plotterbewegung wird daher durch entsprechende Ansteuerung des Transferantriebs 11 realisiert.

Ergänzend weist der Bearbeitungskopf mit seinem Werkzeugträger einen Drehkopf 13 auf, so dass das Bearbeitungswerkzeug bzw. der Werkzeugträger der Plottereinrichtung 8 während der Bearbeitung des jeweiligen Werkstücks 2 in jede beliebige Drehstellung drehbar ist, die sich aus der vekto- riellen Addition der Geschwindigkeiten in Längsrichtung 12 und Querrichtung 10 ergibt.

Der Drehkopf 13 weist einen hierfür geeigneten Drehantrieb 14 auf, der genau so wie der Transferantrieb 11 und der Antrieb für die Querrichtung 10 von einer elektrischen Steuerung 15 mit Steuersignalen beaufschlagt wird, um an dieser Stelle der Bearbeitungsmaschine die gewollt schräg verlaufende Bearbeitungslinie anzubringen.

Die elektrische Steuerung 15 für die Plottereinrichtung weist als Input die geometrischen Daten des fertigen Zu- Schnitts 1 auf, so dass über entsprechende Positionssensoren die jeweilige Positionierung des Werkstücks 2 erfolgen kann während zugleich die notwendigen Bewegungen in Schrägrichtung der jeweiligen Bearbeitungslinien durch zeitgleiche Ansteuerung der Motoren von Längs- und Querantrieb erfolgt.

Im vorliegenden Fall sind die Bearbeitungsmodule 17a, b,c unmittelbar aufeinanderfolgend angeordnet.

Da naturgemäß die Plottereinrichtung, abhängig von dem Zeitaufwand der Bearbeitung, einen Rückstau in demjenigen Bereich der Maschine verursachen kann, der vor ihr von den Werkstücken durchlaufen wird, ist eine weitere elektronische Steuerung 16 vorgesehen, mit deren Hilfe zumindest die Geschwindigkeiten der vorgelagerten Bearbeitungsmodule hier nur 17a so verlangsamt werden können, dass das Plottermodul 19 die zum jeweiligen Bearbeiten des Werkstücks 2 notwendige Zeit erhält.

Wesentlich ist dabei die Kopplung der Antriebe für die Längs- und Querrichtung am Plottermodul derart, dass die Geschwindigkeit des einen motorischen Antriebs, z.B. für die Längsrichtung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des anderen motorischen Antriebs gesteuert wird.

Dies erfolgt zweckmäßiger Weise nach dem Master-Slave- Prinzip, wobei als Master sowohl der Antrieb für die Längsrichtung als auch der Antrieb für die Querrichtung dienen

kann, während der komplementäre Antrieb die Slave-Funktion übernimmt und umgekehrt .

Die Reduzierung der Transfergeschwindigkeiten vor dem Plottermodul 19 betrifft insbesondere alle Antriebseinheiten, die zwischen der Einzugsstation 18 und dem Eingang zum Plottermodul angeordnet sind.

Für die dem Plottermodul nachgeordneten Bearbeitungsmo- dule gilt dies nicht zwangsläufig, kann jedoch zum Erhalt vorbestimmter Bearbeitungstakte durchaus Sinn machen.

Ergänzend zeigt die Fig.l im unteren Teil unterschiedliche Fertigungsstadien eines ursprünglich rechteckigen Werk- Stücks 2, in welches zunächst einmal runde Löcher eingebracht werden (erster Bearbeitungsschritt) , des weiteren schräge Schnitte bzw. Perforationslinien (Weiterbearbeitungsschritt) und anschließend eine entsprechende Außenkontur, wie ihn der Kartonzuschnitt aufweisen muß (dritter Bearbeitungsschritt) .

Es ist also durchaus möglich, diese unterschiedlichen Bearbeitungsschritte in ein und derselben Plottereinrichtung 8 zu vollziehen.

Ebenso ist es möglich, für jeden einzelnen Typ von Bearbeitungsschritten jeweils eine separate Plottereinrichtung 8 vorzusehen.

Weiterhin zeigt Fig.l eine Weiterbildung, bei welcher das Bearbeitungswerkzeug 20 an der Plottereinrichtung 8 um eine vertikale Achse in jede beliebige Drehstellung drehbar ist.

Hierzu dient ein am Drehkopf 13 angreifender Drehantrieb 14, welcher über die elektrische Steuerung 15 für das Plottermodul während der Bearbeitung des jeweiligen Werkstücks derart steuerbar ist, dass sich die jeweilige Drehstellung

aus der vektoriellen Addition der Geschwindigkeiten in Längsrichtung und Querrichtung ergibt.

Ergänzend hierzu zeigt Fig.l noch eine Weiterbildung, bei welcher das Bearbeitungswerkzeug 20 des Plottermoduls 19 an einer starr mit dem Maschinenrahmen verbundenen Querbrücke 25 sitzt und an dieser lediglich in Querrichtung 10 verfahrbar ist.

Diese Brücke ist aus statischen Gründen beidseitig starr mit dem Maschinengestell verbunden.

Es können jedoch auch andere konstruktive Lösungen gefunden werden, z.B. Teleskopantriebe.

Ergänzend hierzu zeigt Fig.2 eine besondere Ausbildung des Transferantriebs im Plottermodul 19.

Hierzu sind jeweils paarweise und ober- bzw. unterhalb des Werkstücks 2 angeordnete Transportrollen 21a, b bzw. 22a, b vorgesehen.

Jeweils ein Paar dieser Transportrollen 21a,b bzw. 22a, b sitzt jeweils vor bzw. hinter dem Bearbeitungskopf 9 der Plottereinrichtung 8 und spannt zwischen sich das Werkstück 2 so ein, dass es durch entsprechende Drehbeaufschlagung der Transportrollen 21a, b; 22a, b in die entsprechende Vorwärtsbzw. Rückwärts gerichtete Transferrichtung angetrieben wird.

Dies wird hier dadurch erreicht, dass die beiden unteren Transportrollen 21b, 22b über einen gemeinsamen umlaufenden Antriebsriemen in derselben Drehrichtung angetrieben werden, während die beiden oberen Transportrollen 21a, 22a über jeweils einen separaten Koppelriemen 24a, 24b in derselben Wirk- richtung angetrieben sind. Der Antrieb erfolgt schlupflos, z. B. über Zahnriemen.

Bezugszeichenliste:

I Zuschnitt 2 Werkstück

3 Bearbeitungslinie, längs

4 Bearbeitungslinie, quer

5 Bearbeitungslinie, schräg

6 Transferantriebsrichtung 7a erste Bearbeitungsstufe

7b zweite Bearbeitungsstufe

7c dritte Bearbeitungsstufe

8 Plottereinrichtung

9 Arbeitskopf, Bearbeitungskopf, Werkzeugträgerköpf 10 Querrichtung der Bewegung von 9

II Transferantrieb am Plotter

12 Längsrichtung an der Plottereinrichtung

13 Drehkopf

14 Drehantrieb für 13 15 elektronische Steuerung für 8

16 elektronische Steuerung des restlichen Transferantriebs

17a erstes Bearbeitungsmodul

17b zweites Bearbeitungsmodul

17c drittes Bearbeitungsmodul 18 Einzugsstation

19 Plottermodul

20 Bearbeitungswerkzeug 21a obere Transportrolle 21b untere Transportrolle 22a obere Transportrolle

22b untere Transportrolle

23 gemeinsamer Antriebsriemen

Koppelriemen Koppelriemen Querbrücke Abwicklung