Zur Herstellung von mit Faltlinien versehenen Zuschnitten aus einem Materialbogen aus Karton oder Wellpappe werden gegenwärtig Bandstahlstanz-und Rillwerkzeuge verwendet, wie sie beispielsweise aus der WO 91/03358 bekannt sind. Ein solches Bandstahlstanz-und Rillwerkzeug ist zwischen einer Druckplatte und einer Gegenstanzplatte einer Stanzmaschine angeordnet und weist eine Trägerplatte auf, an deren Unter- seite Stanzlinien und Rillinien vorgesehen sind, die sich in Richtung der Gegenstanzplatte erstrecken, wobei das freie Ende der Stanzlinien etwas weiter vorsteht, als das freie Ende der Rillinien.

Zur Herstellung der Zuschnitte wird beispielsweise ein Bogen aus Karton auf die Gegenstanzplatte so aufgelegt, daß die Dekorseite des Bogens den Stanz-und Rillinien zugewandt ist, und die Druckplatte mit der Trägerplatte so weit nach unten bewegt, bis die freien Enden der Stanzlinien den Bogen durchtrennt haben und mit der Gegenstanzplatte in Kontakt getreten sind. Die an ihrem freien Ende rund ausgebildeten Rillinien komprimieren das Bogenmaterial auf der Dekorseite so, daß eine dauerhaft verformte Faltlinie verbleibt, ent- lang derer der Zuschnitt bei der Herstellung einer Verpak- kung gefaltet werden kann.

Die Faltlinie bleibt jedoch nach der Faltung auf der AuBen- seite der Verpackung sichtbar und verzerrt das Dekor. Auf der Innenseite der Verpackung ist ein deutlicher Wulst sichtbar.

Mit den bekannten Bandstahlstanz-und Rillwerkzeugen lassen sich sehr hohe Taktzeiten erreichen. Allerdings erfordert die Zurichtung des Bandstahlstanz-und Rillwerkzeugs einen erheblichen Zeitaufwand, da alle Stanz-und Rillinien so an der Trägerplatte angebracht werden müssen, daß die Stanzli- nien gleichzeitig die Gegenstanzplatte berühren und ihre Linien den Bogen in der erforderlichen Weise komprimieren.

Da die Stanzlinien und Rillinien bei den Stanzvorgängen jeweils mit dem Bogenmaterial in Kontakt kommen, kann es bei einer hohen Anzahl von Stanzvorgängen zu einer Abnutzung der Stanzlinien und Rillinien kommen, die eine erneute Zurich- tung des Bandstahlstanz-und Rillwerkzeugs erforderlich machen. Darüberhinaus herrschen in einem Bandstahlstanz-und Rillwerkzeug hohe dynamische Kräfte, die zu einer Verformung des Bandstahlstanz-und Rillwerkzeugs führen, die ebenfalls ausgeglichen werden muß. Da sich in der Regel die Stanz- linien schneller abnutzen als die Rillinien, wird das Bogen- material nach Abnutzung der Stanzlinien stärker komprimiert, weil sich die Rillinien weiter nach unten bewegen können.

Die Faltlinien sind daher nicht konstant. Außerdem können mit einem Bandstahlstanz-und Rillwerkzeug nach der Zurich- tung nur Bögen mit einer bestimmten Dicke bearbeitet werden.

Für Bögen mit einer neuen Dicke ist eine erneute Zurichtung erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich mit Faltlinien versehene Zuschnitte für Verpackungen aus einem Materialbogen zuverlässig mit konstanter Güte so herstellen lassen, daß die aus den Zu- schnitten hergestellten Verpackungen eine exakt ausgebildete Faltkante aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von mit Faltlinien versehenen Zuschnitten für Faltverpackungen aus einem Materialbogen gelöst, bei dem die Faltlinienbil- dung durch berührungsloses Abtragen von Material aus dem Materialbogen erfolgt.

Der Ausdruck"berührungslos"ist so zu verstehen, daß ein Werkzeug nicht direkt mit dem Materialbogen in Berührung kommt, sondern die Faltlinienbildung über ein Medium, wie z. B. Laserstrahlen, Wasserstrahlen, Trockeneis oder Druck- luft erfolgt.

Da die Faltlinienenbildung bei dem erfindungsgemäßen Ver- fahren durch Abtragen von Material aus dem Materialbogen und nicht durch Komprimierung des Materials erfolgt, wie es bislang der Fall war, kann die Form und die Tiefe der Rillen unabhängig von der Materialdicke gewählt werden. Da die Faltlinienbildung berührungslos erfolgt, findet keine Ab- nutzung von Werkzeugen statt.

Wenn der Materialbogen eine mit einem Dekor versehene erste Oberfläche, die nach der Herstellung der Faltverpackung nach außen zeigt, und eine zweite normalerweise unbehandelte Oberfläche aufweist, die nach der Herstellung der Faltver- packung nach innen zeigt, erfolgt die Faltlinienbildung durch berührungsloses Abtragen von Material aus dem Materi- albogen auf der zweiten Oberfläche. Die Faltlinie ist daher nach Faltung der Verpackung auf der Außenseite der Verpak- kung nicht sichtbar. Es kann eine scharfe Faltkante gebildet werden, durch die das Dekor nicht verzerrt wird.

Vorzugsweise erfolgt die Faltlinienbildung rechnergesteuert mittels eines Laserstrahls. Bevorzugt ist ein CO2-Laser mit einem Galvoablenkkopf. Hierdurch wird die Möglichkeit ge- schaffen, die erforderlichen Daten sowohl für die Faltli- nienbildung als auch für Schnitte in dem Materialbogen im voraus auch off-line in einen Rechner einzugeben, so daß keine Zurichtzeiten erforderlich sind. Es wird eine hohe Flexibilität erlangt, die es ermöglicht, in kürzester Zeit zwischen der Herstellung verschiedener Zuschnitte umzuschal- ten.

Wenn der Laserstrahl zur Bildung der Schnitte auf der zwei- ten normalerweise unbehandelten Oberfläche des Materialbo- gens verfahren wird, sind auf der ersten, mit dem Dekor versehenen Oberfläche keine Schmauchspuren und damit keine Schwärzung sichtbar.

Bei einem Bogenmaterial, das zu geringer Schmauchbildung neigt, kann der Laserstrahl zur Bildung einer Faltlinie einmal mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit und einer relativ großen vorherbestimmten Stärke entlang einer Geraden auf dem Materialbogen verfahren werden.

Wenn das Material jedoch zu hoher Schmauchbildung und da- durch zu Schwärzung neigt, ist es zweckmäßig den Laserstrahl zur Bildung einer Faltlinie mehrmals mit einer vorherbe- stimmten Geschwindigkeit und einer relativ gering dosierten vorherbestimmten Stärke entlang einer Geraden auf dem Mate- rialbogen zu verfahren, um das Material schichtweise ab- zutragen.

Wenn der Laserstrahl zur Bildung einer Faltlinie jeweils mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit und einer vorherbe- stimmten Stärke entlang wenigstens zweier paralleler Geraden auf dem Materialbogen verfahren wird, können Faltlinien unterschiedlichster Querschnittskontur oder mehrrillige Faltlinien gebildet werden.

Anstatt mittels eines Lasers kann die rechnergesteuerte Faltlinienbildung, abhängig von dem Material des zu bearbei- tenden Materialbogens, auch mittels Druckluft, Trockeneis oder Wasserstrahlen erfolgen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 einen Zuschnitt aus einem Materialbogen, Fig. 2 einen Materialbogen mit mehreren Zuschnitten, Fig. 3 schematisch eine Bearbeitungsvorrichtung zur Her- stellung von mit Rillen versehenen Zuschnitten aus einem Materialbogen, Fig. 4 schematisch eine Anlage zur Herstellung von mit Rillen versehenen Zuschnitten aus Materialbögen, Fig. 5 schematisch den Aufbau einer Laservorrichtung, Fig. 6 schematisch die Wirkung eines Planfeldobjektivs, Fig. 7a einen teilweisen Querschnitt eines Bogens im Be- reich einer V-förmigen Faltlinie, Fig. 7b den Faltlinienbereich des Bogens von Fig. 7a nach einer 90°-Faltung, Fig. 8a einen teilweisen Querschnitt eines Bogens im Be- reich einer W-förmigen Faltlinie, Fig. 8b den Faltlinienbereich des Bogens von Fig. 8a nach einer 90°-Faltung, Fig. 9a einen teilweisen Querschnitt eines Bogens im Be- reich einer dreirilligen Faltlinie, Fig. 9b den Faltlinienbereich des Bogens von Fig. 9a nach einer 90°-Faltung, Fig. lOa einen teilweisen Querschnitt eines Bogens im Be- reich einer trapezförmigen Faltlinie, Fig. lOb den Faltlinienbereich des Bogens von Fig. 10a nach einer 90°-Faltung, Der in Fig. 1 als einfaches Beispiel gezeigte Zuschnitt dient zur Herstellung einer nach oben offenen Schachtel, die auf ihrer Außenseite bedruckt ist. Er weist zwei parallele Querrillen 11,13 auf, die sich zwischen den zwei Längs- seiten des Zuschnitts 10 erstrecken. Es sind außerdem zwei parallele Längsrillen 14,15 vorgesehen, die sich senkrecht zu den Querrillen 11,13 zwischen diesen erstrecken. In Ver- längerungen der Längsrillen 14,15 ist jeweils ein Schnitt 12 vorgesehen, der sich von der entsprechenden Querrille 11, 13 bis zum Querrand des Zuschnitts 10 erstreckt.

Wie Fig. 2 zeigt, werden mehrere Zuschnitte 10 aus einem Materialbogen 16, beispielsweise aus Karton oder Wellpappe, ausgeschnitten. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 sind sechs Reihen mit jeweils drei Zuschnitten vorgesehen.

Die in Fig. 3 gezeigte Bearbeitungsvorrichtung kann zur Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Zuschnitte 10 aus dem in Fig. 2 gezeigten Materialbogen 16 verwendet werden. Sie weist einen planen Bearbeitungstisch 18 auf, auf dessen horizontaler Oberfläche ein Materialbogen 20 aufgelegt wird, der beispielsweise aus Karton oder Wellpappe besteht und eine mit einem Dekor, wie z. B. einem Druck versehene erste Oberfläche 17 und eine unbehandelte zweite Oberfläche 19 aufweist. Die erste Oberfläche 17 ist dem Bearbeitungstisch 18 zugewandt.

Der Materialbogen 20 kann durch Einspannung von zwei Seiten, einen Rahmen oder mittels einer Vakkumeinrichtung örtlich fixiert werden.

Oberhalb des Materialbogens 20 ist im Abstand zentral eine Laservorrichtung 26 mit einem CO2-Laser angeordnet, der an dem freien Ende eines horizontalen Kragarms 24 einer Stütze 25 angebracht ist. Die Stütze 25 ist an einem Steuerschrank 22 montiert, in dem die Steuerelektronik für die Laservor- richtung 26 enthalten ist. An den Steuerschrank 22 ist ein Zentralrechner (nicht gezeigt) mit einem Bildschirm und einer Eingabetastatur angeschlossen.

Als Laservorrichtung 26 kann beispielsweise eine in Fig. 5 gezeigte Vorrichtung zum Einsatz kommen, die gegenwärtig zur Laserbeschriftung verwendet wird. Ein Beispiel ist das Laserbeschriftungssystem Stylus, das in dem Prospekt"Laser- beschriftungssysteme"der Firma Quantronix GmbH gezeigt ist.

Bei dieser Laservorrichtung 26 wird der Laserstrahl 28 in einem Resonator erzeugt, an einem Ende ausgekoppelt und auf ein vielfaches seines ursprünglichen Durchmessers aufgewei- tet, bevor er nacheinander auf zwei computergesteuerte Spiegel 42,44 eines Strahlablenksystem (Galvoablenkkopf) trifft, die den Laserstrahl 28 in X-bzw. Y-Richtung ablen- ken. Über eine dem Bogen 20 zugewandte Planfeldoptik 28 (Fig. 6) wird der Strahl 29 auf den zu bearbeitenden Bogen 20 fokussiert, auf dem er frei programmierbare Faltlinien und Schnitte erzeugen kann.

Falls der Bogen 20 größer ist als der Bereich, der sich durch die Laservorrichtung 26 bearbeitet werden kann, kann die Laservorrichtung 26 in Längsrichtung des Kragarms 24, wie es durch den Doppelpfeil angedeutet ist, und/oder quer zur Längsrichtung des Kragarms 24 verschiebbar angeordnet sein, wobei die Verschiebung der Laservorrichtung 26 rech- nergesteuert erfolgt.

Alternativ kann auch die Möglichkeit geschaffen werden, die Auflage des Bogens 20 in Längs-und/oder Querrichtung rech- nergesteuert mittels einer geeigneten Verschiebeeinrichtung zu verschieben.

Wenn auf beiden Oberflächen eines Bogens 20 Faltlinien gebildet werden sollen, können weitere Laservorrichtungen unterhalb des Bogens 20 angeordnet werden, wenn der Bogen 20 so örtlich fixiert ist, daß seine Unterfläche im Bearbei- tungsbereich freiliegt.

Die in Fig. 4 gezeigte Anlage zur Herstellung von Zuschnit- ten aus Materialbögen weist in der durch den Pfeil A ange- zeigten Förderrichtung nacheinander einen Bogenanlagetisch 32, eine Bearbeitungsvorrichtung, eine Ausbrecheinheit 36 und eine Nutzentrenneinheit 38 auf. Die Bögen 30 werden mittels einer Fördereinrichtung, z. B. einem Förderband, schrittweise in Förderrichtung befördert. Die Bearbeitungs- einrichtung 34 entspricht im wesentlichen der in Fig. 3 gezeigten Bearbeitungseinrichtung. Sie unterscheidet sich dadurch, daß außer der oberhalb des Bogens 20 angebrachten Laservorrichtung 26 eine weiter Laservorrichtung 26'un- terhalb des Bogens 20 zur Bearbeitung der Unterseite des Bogens 20 vorgesehen ist. Damit der Bogen 20 durch den Laser 26'von unten bearbeitet werden kann, muS seine Bogenfläche an den Bearbeitungsstellen von unten zugänglich sein. Hierzu kbnnen entsprechende Aussparungen in dem Förderband vor- gesehen werden.

Zur Herstellung der Zuschnitte aus einem Materialbogen wird ein Materialbogen 20 an dem Anlagetisch 32 auf einem Förder- band abgelegt. Als Förderband kann ein Förderband verwendet werden, das eine Vakuumeinrichtung aufweist, die in Öff- nungen auf der Förderfläche des Förderbandes mündet, so daß ein Bogen 20 durch Unterdruck auf dem Förderband fixiert werden kann.

Anschließend wird der Bogen 20 in die Bearbeitungseinheit 34 gefördert und mittels der Laservorrichtungen 26,26'ent- sprechend einem zuvor in den Rechner eingegebenen Bearbei- tungsprogramm so bearbeitet, daß die gewünschten Schnitt- und Faltlinien in dem Bogen 20 vorgesehen werden. Entlang den Schnittlinien wird das Material des Bogens 20 durch- trennt.

Nach der Bearbeitung in der Bearbeitungsvorrichtung wird der Bogen zur Ausbrecheinheit 36 befördert, an der Ausbrechtei- le, die sich in der Zuschnittsfläche befinden, ausgebrochen werden. Schließlich wird der Bogen 20 in die Nutzentrenn- einheit 38 befördert, in der die einzelnen Zuschnitte von dem restlichen Bogen entfernt werden.

Die fertiggestellten Zuschnitte werden dann einem Abpack- automaten (nicht gezeigt) zugeführt.

Wenn der Bearbeitungsbereich der Laservorrichtungen 26,26' kleiner ist als die zu bearbeitende Bogenfläche, können die Laservorrichtungen 26,26'wie es anhand der Fig. 3 be- schrieben wurde, in Quer-und/oder Längsrichtung verfahrbar sein. Es ist jedoch auch möglich, das Förderband schritt- weise so zu bewegen, daß jeweils nur eine bestimmte Anzahl der Reihen von Zuschnitten (Fig. 2) durch die Laservorrich- tungen 26,26'bearbeitet werden. Nach der Bearbeitung wird das Förderband wieder in Gang gesetzt, bis sich eine weitere Anzahl von Reihen im Bearbeitungsbereich der Laservorrich- tungen 26,26'befindet.

Die Bildung von Faltlinien mittels eines Laserstrahls bietet die Möglichkeit, die Faltlinien nach Wunsch unterschiedlich auszugestalten. Durch Versetzung des Laserstrahls sowie unterschiedlich Laserstärken und Geschwindigkeiten sowie ein-oder mehrmaliges Verfahren längs einer Geraden können verschiedenste Querschnittsformen für die Faltlinien er- reicht werden.

Wenn das Material zu hoher Schmauchbildung neigt, kann der Laserstrahl zur Bildung einer Faltlinie mehrmals mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit und einer relativ gering dosierten vorherbestimmten Stärke entlang einer Geraden auf dem Materialbogen verfahren werden, um das Material schicht- weise abzutragen. Auf diese Weise wird nicht nur eine Staub- bildung sondern auch eine Schwärzung des Bogenmaterials verhindert.

Beispiel 1 : Der in Fig. 7a gezeigte Materialbogen 50 besteht aus gestrichenem Chromo-Duplexkarton (GD2) und ist auf seiner unteren Oberfläche 52 mit Zellstoff und Kreideschliff be- schichtet. Die obere Oberfläche 50 ist unbehandelt. Seine Dicke beträgt 0,40 mm.

Zur Bildung einer im Querschnitt V-förmigen Faltlinie 56 mit einem V-Winkel a von ca. 90° und einer Tiefe t von 0,15 mm wird ein Laserstrahl mit einer Stärke von 50W einmal mit einer Geschwindigkeit von 500 mm/s längs einer Geraden auf der oberen Oberfläche 54 verfahren.

Beispiel 2 : Der in Fig. 8a gezeigte Materialbogen 60 besteht aus gestri- chenem Chromokarton (GC2) und ist auf seiner unteren Ober- fläche 62 mit Zellstoff und Kreideschliff beschichtet. Die obere Oberfläche 64 ist unbehandelt. Seine Dicke beträgt 0,63 mm.

Zur Bildung einer im Querschnitt W-förmigen Faltlinie 66 wird ein Laserstrahl mit einer Stärke von 80 W mit einer Ge- schwindigkeit von 800 mm/s auf der oberen Oberfläche längs zweier paralleler Geraden verfahren, die einen Abstand von 0,4 mm haben. Die beiden gebildeten V-förmigen Rillen 68,69 haben jeweils einen V-Winkel von 80° und eine Tiefe von 0,25 mm.

Beispiel 3 : Der in Fig. 9a gezeigte Materialbogen 70 besteht aus gestri- chenem Chromokarton (GC2) und ist auf seiner unteren Ober- fläche 72 mit Zellstoff und Kreideschliff beschichtet. Die obere Oberfläche 74 ist unbehandelt. Seine Dicke beträgt 0,63 mm.

Zur Bildung der dreirilligen Faltlinie 76 wird zunächst ein Laserstrahl mit einer Stärke von 40 W mit einer Geschwin- digkeit von 2000 mm/s auf der oberen Oberfläche zur Bildung der linken Rille 77 längs einer ersten Geraden verfahren.

Dann wird der Laserstrahl mit gleicher Stärke und Geschwin- digkeit zur Bildung der rechten Rille 78 längs einer zweiten Geraden verfahren, die parallel zur ersten Geraden verläuft und eine Abstand von 0,6 mm zu dieser hat.

Schließlich wird der Laserstrahl zur Bildung der mittleren Rille 79 mit einer Stärke von 80 W mit einer Geschwindigkeit von 1500 mm/s auf der oberen Oberfläche längs einer dritten Geraden verfahren, die den gleichen Abstand zur ersten und zweiten Geraden hat.

Die Rillen 77,78 haben jeweils einen V-Winkel von 70° und eine Tiefe von 0,1 mm Die mittlere Rille 79 hat einen V-Winkel von 80° und eine Tiefe von 0,2 mm Beispiel 4 : Der in Fig. 10a gezeigte Materialbogen 80 besteht aus ge- strichenem Chromo-Duplexkarton (GD2) und ist auf seiner unteren Oberfläche 82 mit Zellstoff und Kreideschliff be- schichtet. Die obere Oberfläche 84 ist unbehandelt. Seine Dicke beträgt 0,4 mm.

Zur Bildung der trapezförmigen Faltlinie 86 wird zunächst ein Laserstrahl mit einer Stärke von 50 W mit einer Ge- schwindigkeit von 500 mm/s auf der oberen Oberfläche längs einer ersten Geraden verfahren.

Dann wird der Laserstrahl mit gleicher Stärke und Geschwin- digkeit längs einer zweiten Geraden verfahren, die parallel zur ersten Geraden verläuft und eine Abstand von 0,3 mm zu dieser hat.

Schließlich wird der Laserstrahl mit einer Stärke von 50 W mit einer Geschwindigkeit von 500 mm/s auf der oberen Ober- fläche längs einer dritten Geraden verfahren, die den glei- chen Abstand von 0,15 mm zur ersten und zweiten Geraden hat.

Die trapezförmige Faltlinie 86 hat jeweils einen V-Winkel a von 50° und eine Tiefe von 0,15 mm.

Wenn die zu bearbeitenden Materialbögen größer sind als der Bearbeitungsbereich einer Laservorrichtung 26,26', ist es auch möglich, weitere Laser vorzusehen, so daß die Gesamt- fläche des Bogens bearbeitet werden kann. Hierdurch wird die Taktzeit des erfindungsgemäßen Verfahrens verringert.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Faltlinien nach Wahl bei einem Zuschnitt unterschiedlich auszubilden. Die Herstellung der Zuschnitte wurde vorstehend anhand von Materialbögen beschrieben, die aus Karton oder Wellpappe bestehen, wobei zur Bildung von Faltlinien ein- zelne Schichten des Materials abgetragen werden. Das erfin- dungsgemäße Verfahren kann jedoch auch zur Herstellung von Verpackungen aus Kunststoffen oder aus Verbundmaterialien verwendet werden.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von CO2-Lasern beschränkt. Es kbnnen beispielsweise auch Nd : YAG-Laser verwendet werden. Es ist außerdem möglich anstatt der Laser Laserdioden zu verwenden, deren Baugröße geringer ist und deren Einbau in die Bearbeitungseinrichtung wesentlich einfacher ist.