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Vorrichtung zum Stanzen von Bogen oder Bandabschnitten aus Karton.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stanzen und Rillen und/oder
Prägen von Bogen oder Bandabschnitten aus Papier, Karton oder ähnlichen Werkstoffen,
vorzugsweise für die Herstellung von Faltschachteln oder vergleichbaren Werkstücken
und bildet eine weitere Ausgestaltung des Gegenstandes der Vatentanmeldung Nr.
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P 22 32 906.2 Die Vorrichtung dient dem Zweck, mit preiswerten und
einfach herzustellenden ebenen Stanzwerkzeugen, vorzugsweise Bandstahlschnitten
mit Gegenstanzplatte, stetig geförderte Bogen oder Bandabschnitte so zu stanzen,
daß die. für das zu bearbeitende Format notwendige Stanzkraft nicht zugleich aufgebracht
werden muß.
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Es sind verschiedene Vorschläge für das zonenweise fortschreitende
Stanzen zur Verringerung der Stanzkraft' gemacht worden. Dazu zählen zunächst Einrichtungen,
bei denen das Stanzen durch das Abwälzen eines Zylindersegmentes an einem ebenen
Widerlager ausgeführt wird ( DT.PS 938 697, 1 088 332 u.a.). Eine weitere Gruppe
umfaßt Verfahren und Vorrichtungen, bei denen ein Zylinder.
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an dem festen Widerlager entlangbewegt und an diesem abgewälzt wird
( DT.PS 1 044 583, 1 101 930, 1 209 864 u.a.). Die deutsche Auslegeschrift 1 204
060 beschreibt eine Vorrichtung, in der zwei Stanzformen in geschlossener Bahn zwischen
zwei Zylindern durchgeführt werden und dabei das Material zonenweise fortschreitend
stanzen.
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Alle diese Vorschläge setzen die intermittierende Förderung des Materials
voraus, die infolge der geringen Pestigkeit des gestanzten Materials und der dadurch
bedingten Gefahr des Zerfalls durch die Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte
während der Förderung nach dem Stanzen der Mengenleistung der Maschinen eine natürliche
Grenze setzt. Soweit ein Zylinder, der zur Ausnahme des Stanzdrucks ein beträchtliches
Gewicht haben muß, am festen Widerlager hin- und herbewegt wird, begrenzen schon
die Massenkräfte aus dieser Bewegung die Mengenleistung.
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Außerdem wird bei den bekannten Bauarten durch die Verwendung nur
eines Zylinderpaares bzw. Wälzpunktes zwischen einem Zylinder und einer Ebene ein
großer Zeitanteil für das Abwälzen der vollen Stanzlänge auf Kosten des Zeitanteils
für die sonstigen Funktionen wie Materialförderung, Rückhub usw. beansprucht, was
die Zahl der erreichbaren Arbeitsepiele in der Zeiteinheit ebenfalls beschränkt.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, in der
der störungsfreie Lauf des stetig geförderten Materials mit hoher Geschwindigkeit
bei der verringerten Stanzkraft des zonenweisen Stanzens genutzt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mit Materialgeschwindigkeit
bewegte biegeweiche Werkzeugeinheit mit dem darin eingeschlossenen Bogen oder Bandabschnitt
zwischen mindestens zwei lalzenpaaren zugleich durchgeleitet wird, deren mit Materialgeschwindigkeit
drehende zylindrische Umfangsfläche auf den für die Dauer des Stanzens notwendigen
Winkel beschränkt ist.
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Durch die Beschränkung der zylindrischen Umfangsfläche auf den für
das Stanzen notwendigen Winkel wird außerhalb der Stanzperiode die Öffnung der Werkzeugeinheit
für ihren Rückhub möglich, ohne daß dafür eine gesonderte senkrechte Hubbewegung
der oberen oder unteren Zylinder notwendig ist. Mit der Öffnung der Werkzeugeinheit
wird zugleich der senkrechte Abstand zwiachen Stanzwerkzeug und Gegenstanzplatte
für den Durchlaßßder Greiferstange bei Maschinen für das Stanzen von Bogen hergestellt.
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Eine vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bietet
das Stanzen von Bogen, wozu ein System von umlaufenden Greiferstangen für den Transport
der Bogen durch die Vorrichtung angeordnet und der Abstand der Greiferstangen untereinander
vorzugsweise gleich dem Umfang des wirksamen Zylinders der Walzen bemessen wird.
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Wenn der Abstand der Greiferstangen untereinander gleich dem Umfang
des beim Stanzen wirksamen Zylinders gewählt wird, können die Bogen mit konstanter
Geschwindigkeit durch die Vorrichtung gefördert werden, was den störungsfreien Lauf
der Bogen begünstigt und den Antrieb der Greiferstangen einfach gestaltet.
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Es ist auch möglich, den Abstand der Greiferstangen untereinander
und den Umfang des wirksamen Zylinders der Walzen unterschiedlich zu bemessen. Dann
muß entweder die Geschwindigkeit der Greiferstangen oder die Winkelgeschwindigkeit
der Walzen außerhalb der Gleichlaufperiode, in der das Stanzen erfolgt, verändert
werden.
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Zweckmäßig wird für das Stanzen von Bogen innerhalb der biegeweichen
Werkzeugeinheit mindestens eine Abstandsplatte angeordnet.
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Durch die Einfügung einer Abstandsplatte von geringem Gewicht, niedriger
Biegesteifigkeit und ausreichender Druckfestigkeit in die biegeweiche Werkzeugeinheit
wird in der Höhe der Raum für das Verweilen der Greiferstangen innerhalb der Werkzeugeinheit
während der Dauer des Stanzens gewonnen. Die Abstandsplatte, die vom zu stanzenden
Material aus gesehen hinter dem Stanzwerkzeug oder der Gegenstanzplatte liegt, kann
auch hinter beiden Werkzeugen, also zweifach angeordnet werden.
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Eine weitere wichtige Ausbildung der Erfindung gestattet das Stanzen
von bandförmigem Material, wozu die Vorrichtung mit einer Zuführeinrichtung ausgerüstet
wird, die der biegeweichen vVerkzeugeinheit je Arbeitshub einen Bandabschnitt von
einstellbarer Länge zuführt, während der Hub der Werkzeugeinheit unveränderlich
für das Stanzen des längsten einstellbaren Bandabschnitts bemessen und die Geschwindigkeit
des Bandabschnitts während des Stanzens bei jeder Länge des Bandabschnitts gleich
der Geschwindigkeit der Werkzeugeinheit ist, in der der Abschnitt von der Bahn abgetrennt
wird.
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Mit der Einstellung der Abschnittslänge werden die verschiedenen Größen
der Werkstücke berücksichtigt. Obgleich die Materialbahn vor der Vorrichtung mit
wechselnder Geschwindigkeit bewegt wird, kann der gestanzte Bahnabschnitt doch mit
konstanter Geschwindigkeit aus der Vorrichtung befördert werden, sodaß die Gefahr
von Störungen, hervorgerufen durch die Wirkung von Beschleunigungs- oder Verzögerungskräften
auf den gestanzten Bahnabschnitt, nicht besteht.
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In der Erfindung sind die folgenden Vorteile vereinigt: Die Beschränkung
der zylindriscnen Umfangafläche der Walzen ergibt einen einfachen Antrieb der Stanzeinheit,
der nur noch die Drehbewegung der Walzen erfordert. Durch die Anordnung mehrerer
Zylinderpaare und das geringe Gewicht der biegeweichen Werkzeugeinheit wird eine
große Hubzahl der Werkzeugeinheit in der Zeiteinheit und damit eine hohe Materialgeschwindigkeit
ermöglicht. Die zonenweise Verteilung der Stanzkraft erlaubt den Bau einer leichten
und preiswerten Maschine. Die stetige Förderung mit Wegfall aller auf das gestanzte
Material wirkenden Beschleunigungs- oder Verzögerungskräfte sichert den störungsfreien
Lauf des Materials.
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Nachfolgend wird als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Vorrichtung
zum Stanzen und Rillen und/oder Prägen von Bogen anhand der Zeichnungen beschrieben.
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Fig.l und 2 zeigen die Maschine im Längs- und Querschnitt.
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Fig.3 und 4 sind vergrößerte Ausschnitte zur besseren Erläuterung
der Werkzeugeinheit.
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Fig.5 bis 7 bringen in schematischer Darstellung drei Phasen eines
Arbeitsspiels zur Verdeutlichung der Funktion.
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In Gestellteilen 1 und 2 sind Walzen 3 drehbar gelagert, zwischen
denen die biegeweiche Werkzeugeinheit 4 längsbeweglich angeordnet ist, deren Einzelheiten
unten beschrieben werden. Der Antrieb der
Maschine erfolgt von einem
Schwungrad 5 aus über ein Ritzel 6 und Zwischenräder 7 und 8 zu Stirnrädern 9, die
drehfest mit den Zapfen der Walzen 3 verbunden sind.
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Über Zwischenräder 10 wird eine Welle 11 angetrieben, die Teil einer
rotierenden Ausbrechvorrichtung 12 bekannter Bauart ist.
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Die Welle 11 trägt außerdem Kettenräder 13, die eine Kette 14 mit
daran befestigten Greiferstangen 15 antreibt, Die Kette 14 wird in Schienen 16 geführt
und umschlingt Kettenräder 17, die auf einer Welle 18 befestigt sind. Von dieser
Welle 18 wird über ein nicht gezeichnetes Getriebe die Bewegung einer schematisch
dargestellten Schwinganlage 19 gesteuert, die die zu stanzenden Bogen von dem Anlegetisch
20 übernimmt.
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Eine der Walzen 3 trägt auf ihrem verlängerten Zapfen einen Kurvensatz
21,,der die Bewegung eines Doppelrollenhebels 22 steuert. Dieser ist drehfest aufgesetzt
auf eine Steuerwelle 23, die im Gestell 1 und einem Lagerbock 24 auf einer raterse
25 gelagert ist und am anderen Ende in Maschinenmitte einen drehfest verbundenen
Hebel 26 trägt. In den Gestellteilen 1 und 2 ist eine weitere Welle 27 gelagert,
auf der in Maschinenmitte ein Hebel 28 und an den Enden je ein Hebel 29 befestigt
sind. Eine Schubstange 30 verbindet die beiden Hebel 26 und 28 in Maschinenmitte,
während zwei Schubstangen 31 die Hebel 29 mit der Werkzeugeinheit 4 verbinden.
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Die biegeweiche Werkzeugeinheit, in Fig.1 insgesamt mit 4 bezeichnet,
besteht nach Fig.3 und 4 aus Stahlplatten 32 9 die an Querträgern 33 und 34 befestigt
sind, diese sind mit Länge trägern 35 und 36 verschraubt. Die Querträger 34 tragen
in Fuhrungen einen Schließrahmen 37 mit einem Stanzwerkzeug (bandstahlschnitt) 38.
Auf der unteren Stahlplatte 32 ist eine Abstandsplatte 39 mit einer Gegenstanzplatte
40 befestigt.
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Die Querträger 33 und die Längsträger 35 bilden einen unteren, die
Querträger 34 und die Längsträger 36 einen oberen Rahmen.
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Rundführungen 41, die in dem oberen Rahmen befestigt und im
unteren
Rahmen beweglich sind, lassen senkrechte Bewegungen der beiden Rahmen zu und sichern
die paßgenaue Lage des Stanzwerkzeugs 38 und der Gegenstanzplatte 40 zueinander.
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An den Gestellteilen 1 und 2 sind je vier Hebel 42 gelagert, die paarweise
Schienen 43 und 44 führen, die senkrechte, von den an die Walzen 3 angeschraubten
Kurven 45 gesteuerte Bewegungen ausführen. Druckfedern 46 versuchen den Abstand
zwischen dem unteren und dem oberen Rahmen mit den Werkzeugen zu vergrößern.
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Diesem Bestreben wirken die Schienen 43 und 44 entgegen, auf die die
Kraft der Druckfedern 46 über Rollen 47 wirkt, die an den Langaträgern 35 und 36
befestigt sind. Die Höhenlage des unteren und oberen Teils der Werkzeugeinheit und
ihr Abstand voneinander werden also von den Kurven 45 in Abhängigkeit vom Drehwinkel
der Walzen 3 bestimmt. Die Längsbeweglichkeit der ganzen Werkzeugeinheit ist durch
die Führung der Rollen 47 in den Schienen 43 und 44 gegeben.
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Nachfolgend wird die Funktion der Vorrichtung beschrieben.
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Die Stanzeinheit, bestehend aus den in den Gestellteilen 1 und 2 gelagerten
Walzen 3 mit ihrem Antrieb, wird vom Schwungrad 5 her in gleichförmige Umdrehung
versetzt, ebenso auch die Welle 11, die über Zwischenräder 10 mit der Stanzeinheit
verbunden ist. Die auf der Welle 11 befestigten Kettenräder 13 bewegen die Rette
14 mit den Greiferstangen 15 mit konstanter Geschwindigkeit, die gleich der Umfangsgeschwindigkeit
des in Fig.6 mit 48 bezeichneten wirksamen Zylinders der Walzen 3 ist.
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Der Abstand der Greiferstangen 15 untereinander ist gleich dem Umfang
des wirksamen Zylinders 48, sodaß jede Greiferstange 15 mit dem von ihr geführten
Bogen während des Durchlaufens der Stanzeinheit immer mit der gleichen Winkelstellung
der Walzen 3 zusammentrifft.
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Der wagerechte Abstand der Walzen ist bei dem beschriebenen Ausführungabeispiel
mit zwei Walzenpaaren gleich der halben Länge des längsten zu stanzenden Bogens
in Förderrichtung gemessen.
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Der zum Stanzen notwendige Winkel ist in Fig.6 mit 49 bezeichv net
und wird dadurch bestimmt, daß die zugehörige Bogenlänge auf dem Umfang des wirksamen
Zylinders 48 mindestens gleich dem wagerechten Abstand der Walzen 3 sein muß.
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Die vom Kurvensatz 21 bestimmte wagerechte Bewegung der Werkzeugeinheit
4 setzt sich vom rechten Totpunkt aus betrachtet zusammen aus einer Periode der
Beschleunigung auf dieGeschwindigkeit der Greiferstange 15 mit dem Bogen 50, einer
Periode konstanter Geschwindigkeit für das Stanzen, einer Periode der Verzögerung
bis zum linken Totpunkt und der Beschleunigung und Verzögerung des Rückhubes in
die Ausgangslage im rechten Totpunkt. In der Periode konstanter Geschwindigkeit
muß mindestens ein Weg gleich dem wagerechten Abstand der Walzen 3 zurückgelegt
werden.
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Die von den Kurven 45 gesteuerte senkrechte Bewegung des Unter-und
Oberteiles der Werkzeugeinheit bewirkt das Zusammenführen der Werkzeuge zum Beginn
des Stanzens und das Öffnen der Werkzeuge nach erfolgtem Stanzen. Die Dauer des
Stanzens ist bestimmt durch das Abwälzen des Winkels 49 der Walzen 3 auf den Stahlplatten
32, die die Stanzkraft auf die Werkzeuge übertragen.
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Das Zusammenwirken der wagerechten und senkrechten Bewegungen des
Unter- und Oberteiles der biegeweichen Werkzeugeinheit ist in den Zeichnungen dargestellt.
Fig.5 zeigt die Werkzeugeinheit im im rechten Totpunkt, die Werkzeuge haben sich
bereits einander genähert. In Fig.1 und 3 ist der Beginn des Stanzens dargestellt,
die Werkzeuge sind geschlossen und bewegen eich wagerecht mit der Geschwindigkeit
der Greiferstangen. In Fig.6 ist die Mittelstellung der Stanzeinheit erreicht, hier
ist die Hälfte des Winkels 49 der Walzen 3 abgewälzt. In Fig.7 ist diejenige Stellung
gezeichnet, in der die Werkzeuge ihren größten senkrechten Abstand erreicht haben.
Das ist kurz hinter dem linken Totpunkt während des Rückhubes der Werkzeugeinheit.
Die nächste Greif erstange kann nun auf ihrem Wege nach links die nach rechts bewegte
Werkzeugeinheit durchlaufeP1,
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
führen das Unter- und das Oberteil der Werkzeugeinheit senkrechte Bewegungen aus.
Es sind auch weitere Lösungen möglich, bei denen nur das Unterteil oder das Oberteil
senkrecht bewegt wird.
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Es eoll nun der Lauf eines Bogens durch die Maschine verfolgt werden.
Ein nicht gezeichneter, vor der Maschine aufgestellter handelsüblicher Bogenanleger
fördert die Bogen einzeln zum Anlegetisch 20, wo eie ausgerichtet, von der Schwinganlage
19 ergriffen, auf die Geschwindigkeit der Greiferstange beschleunigt und an diese
übergeben werden. Mit jeder Greiferstange durchläuft ein Bogen die Werkzeugeinheit
und wird dabei gestanzt und gerillt und/oder geprägt. AnschlieBend fördert die Greiferstange
den Bogen in die Ausbreohvorrichtung 12, wo er von den Greifern freigegeben und
vom Stanzabfall befreit wird. In einer folgenden nicht gezeichneten Ablegevorrichtung
werden die bearbeiteten Bogen gesammelt.
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Es ist auch möglich, die Bogen unter Wegfall des Bogenanlegers direkt
aus den Greiferstangen einer Druckmaschine in die Greiferstangen der Stanzmaschine
zu übergeben. Anstelle der Ablage in Bogenform kann hinter der Ausbrechvorrichtung
auch eine Vereinzelung der in einem Bogen enthaltenen Werkstücke vorgenommen werden.
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Das Stanzwerkzeug 38 und die Gegenstanzplatte 40 können in der Mittelstellung
der Werkzeugeinheit während des Rückhubes, wenn die Werkzeuge ihren größten senkrechten
Abstand haben, durch eine Öffnung im Gestell 2 quer zur Materialförderrichtung ein-und
ausgebaut werden.