DE3712520A1 - Einrichtung zum falten der laschen eines schachtelzuschnittes von seiner rueckseite her - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Falten der Laschen eines Schachtelzuschnittes von seiner Rückseite her, insbesondere zum Falten der Laschen eines Schachtelzuschnittes mittels eines rotierenden Faltorgans.

Auf dem Gebiet des Faltens der Laschen von Faltschachteln sind Einrichtungen bekannt, die ein rotierendes Faltorgan umfassen, welches auf einer durch einen Antriebsmechanis­ mus drehangetriebenen Querwelle montiert ist und im allge­ meinen durch zwei hakenförmige Faltelemente gebildet wird. Diese beiden Faltelemente sind einander entgegengesetzt auf einer zentralen Nabe montiert, die in seitlicher Rich­ tung entlang der Querwelle verstellbar ist. Der Schachtel­ zuschnitt bewegt sich über das rotierende Faltorgan hinweg und die Faltelemente desselben greifen an der zu faltenden Lasche von hinten her an und falten diese sodann während des Weitertransportes der Faltschachtel. Das heißt, daß die Form des Betätigungsnockens und die Geometrie der Hebel des Mitnehmermechanismus so gewählt werden muß, daß das hakenförmige Faltelement sich etwas schneller weiterbe­ wegt als die Faltschachtel. Während des Faltens der Lasche soll das vordere Ende des Falthakens auf einen bevorzugten Bereich einwirken, welcher im allgemeinen in zwei Dritteln der Länge der zu faltenden Lasche liegt. Dieser Abstand wird von der Prägelinie aus gemessen, um die herum die Lasche umgelegt werden soll. Die Querwelle des rotierenden Faltorgans liegt in einer festen Entfernung zur Transport­ ebene der Schachtelzuschnitte, und wenn man will, daß der Falthaken in der oben definierten Zone einwirkt, so ist man gezwungen, entweder dessen Länge zu modifizieren, d.h. den durch den Abstand zwischen der Querwelle und dem vorderen Ende des Falthakens definierten Radius zu modifi­ zieren, oder an der die Falthaken tragenden zentralen Nabe eine Reihe von Unterlegplatten anzubringen. Eine Einrich­ tung der beschriebenen Art ist Gegenstand des US-PS 33 30 185. Die Nachteile, die bei der Verwendung derartiger Einrich­ tungen auftreten, bestehen einerseits in der Schwierigkeit, auf einfache Weise die Positionierung des Falthakens in der ausgewählten Zone sicherzustellen, und in der verhältnis­ mäßig langen Einstellzeit, die beim Einrichten der Haken auf der zentralen Nabe erforderlich ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nach­ teile aufzuheben und eine Einrichtung zu schaffen, die eine einfache und schnelle Einrichtung der Stellung des rotierenden Faltorgans in bezug auf die zu faltende Lasche erlaubt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Einrichtung ent­ sprechend dem Anspruch 1 gelöst.

Die Zeichnung zeigt beispielhaft ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Faltung einer hin­ teren Lasche von großem Format;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Faltung einer hin­ teren Lasche von kleinem Format;

Fig. 3 das Bewegungsdiagramm eines Falthakens während der Faltung einer Lasche von großem Format;

Fig. 4 das Bewegungsdiagramm eines Falthakens während der Faltung einer Lasche von kleinem Format;

Fig. 5 ein rotierendes Faltorgan;

Fig. 6 eine rotierende Falteinrichtung;

Fig. 7 eine Teil-Schnittdarstellung entlang der Linie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 ein Blockschema der Steuereinrichtung der rotieren­ den Falteinrichtung.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Faltung einer hinteren Lasche 1 von großem Format. Der Schachtelzuschnitt 2 bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles 3. Der Falthaken 4 der rotierenden Falteinrichtung soll sich mit einer Geschwindigkeit bewegen, die größer als die Transportgeschwindigkeit der Faltschachtel 2 ist, um ein Umschlagen der hinteren Lasche 1 von der hinteren Seite her durchzuführen. Der Angriffspunkt A des vorderen Endes des Falthakens 4 an der hinteren Lasche 1 liegt in einem Ab­ stand x von einer Prägelinie 5, um die herum die Faltung durchgeführt werden soll; den Abstand x bestimmt man im all­ gemeinen zu 2/3 der Länge der hinteren Lasche. Es sei als Hypothese aufgestellt, daß der Radius R, der durch den An­ griffspunkt des Falthakens 4 an der hinteren Lasche 1 ver­ läuft, konstant ist, d.h. , daß die Länge dieses Radius R immer gleich ist. Die Lage der theoretischen Achse der Querwelle sei durch die Maße y und z bestimmt, die ihrer­ seits Variable sind, die sich in Abhängigkeit von der Posi­ tion des Angriffspunktes A des Falthakens 4 an der hinteren Lasche 1 (Maß x) ändern. Der durch das Maß L definierte Arbeitsbereich des Falthakens 4 beginnt im Angriffspunkt A und endet im Freigabepunkt B. Zwischen diesen beiden Punk­ ten folgt der Falthaken 4 einem Bewegungsverlauf, dessen Diagramm in Fig. 3 dargestellt ist; in diesem wurde die Zeit t in 1/1000 Sekunden als Abszisse aufgetragen und als Ordinate die Drehwinkel α der Querwelle der rotierenden Falteinrichtung. Der Kontakt des Falthakens 4 mit der hin­ teren Lasche 1 erfolgt zur Zeit t ₁=0,0244 Sekunden und das entspricht demnach dem Punkt A in Fig. 1. In diesem Augenblick ist die Linearkomponente der Umfangsgeschwin­ digkeit des vorderen Endes des Falthakens 4 der linearen Transportgeschwindigkeit des Zuschnittes 2 gleich, so daß zwischen dem vorderen Ende des Falthakens 4 und der hinteren Lasche 1 keine Gleitbewegung stattfindet. Die Auswahl der Kurven, die hier getroffen wurde, ergibt sich nur aus der Tatsache, daß, soweit das möglich ist, eine Beschleunigungs­ kurve gefunden werden muß, die mit den zum Einsatz kommenden Massen kompatibel ist. In der Tat ist es erforderlich, daß dann, wenn das vordere Ende des Falthakens 4 die Faltopera­ tion durchgeführt hat und sich in der Position 4′ befindet (siehe Fig. 1), d.h. in dem der Zeit t ₂=90,6 Sekunden auf dem Diagramm der Fig. 3 entsprechenden Freigabepunkt B, die Notwendigkeit besteht, daß er in diesem Augenblick in Ruhe ist, so daß er die Faltschachtel 2′ freigibt. Der Unterschied zwischen den Zeiten t ₁ und t ₂ entspricht dem Maß L, das den Arbeitsbereich des Falthakens 4 darstellt. Die Verlaufsform der Beschleunigungs- und Geschwindigkeits­ kurven ist von den gewünschten Bedingungen abhängig, d.h., daß der Wert des Abstandes x entlang des gesamten Umschlage­ weges konstant gehalten wird. Das Diagramm der Fig. 3 wurde für eine Rotation von 180° erstellt, und zwar wegen der Verwendung von zwei Falthaken 4 an der Querwelle. Wenn die Drehbewegung des Falthakens 4 von 180° beendet ist, geht die Geschwindigkeit des vorderen Endes derselben gegen 0 und der zweite Falthaken gelangt in Kontakt mit der hinteren Lasche des folgenden Schachtelzuschnittes.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Faltung einer hinteren Lasche 6 von kleinem Format durch einen Falthaken 7, dessen Abmessungen identisch mit denen des Falthakens 4 sind, von dem zuvor die Rede war; das vordere Ende dieses Falthakens 7 beschreibt einen kreisförmigen Weg mit einem Radius R ₁, identisch mit dem Radius R der Bahn des Falt­ hakens 4. Die vorgegebene Bedingung heißt, den Abstand x ₁ zwischen der Prägelinie 8 und dem Angriffspunkt A ₁ des vorderen Endes des Falthakens 7 konstant zu halten; es ist offensichtlich, daß die Maße y ₁ und z ₁ modifiziert werden müssen. In diesem Fall werden auch die Beschleunigungs- und Geschwindigkeitskurven der Fig. 4 gegenüber denen der Fig. 3 ebenfalls geändert. Man stellt fest, daß im Fall der Faltung von hinteren Laschen 6 mit kleinen Abmessungen der Abstand L ₁, der den Arbeitsbereich des Falthakens dar­ stellt, kleiner als der den Arbeitsbereich des Falthakens 4 darstellende Abstand L ist. Diese Besonderheit zwingt uns, eine Beschleunigungskurve (siehe Fig. 4) zu wählen, die es erlaubt, an der hinteren, umzulegenden Lasche mit einer Ge­ schwindigkeit anzugreifen, die im wesentlichen der Transport­ geschwindigkeit des Zuschnittes 9 in der durch den Pfeil 10 bezeichneten Richtung gleich ist, derart, daß die Bedingungen gleich bleiben wie zuvor.

In dem Diagramm der Fig. 4 sind auf der Abszisse die Zeit in 1/1000 Sekunden und in der Ordinate die Drehwinkel α der Querwelle der rotierenden Falteinrichtung aufgetragen. Die Zeit t ₁=20 entspricht dem Punkt A ₁ des Kontaktes zwischen dem vorderen Ende des Falthakens 7 und der hinteren Lasche 26 der Faltschachtel 6′, die Differenz zwischen t₁′ und t₂′ entspricht dem Maß L₁, welches den Arbeitsbereich des Falthakens 7 darstellt. Im Freigabepunkt B ₁ befindet sich der Falthaken 7 in der Position 7′ (siehe Fig. 2). Wie zu­ vor in Verbindung mit der Fig. 3 beschrieben, muß der Falt­ haken 7 dann, wenn er sich in der Position 7′ befindet, zur Ruhe kommen, derart, daß er die Faltschachtel 6′ freigibt. Man kann aus den Fig. 1 und 2 entnehmen, daß die Winkel β und β ₁ für die unterschiedlichen Kontaktpunkte A und A ₁ jedoch nicht gleich sind. Es ist jedoch möglich, diese Winkel β und β ₁ für jeden beliebigen Kontaktpunkt zwischen dem vorderen Ende des Hakens und der hinteren Lasche einer Schachtel zu berechnen. Die Winkel β und β _n sind demnach verschieden für verschiedene, jeweils der Länge unterschied­ licher Laschen entsprechende Längen x, und zwar von einem Minimum bis zu einem Maximum. Da der Radius R bekannt ist, ist es einfach, daraus eine Funktion abzuleiten, die für jedes Maß x den Wert des Maßes z ergibt. Diese Funktion lautet:

z = R · sin β

Andererseits wurde als Bedingung vorgegeben, daß die Länge x entlang des ganzen Faltvorganges einer hinteren Lasche von gegebenen Abmessungen konstant bleibt, was die Aussage erlaubt, daß für das Maß z auch gilt:

z = R - x

Daraus kann der Winkel β berechnet werden, indem man setzt:

Ausgehend von diesem Ausdruck kann man sodann die Seite y berechnen, die sich ergibt zu:

y = z · cos β = (R - x) · cos β

Fig. 5 zeigt ein rotierendes Faltelement 11, welches auf einer Querwelle 12 aus einem dickwandigen Rohr montiert ist, an welchem eine Rechteckform ausgearbeitet wurde, um die Konstruktion gewichtlich zu erleichtern. Das Faltelement 11 umfaßt zwei Haken 13 und 14, die jeweils aus einem Arm 15 mit U-Querschnitt gebildet sind. Ein Ende jedes Armes 15 ist mit einer Nase 16 versehen, die mit dem Arm jeweils über Schrauben 17 verbunden ist; das andere Ende ist mit Hilfe von Schrauben 20 jeweils an einer Halbnabe 18 gehalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Halbnaben 18 mit Hilfe von Schrauben 19 auf der Querwelle 12 aufgespannt. Zwischen die beiden Halbnaben 18 eingelegte Unterlegplatten 21 ermöglichen eine Justierung der Anordnung auf dem Umfang der Querwelle derart, daß sie der umzulegenden hinteren Lasche gegenüberliegt. Es ist offensichtlich, daß mehrere rotierende Faltelemente 11 nebeneinander über die Länge der Querwelle verteilt montiert werden können, so daß diese gleichzeitig auf alle hinteren Laschen eines Schachtel­ zuschnittes einwirken können. Um eine automatische Seiten­ verstellung zu ermöglichen, kann jedes rotierende Faltelement über eine Gabel 22 (siehe Fig. 6 und 7) mit einer Verstell­ spindel 23 verbunden sein, die durch einen Motor 24 angetrie­ ben wird. Um die Zeichnung der Fig. 6 und 7 zu vereinfachen, wurde nur eine einzige Verstelleinrichtung und nur ein ein­ ziges rotierendes Faltelement 11 schematisch dargestellt.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine rotierende Falteinrichtung 25, die zwischen den Seitenbetten 26 und 27 einer Falt-Klebemaschi­ ne montiert ist. Jedes Seitenbett 26 bzw. 27 ist mit zwei Kulissen 28 und 29 versehen, die jeweils eine Nut 30 aufwei­ sen, in die Führungsrollen 31, 32, 33 und 34 eingreifen. Diese Rollen, z.B. acht an der Zahl, von denen jeweils vier an jeder Seitenwand 35 bzw. 36 angeordnet sind, sind jeweils an der Außenseite der Seitenwände befestigt. Diese Seitenwände sind im übrigen miteinander mittels Streben 37 verbunden, so daß ein vertikal verschiebbarer Schlitten 38 gebildet wird. Die Seitenwand 35 ist an ihrer Innenseite mit einem Bock 39 ver­ sehen, welcher ein Kugellager 40 trägt. Dieses Lager 40 hält das überdrehte Ende 41 der Querwelle 12. Das überdrehte Ende 41 der Querwelle 12 greift außerdem in ein Kupplungsteil 42 ein, welches auf der Ausgangswelle 43 eines Getriebes 44 montiert ist, dessen Eingangswelle 45 mit der Achse 46 eines Motors 47 mittels eines zweiten Kupplungsteils 48 verbunden ist. Der Motor 47 ist mit einem Pulsgenerator 49 ausgestattet. Das andere Ende 50 der Querwelle 12 ist in einem Kugellager 51 gehalten, welches mittels Schrauben (nicht dargestellt) an der Außenseite der Seitenwand 36 befestigt ist. Jede Außenwand 35 bzw. 36 ist in ihrem oberen Bereich mit einem Support 52 versehen, welcher in vertikaler Richtung mit der Querwelle 12 fluchtend angeordnet ist. An der Unterseite jedes Supportes 52 ist eine mit einem Gewinde versehene Lagerbuchse 53 mit (nicht dargestellten) Schrauben ange­ schraubt. Jede mit einem Gewinde versehene Lagerbuchse 53 wird von einer Stellschraube 54 durchsetzt, deren unteres, eine Schulter aufweisendes Ende in einem Doppel-Axialkugel­ lager 55 aufgenommen ist; dieses ist in einem Widerlager- Support 56 angeordnet, der jeweils an der Innenseite eines Seitenbettes 26 bzw. 27 befestigt ist. Die Lage des Endes der Stellschraube 54 in dem Doppel-Axialkugellager 55 ist mittels der Mutter 57 und der Kontermutter 58 gesichert. Das obere Ende jeder Stellschraube 54 ist jeweils in einem Kugellager 59 geführt, welches seinerseits auch an der Innen­ seite jeweils eines Seitenbettes 26 bzw. 27 befestigt ist. Die oberen Enden der Stellschrauben 54 sind jeweils mit einem Kegelrad 60 versehen; jedes Kegelrad 60 wirkt mit einem Kegelrad 61 zusammen, welches auf einer Querachse 62 montiert ist. Die Enden der Querachse 62 sind jeweils in einem Kugel­ lager 63 gelagert, welches jeweils in einer Wandaufnahme eines Seitenbettes 26 bzw. 27 aufgenommen ist. Ein an der Außenseite des Seitenbettes 26 montierter Motor 64 über­ trägt seine Bewegung auf die Querachse 62 über ein Kegel­ radpaar 65 und 66.

Fig. 8 zeigt ein Blockschema der Steuereinrichtung eines rotierenden Faltelementes 11. Die Steuerung des Antriebs­ motors 47 für das rotierende Faltelement 11 wird durch Er­ mittlung (des Durchganges) der Hinterkante des Zuschnittes 68 mittels einer photo-elektrischen Zelle 67 bewirkt. Diese Ermittlung zeigt dem Funktionsgenerator 69 den Beginn der Bewegung (siehe Fig. 3 und 4) an. Die von dieser Ermittlung herrührende Information wird andererseits mit den Werten x _n kombiniert, welche die Abstände zwischen der Prägelinie 70 und dem Angriffspunkt A des rotierenden Falthakens 11 annehmen können, um im Funktionsgenerator 69 den Wert der Zeit t ₁ zu bestimmen (siehe Fig. 3 und 4). Der Funktions­ generator 69 erzeugt Bewegungskurven nach folgenden Funktio­ nen:

α (t)für den Weg des Falthakensd α/dtfür die Geschwindigkeit
des Falthakensd² α/dt²für die Beschleunigung
des Falthakens.

Die diese Kurven darstellenden Werte werden sodann einem Impulsumformer 71 zugeführt, welcher die Transformation die­ ser Werte im Informationen durchführt, die der Motor 47 ver­ arbeiten kann.

Wie oben beschrieben wurde, ist es zur Festlegung der Posi­ tion des Angriffspunktes A erforderlich, daß das vertikale Maß z der Querwelle 12 (siehe Fig. 1 und 2) in Abhängigkeit von dem Maß x _n justiert wird. Zu diesem Zweck wird der Wert x _n einem Komparator 72 zugeführt, welcher diesen vom als konstant angesehenen Radius R abzieht. Diese Subtraktion R-x _n ergibt das Maß z _n für alle gewählten Abstände x. Der dem Maß z _n entsprechende Wert wird sodann einem anderen Impulsumformer 73 zugeführt, welcher diesen in Informationen umwandelt, die der Motor 64, welcher den Schlitten 38 (siehe Fig. 6 und 7) antreibt, verarbeiten kann.

Die Regelung der Seitenposition entlang der Querwelle eines jeden rotierenden Faltelementes wird mit Hilfe eines dritten Impulsumformers 74 bewerkstelligt, welcher die Werte P, die jeweils dem Maß der Stellung des betrachteten rotierenden Faltelementes entspricht, in Werte umformt, die von dem die seit­ liche Verstellung der rotierenden Faltelemente bewirkenden Motor 24 verarbeitet werden können.

Die vorliegende Erfindung erlaubt demnach dem Benutzer, in einfacher und schneller Weise eine rotierende Falteinrich­ tung einzustellen. Sie leistet insbesondere einen Beitrag zum vollständig automatischen Betrieb der Falt-Klebemaschine, in die die Einrichtung eingebaut ist und ermöglicht es, die reelle Produktionszeit der Maschine zu erhöhen, indem sie die Zeit zur Einrichtung der Maschine verringert.

Claims (3)

1. Einrichtung zum Falten der Laschen eines Schachtelzu­ schnittes von der Rückseite her mittels eines rotieren­ den Faltorgans mit zwei entgegengesetzt angeordneten Falthaken, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Faltorgan durch einen Motor (47) und ein am Ende einer Querwelle (12) montiertes Untersetzungs­ getriebe (44) angetrieben wird, auf der das rotierende Faltorgan angeordnet ist, daß die durch den Motor (47) das Untersetzungsgetriebe (44) und die Querwelle (12) gebildete Anordnung zwischen zwei Seitenwänden (35 und 36) angeordnet ist, die einen in Kulissen (28) vertikal verfahrbaren Schlitten (38) bilden, welcher mit von einem Motor (64) angetriebenen Verstellschrauben (54) verbunden ist, wobei der Motor (64) Kegelräder (60, 61, 65 und 66) antreibt, die auf den Verstellschrauben (54) und auf einer Querachse (62) angeordnet sind, und daß das rotierende Faltorgan so angeordnet ist, daß es seitlich entlang der Querwelle (12) unter der Wir­ kung eines Motors (24) verstellbar ist, welcher eine Verstellspindel (23) antreibt und die Verstellung einer mit dem rotierenden Faltorgan fest verbundenen Gabel (22) bewirkt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bewegungsablauf des das ro­ tierende Faltorgan antreibenden Motors (47) durch einen Funktionsgenerator (69) erzeugt wird, dessen Betrieb einerseits durch die Feststellung des Durchganges der Hin­ terkante der zu faltenden Lasche mittels einer photo­ elektrischen Zelle (67) gesteuert wird und andererseits durch den Wert (x _n) des Abstandes zwischen der Falz­ linie (70) der zu faltenden Lasche und dem Angriffs­ punkt (A) eines Falthakens (4, 7) des rotierenden Falt­ organs an der Lasche, und daß die vom Funktionsgenerator (69) ausgegebenen Informationen durch einen Impulsumformer (71) in Im­ pulse für den Motor (47) umgeformt werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bewegungsablauf des die ver­ tikale Verstellung des Schlittens (38) bewirkenden Mo­ tors (64) durch einen Komparator erzeugt wird, welcher die Differenz zwischen dem Radius (R) der von dem vorderen Ende des Hakens (4, 7) des rotierenden Falt­ organs beschriebenen Bahn und dem Wert (x _n) des Ab­ standes zwischen der Falzlinie (70) der zu faltenden Lasche und dem Angriffspunkt (A) des Falthakens an dieser Lasche berechnet, wobei diese Differenz an­ schließend mittels eines Impulsumformers (73) in Werte umgeformt wird, welche der Motor (64) verar­ beiten kann.