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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zur Verarbeitung von
Bögen zur
Herstellung von Verpackungen aus Materialien wie beispielsweise
Karton oder Kunststoff, umfassend Antriebsmittel, welche in der
Lage sind, Bögen
in einer Antriebsrichtung mit einer Antriebsgeschwindigkeit anzutreiben, welche über einen
Verarbeitungsbereich zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Maschine
im Wesentlichen konstant ist, und Verarbeitungsmittel, umfassend
ein Werkzeug und ein Gegenwerkzeug, welche von einer ersten beziehungsweise
von einer zweiten Rotationstragewelle getragen sind, die sich quer
zur Antriebsrichtung erstrecken und bezüglich einander auf der einen
und der anderen Seite der Bahn der Bögen angeordnet sind, wobei
die Verarbeitungsmittel dem Zweck dienen, an den Bögen Zuschnitte
und/oder Falze auszuführen,
welche quer zur Antriebsrichtung angeordnet sind.
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Eine
Maschine zur Verarbeitung von Bögen dieses
Typs gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ist aus der Patentanmeldung PCT
WO 02/02305 bekannt, welche von der
Anmelderin eingereicht wurde. Diese vorhergehende Patentanmeldung
betrifft die Steuerung der Rotation der Tragewelle des Werkzeugs,
welche derart betrieben wird, dass zu dem Zeitpunkt, zu dem die
Verarbeitungsmittel mit einem Bogen zusammenwirken, um an diesem
letzteren die quer zur Antriebsrichtung angeordneten Zuschnitte oder
die Falze auszuführen,
die Tangentialgeschwindigkeit des Werkzeugs gleich der Antriebsgeschwindigkeit
des Bogens in der Maschine ist.
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Diese
Einstellungen ermöglichen
den kontinuierlichen Betrieb der Maschine, wohingegen es zuvor für die Realisierung
von Zuschnitten oder Falzen quer zur Antriebsrichtung eines Bogens
erforderlich war, letztere vorübergehend
anzuhalten und ein von einem beweglichen Baum gehaltenes Zuschneide- oder
Verdrängungswerkzeug
orthogonal zur Antriebsrichtung der Bögen zu betätigen.
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Obgleich
die in dem Dokument
WO 02/02305 beschriebene
Maschine zufriedenstellend ist, hat sich gezeigt, dass unter bestimmten
Anwendungsbedingungen der Zuschnitt oder die Verdrängung, welche
durch das von der ersten Tragewelle getragene Werkzeug ausgeführt wird,
Falzspuren auf den in der Maschine verarbeiteten Bögen hinterlässt. Dies
gilt insbesondere dann, wenn diese Bögen aus Wellpappe ausgeführt sind,
deren Rillen quer zur Bewegungsrichtung der Bögen ausgerichtet sind, das heißt, dass
der Zuschnitt oder die Verdrängung
parallel zu diesen Rillen ausgeführt
werden.
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Eine
Wellpappe weist wenigstens zwei Papier- oder Kartonschichten auf,
zwischen denen wenigstens eine Wellenschicht angeordnet ist, deren Wellen
die zuvor erwähnten
Rillen bilden. Beispielsweise können
diese Bögen
eine untere Papierschicht oder ein Deckblatt, eine erste Wellenschicht,
eine Schicht Zwischenpapier, eine zweite Wellenschicht und eine
obere oder innere Papierschicht aufweisen. Wird in diesem Fall der
Zuschnitt oder die Verdrängung
ausgeführt,
indem zunächst
das Werkzeug mit der oberen Papierschicht zusammenwirkt, so können sich
die Falze auf der unteren Papierschicht bilden.
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Diese
Falzprobleme können
ebenfalls bei der Verarbeitung von Bögen aus anderen Materialien auftreten,
insbesondere bei Bögen
mit einer Mehrschichtstruktur mit eingeschobenen Wellen, welche wenigstens
teilweise aus Kunststoffmaterial gefertigt sind.
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, bei diesen Nachteilen Abhilfe
zu schaffen oder zumindest ihre Ausprägung zu begrenzen.
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Dieses
Ziel wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht.
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Für die Verarbeitung
eines Bogens, insbesondere für
die Ausführung
von Zuschnitten oder Falzen in bestimmten Bereichen des Bogens wird
letzterer zwischen dem Werkzeug und dem Gegenwerkzeug eingeklemmt. Üblicherweise geht
man davon aus, dass sich nachfolgend bei der Verarbeitung des Bogens
seine obere und untere Schicht auf der Seite des Werkzeugs beziehungsweise
des Gegenwerkzeugs befinden. Die Anmelderin hat festgestellt, dass der
Bogen bei klassischen Gegenwerkzeugen mit einer perfekt zylindrischen
Fläche
dazu neigt, von dem Werkzeug gegen das Gegenwerkzeug gedrückt zu werden.
Das Eindringen des Werkzeugs in die Dicke des Bogens verformt zunächst die
obere Papierschicht, welche durch das örtliche Eindrücken der zwischen
den Schichten befindlichen Wellenschicht(en) an die äußere Papierschicht
angenähert wird.
Die obere Schicht wird also gespannt, um sich dem inneren Bogen
anzunähern,
während
letzterer nicht gespannt wird und gegen die zylindrische Fläche des
Gegenwerkzeugs gehalten bleibt.
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Daraus
folgt, dass die untere Schicht der Verlagerung der oberen Schicht
nicht folgen kann, und so werden auf dieser Schicht Falze gebildet,
wobei die Falze umso störender
sind als diese Schicht im Allgemeinen die äußere Schicht ist, die sichtbar ist,
wenn die Verpackung in ihre Form gebracht wird.
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Die
Anmelderin hat erkannt, dass ein Vorgehen, bei welchem das Werkzeug
mit dem Arbeitsband radial versetzt zu den angrenzenden Teilen der Fläche des
Gegenwerkzeugs zusammenwirkt, ermöglicht, das Bilden dieser Falze
zu vermeiden oder zumindest zu erreichen, dass diese Falze weniger ausgeprägt sind.
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Wenn
das Arbeitsband zu den angrenzenden Teilen der Fläche des
Gegenwerkzeugs radial vorspringend ist, wird die untere Schicht
nicht gegen diese zylindrische Fläche in der unmittelbaren Nachbarschaft
des Arbeitsbands gedrückt.
So kann sie sich leicht verlagern, um der zuvor genannten Verlagerung
der oberen Schicht zu folgen, und diese Verlagerung erfolgt in dem
auf beiden Seiten des Arbeitsbands gebildeten Freiraum, oberhalb
der angrenzenden Teile der Fläche
des Gegenwerkzeugs derart, dass die untere Schicht nicht komprimiert
wird und die Verlagerung keine Falze bildet.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, das Arbeitsband im Verhältnis zu den angrenzenden Teilen
der Fläche
des Gegenwerkzeugs vertieft auszuführen. Wenn in diesem Fall das
Werkzeug mit einem Bogen zusammenwirkt, drückt es zunächst den Bogen in das Innere
einer solchen Vertiefung. Anders gesagt verlagert sich nicht nur
die obere Schicht und wird durch den Einfluss des Werkzeugs gespannt, sondern
dieses zwingt auch die untere Schicht dazu, sich zu verlagern und
zu spannen, wenn auch in etwas geringerem Maße. Die Anmelderin hat festgestellt,
dass diese auf die untere Schicht ausgeübte leichte Spannung die Bildung
von Falzen auf letzterer verhindert.
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Die
Fläche
des Gegenwerkzeugs ist im Wesentlichen zylindrisch, wobei die an
das Arbeitsband angrenzenden Teile Teile mit einer gleichen zylindrischen
Fläche
definieren.
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Die
erste Tragewelle wird derart gesteuert, dass sie sich zu dem Zeitpunkt,
zu dem das Werkzeug mit dem Bogen zusammenarbeitet, in dem richtigen
Bereich dieses Bogens befindet und mit einer Tangentialgeschwindigkeit
bewegt wird, die der Bewegungsgeschwindigkeit des Bogens entspricht.
Der Motor der zweiten Tragewelle, welcher im übrigen die Positionen des Arbeitsbands
oder der Arbeitsbänder auf
der Fläche
des Gegenwerkzeugs erfasst, wird derart gesteuert, dass er ein Arbeitsband
korrekt winkelig positioniert, damit es mit dem Werkzeug zu dem Zeitpunkt
zusammenwirkt, zu dem dieses den Bogen bearbeitet und dass er zu
diesem Zeitpunkt das Arbeitsband mit einer Tangentialgeschwindigkeit
bewegt, die der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Bogens entspricht.
Die Steuerung der zweiten Tragewelle erfolgt also abhängig von
der Steuerung der ersten Tragewelle.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Maschine Mittel zum Steuern des Rotationsantriebs der
Tragewellen, welche in der Lage sind, diesen Antrieb derart zu steuern,
dass das Werkzeug bei der aufeinander folgenden Verarbeitung mehrerer
Bögen aufeinander folgend
mit verschiedenen Arbeitsbändern
zusammenwirkt.
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Diese
Einstellungen ermöglichen,
eine vorzeitige Abnutzung der Arbeitsbänder zu vermeiden.
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Vorteilhafterweise
weist die Fläche
des Gegenwerkzeugs eine Vielzahl von winkelig beabstandeten Arbeitsbändern auf.
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So
weist die Fläche
des Gegenwerkzeugs vorteilhafterweise regelmäßig alternierend vorspringende
und zurückgesetzte
Bänder
auf.
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Das
Vorhandensein mehrerer Arbeitsbänder ist
in praktischer Hinsicht interessant. Durch eine Anordnung dieser
Arbeitsbänder
in gleichmäßigen Abständen wird
ferner die Steuerung der Antriebsmittel der Tragewelle des Gegenwerkzeugs
vereinfacht.
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Ferner
ist es möglich,
je nach Notwendigkeit, das Werkzeug mit den vorspringenden oder
den zurückgesetzten
Bändern
zusammenwirken zu lassen, wobei diese zwei Bändertypen Arbeitsbänder im
Sinne der vorliegenden Erfindung darstellen können.
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Vorteilhafterweise
ist das Arbeitsband entfernbar an dem Gegenwerkzeug angebracht.
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Diese
entfernbare Anbringung ermöglicht
es, ein abgenutztes Arbeitsband leicht auszutauschen, um es durch
ein neues Arbeitsband zu ersetzen.
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Vorteilhafterweise
sind die Antriebsmittel in der Lage, die Bögen mit einer Antriebsgeschwindigkeit
zu bewegen, die im Verarbeitungsbereich im Wesentlichen konstant
ist, und die Maschine umfasst Mittel zum Steuern des Rotationsantriebs
der Tragewellen, die in der Lage sind, den Rotationsantrieb dieser
Tragewellen derart zu steuern, dass wenigstens zu dem Zeitpunkt,
zu dem das Werkzeug und das Arbeitsband mit einem Bogen zur Verarbeitung des
letzteren zusammenwirken, das Werkzeug eine Verarbeitungsgeschwindigkeit
aufweist, deren Tangentialkomponente gleich der Antriebsgeschwindigkeit
ist, und wobei das Arbeitsband bezüglich dieses Werkzeugs angeordnet
ist.
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So
umfasst die Maschine vorteilhafterweise Mittel zum Bestimmen einer
Information betreffend die Position eines Bogens im Verarbeitungsbereich und
sie umfasst eine Steuereinheit, die auf der Grundlage dieser Information
in der Lage ist, den Rotationsantrieb der ersten und der zweiten
Tragewelle derart zu steuern, dass sich das Werkzeug für die Verarbeitung
dieses Bogens in Berührung
mit einem vorbestimmten Bereich des Bogens befindet und eine Verarbeitungsgeschwindigkeit
aufweist, deren Tangentialkomponente gleich der Antriebsgeschwindigkeit
ist, während
sich das Arbeitsband in Berührung
mit dem vorbestimmten Bereich, aber bezüglich des Werkzeugs auf der
anderen Seite des Bogens befindet.
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Vorteilhafterweise
sind die Mittel zum Steuern des Rotationsantriebs der Tragewellen
in der Lage, diesen Rotationsantrieb derart zu steuern, dass wenigstens
zu dem Zeitpunkt, zu dem das Werkzeug und das Arbeitsband mit einem
Bogen zur Verarbeitung des letzteren zusammenwirken, das Werkzeug und
das Arbeitsband beide eine Verarbeitungsgeschwindigkeit aufweisen,
deren Tangentialkomponente gleich der Antriebsgeschwindigkeit ist.
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Gemäß einer
Variante ist die erste Tragewelle eine Tragewelle mit mehreren Werkzeugen
und ist in der Lage, wenigstens ein erstes und ein zweites Werkzeug
zu tragen, welche winkelig beabstandet sind, und ist die Steuereinheit
in der Lage, den Rotationsantrieb der Tragewelle mit mehreren Werkzeugen
gemäß einem
Zyklus zu steuern, der eine Verarbeitungsphase durch das erste Werkzeug
umfasst, während
derer das erste Werkzeug in Berührung
mit einem ersten vorbestimmten Bereich eines Bogens im Verarbeitungsbereich
der Maschine ist und mit einer Tangentialgeschwindigkeit angetrieben
ist, die gleich der Antriebsgeschwindigkeit dieses Bogens ist, und
der eine Positionierungsphase umfasst, während derer die Tragewelle
mit mehreren Werkzeugen angetrieben wird, um das zweite Werkzeug
so zu positionieren, dass ein zweiter vorbestimmter Bereich des
Bogens bearbeitet wird, und der eine Verarbeitungsphase durch das
zweite Werkzeug umfasst, während
derer das zweite Werkzeug in Berührung mit
dem zweiten Bereich ist und mit einer Tangentialgeschwindigkeit
angetrieben wird, die gleich der Antriebsgeschwindigkeit ist.
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In
diesem Fall ist die Steuereinheit vorteilhafterweise in der Lage,
den Antrieb der zweiten Rotationstragewelle derart zu steuern, dass
im Verlauf eines Zyklus das erste und das zweite Werkzeug der ersten
Tragewelle mit zwei verschiedenen Arbeitsbändern zusammenwirken.
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Vorteilhafterweise
sind die erste und die zweite Tragewelle jeweils durch einen Motor
angetrieben, wobei der Motor der zweiten Tragewelle abhängig von
dem Motor der ersten Welle gesteuert ist.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung und ihrer Vorteile dient die Lektüre der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung einer beispielhaft und nicht einschränkend dargestellten
Ausführungsform.
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Die
Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Figuren, für die gilt:
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1 ist
eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Maschine
im Schnitt in vertikaler Ebene;
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2 zeigt
die Seite einer Verpackung nach der Verarbeitung durch die Maschine;
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3 zeigt
im Schnitt durch die Dicke die Struktur eines Bogens, an welchem
eine solche Seite ausgeführt
sein kann;
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4 ist
eine synoptische perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile
der Maschine einschließlich
dem Steuerungsprinzip; und
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die 5 bis 8 zeigen
die Gestaltung eines Gegenwerkzeugs anhand von Querschnitten an der
Achse der Tragewelle des letzteren.
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Die
in 1 dargestellte Maschine umfasst einen Zuführtisch 10,
auf welchem ein Bogen 12 vor der Verarbeitung durch die
Maschine angeordnet ist. Es handelt sich beispielsweise um einen
Bogen mit einer gewählten
Mehrschichtstruktur aus Karton oder Kunststoff.
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Die
Maschine weist einen Eingangsbereich E, einen Verarbeitungsbereich
T und einen Ausgangsbereich S auf, welche in der Bewegungsrichtung
F der Bögen
aufeinander folgend angeordnet sind. Im Eingangsbereich E werden
die Bögen
durch Antriebsmittel 14 erfasst, welche sie mit konstanter Geschwindigkeit
durch den Verarbeitungsbereich T antreiben. In dem dargestellten
Beispiel umfasst dieser Bereich T zwei Verarbeitungseinheiten, U1
beziehungsweise U2, welche eine nach der anderen in der Richtung
F angeordnet sind. Zwischen diesen zwei Einheiten befinden sich
Antriebsrelaismittel 16. Antriebsmittel 18 sind
ebenfalls am Ausgang S der Maschine vorgesehen.
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Diese
dient dazu, die Bögen
derart anzupassen dass sie anschließend gefaltet werden können, um
eine Verpackung zu bilden. Beispielsweise zeigt 2 eine
von der Maschine, ausgehend von einem gefüllten Bogen verarbeitete Seite.
Diese Seite weist Zuschnitte 22 und Falze 24 auf,
welche bezüglich
der Bewegungsrichtung F des Bogens in der Maschine quer angeordnet
sind. Die Werkzeuge der Verarbeitungseinheiten U1 und U2, welche
in dem Verarbeitungsbereich T der Maschine angeordnet sind, ermöglichen
es, diese Schnitte und Falze auszuführen. Diese Werkzeuge umfassen
Zuschneidewerkzeuge oder Messer, welche Zuschnitte 22 ausführen, und Verdrängungs-
oder Verdrängerwerkzeuge,
welche Falze 24 bilden.
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Die
in 2 dargestellte Seite umfasst ebenfalls Falze 26,
welche parallel zu der Richtung F angeordnet sind und durch Verdrängungsrollen
ausgeführt
werden können,
die mit den Antriebsmitteln zusammenwirken. Die Seite weist ferner
spezifische Zuschnitte auf, beispielsweise Öffnungen 28, die dazu
dienen, Griffe an der Verpackung zu bilden, und die in einer der
Einheiten U1 und U2 ausgeführt
sind.
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Die
Antriebsmittel der Maschine umfassen Antriebsrollen in Form von
Scheiben, die in Rotation gebracht sind. Man sieht beispielsweise
in 1 am Eingang der Maschine untere Antriebsrollen 30 und 32 und
obere Antriebsrollen 34 und 36. In gleicher Weise
umfassen die Antriebsmittel 18 am Ausgang untere Rollen 38 und 40 und
obere Rollen 42 und 44. Die Antriebsrelaismittel 16 umfassen
ebenfalls untere Rollen 46 und obere Rollen 48.
In 1 umfassen die Antriebsmittel 14 und 18 jeweils
zwei Reihen untere und obere Rollen. Zur Vereinfachung ist nur eine Rollenreihe
für jedes
dieser Antriebsmittel in 4 dargestellt.
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So
zeigt 4 am Eingang der Maschine die unteren Rollen 30 und
die oberen Rollen 34, die an einer unteren Welle 31 beziehungsweise
an einer oberen Welle 35 angebracht sind. In gleicher Weise sind
am Ausgang der Maschine die unteren Rollen 38 und die oberen
Rollen 42 an zwei Wellen 39 beziehungsweise 43 angebracht,
während
die mittleren Rollen 46 und 48 der Verbindung 16 an
zwei Wellen 47 und 49 angebracht sind. Die Antriebsmittel
werden durch einen Hauptantriebsmotor M50 angetrieben. Die verschiedenen,
zuvor genannten Wellen werden durch diesen Motor angetrieben, mit
welchem sie durch Übertragungsmittel,
wie beispielsweise Antriebsriemen 51, verbunden sind.
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Allgemein
können
die Antriebsmittel jenen entsprechen, die in der Anmeldung PCT
WO 02/02305 beschrieben
sind.
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Jede
der Verarbeitungseinheiten U1 und U2 umfasst Verarbeitungsmittel,
welche ihrerseits ein Werkzeug und ein Gegenwerkzeug oder Gegenstück für dieses
Werkzeug umfassen.
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So
umfasst die Einheit U1 eine erste Tragewelle 52, die Werkzeuge 53 und 53' trägt, sowie
eine zweite Tragewelle 54, die ein Gegenwerkzeug 56 trägt.
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In
gleicher Weise umfasst die Einheit U2 eine erste Tragewelle 62,
die Werkzeuge 63 trägt,
sowie eine zweite Tragewelle 54, die ein Gegenwerkzeug 56' trägt.
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Das
Gegenwerkzeug 56 der Einheit U1 weist eine im Wesentlichen
zylindrische Fläche
mit einer Vielzahl von Arbeitsbändern 57 auf.
Diese Arbeitsbänder
erstrecken sich parallel zur Achse der Welle 54, das heißt quer
zu Richtung F. Die Arbeitsbänder 57 sind
bezüglich
der Teile 58 der Fläche
des Gegenwerkzeugs, welche an diese Bänder angrenzen, radial versetzt.
Insbesondere sind die Arbeitsbänder 57 auf
der Fläche
des Gegenwerkzeugs vorspringend.
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Das
Gegenwerkzeug 56' der
Einheit U2 könnte
wie das Gegenwerkzeug 56 der Einheit U1 ausgeführt sein,
aber in den 1 und 4 hat man
sich dafür
entschieden, ihm aufgrund der Ausführung der Werkzeuge 63,
bei denen es sich um Werkzeuge für
den Drehzuschnitt handelt, deren Größe gemessen am Umfang der Tragewelle 62 größer ist
als jene der Werkzeuge 53 und 53', eine perfekt zylindrische Fläche zu verleihen.
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Die
Bänder 57 sind
vorteilhafterweise aus einem Material, wie beispielsweise Polyurethan,
ausgeführt,
das ausreichend weich ist, um den Werkzeugen zu ermöglichen,
ihre Funktion durch Zusammenwirken mit den Bändern zu erfüllen.
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Bei
der Einheit U1 sind die Werkzeuge 53 und 53' Zuschneide-
oder Verdrängungsmesser,
die bei den Zuschneide- oder Verdrängungsoperationen leicht in
das Polyurethan der Bänder 57 eindringen können.
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Die
Wellen 52, 54, 62 und 54' sind derart quer
zur Bewegungsrichtung F der Bögen
in der Maschine angeordnet, dass die Werkzeuge mit ihrem jeweiligen
Gegenwerkzeug in der Bewegungsebene P der Bögen in der Maschine zusammenwirken,
während
die Werkzeuge und die Gegenwerkzeuge (oder für das Gegenwerkzeug 56 die
Bänder 57)
mit Tangentialgeschwindigkeiten V52 bzw. V62, V54 und V54' bewegt werden, die
zu dieser Ebene parallel sind und in der Bewegungsrichtung F der
Bögen ausgerichtet
sind. Insbesondere die ersten Tragewellen 52 und 62 sind über der
Ebene P angeordnet, während
die zweiten Tragewellen 54 und 54' unterhalb dieser Ebene angeordnet
sind.
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Wir
gehen nun zunächst
detaillierter auf die Verarbeitungseinheit U1 ein. Die erste Tragewelle 52 wird
durch einen Motor M52 zur Rotation gebracht, beispielsweise durch
einen asynchronen Motor, einen Motor ohne Schaltarm oder allgemein
einen Stellmotor.
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Wie
in
WO 02/02305 beschrieben,
wird der Motor M52 derart gesteuert, dass das von der Welle
52 getragene
Werkzeug
53,
53' zu
dem Zeitpunkt, zu dem es in Berührung
mit dem Bogen
12 zur Verarbeitung des letzteren kommt,
mit einer Tangentialgeschwindigkeit V52, die der Fortbewegungsgeschwindigkeit
V dieses Bogens entspricht, angetrieben wird.
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Zu
diesem Zweck umfasst die Maschine eine Steuereinheit UC, die abhängig von
einer Information betreffend die Position eines Bogens 12 in
dem Verarbeitungsbereich T den Motor M52 mittels einer Steuerleitung
L52 steuert. Die Information betreffend die Position des Bogens 12 wird
beispielsweise über den
Zeitraum der Fortbewegung eines Bogens in der Maschine von Positionsfühlern, wie
beispielsweise photoelektrischen Zellen C1, C2 und C3 geliefert,
die aufeinander folgend auf der Bewegungsbahn angeordnet sind und
die mit der Steuereinheit UC durch Informationseingangsleitungen
LC1 bzw. LC2 und LC3 verbunden sind.
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Die
Funktionsweise der Mittel, welche eine Erfassung der Position des
Bogens ermöglichen,
ist detaillierter in
WO 02/02305 beschrieben.
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Die
Steuereinheit UC kennt die Fortbewegungsgeschwindigkeit und die
Position des Bogens in der Maschine (sie steuert den Hauptmotor
M50 mittels einer Steuerleitung L50 und überprüft diese Geschwindigkeit mittels
einer Eingangsleitung LE50, die mit einem Geschwindigkeitssensor
verbunden ist) und abhängig
von den Parametrisierungsmitteln MP in dieser Einheit UC zum Speichern
dieses in einem Bereich des Bogens auszuführenden Verarbeitungstyps (Zuschnitt,
Falze) kann sie den Motor M52 so steuern, dass er die Werkzeuge
der Einheit U1 an der richtigen Stelle, zum richtigen Zeitpunkt
und mit der richtigen Geschwindigkeit positioniert.
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Insbesondere
ist die Position der Werkzeuge an der Tragewelle
52 regelbar,
wie in
WO 02/02305 beschrieben.
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Die
zweite Tragewelle 54 wird ihrerseits durch einen Motor
M54 zur Rotation gebracht, der mittels der Steuereinheit UC über eine
Steuerleitung L54 gesteuert wird.
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Insbesondere
können
die Motoren M52 und M54 voneinander abhängig gesteuert werden.
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Auf
der Basis der Steuerung des Motors M52 und in Kenntnis der Position
des oder der Arbeitsbänder 57 wird
der Motor M54 durch die Einheit UC gesteuert, damit sich das oder
ein Arbeitsband zu dem Zeitpunkt gegenüber von einem Werkzeug 53 oder 53' befindet, zu
dem dieses Werkzeug mit dem Bogen zusammenwirkt, und damit es bezüglich der
Geschwindigkeit des Werkzeugs 53 mit der richtigen Geschwindigkeit
bewegt wird.
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Vorzugsweise
ist die Tangentialkomponente V54 dieser Geschwindigkeit wie die
Tangentialkomponente V52 des Werkzeugs 53 oder 53' gleich der Geschwindigkeit
V des Bogens.
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Die
Steuereinheit UC erfasst die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Bogens
und steuert die Geschwindigkeit des Motors M52 entsprechend über die
Leitung L52. Die Steuereinheit erfasst auch die Position des oder
der Arbeitsbänder 57 des
Gegenwerkzeugs 56 (beispielsweise durch Erfassen der Winkelposition
des Gegenwerkzeugs 56 und/oder der Welle 52 und
durch Speichern der Position des oder der Arbeitsbänder bezüglich einer
Markierung an der Oberfläche
des Gegenwerkzeugs) und sie steuert abhängig von der Steuerung des
Motors M52 auch den Motor M54. Die Steuereinheit UC erfasst die
Rotationsgeschwindigkeit der Wellen 52 und 54 durch
Geschwindigkeitssensoren, die mit diesen Wellen verbunden sind und
die mit dieser Einheit mit Eingangs- und Geschwindigkeitsmessleitungen LE52
und LE54 für
die Wellen 52 beziehungsweise 54 verbunden sind.
Auf der Basis der Daten, die sie über diese Leitungen erhält, kann
die Einheit UC die Motoren M52 und M54 steuern.
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In
gleicher Weise wird bei der Verarbeitungseinheit U2 die erste Tragewelle 62 durch
einen Motor M62 zur Rotation angetrieben, welcher durch die Steuereinheit
UC über
eine Steuerleitung L62 gesteuert wird und dessen Geschwindigkeit
zu dieser Einheit über
eine Eingangsleitung LE62 übertragen wird.
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Die
Tragewelle 54' des
Gegenwerkzeugs 56' wird
durch einen Motor M54' zur
Rotation gebracht, wobei dieser durch die Einheit UC über eine
Steuerleitung L54' gesteuert
wird. Diese Einheit erfasst die Geschwindigkeit dieser Welle mittels
einer mit einem Sensor verbundenen Eingangs- und Geschwindigkeitsmessleitung
LE54'.
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Wie
zuvor angedeutet, ist die Tangentialgeschwindigkeit V52 des Werkzeugs 53 oder 53' gleich der
Antriebsgeschwindigkeit V, wenn dieses Werkzeug mit einem Bogen
zur Verarbeitung des letzteren zusammenwirkt. Der Motor M52 kann
gemäß aufeinander
folgender Phasen gesteuert werden, welche eine Wartephase umfassen,
während
derer das Werkzeug von der Bahn der Bögen entfernt wird, sowie eine
Verarbeitungsphase, während
derer das Werkzeug mit diesen Bögen
zusammenwirkt, und während
derer die Geschwindigkeit V52 gleich der Geschwindigkeit V ist.
Zwischen der Wartephase und der Verarbeitungsphase beschleunigt
der Motor M52 sehr rasch, während
er nach der Verarbeitungsphase sehr rasch abbremst.
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Allgemein
kann die erste Tragewelle 52 oder 62 der Einheit
U1 oder U2 gemäß einer
Sequenz angetrieben werden, die eine Positionierungsphase umfasst,
während
derer sie angetrieben wird, um das von ihr getragene Werkzeug zu
positionieren, um einen bestimmten Bereich des Bogens zu bearbeiten, und
eine Verarbeitungsphase umfasst, während derer das Werkzeug in
Berührung
mit diesem bestimmten Bereich ist, mit einer Tangentialgeschwindigkeit gleich
der Antriebsgeschwindigkeit V angetrieben wird und mit seinem Gegenwerkzeug 56 oder 56' zusammenwirkt.
Wenn sich dieses Letztere wie das Gegenwerkzeug 56 den
Arbeitsbändern 57 präsentiert,
befindet sich ein Arbeitsband 57 während der Verarbeitungsphase
gegenüber
dem Werkzeug und wird mit einer Tangentialgeschwindigkeit V54 angetrieben,
welche gleich der Geschwindigkeit V ist.
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Die
Welle
52 kann eine Tragewelle mit mehreren Werkzeugen sein,
welche in der Lage ist, wenigstens zwei winkelig beabstandete Werkzeuge
zu tragen. Dies ist in
1 zu sehen, in der zwei diametral
entgegengesetzte Werkzeuge
53,
53' an der Welle
52 angeordnet
sind. Der Winkelabstand dieser zwei Werkzeuge kann durch Einstellmittel
M geregelt sein, die im Detail in
WO
02/02305 beschrieben sind.
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In
diesem Fall kann die Steuereinheit UC den Rotationsantrieb der Welle 52 gemäß einem
Zyklus steuern, der eine Verarbeitungsphase durch das erste Werkzeug 53 umfasst,
in welcher dieses Werkzeug in Berührung mit einem ersten bestimmten
Bereich eines Bogens ist, der in dem Verarbeitungsbereich T der
Maschine liegt und mit einer Tangentialgeschwindigkeit V52 gleich
der Geschwindigkeit V angetrieben wird, und eine Positionierungsphase
umfasst, während
derer die Tragewelle 52 angetrieben wird, um das zweite
Werkzeug 53' so
zu positionieren, dass es einen zweiten bestimmten Bereich des Bogens
verarbeitet, und eine Phase der Verarbeitung durch dieses zweite
Werkzeug 53' umfasst,
während derer
dieses in Berührung
mit dem zweiten Bereich des Bogens ist und mit einer Tangentialgeschwindigkeit
V52 gleich der Geschwindigkeit V angetrieben wird. Die Positionierungsphase
kann eine Wartephase oder eine Phase sehr rascher Rotation umfassen, gemäß dem Winkelabstand
zwischen den Werkzeugen 53 und 53' und gemäß dem Abstand zwischen den
Bereichen des Bogens, die aufeinander folgend durch diese Werkzeuge
bearbeitet werden müssen.
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Die
zweite Tragewelle 54 kann ihrerseits gesteuert werden,
um ein Arbeitsband 57 in Wartestellung zu positionieren
und dieses Band mit einer Tangentialgeschwindigkeit gleich der Geschwindigkeit
V anzutreiben, wenn sich das Band gegenüber dem Werkzeug 53 befindet,
welches mit ihm zusammenwirkt, um den Bogen in dem zuvor genannten
ersten Bereich zu verarbeiten. Weist die Welle 52 die oben beschriebene
Verarbeitungssequenz auf, so kann die Welle 54 eine neue
Positionierungsphase durchlaufen, während derer ein weiteres Arbeitsband
oder dasselbe Arbeitsband in Wartestellung gehalten wird, um anschließend mit
einer Tangentialgeschwindigkeit V54 gleich der Geschwindigkeit V
angetrieben zu werden, um mit dem Werkzeug 53' zusammenzuwirken,
um den zweiten bestimmten Bereich des Bogens zu verarbeiten.
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Was
die zweite Verarbeitungseinheit U2 in dem dargestellten Beispiel
betrifft, trägt
die erste Tragewelle 62 eine zylindrische Fläche S62,
welche ein Werkzeug 63 trägt, das in der Lage ist, Zuschnitte vom
Typ der Zuschnitte 28 der in 2 dargestellten Seite
zu bilden.
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Die
Welle
62 ist an einer mobilen Achse
110 getragen,
welche durch eine Distanzwelle
106 mittels eines Exzenters
108 gestützt ist.
Mit Hilfe eines Distanzmotors M108 kann dieser Exzenter derart in
Rotation gebracht werden, dass die damit durch ein an Hebeln
114 angeordnetes
Gelenkpleuelsystem
112 verbundene Welle
62 angehoben
oder abgesenkt werden kann. Die Funktionsweise dieses Systems ist detailliert
in
WO 02/02305 beschrieben.
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Wie
in 3 zu sehen ist, weist der Bogen 12 beispielsweise
eine mehrschichtige Struktur mit wellenförmigen Zwischenschichten auf.
Er umfasst so eine äußere Schicht 12A,
eine Zwischenschicht 12B und eine weitere äußere Schicht 12C,
Versteifungsschichten aus wellenförmigem Material 13A, 13B,
welche zwischen auf der einen Seite den Schichten 12A und 12B und
auf der anderen Seite den Schichten 12B und 12C angeordnet
sind. In 3 ist die Bewegungsrichtung
F des Bogens in der Maschine angezeigt, zu der die durch die Wellen 13A und 13B gebildeten
Rillen 13' quer
verlaufen, wie auch die Falze 24 und die Zuschnitte 22 und 28 der Seite
der 2.
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Für die Verarbeitung
des Bogens durch die Einheit U1 oder U2 wirkt das Gegenwerkzeug
mit der Schicht 12C zusammen, während das Werkzeug mit der
Schicht 12A zusammenwirkt. Während seiner Verlagerung neigt
es dazu, die Rillen 13' zusammenzudrücken und
die Schicht 12A an die Schicht 12C anzunähern. Wenn
sich die Schicht 12C ihrerseits nicht in gleicher Weise
oder in demselben Maße
verlagern kann, folgt daraus die Bildung eines unerwünschten
Falzes auf dieser Schicht 12C.
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5 zeigt
eine erste Variante für
die Ausführung
des Gegenwerkzeugs der erfindungsgemäßen Maschine. Diese umfasst
den hohlen Stützzylinder 155,
der über
seinen Innenumfang mit der zweiten Tragewelle 54 auf die
bekannte und nicht dargestellte Weise zusammenwirken kann, um das
Gegenwerkzeug in Rotation zu bringen. An der Oberfläche dieses
Hohlzylinders 155 ist eine Umhüllung angebracht, die mit dem
Werkzeug zusammenwirkt, um die Verarbeitung des Bogens durch Zuschnitt
oder durch Bildung von Falzen auszuführen.
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Insbesondere
weist die Oberfläche
des Gegenwerkzeugs eine Vielzahl von regelmäßig winkelig beabstandeten
Arbeitsbändern 157 auf.
Man sieht, dass die Arbeitsbänder 157 um
einen Abstand r zu den Abschnitten 158 der Fläche des
Gegenwerkzeugs, zwischen denen sie angeordnet sind, radial versetzt
sind. Die Flächen
der Arbeitsbänder 157 sind
auf einen ersten Kreis C1 zentriert, während die Flächen 158 auf
einen zweiten Kreis C2 zentriert sind, wobei der Radius des Kreises
C1 um die Distanz r größer ist
als der Radius des Kreises C2.
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In
der 5 sind die Positionen der Klingen 153A und 153B eines
Zuschneidewerkzeugs dargestellt, das mit einem der Arbeitsbänder 157 zusammenwirkt,
um einen Zuschnitt in dem Bogen 12 zu bilden (letzterer
ist nur skizziert).
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Es
ist zu sehen, dass die Klingen 153A und 153B leicht
in das Band 157 eindringen, welches beispielsweise aus
Polyurethan gebildet ist. Die Bänder 157 haben
beispielsweise die Form von Prismen, deren Länge parallel zur Achse des
Hohlzylinders 155 ist und deren Basis im Wesentlichen trapezförmig ist, wie
die Zeichnungen zeigen. Während
der Verarbeitung durch das Werkzeug ruht der Bogen auf der oberen
Fläche
eines Bands 157. Er wird durch die Anwendung des Werkzeugs
an seiner Oberfläche verformt,
und wie in 5 zu sehen ist, führt die
Tatsache, dass die Bänder 157 bezüglich der
Abschnitte 158 der Oberfläche des Werkzeugs vorspringen
dazu, dass diese Verformung des Bogens in den Bereichen des Bogens,
die an den Zuschneidebereich grenzen, ohne Druck dieses Bogens gegen
die Oberfläche
des Werkzeugs erfolgt. So wird die Bildung permanenter Falze vermieden.
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Vorzugsweise
ist die Größe des oder
jedes Arbeitsbands größer als
die Größe des Werkzeugs, liegt
jedoch im benachbarten Bereich. So ist die Größe Lc eines Bands 57,
gemessen zwischen zwei Radien R1 und R2 des Hohlzylinders 156 entlang
der Oberfläche
dieses Bands, geringfügig
größer als
die Größe Lo des
Werkzeugs. Diese Größe Lo wird
zwischen den Außenseiten
der Klingen 153A und 153B zwischen zwei Radien
des Zylinders 155 gemessen.
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Vorteilhafterweise
liegt die Größe Lc zwischen
dem 1,05-fachen und dem 2-fachen der Größe Lo, vorzugsweise zwischen
dem 1,05-fachen und dem 1,8-fachen dieser Größe Lo.
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In
dem dargestellten Beispiel umfasst das Gegenwerkzeug 156 ein
Blech 160, das an der Oberfläche des Hohlzylinders 155 gerollt
ist und an ihr befestigt ist. Beispielsweise treffen sich die zwei
Enden 160A und 160B des Blechs in einer Vertiefung 155' der Oberfläche des
Zylinders 155, in welcher sie mittels einer Schraube 162 befestigt
sind. Eine Umhüllung 159,
beispielsweise aus Polyurethan, ist mit Ausnahme des Bereichs an
den Enden an der Oberfläche
des Blechs befestigt. Die Außenfläche dieser Enden
bildet die zuvor genannten Abschnitte 158 und erscheint
als zurückgesetzte
Bänder.
Die Oberfläche der
Umhüllung 159 weist
ferner hohle Aufnahmen 159' bezüglich der
Fläche 158 auf,
in welchen die Arbeitsbänder 157 aufgenommen
werden können.
Beispielsweise sind diese Bänder
in den Aufnahmen mittels doppelseitiger Haftbänder befestigt. Wenn ein Band 157 abgenutzt
ist, ermöglicht
dies, es rasch aus seiner Aufnahme herauszunehmen, um dort ein neues
Band anzubringen.
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An
den Endbereichen des Blechs 160 kann ein entfernbares Umhüllungsband 159A befestigt werden,
beispielsweise durch Kleben oder mittels eines doppelseitigen Haftbands.
Man erhält
so Zugang zu den Schrauben 162 zum Befestigen des Blechs und
kann dann die Schrauben mit dem Band 159A abdecken.
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In 6,
die eine Variante der 5 gemäß dem vergrößerten Abschnitt VI zeigt,
sind die Arbeitsbänder 257 des
Gegenwerkzeugs 256 auf dieselbe Weise befestigt wie die
Bänder 157.
Sie unterscheiden sich von letzteren dadurch, dass sie eine abgerundete
Außenfläche aufweisen.
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Diese
Form verleiht der Innenseite des Bogens bei seiner Verarbeitung
eine homogene Krümmung.
Die Prismenform der Bänder 157 kann
die Innenseite des Bogens entlang den Kanten des Prismas bei der
Verarbeitung dieses Bogens leicht markieren, was nicht unbedingt
unästhetisch
ist, da der durch das Werkzeug ausgeführte Falz oder Zuschnitt genau
zwischen diesen leichten Markierungen positioniert ist.
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Ferner
unterscheidet sich in 6 die Art der Befestigung des
Blechs 260 an der Oberfläche des Hohlzylinders 155 geringfügig von
derjenigen in 5. So trägt eines der Enden 260A des
Blechs einen Winkel 264, der an beiden Seiten 266A beziehungsweise 266B seines
Versteifungsflügels 264A ein
Kissen aus einem Material des Typs Polyurethan trägt. Der
Winkel ist in der Vertiefung 155' des Hohlzylinders 155 angeordnet,
sein Befestigungsflügel 264B ist
in der Vertiefung mittels einer Schraube 162 befestigt.
Das Kissen 266A lehnt an einer der Seiten der Vertiefung 155', während das
Kissen 266B ein Verriegelungselement bildet, unter dem
ein freier Raum 265 (unter dem Befestigungsflügel 264B des Winkels
ausgespart) die Einführung
eines komplementären
Verriegelungselements 267A erlaubt, das mit dem anderen
Ende 260B des Blechs solidarisch ist, wobei dieses Verriegelungselement
durch den Ankoppelungsrand eines Bands 267 gebildet ist,
beispielsweise aus mit dem Blech solidarischen Polyurethan. Dieses
komplementäre
Verriegelungselement kann auch aus einem Material in Polyurethan-Art
ausgeführt
sein. Das Blech ist so entfernbar; wenn es jedoch am Hohlzylinder 155 befestigt
ist, liegen seine zwei freien Enden, die sich entlang zur Zylinderachse
parallelen Geraden erstrecken, Ende an Ende. Wie in der Variante
der 5 ist eine Umhüllung 159 an
dem Blech befestigt und weist Aufnahmen 159' auf, in welchen die Arbeitsbänder 257 befestigt
werden können.
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In 7 ist
die Fläche
des Gegenwerkzeugs ebenfalls von einem Trageblech 360 getragen,
welches beispielsweise auf dieselbe Weise an dem Zylinder befestigt
ist wie das Blech 160 in 5. Es könnte jedoch
auch eine andere Befestigungsart gewählt werden, beispielsweise
jene in 6.
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An
diesem Blech 360 sind wenigstens zwei Flächenelemente 359 befestigt,
die zwischen sich durch ihre mit ersten Halteflächen versehenen Axialränder 359A eine
Aufnahme für
ein Arbeitsband 357 definieren, wobei letzteres in diese
Aufnahme eingeführt
werden kann und an seinen Axialrändern
die zweiten Halteflächen
aufweist, die mit den ersten Halteflächen zusammenwirken können.
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Insbesondere
umfasst das Gegenwerkzeug mehr als zwei Arbeitsbänder 357 und die Anzahl
der Flächenelemente 359 ist
größer als
zwei. In dem dargestellten Beispiel sind die ersten Halteflächen, welche
an den parallel zur Achse der zweiten Tragewelle verlaufenden Axialrändern 359A gebildet
sind, durch Axialrillen 359' ausgeführt, die
durch ein Auskragungsteil der Halteelemente 359 zwischen
den Halteelementen und der Außenfläche des
Blechs 360 gebildet sind. Die Arbeitsbänder weisen ihrerseits Laschen 357' auf, die in
die Nuten oder Rillen 359' eingeführt werden.
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Die
Arbeitsbänder
werden in die zwischen zwei benachbarten Flächenelementen 359 durch eine
Axialverlagerung dieser Bänder 357 eingeführt, wobei
die Laschen 357' in
den Rillen 359' platziert werden.
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So
sind die Arbeitsbänder 357 leicht
entfernbar, um ersetzt werden zu können.
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Bei
der Variante in 7 sind die Flächenelemente 359 selbst
entfernbar an dem Halteblech 360 befestigt. Beispielsweise
sind die Befestigungsleisten 370 in regelmäßigen Abständen an
der Oberfläche
des Blechs 360 befestigt und die Flächenelemente 359 sind
an diesen Leisten gehalten.
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So
weisen in dem dargestellten Beispiel die Innenseiten der Elemente 359 jeweils
zwei Axialrillen 371 auf, deren Profile, beispielsweise
in Schwalbenschwanzform, an jene der Leisten 370 angepasst sind.
So können
die Flächenelemente 359 an
dem Blech durch Einschnappen oder durch eine Axialverlagerung dieser
Elemente 359, die es ermöglicht, die Leisten in die
Rillen 371 zu schieben, befestigt werden. Axialanschlagmittel
zum Bestimmen der Endposition dieser Elemente 359 können mit
diesen Leisten verbunden sein.
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So
ist es möglich,
die Flächenelemente 359, welche
beschädigt
sein könnten,
auszutauschen.
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Je
nach durch die Maschine zu verarbeitendem Bogentyp kann man das
Werkzeug entweder mit den Arbeitsbändern 357 oder mit
den Flächenelementen 359 zusammenwirken
lassen.
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In 7 ist
zu sehen, dass die Arbeitsbänder 357 des
Gegenwerkzeugs 356 bezüglich
der angrenzenden Flächenelemente
zurückgesetzt
sind. 7 zeigt die zwei Klingen 153A und 153B eines
Zuschneidewerkzeugs, welche mit einem der Arbeitsbänder 357 zusammenwirken.
In der Tat präsentieren
sich die Flächen
der Arbeitsbänder
wie der Boden der Axialrillen der Fläche des Gegenwerkzeugs. Um
den Zuschnitt oder den Falz auszuführen, dringt das Werkzeug in
eine dieser Rillen ein und drückt
den Bogen gegen den Boden dieser Rille, das heißt gegen ein Arbeitsband. Folglich
verformen sich die obere Schicht (die als erstes mit dem Werkzeug
in Berührung
kommt) und die untere Schicht (die dem Gegenwerkzeug zugewandt ist),
um in die zuvor genannte Rille einzudringen. Daraus folgt, dass
die zwei Schichten des Bogens leicht gespannt sind, auch wenn die
auf der Seite des Gegenwerkzeugs befindliche untere Schicht weniger
gespannt ist als die obere Schicht. Die Anmelderin hat festgestellt,
dass diese Anordnung die Bildung von Falzen verhindert.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Größe Lc der Außenseite
der Bänder 357,
gemessen zwischen zwei Radien des Hohlzylinders 155, geringfügig größer ist
als die Größe Lo des
Werkzeugs.
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8 nimmt
die Variante der Arbeitsbänder in
Form von bezüglich
der Lauffläche
des Gegenwerkzeugs 456 vorspringenden Elementen wieder auf,
sieht aber für
diese Bänder
entfernbare Befestigungen vor, die jenen in 7 ähnlich sind.
Beispielsweise ist das Blech 460 auf der Fläche des Hohlzylinders 155 auf
dieselbe Weise befestigt wie in 5. Eine
Vielzahl von Flächenelementen 459 ist an
diesem Blech derart befestigt, dass zwei angrenzende Flächenelemente 459 dazwischen
durch ihre gegenüber
liegenden Axialränder
eine Aufnahme für ein
Arbeitsband 457 definieren. Die Axialränder 459A der Flächenelemente 459 sind
mit durch Axialrillen 459' gebildete
erste Halteflächen
versehen, in denen die Flügel 457' der Arbeitsbänder 457 eingegriffen sind,
um die Arbeitsbänder
zu halten.
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Die
Flächenelemente 459 können beispielsweise
durch Kleben oder durch Überformen
an der Fläche
des Blechs 460 befestigt sein, oder sie können an
diesem Blech beispielsweise mittels doppelseitiger Haftmittel entfernbar
befestigt sein.
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Die
Schrauben zur Befestigung des Blechs an dem Hohlzylinder 155 befinden
sich in einem ausgesparten Bereich zwischen zwei angrenzenden Flächenelementen 459,
wobei der Bereich freigelegt werden kann, wenn eines der Arbeitsbänder 457 aus seiner
Aufnahme herausgenommen wird.
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Wie
in den vorhergehenden Figuren kann man abhängig von dem zu verarbeitenden
Bogen wählen,
ob die Arbeitsbänder 457 oder
die Flächenelemente 459 mit
dem Werkzeug zusammenwirken.