EP1470909B1

EP1470909B1 - Faltvorrichtung und Verfahren zum Bilden einer Faltschachtel

Info

Publication number: EP1470909B1
Application number: EP04003136A
Authority: EP
Inventors: Bodo Tönnigs; Klaus KRÖHNERT
Original assignee: Ligmatech Automationssysteme GmbH
Current assignee: Homag Automation GmbH
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2024-02-12
Also published as: DE10318873B4; ES2312869T3; EP1470909A2; DE502004007935D1; EP1470909A3; DE10318873A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Bilden einer Faltschachtel aus einem vorgerillten Kartonzuschnitt. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer Matritze, die eine Öffnung definiert, und einem Stempel, der zumindest abschnittsweise in die Öffnung einführbar ist.

Stand der Technik

Verfahren und Vorrichtungen zum Bilden von Faltschachteln, wie sie beispielsweise zum Verpacken von plattenförmigen Werkstücken wie Möbelfronten, Paneelen, Leisten oder dergleichen verwendet werden, sind in den unterschiedlichsten Ausführungen bekannt.
Dabei werden als Ausgangsmaterial üblicherweise ebene Kartonzuschnitte verwendet, die meist mit vorgerillten Faltkanten ausgestattet sind und beispielsweise aus Voll- oder Mehrfachwellpappe bestehen.
So offenbart die DE 196 36 262 A eine Faltmaschine, bei der der Faltvorgang der Kartonzuschnitte mit mehreren mechanisch betriebenen Klappen erfolgt, die in einer gemeinsamen Aufnahmeebene verschiebbar sind, wobei der Kartonzuschnitt während des Faltens durch eine Fixiervorrichtung in der Aufnahmeebene gehalten wird. Diese Lösung hat sich als durchaus tauglich erwiesen, besitzt jedoch den Nachteil, dass die mehreren mechanisch betriebenen Klappen eine vergleichsweise aufwändige Konstruktion und Steuerung mit sich bringen und für eine kontinuierlichen Faltvorgang in Durchlaufbearbeitung nicht geeignet sind.
Eine weitere Gattung von Faltvorrichtungen sind solche, die nach dem Matritzen- oder Tiefziehprinzip arbeiten. So setzt die Anmelderin seit einiger Zeit Faltvorrichtungen ein, die eine Matritze, die eine Öffnung definiert, und einen Stempel, der zumindest abschnittsweise in die Öffnung einführbar ist, aufweisen. Zusätzlich zu Stempel und Matritze weisen die bekannten Faltvorrichtungen kipp- bzw. schwenkbare Faltelemente auf, um Innenlaschen, die mittels des Stempelhubes nicht in ihre gefaltete Position gebracht werden können, durch eine Kipp- bzw. Schwenkbewegung zu Falten.
Diese Faltelemente besitzen jedoch den Nachteil, dass sie zu einer aufwändigen Konstruktion und Steuerung der Faltvorrichtung und einem entsprechend komplizierten Verfahrensablauf führen, um genau definierte Kipp- bzw. Schwenkbewegungen zu ermöglichen. Darüber hinaus ist die Anpassung der kipp- bzw. schwenkbare Faltelemente an wechselnde Geometrien von Kartonzuschnitten schwierig.
DE 1 086 533 B , DE 1152007 B und US 4988331A offenbaren weitere Faltvorrichtungen.

Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zum Bilden einer Faltschachtel aus einem vorgerillten Kartonzuschnitt bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Bilden einer Faltschachtel aus einem vorgerillten Kartonzuschnitt mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das Bilden einer Faltschachtel aus einem vorgerillten Kartonzuschnitt so weit wie möglich auf Funktionen des Stempels zu konzentrieren, um den Verfahrensablauf ebenso wie die für die Durchführung des Verfahrens benötigte Vorrichtung zu vereinfachen. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Stempel Aufgaben übernimmt, die im Stand der Technik von zusätzlichen Faltelementen durchgeführt werden. Genauer gesagt ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass der zwei Druckelemente aufweisende Stempel nach einem ersten Einführen in die Öffnung einer Matritze zurückgezogen wird, um den Abstand der Druckelemente in zumindest einer Richtung zu verstellen und anschließend ein zweites Einführen des Stempels in die Öffnung der Matritze derart vorzunehmen, dass der Kartonzuschnitt zumindest abschnittsweise gefaltet wird.
Auf diese Weise lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mehrere aufeinanderfolgende Faltvorgänge auf einfache und zügige Weise durchführen, um aus einem vorgerillten Kartonzuschnitt eine fertige Faltschachtel herzustellen. Gleichzeitig ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren den Einsatz einer vereinfachten Faltvorrichtung, die untenstehend beschrieben wird.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Abstand der Druckelemente nach dem zweiten Einführen zumindest in einer Richtung verstellt, um hierdurch einen Faltvorgang zu bewirken. Der Stempel besitzt somit eine doppelte Faltfunktion, nämlich einerseits während seines Einführens in die Öffnung der Matrize und andererseits mittels des Verstellens seiner eigenen Abmessungen, wodurch eine große Vielfalt von Faltvorgängen an dem vorgerillten Kartonzuschnitt vorgenommen werden kann. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass der Abstand der Druckelemente nach dem zweiten Einführen vergrößert wird. Hierdurch können Abschnitte bzw. Laschen des Kartonzuschnitts, die während des zweiten Einführens des Stempels vorgefaltet werden, auf einfache und zügige Weise in ihre endgültig gefaltete Position gebracht werden.
Um beim zweiten Einführen des Stempels in die Öffnung der Matrize einen optimalen Faltvorgang zu gewährleisten, ist gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass nach dem Zurückziehen und vor dem zweiten Einführen des Stempels Laschen des Kartonzuschnitts derart gefaltet bzw. vorgefaltet werden, dass sie zwischen der Öffnung der Matrize und dem Stempel zum Liegen kommen. Hierdurch wird ermöglicht, dass der Stempel bei seinem zweiten Einführen die jeweiligen Laschen optimal aufnehmen und falten kann, ohne dass ein Verkanten der Laschen oder eine Beschädigung des Kartonzuschnitts auftritt.
Um eine optimale Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erzielen ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Einsatz einer Faltvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 4 bevorzugt. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass der Stempel mindestens zwei Druckelemente aufweist, deren Abstand verstellbar ist, und zwar insbesondere auch während der Stempel zumindest abschnittsweise in die Öffnung der Matrize eingeführt ist. Mit dieser Konstruktion erhält der Stempel eine einfache, jedoch variable Konstruktion, wobei sich die Druckelemente in ihrer Geometrie problemlos auf die gewünschten Faltfunktionen abstimmen lassen. In diesem Zusammenhang ist ferner vorgesehen, dass die mindestens zwei Druckelemente in mindestens einer Richtung zueinander verfahrbar sind, insbesondere auch während der Stempel zumindest abschnittsweise in die Öffnung der Matrize eingeführt ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besitzen der Stempel und bevorzugt auch die Öffnung der Matrize Abmessungen, , die zumindest in einer Richtung verstellbar sind. Hierdurch wird eine Vorrichtung mit einfacher Konstruktion bereitgestellt, mit der sich das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft durchführen lässt. Insbesondere sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine zusätzlichen Faltelemente bzw. nur vergleichsweise einfache, zusätzliche Faltelemente erforderlich, was neben der Konstruktion auch die Steuerung der Vorrichtung erheblich vereinfacht.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Faltvorrichtung ist die Matrize durch mindestens zwei Rahmenelemente gebildet, die miteinander mittels Stellelementen, insbesondere Schiebestücken, derart verbunden sind, dass die Abmessungen der Öffnung der Matrize verstellbar sind. Hierdurch wird die Variabilität der erfindungsgemäßen Faltvorrichtung weiter erhöht, indem die Faltvorrichtung problemlos an wechselnde Geometrien des Kartonzuschnitts bzw. der zu bildenden Faltschachtel anpassbar ist. Ferner ist es hierdurch denkbar, auch während des Betriebes der Faltvorrichtung die Abmessungen der Matrizenöffnung zu variieren, beispielsweise um Faltvorgänge zu unterstützen.
Dieses Konzept lässt sich besonders vorteilhaft dadurch realisieren, dass die Matrize durch mindestens vier stabförmige Rahmenelemente gebildet ist, die die Öffnung der Matrize definieren und miteinander mittels Stellelementen, insbesondere Schiebestücken, derart verbunden sind, dass die Abmessungen der Öffnung der Matrize verstellbar sind. Dieser modulare Aufbau hat sich in der Praxis als sehr flexibel und gleichzeitig kostengünstig erwiesen.
Um bereits beim Einlegen des Kartonzuschnitts zwischen die Öffnung der Matrize und den Stempel einen ersten Faltvorgang zu ermöglichen, ist gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Faltvorrichtung vorgesehen, dass die Stellelemente gegenüber der Öffnung der Matrize in Richtung des Stempels hervorstehen und bevorzugt einen keilförmigen Abschnitt besitzen. Hierdurch ist es möglich, den vorgerillten Kartonzuschnitt derart zwischen Stempel und Matrizenöffnung zu legen, beispielsweise mittels einer Greifvorrichtung, dass beim Einlegen des Kartonzuschnitts bereits einige Laschen desselben durch den keilförmigen Abschnitt vorgefaltet werden. Auf diese Weise wird mittels eines einfachen statischen Bauteils die Anzahl möglicher Faltvorgänge weiter erhöht, ohne die Konstruktion und Steuerung der Vorrichtung komplexer zu machen.
Dennoch kann es bei komplexen Kartonzuschnitten bzw. Faltschachteln erforderlich sein, einzelne Laschen des Kartonzuschnitts im Verlaufe des Gesamtvorganges derart vorzufalten, dass sie zwischen Stempel und Matrizenöffnung zum Liegen kommen, um anschließend durch eine Hubbewegung des Stempels gefaltet zu werden. Zu diesem Zweck ist es gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Faltvorrichtung bevorzugt, dass sie eine Vorfalteinrichtung aufweist, die linear verfahrbar ist und mittels der einzelne Laschen des Kartonabschnitts derart faltbar sind, dass sie zwischen dem Stempel und dem restlichen Kartonzuschnitt zum Liegen kommen. Im Unterschied zum Stand der Technik ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung ausreichend, dass die Vorfalteinrichtung lediglich linear verfahrbar, und nicht unbedingt kipp- bzw. schwenkbar ist, was die Konstruktion und Steuerung der Vorrichtung einfach hält.
Im Hinblick auf einen zuverlässigen und dauerhaften Faltvorgang ist gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ferner vorgesehen, dass die Faltvorrichtung eine Gegendruckeinrichtung aufweist, die auf der dem Stempel gegenüberliegenden Seite der Matrize angeordnet ist. Hierdurch kann durch ein Zusammenwirken von Stempel und Gegendruckeinrichtung eine formstabile Faltschachtel gebildet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1: zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Faltvorrichtung sowie wesentliche Schritte bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2: zeigt schematisch wesentliche Verfahrensschritte beim Bilden einer Faltschachtel aus einem vorgerillten Kartonzuschnitt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Faltvorrichtung 1 zum Bilden einer Faltschachtel 2' aus einem vorgerillten Kartonzuschnitt 2. Die Faltvorrichtung 1 umfasst eine Matrize 4, die eine Öffnung 6 definiert, und einen Stempel 8, der zumindest abschnittsweise in die Öffnung 6 einführbar ist. Der Stempel 8 weist in der vorliegenden Ausführungsform zwei Druckelemente 10, 12 auf, deren gegenseitiger Abstand in Richtung des in Fig. 1d) gezeigten Pfeils 6 verstellbar ist, wobei der gesamte Stempel in Richtung des in Fig. 1d) gezeigten Pfeils 5 verfahrbar ist.
Die Matrize 4 ist in der vorliegenden Ausführungsform durch vier stabförmige Rahmenelemente 14, 16, 18, 20 gebildet, wobei das Rahmenelement 20 in Fig. 1 durch das Rahmenelement 18 verdeckt ist. Die Rahmenelemente 14, 16, 18, 20 definieren die Öffnung 6 der Matrize 4 und sind mittels Schiebestücken 22 derart miteinander verbunden, dass die Abmessungen der Öffnung 6 der Matrize 4 verstellbar sind. Die Verstellung der Rahmenelemente 14, 16, 18, 20 kann dabei manuell mittels Spindeln etc. oder auch automatisiert mittels Stellantrieben etc. erfolgen.
Darüber hinaus sind die Schiebestücke 22 in der vorliegenden Ausführungsform derart gebildet, dass sie gegenüber der Öffnung 6 der Matrize 4 in Richtung des Stempel 8 hervorstehen, wobei im Bereich des Überstands ein keilförmiger Abschnitt 22' vorgesehen ist.
Weiterhin umfasst die Faltvorrichtung 1 eine Vorfalteinrichtung 24, die linear entlang der in Fig. 1c) gezeigten Pfeile 4 verfahrbar ist und beispielsweise durch verfahrbare Winkelstücke oder dergleichen gebildet ist. Schließlich umfasst die Faltvorrichtung 1 eine Gegendruckeinrichtung in Form von Widerlagern 26, die auf der dem Stempel 8 gegenüberliegenden Seite der Matrize 4 angeordnet sind.
Der Betrieb der erfindungsgemäßen Faltvorrichtung 1 und das erfindungsgemäße Verfahren zum Bilden einer Faltschachtel 2' aus einem vorgerillten Kartonzuschnitt 2 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Figuren 1 und 2 beschrieben, wobei Fig. 2 jeweils einzelne Zustände des Kartonzuschnitts vor bzw. nach Durchführung von in Fig. 1 gezeigten Verfahrensschritten zeigt.
Zunächst wird der in Fig. 2a) gezeigte Kartonzuschnitt 2 mittels einer Greifvorrichtung wie beispielsweise einem Greifarm mit Vakuumsaugelementen erfasst und in die Faltvorrichtung 1 derart eingelegt, dass der Kartonzuschnitt 2 zwischen dem Stempel 8 und der Matrizenöffnung 6 zum Liegen kommt (Fig. 1a)). Dabei wird der Kartonzuschnitt 2 derart zwischen die keilförmigen Abschnitte 22' der Schiebestücke 22 eingeführt, dass die Laschen 2A durch die keilförmigen Abschnitte 22' wie durch Pfeile in Fig. 1a) angedeutet gefaltet werden. Auf diese Weise wird der in Fig. 2b) gezeigte Zustand des Kartonzuschnitts 2 erreicht.
Anschließend wird, wie in Fig. 1b) gezeigt, der Stempel 8 in die Öffnung 6 der Matrize 4 derart verfahren bzw. eingeführt, dass die Seitenlaschen 2B, 2C des Kartonzuschnitts 2 gefaltet werden. Dabei wird der Kartonzuschnitt 2 in die Matrizenöffnung 6 hineingedrückt und der Kartonzuschnitt 2 erreicht den in Fig. 2c) gezeigten Zustand. Danach wird der Stempel 8 in seiner Ausgangsposition zurückgezogen.
Wie in Fig. 2c) zu erkennen ist, stehen Endabschnitte der Laschen 2C in diesem Zustand noch über die Seitenlaschen 2B hinaus und sind dazu vorgesehen, im weiteren Verfahren in das Innere der zu bildenden Faltschachtel eingefaltet zu werden. Um dieses Einfalten vorzubereiten, wird nun mittels der Vorfalteinrichtung 24 der in Fig. 1c) gezeigte Faltvorgang durchgeführt, wobei sich die winkelartigen Elemente der Vorfalteinrichtung 24 in der durch die Pfeile 4 angedeuteten Richtung linear bewegen und auf diese Weise die Endabschnitte der Laschen 2C in die in Fig. 2d) gezeigte Position falten. Daraufhin werden die Elemente der Vorfalteinrichtung 24 zurückgezogen.
Abschließend erfolgt das Einfalten der Endabschnitte der Laschen 2C nach innen, um die in Fig. 2e) gezeigte Faltschachtel 2' fertig zu stellen. Zu diesem Zweck werden zunächst die Abmessungen des Stempels 8 in Richtung des in Fig. 1d) gezeigten Pfeils 6 verringert, indem die Schuhe 10, 12 aufeinander zu gefahren werden. Dabei ist zu beachten, dass die Abmessungen des Stempels 8 bei den zuvor beschriebenen Verfahrensschritten im Wesentlichen den Abmessungen der Grundfläche des Kartonzuschnitts 2 entsprachen. Ausgehend von diesem Zustand werden die Abmessungen des Stempels in Richtung des Pfeils 6 nun vermindert, um ein Einfalten der Endabschnitte der Laschen 2C zu ermöglichen.
Nach dem Vermindern der Abmessungen des Stempels 8 wird dieser erneut in die Öffnung 6 der Matrize 4 derart eingeführt, dass die Endabschnitte der Laschen 2C nach innen gefaltet werden.
Mit diesem Verfahrensschritt kann das Bilden der Faltschachtel 2' bereits abgeschlossen sein. Es ist jedoch bevorzugt, dass sich nun ein weiterer Verfahrensschritt anschließt, in welchem die Abmessungen des Stempels 8 in Richtung des Pfeiles 6 wiederum vergrößert werden, um hierdurch ein noch weitergehendes Falten der Endabschnitte der Laschen 2C zu bewirken. Dieser Verfahrensschritt ist insbesondere bevorzugt, wenn die Endabschnitte der Laschen 2C mit Rastvorsprüngen 2D versehen sind, die zum Einrasten in Vertiefungen 2E des Kartonzuschnitts 2 dienen, was der gebildeten Kartonschachtel 2' eine höhere Stabilität verleiht. Die Vergrößerung der Abmessungen des Stempels 8 kann in diesem abschließenden Verfahrensschritt wiederum durch Verfahren der Stempelschuhe 18, 12 erzielt werden, was ein sicheres Einrasten der Vorsprünge 2D in die Vertiefungen 2E sicherstellt.
Danach kann die fertiggestellte Faltschachtel 2' aus der Faltvorrichtung 1 entnommen oder mittels einer geeigneten Einrichtung, beispielsweise einem Förderband oder dergleichen, aus der Faltvorrichtung 1 ausgefördert werden.

Claims

Verfahren zum Bilden einer Faltschachtel (2') aus einem vorgerillten Kartonzuschnitt (2), mit den Schritten:
Einlegen des Kartonzuschnitts (2) zwischen die Öffnung (6) einer Matritze (4) und einen Stempel (8), der zumindest abschnittsweise in die Öffnung (6) einführbar ist ,und der mindestens zwei Druckelemente (10, 12) aufweist, deren Abstand zumindest in einer Richtung verstellbar ist,

erstes Einführen der Druckelemente (10, 12) in die Öffnung (6) der Matritze (4) derart, dass der Kartonzuschnitt (2) zumindest abschnittsweise durch die Druckelemente gefaltet wird,

Zurückziehen der Druckelemente (10, 12) und Verstellen des Abstands der Druckelemente (10, 12) zumindest in einer Richtung, und

zweites Einführen der Druckelemente (10, 12) in die Öffnung (6) der Matritze (4) derart, dass der Kartonzuschnitt (2) zumindest abschnittsweise durch die Druckelemente gefaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem zweiten Einführen der Druckelemente (10, 12) deren Abstand zumindest in einer Richtung verstellt, insbesondere vergrößert wird, insbesondere um hierdurch einen Faltvorgang zu bewirken.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Zurückziehen und vor dem zweiten Einführen der Druckelemente (10, 12) Laschen des Kartonzuschnitts (2) derart gefaltet werden, dass sie zwischen der Öffnung (6) der Matritze (4) und dem Stempel (8) zum Liegen kommen.
Faltvorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit:
einer Matritze (4), die eine Öffnung (6) definiert,

einem Stempel (8), der mindestens zwei Druckelemente (10, 12) aufweist, deren Abstand verstellbar ist, und zumindest abschnittsweise in die Öffnung (6) einführbar ist,
wobei

die mindestens zwei Druckelemente (10, 12) in mindestens einer Richtung zueinander linear verfahrbar sind.
Faltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (6) der Matritze (4) Abmessungen besitzt, die zumindest in einer Richtung verstellbar sind.
Faltvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Druckelemente (10, 12) auch während der Stempel (8) zumindest abschnittsweise in die Öffnung (6) der Matritze (4) eingeführt ist verstellbar ist.
Faltvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Matritze (4) durch mindestens zwei Rahmenelemente (14, 16, 18, 20) gebildet ist, die miteinander mittels Stellelementen (22), insbesondere Schiebestücken, derart verbunden sind, dass die Abmessungen der Öffnung (6) der Matritze (4) verstellbar sind.
Faltvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Matritze (4) durch mindestens vier stabförmige Rahmenelemente (14, 16, 18, 20) gebildet ist, die die Öffnung (6) der Matritze (4) definieren und miteinander mittels Stellelementen (22), insbesondere Schiebestücken, derart verbunden sind, dass die Abmessungen der Öffnung (6) der Matritze (4) verstellbar sind.
Faltvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellelemente (22) gegenüber der Öffnung (6) der Matritze (4) in Richtung des Stempels (8) hervorstehen und bevorzugt einen keilförmigen Abschnitt (22') besitzen.
Faltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorfalteinrichtung (24) aufweist, die linear verfahrbar ist und mittels der einzelne Laschen des Kartonzuschnitts (2) derart faltbar sind, dass sie zwischen dem Stempel (8) und dem restlichen Kartonzuschnitt zum Liegen kommen.
Faltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Gegendruckeinrichtung (26) aufweist, die auf der dem Stempel (8) gegenüber liegenden Seite der Matritze (4) angeordnet ist.