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Die
Erfindung betrifft eine Rotationsprägeeinrichtung gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1, ein Verfahren zur Bestimmung des optimalen
Durchmessers einer Patrize einer Rotationsprägeeinrichtung
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8 und eine
Faltschachtelklebemaschine mit einer Rotationsprägeeinrichtung
nach Anspruch 9.
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Faltschachteln
sind Verpackungen aus Karton oder Wellpappe, in geringem Umfang
auch aus Kunststoff, die je nach Konstruktion während des Faltprozesses
an einer oder mehreren Stellen beleimt werden. Sie werden in der
Regel aus einem Zuschnitt produziert. Die Zuschnitte werden üblicherweise
auf einer Bogenstanze ausgestanzt. Der Zuschnitt muss mindestens
an einer Kante verklebt werden. Die gefalteten Schachteln kommen
im flachliegenden Zustand aus der Faltschachtel-Klebemaschine. Das
Aufstellen und Befüllen der Schachtel kann maschinell oder
auch manuell erfolgen.
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Neben
den Faltungen, die zur Herstellung der Faltschachteln erforderlich
sind, werden als Vorbereitung für den anschließenden
Produktionsschritt auch weitere Rilllinien in der Faltschachtel-Klebemaschine
vorgebrochen (vorgefaltet). Dadurch werden das Aufstellen der Schachtel
und das spätere Befüllen erleichtert.
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Dienen
die Faltschachteln zur Verpackung von Arzneimitteln, so ist es gesetzlich
vorgeschrieben, die Bezeichnung des Arzneimittels in Blindenschrift
(so genannte Braille-Schrift) auf die Faltschachtel aufzubringen
(bspw. durch Prägen).
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Nach
dem Stand der Technik erfolgt die Prägung der Blindenschrift
entweder während des Stanzprozesses in der Bogenstanze
bei der Herstellung der Zuschnitte. Dies ist jedoch aufwendig, da
ein Stanzbogen etliche Nutzen, d. h. Zuschnitte enthält und
für jeden Nutzen ein Werkzeugpaar bestehend aus Matrize
und Patrize bereitgestellt werden muss. Oder es kommen Rotationsprägeeinrichtungen
mit zwei rotierenden Prägewerkzeugen zum Einsatz, welche
beispielsweise Teil einer Faltschachtelklebemaschine sein können.
Bekannterweise verfügen derartige Rotationsprägeeinrichtungen über
einen gemeinsamen Antrieb für beide Rotationswerkzeuge. Um
die Prägung an der richtigen Position auf den Faltschachtelzuschnitt
aufbringen zu können, müssen die Rotationswerkzeuge
relativ zum Faltschachtelzuschnitt synchronisiert werden. Insbesondere beim
Einbringen einer Blindenschrift in den Faltschachtelzuschnitt muss
die Synchronisierung sehr genau erfolgen. Aufgrund des Massenträgheitsmoments
von Matrize, Patrize und Rotationsantrieb ist die erforderliche
Genauigkeit der Synchronisierung nur schwer bis gar nicht zu erreichen.
Weiter nachteilig ist, dass Rotationsprägeeinrichtungen
zur besseren Synchronisierung häufig im Start-/Stopp-Betrieb gefahren
werden. D. h. die Rotationsprägewerkzeuge werden zur Synchronisierung
angehalten und nachfolgend wieder neu beschleunigt. Dadurch wird die
Produktionsleistung der Rotationsprägeeinrichtung stark
eingeschränkt. Weiter wird dir Produktionsleistung dadurch
eingeschränkt, dass keine Anpassung der Rotationsprägeeinrichtung
an die Größe des zu bearbeitenden Produktes möglich
ist.
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Die
EP 1 447 211 A2 zeigt
eine Vorrichtung zum Einprägen von Querrillen in Pappe.
Die
EP 1 537 920 A1 zeigt
eine Vorrichtung zum Schneiden, Rillen und Prägen von Bogenmaterial,
wie Karton, mit zwei Walzen. Beiden Vorrichtungen ist gemein, dass die
Synchronisierung nicht mit der für Blindenschrift notwendigen
Genauigkeit durchgeführt werden kann und dass keine Anpassung
der Vorrichtungen an die Größe des Produktes und
den Abstand der Produkte möglich ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Rotationsprägeeinrichtung
zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet
und bei gleichzeitig hoher Prägequalität eine
hohe Ausbringung ermöglicht. Eine weitere Aufgabe besteht
darin, ein Verfahren zur Bestimmung des optimalen Durchmessers einer
Patrize einer Rotationsprägeeinrichtung zu beschreiben.
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Gelöst
werden diese Aufgaben durch eine Rotationsprägeeinrichtung
mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren zur
Bestimmung des optimalen Durchmessers einer Patrize mit den kennzeichnenden
Merkmalen von Anspruch 8.
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Eine
erfindungsgemäße Rotationsprageeinrichtung besitzt
zwei rotierende Prägewerkzeuge: eine Patrize und eine Matrize.
Die Patrize ist mit produktindividuellen Stempeln versehen, wobei
die Matrize ein produktneutrales Lochmuster besitzt. Mittels der
Prägewerkzeuge wird in Bedruckstoffe, wie beispielsweise
Karton oder Faltschachtelzuschnitte eine Prägung eingebracht.
Bei der Prägung kann es sich insbesondere um Blindenschrift
handeln. Der Durchmesser der Patrize ist vorteilhafter Weise auf
den Abstand der Vorderkante eines ersten zu prägenden Bedruckstoffes
und der Vorderkante eines nachfolgend zu prägenden Bedruckstoffes
abgestimmt. Dieser Abstand wird auch als Kartonteilung oder Abschnittslänge
eines Bedruckstoffes bezeichnet. Die zu prägenden Bedruckstoffe
können dabei der Rotationsprägeeinrichtung beispielsweise über
Riemenförderer zugeführt werden.
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Durch
die Anpassung des Durchmessers der Patrize an die Kartonteilung
kann die Prägequalität und die Produktionsleistung
wesentlich erhöht werden. Entspricht der Umfang der Patrize
in etwa der Kartonteilung, so kann die Patrize nahezu kontinuierlich
rotiert werden, muss nicht im Start-Stopp-Betrieb gefahren werden
und zur Synchronisierung der Patrize relativ zur Prägeposition
auf dem Bedruckstoff sind nur kleinste Verstellbewegungen notwendig.
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In
einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Rotationsprägeeinrichtung
ist die Patrize auf einer Patrizenwelle und die Matrize auf einer
Matrizenwelle gelagert. Die beiden Wellen sind parallel zueinander
in einem festen Abstand angeordnet. Dabei entspricht die Summe der
Durchmesser von Patrize und Matrize in etwa dem doppelten Wellenabstand. Wird
zur Optimierung der Ausbringung der Rotationsprägeeinrichtung
beispielsweise eine Patrize mit größerem Durchmesser
auf die Patrizenwelle montiert, so wird entsprechend eine Matrize
mit kleinerem Durchmesser auf die Matrizenwelle montiert. Trägt umgekehrt
eine Patrize mit kleinerem Durchmesser zu einer höheren
Ausbringung der Rotationsprägeeinrichtung bei, so wird
eine Matrize mit entsprechend kleinerem Durchmesser auf die Matrizenwelle montiert.
Eine Einrichtung zum Zuführen der Bedruckstoffe zur Rotationsprägeeinrichtung
lässt sich dabei in vorteilhafter Weise so in ihrer Höhe
verstellen, dass die zu prägenden Bedruckstoffe zwischen Patrize
und Matrize transportiert werden.
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In
einer alternativen Ausführungsform der Rotationsprägeeinrichtung
ist die Patrize auf einer Patrizenwelle und die Matrize auf einer
Matrizenwelle gelagert. Die beiden Wellen sind parallel zueinander angeordnet
und die Rotationsprägeeinrichtung verfügt über
einen Verstellmechanismus zum Einstellen des Abstandes der Patrizenwelle
von der Matrizenwelle. Der Abstand von Patrizenwelle und Matrizenwelle
wird dabei so eingestellt, dass der Wellenabstand in etwa der halben
Summe der Durchmesser von Patrize und Matrize entspricht. Wird die
Rotationsprägeeinrichtung zur Erhöhung ihrer Ausbringleistung
mit einer Patrize von größerem Durchmesser bestückt,
so wird der Abstand entsprechend vergrößert; wird
die Rotationsprägeeinrichtung zur Erhöhung ihrer
Ausbringleistung mit einer Patrize mit kleinerem Durchmesser bestückt,
so wird der Abstand entsprechend verkleinert. Bei dem Verstellmechanismus
kann es sich in vorteilhafter Weise um einen Linearaktor handeln,
welcher an die Patrizenwelle angreift und im Gestell der Rotationsprägeeinrichtung
gelagert ist.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Rotationsprägeeinrichtung
besitzt diese eine Arretiereinrichtung und die Patrize ist mittels
der Arretiereinrichtung auf der Patrizenwelle drehfest gelagert
und einfach austauschbar. In einer besonders vorteilhaften, da einfachen,
Ausführungsform ist die ringförmige Arretiereinrichtung
auf die Patrizenwelle aufgeflanscht.
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In
einer vorteilhaften und alternativen Ausführungsform der
Rotationsprägeeinrichtung ist der Durchmesser der Patrize
stufenlos veränderbar.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Auswahl einer Patrize
für eine Rotationsprägeeinrichtung zur Maximierung
der Produktivität der Rotationsprägeeinrichtung.
Dazu wird in einem ersten Schritt der Abstand der Vorderkante eines
ersten zu prägenden Produkts und der Vorderkante eines nachfolgenden
zu prägenden Produkts bestimmt. In einem zweiten Schritt
wird der so bestimmte Abstand durch π dividiert und dadurch
der Patrizen-Solldurchmesser erhalten. In einem dritten Schritt
wird eine Patrize aus einem Satz von Patrizen mit verschiedenen
diskreten Durchmessern so ausgewählt, dass die Differenz
zwischen dem Patrizen-Solldurchmesser und dem gewählten
Durchmesser möglichst gering ist.
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Die
Erfindung betrifft weiter ein vorteilhaftes Verfahren zur Bestimmung
des optimalen Durchmessers einer Patrize einer Rotationsprägeeinrichtung zur
Maximierung der Produktivität der Rotationsprägeeinrichtung.
Dabei wird in einem ersten Schritt der Abstand der Vorderkante eines
ersten zu prägenden Produkts und der Vorderkante eines
nachfolgenden zu prägenden Produkts bestimmt. In einem
zweiten Schritt wird dieser Abstand durch π dividiert und
der optimale Patrizendurchmesser erhalten.
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Hinsichtlich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die
Unteransprüche sowie die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels noch
näher erläutert werden. Es zeigen in schematischer
Darstellung
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1 eine
Faltschachtelklebemaschine mit erfindungsgemäßer
Rotationsprägeeinrichtung
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2a eine
Rotationsprägeeinrichtung angepasst auf kleine Produkte
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2b eine
Rotationsprägeeinrichtung angepasst auf große
Produkte
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2c eine
Rotationsprägeeinrichtung in einer Ausführungsform
mit einer Patrize mit stufenlos veränderbarem Durchmesser
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2d eine
Rotationsprägeeinrichtung in einer Ausführungsform
mit festem Abstand von Patrizen- und Matrizenwelle
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3 eine
Einrichtung zum Arretieren einer Patrize auf der Patrizenwelle
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1 zeigt
eine Faltschachtelklebemaschine 1 mit einer erfindungsgemäßen
Rotationsprägeeinrichtung 10. Faltschachtelzuschnitte 2 werden
von einem Anleger in Transportrichtung T durch die Faltschachtelklebemaschine 1 zu
einem Ausleger transportiert. Dabei durchlaufen die Faltschachtelzuschnitte 2 auch
die Rotationsprägeeinrichtung 10. Diese besitzt
eine Patrize 11 und eine Matrize 12 zum Einbringen
von Prägungen in die Faltschachtelzuschnitte 2.
Die Faltschachtelzuschnitte 2 werden mit der Geschwindigkeit
vF transportiert. In der Berührungslinie von Patrize 11 und
Faltschachtelzuschnitt 2 während des Prägevorgangs
besitzt die Patrize 11 die Geschwindigkeit vP. In der Berührungslinie
von Matrize 12 mit Faltschachtelzuschnitt 2 während
des Prägevorgangs besitzt die Matrize 12 die Geschwindigkeit
vm. Während des Prägevorgangs haben die Geschwindigkeiten
von Matrize, Patrize und Faltschachtelzuschnitt vM, vP und vF denselben
Betrag, so dass es zu keinen Relativbewegungen und damit Markierungen
des Faltschachtelzuschnitts kommt.
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2a zeigt
eine erfindungsgemäße Rotationsprageeinrichtung 10 mit
einer Patrize 11 und einer Matrize 12. Die Patrize 11 ist
auf einer Patrizenwelle 13 und die Matrize 12 auf
einer Matrizenwelle 14 gelagert. Zwischen Patrize 11 und
Matrize 12 wird ein Faltschachtelzuschnitt 2 eingeführt,
in den eine Prägung eingebracht werden soll. Patrizenwelle 13 und Matrizenwelle 14 besitzen
einen Abstand x von einander. Der Durchmesser der Patrize 11 beträgt
d1 und ist damit auf den Abstand A der Vorderkante eines ersten
zu prägenden Faltschachtelabschnitts 2 und der
Vorderkante eines nachfolgend zu prägenden Faltschachtelabschnitts
abgestimmt. Der Umfang der Patrize 11 entspricht in etwa
dem Abstand A.
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Die
Rotationsprägeeinrichtung 10 verfügt weiter über
einen Verstellmechanismus 21. Mittels diesem kann die Patrizenwelle 13 in
Bewegungsrichtung a verstellt und damit der Abstand x der Patrizenwelle 13 von
der Matrizenwelle 14 verändert werden.
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In 2b ist
der Abstand A der Vorderkante eines ersten zu prägenden
Faltschachtelzuschnitts 2 und der Vorderkante eine nachfolgend
zu prägenden Bedruckstoffes wesentlich größer
als in 2a. Um die Produktivität
der Rotationsprägeeinrichtung 10 zu maximieren
verfügt die Rotationsprägeeinrichtung 10 über
eine Patrize 11 mit einem größeren Durchmesser
d2. Der Umfang der Patrize 11 entspricht dabei in etwa
dem Abstand A zweier Faltschachtelzuschnitte 2. Um die
Patrize 11 mit ihrem größeren Patrizendurchmesser
d2 auf die Patrizenwelle 13 montieren zu können,
wurde mittels des Verstellmechanismus 21 die Patrizenwelle 13 in
Verstellrichtung a nach oben bewegt und der Abstand x von Patrizenwelle 13 und
Matrizenwelle 14 entsprechend vergrößert.
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2c zeigt
eine alternative Ausführungsform der Rotationsprägeeinrichtung 10.
Dabei besitzt diese eine Patrize 11, deren Durchmesser
d1, d2 stufenlos veränderbar ist. Durch die stufenlose
Anpassung des Durchmessers d1, d2 der Patrize 11 kann der
Durchmesser d1, d2 einer Patrize 11 gewählt werden,
bei dem die Produktivität der Rotationsprägeeinrichtung 10 maximal
ist. In 2c sind zwei mögliche
Durchmesser d1, d2 angedeutet.
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2d zeigt
eine alternative Ausführungsform der Rotationsprägeeinrichtung 10.
Eine Patrize 11 ist auf einer Patrizenwelle 13 und
eine Matrize 12 auf einer Matrizenwelle 14 gelagert.
Patrizenwelle 13 und Matrizenwelle 14 haben den
festen, unveränderlichen Abstand x von einander. Um eine
hohe Produktivität der Rotationsprägeeinrichtung 10 erreichen,
wird der Durchmesser d1, d2 der Patrize 11 an den Abstand
A der Vorderkante eines ersten zu prägenden Faltschachtelzuschnitts
und der Vorderkante eines nachfolgend zu prägenden Faltschachtelzuschnitts
angepasst. Für größere Abstände
A wird eine Patrize 11 mit größerem Durchmesser
d2 auf die Patrizenwelle 13 montiert. Für kleinere
Abstände A wird, wie punktiert dargestellt, eine Patrize 11 mit
kleinerem Durchmesser d1 auf die Patrizenwelle 13 montiert.
Da der Abstand x der Patrizenwelle 13 von der Matrizenwelle 14 konstant
und unveränderlich ist, muss je nach Wahl des Durchmessers
d1, d2 der Patrize eine Matrize 12 so gewählt
und auf die Matrizenwelle 14 montiert werden, dass die
Summe der Durchmesser von Patrize 11 und Matrize 12 in
etwa dem doppelten Wellenabstand x entspricht.
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In 3 ist
eine mögliche Ausführungsform der Arretiereinrichtung 22 zum
drehfesten Lagern der Patrize 11 auf der Patrizenwelle 13 dargestellt.
Die Patrize 11 kann von links auf die Matrizenwelle 13 aufgeschoben
und bis zum Anschlag der Arretiereinrichtung 22 verschoben
werden. Die Arretiereinrichtung 22 ist dabei als Ring ausgebildet,
welcher auf die Patrizenwelle 13 aufgeflanscht wurde. Die
Arretiereinrichtung 22 verfügt über eine
Bohrung, durch welche eine Zylinderschraube steckbar ist. Die Patrize 11 verfügt über
eine mit einem Gewinde versehene Sacklochbohrung, in welche die
Schraube einschraubbar ist. Rechts der Arretiereinrichtung 22 kann
sich der Verstellmechanismus 21 befinden (nicht dargestellt).
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- 1
- Faltschachtelklebemaschine
- 2
- Faltschachtelzuschnitt
- 10
- Rotationsprägeeinrichtung
- 11
- Patrize
- 12
- Matrize
- 13
- Patrizenwelle
- 14
- Matrizenwelle
- 21
- Verstellmechanismus
(Aktuator)
- 22
- Arretiereinrichtung
- a
- Bewegungsrichtung
der Patrizenwelle
- d1
- Durchmesser
einer ersten Patrize
- d2
- Durchmesser
einer zweiten Patrize
- x
- Abstand
Patrizenwelle–Matrizenwelle
- vP
- Geschwindigkeit
Patrize
- vM
- Geschwindigkeit
Matrize
- vF
- Geschwindigkeit
Faltschachtelzuschnitt
- A
- Abstand
zweier Faltschachtelzuschnitte
- T
- Transportrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1447211
A2 [0006]
- - EP 1537920 A1 [0006]