DE19620391C2 - Bearbeitungsvorrichtung für flache Gegenstände - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mechanischen Be­ arbeiten von flachen Gegenständen, die aus einem nichtmetal­ lenen Trägermaterial, wie z. B. Papier, Karton oder Kunst­ stoff, bestehen, mit einer Bearbeitungsebene, in der ein me­ chanisch zu bearbeitender Gegenstand angeordnet ist, mit ei­ nem Arm, der die Bearbeitungsebene übergreift und der über die gesamte Bearbeitungsebene in einer Richtung verschiebbar geführt ist, und mit mehreren Bearbeitungsköpfen an dem Arm zum mechanischen Bearbeiten des Gegenstandes, wobei die Be­ arbeitungsköpfe an dem Arm rechtwinklig zu dessen Bewegungs­ richtung verschiebbar geführt sind.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise durch die DE 94 11 020 U1 bekannt geworden.

Aus der DE 94 11 020 U1 ist eine Mehrkopfwasserstrahl­ schneidmaschine mit einem Maschinenportal bekannt, an dem mehrere nebeneinander stehende Schneidköpfe verfahrbar gela­ gert sind. Dabei ist nur ein Schneidkopf aktiv angetrieben, während die anderen Schneidköpfe mit diesem ersten Schneid­ kopf mittels einer Verbindungsstange in fest eingestelltem Abstand bewegungsgekoppelt sind. Über eine spezielle Ein­ stellstation kann der jeweilige Abstand der Schneidköpfe zum ersten Schneidkopf bei Bedarf jeweils neu, dann aber zur Be­ arbeitung wieder fest eingestellt werden. Durch diese syn­ chrone Bewegung der beiden Schneidköpfe können nebeneinander identische Bewegungsvorgänge durchgeführt werden, so daß identische Teile nebeneinander gefertigt werden können. Al­ lerdings ist es mit dieser bekannten Bearbeitungsvorrichtung nich möglich, daß sich zur Bearbeitung eines Gegenstands die Bearbeitungsvorgänge von Schneidköpfen zu einer gemeinsamen Bearbeitung ergänzen.

Weiterhin ist aus der DE 40 39 827 C2 eine Schneidvorrich­ tung mit zwei Schneidportalen bekannt, die jeweils einen querverschiebbar gelagerten Schneidkopfträger mit Schneid­ kopf tragen. Um eine synchrone Bewegung der Schneidköpfe zu gewährleisten, können die Schneidkopfträger über eine Welle miteinander gekoppelt werden. Auch mit dieser Schneidvor­ richtung können synchron mehrere Gegenstände mittels im par­ allelen Abstand zueinander geführter Werkzeuge gleichzeitig bearbeitet werden.

Die FR 1.454.928 beschreibt ferner eine Schreibvorrichtung, bei der drei unabhängig voneinander verfahrbare Schreiber Meßkurven auf eine abrollbare Papierbahn aufzeichnen. Eine mechanische Bearbeitung der abgezogenen Papierbahn findet dabei nicht statt.

Die US 4,186,404 offenbart einen Zeichnungstisch mit zwei Zeichnungsarmen, die gleichzeitig und unabhängig voneinander in der gleichen Zeichnungsebene zeichnen können, wobei die beiden Arme aneinander vorbeiführbar sind.

Aus der US 3,196,446 ist außerdem eine Plottervorrichtung mit zwei Plotterstiften bekannt, mit denen zweidimensionale Informationen simultan und ohne Gefahr von gegenseitiger In­ terenz aufgezeichnet werden können.

Die US 4,994,008 offenbart noch eine Maschine zum automati­ schen Herstellen eines Kartonzuschnitts aus Flachmaterial. Dazu wird das Flachmaterial in einer Bearbeitungsstraße mit­ tels hintereinander angeordneter Schneid- und Rillköpfen be­ arbeitet.

Außerdem ist mit der Bearbeitungsvorrichtung "Marbaplot" der Marbach Werkzeugbau GmbH, Heilbronn, ein rechnergesteuerter Plotter bekannt, der zum Zeichnen, Schneiden, Rillen oder Fräsen von flachen Gegenständen wie Filme, Holz, Karton, Wellpappe, Vollpappe geeignet ist. Der zu bearbeitende Ge­ genstand ist auf einer Vakuum-Arbeitsplatte angeordnet und wird mit einem Bearbeitungskopf bearbeitet, welcher an einem die Arbeitsplatte übergreifenden verschiebbaren Arm ver­ schiebbar gelagert ist. Dadurch ist jeder Punkt auf der Ar­ beitsplatte von dem Bearbeitungskopf anfahrbar, wobei die Steuerung des Arms und des Bearbeitungskopfes mit entspre­ chender Computer-Software erfolgt.

Schließlich ist aus dem Sonderdruck "NEWS, Sonderausgabe DRUPA '86, Informationen für die Verpackungsindustrie" der Firma ELCEDE GmbH, Kirchheim/Teck ein Laser-Bearbeitungsy­ stem für das automatische Schneiden von Wellpappenmustern bekanntgeworden. Der Bearbeitungskopf dieses Systems verfügt neben den Werkzeugen zum Schneiden, Rillen, Fräsen und Zeichnen zusätzlich über einen Laser, der speziell für das Schneiden von Wellpappenmustern entwickelt wurde. Entspre­ chend der gewünschten Bearbeitungsart wird der Bearbeitungs­ kopf mit entsprechenden Bearbeitungswerkzeugen wie Messer, Fräsköpfe oder Laser zur Bearbeitung eines Gegenstandes aus Wellpappe bestückt.

Bei den beiden letztgenannten Bearbeitungsvorrichtungen ist zwar jeder Punkt auf der Arbeitsplatte von dem Bearbeitungs­ kopf anfahrbar, jedoch sind lange Bearbeitungszeiten erfor­ derlich, bis der Bearbeitungskopf die gesamte Arbeitsplatte zur Bearbeitung eines aufliegenden Gegenstandes abgefahren hat. Bei vielen unterschiedlichen Bearbeitungsvorgängen wie Schneiden und Rillen ist gegebenenfalls ein Wechseln der Be­ arbeitungswerkzeuge am Bearbeitungskopf und damit ein Unter­ brechen des Bearbeitungsvorganges erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bearbeitungsvorrichtung der eingangs genannten Art da­ hingehend weiterzubilden, daß sich die mehreren Bearbei­ tungsköpfe dieser Vorrichtung zum gemeinsamen mechanischen Bearbeiten eines Gegenstandes ergänzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß überraschend einfach da­ durch gelöst, daß die an dem Arm als Bearbeitungsköpfe vor­ gesehenen mehreren Rill-, Ritz-, Perforier- und/oder Schneidköpfe unabhängig voneinander sowohl über die gesamte Breite des Arms verschiebbar als auch zur mechanischen Bear­ beitung des Gegenstands ansteuerbar sind.

Die erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung hat damit den wesentlichen Vorteil, daß mehrere Bearbeitungsköpfe, d. h. mindestens zwei, den in der Bearbeitungsebene angeordneten Gegenstand gleichzeitig bearbeiten können. Beispielsweise kann einer der Bearbeitungsköpfe zeichnen, ein zweiter schneiden, ein dritter Rillen etc.. Eine geeignete Steuer- Software übernimmt die Steuerung der einzelnen Bearbeitungs­ köpfe und stellt insbesondere sicher, daß die einzelnen Be­ arbeitungsköpfe sich nicht gegenseitig im Wege stehen. Ent­ sprechend der Anzahl der vorgesehenen Bearbeitungsköpfe verringert sich die zur Bearbeitung eines Gegenstands erforder­ liche Bearbeitungszeit.

Mit der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung ist es möglich zu zeichnen, zu rillen, zu ritzen, zu perforieren, zu schneiden, zu beschichten etc. Ein Muster für eine Falt­ schachtel kann so in einem einzigen Bearbeitungsvorgang aus einer Pappe geschnitten, gefalzt und ggf. beschriftet oder beschichtet werden.

Durch die mehreren Bearbeitungsköpfe ist auch eine größere Anzahl an Bearbeitungswerkzeugen gleichzeitig einsetzbar, so daß ein sonst erforderlicher Wechsel von Bearbeitungswerk­ zeugen während eines Bearbeitungsvorgangs nicht nötig ist.

Mit der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung kann jede Art von Flachmaterial, insbesondere nicht aus metallenem Trägermaterial bestehendes Flachmaterial, Kunststoff- oder Papierflachmaterial etc. bearbeitet werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß Rill-, Ritz-, Perforier- und/oder Schneidköpfe zu beiden Seiten des Arms vorgesehen sind. Somit sind mindestens zwei Bearbeitungsköpfe, jeweils mindestens einer auf einer Seite des Arms, vorgesehen, die gleichzeitig und im wesentlichen unabhängig voneinander den in der Bearbeitungsebene angeord­ neten Gegenstand bearbeiten können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Rill-, Ritz-, Perforier- und/oder Schneidköpfe auf einer Seite des Arms jeweils aneinander vorbeiführbar, so daß zwischen den einzelnen Bearbeitungsköpfen keine Kollision stattfindet und sie unabhängig voneinander über die gesamte Breite des Arms verschiebbar und einsatzbereit sind.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß mehrere parallele Arme vorgesehen sind, so daß sich der Bearbeitungsvorgang noch weiter beschleunigt.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung dieser Aus­ führungsform sind die mehreren Arme aneinander vorbeiführ­ bar, wodurch auch zwischen den einzelnen Armen keine Kolli­ sionen auftreten können. Gegebenenfalls müssen dabei die Be­ arbeitungsköpfe der vorbeigeführten Arme weggeklappt oder sonstwie aus der Bewegungsebene des anderen Armes entfernt werden, um das Vorbeiführen zu ermöglichen.

Bei einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform sind ein oder mehrere weitere Arme vorgesehen, die die Bearbei­ tungsebene rechtwinklig zu dem oder den Armen übergreifen und rechtwinklig zu der Bewegungsrichtung des oder der Arme verschiebbar geführt sind. Eine geeignete Steuer-Software optimiert die Bewegung der einzelnen Arme und ihrer Bearbei­ tungsköpfe und stimmt sie aufeinander ab.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausfüh­ rungsform kennzeichnet sich dadurch, daß auch der oder die mehreren Arme aneinander vorbeiführbar sind. Auch hier sind ggf. geeignete Maßnahmen zu treffen, um das Vorbeiführen der Arme zu ermöglichen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind der oder die Arme oberhalb und unterhalb der Bearbeitungsebene angeordnet, so daß beispielsweise neben einer beschleunigten beidseitigen Bearbeitung eines Gegenstandes wie z. B. Schneiden auch eine separate Bearbeitung der Unter- und Oberseite des Gegen­ stands, z. B. einseitiges Falzen oder Beschichten, möglich ist. So kann der Gegenstand gleichzeitig jeweils von oben und unten beschriftet werden und können entsprechende Falze auf beiden Seiten des Gegenstandes ausgebildet werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß die Bearbeitungsebene durch eine laser­ durchlässige Auflagefläche gebildet ist. Mit einem Laser un­ terhalb der Auflagefläche lassen sich so Schnitte an einem auf der Auflagefläche aufliegenden Gegenstand ausführen.

Eine Auflagefläche kann auch ganz entfallen, wenn in weite­ rer bevorzugter Ausführungsform ein oder mehrere Rill-, Ritz-, Perforier- und/oder Schneidköpfe den zu bearbeitenden Gegenstand zumindest zeitweise in der Bearbeitungsfläche halten. Dazu kann jeder Bearbeitungskopf z. B. ein Haltewerk­ zeug in Form eines Vakuum-Saugkopfes aufweisen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Be­ schreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfin­ dungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in be­ liebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaf­ ten Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht von oben auf eine Aus­ führungsform einer Bearbeitungsvorrichtung mit einem Arm und mit je einem Bearbeitungskopf auf beiden Seiten des Arms;

Fig. 2 in einer der Fig. 1 entsprechenden Ansicht eine Ausführungsform mit einem Arm und mit jeweils mehreren Bearbeitungsköpfen auf beiden Seiten des Arms;

Fig. 3 in einer der Fig. 1 entsprechenden Ansicht eine Ausführungsform mit mehreren parallelen Armen und jeweils mehreren Bearbeitungsköpfen auf ihren beiden Seiten;

Fig. 4 in einer der Fig. 1 entsprechenden Ansicht eine Ausführungsform mit zwei, rechtwinklig zueinander angeordneten und verschiebbaren Armen mit jeweils einem Befestigungskopf auf ihren beiden Sei­ ten; und

Fig. 5 in einer perspektivischen, teilgebrochenen An­ sicht eine Ausführungsform mit Armen und mit Be­ festigungsköpfen auf ihren beiden Seiten oberhalb und unterhalb einer Bearbeitungsebene.

Die in Fig. 1 gezeigte Bearbeitungsvorrichtung 1 weist eine Bearbeitungsfläche 2 auf, auf der Gegenstände 3 aus Flachma­ terial bearbeitet werden. Seitlich der Bearbeitungsfläche 2 verlaufen zwei Führungsschienen 4, in denen ein die Bearbei­ tungsfläche 2 übergreifender Arm 5 in Bewegungsrichtung 6 auf nicht näher gezeigte Art verschiebbar geführt ist. An beiden, die Bearbeitungsfläche 2 übergreifenden Seiten des Armes 5 ist jeweils ein Bearbeitungskopf 7 bzw. 8 angeord­ net, der jeweils in Bewegungsrichtung 9 rechtwinklig zur Be­ wegungsrichtung 6 des Armes 5 verschiebbar am Arm 5 geführt ist. Über einen geeigneten Antrieb (nicht gezeigt) und eine geeignete Steuer-Software können der Arm 5 in Bewegungsrich­ tung 6 und die Bearbeitungsköpfe 7, 8 in Bewegungsrichtung 9 bewegt werden, so daß jeder Punkt der Bearbeitungsfläche 2 von einem Bearbeitungskopf 7, 8 angefahren werden kann.

Jeder Bearbeitungskopf trägt ein oder mehrere Werkzeuge zum Schneiden, Falzen, Beschriften, Fräsen, Rillen etc. eines auf der Bearbeitungsfläche 2 aufliegenden Gegenstandes 3 oder zum Halten eines Gegenstandes 3 in der Bearbeitungsebe­ ne 2.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind mehrere Be­ arbeitungsköpfe 7a, 7b, 7c bzw. 8a, 8b, 8c zu beiden Seiten des Armes 5 in Bewegungsrichtung 9 verschiebbar geführt. Da die Bewegung z. B. des mittleren Bewegungskopfes 7b sonst durch die benachbarten Bewegungsköpfe 7a, 7c begrenzt wäre, sind die Bewegungsköpfe 7a, 7b, 7c bzw. 8a, 8b, 8c aneinan­ der vorbeiführbar, beispielsweise indem die einzelnen Bear­ beitungsköpfe 7a, 7b, 7c bzw. 8a, 8b, 8c in verschiedenen Führungen (nicht gezeigt) am Arm 5 geführt sind.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Bearbeitungsvorrichtung 10 sind mehrere, in Bewegungsrichtung 6 verschiebbar geführte Arme 5, 5', 5" mit mehreren Bearbeitungsköpfen 7a, 7b, 7c und 8a, 8b, 8c gezeigt. Um die Bewegung der einzelnen Arme 5, 5', 5", 8a, 8b, 8c nicht gegenseitig zu begrenzen, sind auch hier die Arme 5, 5', 5" aneinander vorbeiführbar. Dazu sind die Arme 5, 5', 5" in getrennten Führungen 4, 4', 4" geführt und nimmt die Breite und Höhe der Arme (5, 5', 5") von innen nach außen zu. Gegebenenfalls sind die Bearbeitungsköpfe ei­ nes Armes beim Vorbeiführen aus der Bewegungsebene herauszu­ klappen, um das Vorbeiführen zu ermöglichen.

Bei der Bearbeitungsvorrichtung 20 nach Fig. 4 wird der Arm 5 rechtwinklig von einem weiteren Arm 11 übergriffen, der in Führungen 12 seitlich der Bearbeitungsfläche 2 rechtwinklig zur Bewegungsrichtung 6 des Arms 5 verschiebbar (13) geführt ist. Zu beiden Seiten des Armes 11 sind Bearbeitungsköpfe 14, 15 in Bewegungsrichtung 16 rechtwinklig zur Bewegungs­ richtung 9 der Befestigungsköpfe 7, 8 verschiebbar geführt. Über eine geeignete Steuer-Software wird eine optimale Zu­ sammenarbeit zwischen den einzelnen Bearbeitungsköpfen 7, 8 und 14, 15 sichergestellt.

Wie die Bearbeitungsvorrichtung 30 der Fig. 5 zeigt, kann die in Fig. 4 gezeigte Bearbeitungsvorrichtung 30 oberhalb und unterhalb der Bearbeitungsfläche 2 angeordnet sein. Wenn es sich bei der Bearbeitungsfläche um eine Vakuum-Halteplat­ te handelt, so kann diese z. B. für Laserlicht durchlässig sein, so daß ein auf der Bearbeitungsfläche 2 aufliegender Gegenstand von unten mit einem an einem Bearbeitungskopf vorgesehenen Laser geschnitten oder sonstwie bearbeitet wer­ den kann. Es ist aber auch eine zentrale Haltevorrichtung in der Mitte der Bearbeitungsfläche 2 denkbar, ohne daß die Be­ wegung der Arme 5, 11 und der Bearbeitungsköpfe 7, 8, 14, 15 eingeschränkt wird, beispielsweise indem der Gegenstand 3 in der Bearbeitungsebene 2 nicht aufliegt, sondern, von ei­ nem oder mehreren Bearbeitungsköpfen frei hängend zumindest zeitweise gehalten wird.

Claims (10)

1. Vorrichtung (1; 10; 20; 30) zum mechanischen Bearbei­ ten von flachen Gegenständen (3), die aus einem nichtmetallenen Trägermaterial, wie z. B. Papier, Kar­ ton oder Kunststoff, bestehen, mit einer Bearbei­ tungsebene (2), in der ein mechanisch zu bearbeiten­ der Gegenstand (3) angeordnet ist, mit einem Arm (5, 5', 5"; 11), der die Bearbeitungsebene (2) über­ greift und der über die gesamte Bearbeitungsebene (2) in einer Richtung (6) verschiebbar geführt ist, und mit mehreren Bearbeitungsköpfen an dem Arm (5, 5', 5"; 11) zum mechanischen Bearbeiten des Gegenstandes (3), wobei die Bearbeitungsköpfe (7) an dem Arm (5, 5', 5"; 11) rechtwinklig (9) zu dessen Bewegungs­ richtung (6) verschiebbar geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Arm (5, 5', 5"; 11) als Bearbeitungs­ köpfe vorgesehenen mehreren Rill-, Ritz-, Perforier- und/oder Schneidköpfe (7a, 7b, 7c; 8a, 8b, 8c; 14, 15) unabhängig voneinander sowohl über die gesamte Breite des Arms (5, 5', 5"; 11) verschiebbar als auch zur mechani­ schen Bearbeitung des Gegenstands (3) ansteuerbar sind.

2. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Rill-, Ritz-, Perforier- und/oder Schneidköpfe (7a, 7b, 7c; 8a, 8b, 8c; 14, 15) zu bei­ den Seiten des Arms (5, 5', 5"; 11) vorgesehen sind.

3. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere Rill-, Ritz-, Per­ forier- und/oder Schneidköpfe (7a, 7b, 7c; 8a, 8b, 8c) auf einer Seite des Arms (5, 5', 5"; 11) jeweils aneinander vorbeiführbar sind.

4. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere paral­ lele Arme (5, 5', 5") vorgesehen sind.

5. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mehreren Arme (5, 5', 5") an­ einander vorbeiführbar sind.

6. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder meh­ rere weitere Arme (11) vorgesehen sind, die die Bear­ beitungsebene (2) rechtwinklig zu dem oder den Armen (5, 5', 5") übergreifen und rechtwinklig zu der Be­ wegungsrichtung (6) des oder der Arme (5, 5', 5") verschiebbar (13) geführt sind.

7. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der oder die mehreren weiteren Arme (11) aneinander vorbeiführbar sind.

8. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Arme (5, 5', 5"; 11) oberhalb und unterhalb der Be­ arbeitungsebene (2) angeordnet sind.

9. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbei­ tungsebene (2) durch eine laserdurchlässige Auflage­ fläche gebildet ist.

10. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder meh­ rere Rill-, Ritz-, Perforier- und/oder Schneidköpfe (7a, 7b, 7c; 8a, 8b, 8c; 14, 15) den zu bearbeitenden Gegenstand (3) zumindest zeitweise in der Bearbei­ tungsebene (2) halten.