Fertigungssystem und Fertigungsverfahren mit Flachbett- und Rotationsstanze

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Fertigungssystem (100) zur Herstellung von Faltschachteln oder Etiketten aus einer Bedruckstoffbahn (24) zumindest aufweisend einen Rollenabwickler, eine stromabwärtig dazu angeordnete Flachbettstanz- und/oder -Prägestation (10) und eine stromabwärtig dazu angeordnete Produktauslage (22). Erfindungsgemäß ist die Flachbettstanz- und/oder -Prägestation (10) deaktivierbar und zwischen der Flachbettstanz- und/oder -Prägestation (10) und der Produktauslage (22) ist zumindest ein rotatives Bearbeitungsmodul (31, 32, 33) zur Bearbeitung der Bedruckstoffbahn (24) vorgesehen, insbesondere ein rotatives Stanzmodul (31).
Durch diesen Aufbau des Fertigungssystems (100) wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass die flächenförmigen Elemente entweder durch die Flachbettstanz- und/oder - prägestation (10) oder durch ein rotatives Stanzmodul (31) bearbeitet werden können. Dadurch kann das Fertigungssystem (100) mit hoher Produktivität betrieben werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben des Fertigungssystems (100).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Fertigungssystem zur Herstellung von flächenförmigen Elementen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 als auch ein Verfahren zum Betreiben eines Fertigungssystems gemäß Anspruch 7 oder 8.

Stand der Technik

[0002] Als Stanzen wird das Schneiden mit in sich geschlossenen geometrischen Zuschnittsformen bezeichnet, die kreisförmig, oval oder mehreckig sowie Phantasieformen aller Art sein können. Auch die in der Druckweiterverarbeitung geübten Praktiken, wie Stanzen mit Locheisen, Eckenabstoßen und Registerstanzen werden zu diesem Bereich gezählt. Die Stanzung erfolgt gegen eine Stanzunterlage oder gegen Stempel, teilweise sind es auch Schervorgänge. Verpackungsmaterialien aus Kunststoff, Folienmaterial, Papier, Karton, Pappe oder Wellpappe werden hauptsächlich im Bogenformat, aber auch im Bahnformat gestanzt. Beim Stanzvorgang können zusätzlich aber auch Rilllinien oder Blindprägungen in den Nutzen eingebracht werden. Da es sich bei den Endprodukten um anspruchsvolle Verpackungen hinsichtlich technischer und graphischer Ausführung handelt (etwa Verpackungen für Kosmetik, Zigaretten, Pharmazie, Lebensmittel, etc.), werden besondere Anforderungen nicht nur an die Verpackungsmaterialien selbst gestellt, sondern es sind für optimale Resultate auch Stanzwerkzeuge mit geringsten Toleranzen und äußerst präzise und zuverlässig arbeitende Stanzmaschinen erforderlich.

[0003] Dazu sind einerseits Flachbettstanzen bekannt, beispielsweise aus der EP 2 080 600 A1. Dabei wird der Bedruckstoff in der Stanzeinrichtung zwischen einem fest gelagerten Obertisch und einem über einen Kniehebel oder Exzentergetriebe vertikal bewegbaren Untertisch transportiert und bearbeitet. Auch bekannt sind Maschinen, in welchen der Obertisch gegen einen festen Untertisch bewegt wird.

[0004] Konstruktionsbedingt liegt bei allen Flachbettstanz- und Prägemaschinen nach dem Stand der Technik eine ungleiche Stanzkraftverteilung über die Fläche des Tiegels vor. Die

[0005] Stanzkraft wird über einzelne Krafteinleitungspunkte eingeleitet und liegt somit nicht an der gesamten Tiegelfläche an. In Abhängigkeit von der Steifigkeit der Tiegel ergibt sich eine Verformung von Ober- und Untertisch, woraus wiederum eine ungleiche Stanzdruckverteilung über die Fläche des Tiegels resultiert. Auch Höhenunterschiede der Stanz- bzw. Rillmesser, als auch der Verschleiß der Messer bewirken eine ungleiche Stanzdruckverteilung. Der ungleiche Stanzdruck wiederum bewirkt ein unsauberes Schneiden der Schneidmesser des Stanzwerkzeugs.

[0006] Nach dem Stand der Technik wird dieses Problem gelöst, indem die Stanzmesser einzeln unterlegt werden. Je nach Abweichung von der Sollstanzkraft werden die Stanzmesser auf der Rückseite des Werkzeugs mit verschieden dicken Papier- oder Kunststoffstreifen hinterklebt. Dieses so genannte Zurichten ist sehr zeitintensiv und muss bei Maschinenstillstand geschehen. In Abhängigkeit von der Anzahl der Stanzmesser und der zu stanzenden Form kann das Zurichten mehrere Stunden dauern. Die hohe Rüstzeit hat eine geringe Maschinenproduktivität zur Folge.

[0007] Andererseits sind Rotationsstanzen bekannt, z.B. aus der DE 10 2010 026 607 A1, welche mindestens zwei rotierende Werkzeugwalzen besitzen, welche einfach auswechselbar sind. Rotationsstanzen können vorteilhaft mit hohen Produktionsgeschwindigkeiten betrieben werden.

[0008] Nachteilig an Rotationsstanzen sind die hohen Anschaffungs- und Instandhaltungskosten für die Werkzeuge. Rotationsstanzen können daher nur für Aufträge in mittleren bis hohen Auflagen wirtschaftlich betrieben werden.

Aufgabenstellung

[0009] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fertigungssystem zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik reduziert und durch welches flexibel auf sich ändernde Aufträge reagiert werden und welches mit hoher Produktivität betrieben werden kann. Weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Fertigungssystems zu beschreiben.

[0010] Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Fertigungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1. Das erfindungsgemäße Fertigungssystem dient der Herstellung von flächenförmigen Elementen, insbesondere aus Papier, Karton oder Verbundmaterial, wobei es sich bei den flächenförmigen Elementen insbesondere um Faltschachteln oder Etiketten handelt. Die flächenförmigen Elemente werden dabei aus einer Bedruckstoffbahn gebildet. Das Fertigungssystem weist zumindest einen Rollenabwickler auf, welcher gegebenenfalls Teil einer Rollenrotationsdruckmaschine sein kann, eine stromabwärtig dazu angeordnete Flachbettstanz- und/oder -prägestation und gegebenenfalls eine stromabwärtig dazu angeordnete Nutzentrennstation und eine dazu wiederum stromabwärtig angeordnete Produktauslage auf. Erfindungsgemäß ist die Flachbettstanz- und/oder -prägestation deaktivierbar. Weiter ist erfindungsgemäß zwischen Flachbettstanz- und/oder - prägestation und der Produktauslage zumindest ein rotatives Bearbeitungsmodul vorgesehen. Ist nur ein rotatives Bearbeitungsmodul vorhanden, so handelt es sich dabei um ein rotatives Stanzmodul. Sind mehrere rotative Bearbeitungsmodule vorgesehen, so ist zumindest eines davon als rotatives Stanzmodul ausgeführt. Durch diesen Aufbau des Fertigungssystems wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass die flächenförmigen Elemente entweder durch die Flachbettstanz- und/oder -prägestation oder durch ein rotatives Stanzmodul bearbeitet werden können. Die Entscheidung darüber, ob mit der Flachbettstanz- und/oder -prägestation oder mit dem rotativen Stanzmodul gearbeitet wird, kann entweder abhängig von der zu bearbeitenden Losgröße des Auftrags getroffen werden, so dass das wirtschaftlichere Verfahren gewählt werden kann. Oder das rotative Stanzmodul kann dann genutzt werden, wenn die Flachbettstanz- und/oder -prägestation deaktiviert und gerade für einen neuen Auftrag eingerichtet wird. Durch eine geschickte Planung der Abfolge verschiedener Aufträge und die Nutzung von entweder der Flachbettstanz- und/oder -prägestation oder dem rotativen Stanzmodul bei der Herstellung der flächenförmigen Elemente kann die Produktivität des Fertigungssystems wesentlich gesteigert werden.

[0011] In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fertigungssystems ist ein weiteres rotatives Bearbeitungsmodul als Ausbrechmodul ausgeführt. Alternativ oder ergänzend kann ein weiteres rotatives Bearbeitungsmodul als Rill- und Prägemodul ausgeführt sein. In einer besonders vorteilhaften und daher bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fertigungssystems ist der Flachbettstanz- und/oder -prägestation eine Einführvorrichtung mit einem Kompensator vorgeschaltet, wobei der Kompensator dem Wandeln einer kontinuierlichen Bahnbewegung der Bedruckstoffbahn in eine iterative, intermittierende Bahnbewegung für eine schrittweise Bewegung der Bedruckstoffbahn dient. In einem derartigen Fertigungssystem können die Werkzeuge des mindestens einen rotativen Bearbeitungsmoduls jobunabhängig einen einheitlichen Durchmesser aufweisen und insbesondere Trägerzylinder besitzen, welche zumindest teilweise magnetisch sind, zum magnetischen Halten der Werkzeuge. Dadurch können in vorteilhafter Weise die Anschaffungskosten für die Werkzeuge als auch die Kosten und der Aufwand für deren Lagerung deutlich reduziert werden.

[0012] In einer besonders vorteilhaften und daher bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fertigungssystems sind stromaufwärtig und stromabwärtig der Flachbettstanz- und/oder -prägestation jeweils mindestens eine Leitrolle vorgesehen, zum Umleiten der Bedruckstoffbahn um die Flachbettstanz- und/oder -prägestation herum. In anderen Worten: Die Bedruckstoffbahn wird nicht zwischen dem unteren und dem oberen Tiegel der Flachbettstanz- und/oder -prägestation hindurch bewegt, sondern von dem stromaufwärtig angeordneten Rollenabwickler bzw. der Rollenrotationsdruckmaschine direkt über die Leitrollen zu dem mindestens einen rotativen Bearbeitungsmodul geleitet.

[0013] Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines wie obenstehend beschriebenen Fertigungssystems, wobei die Bedruckstoffbahn durch die Flachbettstanz- und/oder -prägestation dem mindestens einen rotativen Bearbeitungsmodul registergenau zugeführt wird. Für die registergenaue Zuführung werden dabei die Transport- und Leiteinrichtungen der Flachbettstanz- und/oder -prägestation genutzt.

[0014] In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Bedruckstoffbahn von der Einführvorrichtung der Flachbettstanz- und/oder -prägestation mit einer iterativen, intermittierenden Bahnbewegung dem mindestens einen rotativen Bearbeitungsmodul zugeführt. Die Werkzeuge des mindestens einen rotativen Bearbeitungsmoduls und die Bedruckstoffbahn werden für die Bearbeitung relativ zueinander synchronisiert.

[0015] Die beschriebene Erfindung und die beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung stellen auch in beliebiger Kombination miteinander vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.

[0016] Hinsichtlich weiterer Vorteile und in konstruktiver und funktioneller Hinsicht vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren verwiesen.

Ausführungsbeispiel

[0017] Die Erfindung soll anhand beigefügter Figuren noch näher erläutert werden. Einander entsprechende Elemente und Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit der Figuren wurde auf eine maßstabsgetreue Darstellung verzichtet.

[0018] Es zeigen in schematischer Darstellung:

Figur 1:

ein Fertigungssystem gemäß dem Stand der Technik

Figur 2:

ein Fertigungssystem in einer ersten Ausführungsform mit zwei rotativen Bearbeitungsmodulen

Figur 3:

eine zweite Ausführungsform eines Fertigungssystems mit drei rotativen Bearbeitungsmodulen

Figur 4:

eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fertigungssystems mit einer Bahnumleitung

[0019] Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fertigungssystems 100 gemäß dem Stand der Technik, welches eine Flachbettstanze 10 besitzt. Die gezeigte Ausführungsform der Flachbettstanze 10 mit einem Flachbettstanzmodul 12 ist in horizontaler Bauweise modular aufgebaut. Die Bearbeitung einer Bedruckstoffbahn 24, beispielsweise von in einer vorangehenden Rollendruckmaschine 8 auf einer Kartonbahn gedruckte Faltschachteln, erfolgt in dieser Darstellung von rechts nach links: Von einem Bahneinlaufteil 14 kommend gelangt die Bedruckstoffbahn 24 in Bahnlaufrichtung B über eine Einführvorrichtung 13 mit Kompensator in das Flachbettstanzmodul 12, in welchem die Bedruckstoffbahn 24 durch eine Hubbewegung H eines mit Stanzmessern bestückten Untertiegels 28 gegen einen Obertiegel 26 derart eingeschnitten wird, dass in nachfolgenden Bearbeitungsschritten zum einen einzelne Bogen von der Bedruckstoffbahn 24 abtrennbar und zum anderen einzelne Druckprodukte, sogenannte Nutzen, aus der Bedruckstoffbahn 24 herausgebrochen und voneinander trennbar sind. Die Trennung in einzelne Bogen erfolgt bereits am Auslauf des Flachbettstanzmoduls 12. Über eine dem Flachbettstanzmodul 12 nachgeordnete Transporteinheit 16 gelangen die abgetrennten Bogen in eine Ausbrecheinheit 18 sowie eine Nutzentrenneinheit 20, in denen die Nutzen vom Beschnitt getrennt und vereinzelt werden. Die Nutzen werden sodann in einer Produktauslage 22 ausgelegt.

[0020] In den weiteren Figuren 2, 3 und 4 sind jeweils Fertigungssysteme 100 gemäß der Erfindung dargestellt. In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsvariante des Fertigungssystems 100 ist die Flachbettstanze 10 deaktiviert und führt keinen Stanzhub H aus. Vielmehr kann die Bedruckstoffbahn 24 das Flachbettstanzmodul 12 zwischen Obertiegel 26 und Untertiegel 28 unbearbeitet passieren. Zwischen der Flachbettstanze 10 und der Nutzentrenneinheit 20 mit nachfolgender Produktauslage 22 befindet sich ein Montagebereich 30 für Rotationswerkzeuge 31, 32, 33. In diesem Montagebereich 30 sind gemäß der Darstellung von Figur 2 ein Rotationsstanzmodul 31 als auch ein Rotationsausbrechmodul 33 angeordnet. Eine stanzende Bearbeitung der Bedruckstoffbahn 24 erfolgt also nicht in dem Flachbettstanzmodul 12, sondern in dem Rotationsstanzmodul 31.

[0021] In der in Figur 3 dargestellten alternativen Ausführungsform des Fertigungssystems 100 wurde der Montagebereich 30 mit drei Rotationswerkzeugen bestückt: Mit einem Rotationsprägemodul 32, einem nachfolgenden Rotationsstanzmodul 31 und einem Rotationsausbrechmodul 33.

[0022] Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten des Fertigungssystems 100 wird in dem in Figur 4 dargestellten Fertigungssystem 100 die Bedruckstoffbahn 24 nicht durch das Flachbettstanzmodul 12 hindurch geleitet. Stromaufwärtig als auch stromabwärtig des Flachbettstanzmoduls 12 ist jeweils eine Leitrolle 40 angeordnet. Mittels der vorhandenen Transportrollen der Einführvorrichtung 13 und am Auslauf der Flachbettstanze 10 kann die Bedruckstoffbahn 24 um das Flachbettstanzmodul 12 herum geleitet werden. Die Umleitung bewirkt, dass die Bedruckstoffbahn 24 von dem Bahneinlaufteil 14 kommend in den Montagebereich 13 für Rotationswerkzeuge 31, 32, 33 geleitet wird, ohne den Arbeitsbereich des Flachbettstanzmoduls 12 zu passieren. Damit wird ermöglicht, dass das Flachbettstanzmodul 12 eingerichtet wird, der Maschinenbediener beispielsweise Oberwerkzeug und Unterwerkzeug des Flachbettstanzmoduls entnimmt bzw. einführt und ein Zurichten der Stanzmesser ausführt, und das Fertigungssystem 100 währenddessen trotzdem produktiv arbeitet.

Bezugszeichenliste

[0023] 

8

Position Druckmaschine

10

Flachbettstanze

12

Flachbettstanzmodul

13

Einführvorrichtung mit Kompensator

14

Bahneinlaufteil

16

Transporteinheit

18

Ausbrechereinheit

20

Nutzentrenneinheit

22

Produktauslage

24

Bedruckstoffbahn

26

Obertiegel

28

Untertiegel

30

Montagebereich für Rotationswerkzeuge

31

Rotationsstanzmodul

32

Rotationsprägemodul

33

Rotationsausbrechmodul

40

Leitrolle

100

Fertigungssystem

H

Stanzhub

B

Bahnlaufrichtung / Transportrichtung

Ansprüche

1. Fertigungssystem (100) zur Herstellung von flächenförmigen Elementen, insbesondere aus Papier, Karton oder Verbundmaterial, insbesondere von Faltschachteln oder Etiketten aus einer Bedruckstoffbahn (24) zumindest aufweisend einen Rollenabwickler, eine stromabwärtig dazu angeordnete Flachbettstanz- und/oder -Prägestation (10) und eine stromabwärtig dazu angeordnete Produktauslage (22),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flachbettstanz- und/oder -Prägestation (10) deaktivierbar ist und, dass zwischen der Flachbettstanz- und/oder -Prägestation (10) und der Produktauslage (22) zumindest ein rotatives Bearbeitungsmodul (31, 32, 33) zur Bearbeitung der Bedruckstoffbahn (24) vorgesehen ist, wobei mindestens eines der rotativen Bearbeitungsmodule (31, 32, 33) als rotatives Stanzmodul (31) ausgeführt ist.

2. Fertigungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein weiteres rotatives Bearbeitungsmodul als Ausbrechmodul (33) ausgeführt ist.

3. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein weiteres rotatives Bearbeitungsmodul als Rill-und Prägemodul (32) ausgeführt ist.

4. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Flachbettstanz- und/oder -Prägestation (10) eine Einführvorrichtung (13) mit einem Kompensator vorgeschaltet ist, zum Wandeln einer kontinuierlichen Bahnbewegung der Bedruckstoffbahn (24) in eine iterative Bahnbewegung.

5. Fertigungssystem nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Werkzeuge des mindestens einen rotativen Bearbeitungsmoduls (31, 32, 33) einen einheitlichen Durchmesser aufweisen und insbesondere zumindest teilweise magnetische Trägerzylinder zum magnetischen Halten der Werkzeuge aufweisen.

6. Fertigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass stromaufwärtig und stromabwärtig der Flachbettstanz- und/oder -Prägestation (10) jeweils mindestens eine Leitrolle (40) vorgesehen ist zum Umleiten der Bedruckstoffbahn (24) um die Flachbettstanz- und/oder -Prägestation (10) herum.

7. Verfahren zum Betreiben eines Fertigungssystems nach einem der Ansprüche 1 - 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flachbettstanz- und/oder -Prägestation (10) die Bedruckstoffbahn (24) dem mindestens einen rotativen Bearbeitungsmodul (31, 32, 33) zuführt.

8. Verfahren zum Betreiben eines Fertigungssystems nach mindestens einem der Ansprüche 4 - 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bedruckstoffbahn (24) von der Einführvorrichtung (13) mit einer iterativen Bahnbewegung dem mindestens einen rotativen Bearbeitungsmodul (31, 32, 33) zugeführt wird und die Werkzeuge des mindestens einen rotativen Bearbeitungsmoduls (31, 32, 33) und die Bedruckstoffbahn (24) relativ zueinander synchronisiert werden.

Zeichnung