Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, auf ein Klemmwerkzeug und auf ein Verfahren zum Ausbrechen von Zuschnittabfällen beim Stanzen von Karton in einem Stanzautomaten,
Als Ausbrechwerkzeuge können Ausbrechstifte oder gleichwertige von oben auf die Abfallteile aufsetzbare Druckstempel oder dergleichen verwendet werden.
DE-U-90 03 329 beschreibt eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Ausbrechen von Zuschnittabfällen. Die Klemmwerkzeuge sind Widerlager, die bewegbar oder federnd innerhalb der jeweiligen Öffnung angeordnet sind. Die Widerlager untergreifen in ihrer Ruhelage etwa parallel jeweils die Abfallteile, die sich im Kartonbogen befinden. Beim Bewegen der Abfallteile durch die Ausbrechwerkzeuge, insbesondere Ausbrechstifte sind die Abfallteile in einen Neigungswinkel zum Kartonbogen überführbar. Die Widerlager werden in den verschiedenen Ausführungsformen durch eine oder mehrere zungenartige Federn, durch Abschnitte eines oder mehrerer drehbarer Körper oder durch elastische Nasen oder Borsten ausgebildet.
JP-A-4 201 100 beschreibt eine Vorrichtung zum Ausbrechen von Zuschnittabfällen beim Stanzen von Karton in einem Stanzautomaten. Die Vorrichtung weist eine flächige Stützplatte auf, die auf ihrer Oberseite eine schwammähnliche flächige elastische Schicht besitzt. Die Vorrichtung arbeitet taktweise. Die flächenhafte elastische Schicht ist auf der Stützplatte in vertikaler Richtung unterhalb einer Matrizenplatte bewegbar angeordnet.
Bei den bekannten Hochgeschwindigkeits-Stanzautomaten zum Stanzen von Kartonbögen, beispielsweise für die Herstellung von Faltschachteln, werden die nach dem Stanzvorgang zwischen den Kartonzuschnitten verbleibenden Abfallteile an Kleinen Kartonbrücken gehalten, so daß die Zuschnittabfälle nicht schon auf der Stanzplatte abfallen und den folgenden Stanzvorgang behindern können Der gestanzte, aber infolge der Kartonbrücken noch ausreichend zusammenhängende Kartonbogen gelangt anschließend über Greifeinrichtungen in die Ausbrechstation des Stanzautomaten, in der die Zuschnittabfälle aus dem Kartonbogen ausgebrochen werden und in einen Abfallbehälter fallen. Während des Ausbrechvorgangs liegt der gestanzte Kartonbogen derart auf einer Matrizenplatte, daß deren Öffnungen mit den Abfallteilen des Kartonbogens deckungsgleich sind. Die Zuschnittabfälle werden nun von einem von oben bzw. unten herangeführten Ausbrechwerkzeug bzw. Klemmwerkzeug in Form von Ausbrechstiften und diesen gegenüberliegenden, meist federnd gelagerten Klemmstiften erfaßt bzw. eingeklemmt und bei gemeinsamer Abwärtsbewegung beider Werkzeuge durch die Matrizenöffnung gedrückt und damit aus dem Kartonbogen ausgebrochen. Während das Werkzeug mit den Klemmstiften sich noch weiter nach unten bewegt, um ein müheloses Abführen der ausgebrochenen Zuschnittabfälle zu gewährleisten, bewegen sich die Ausbrechstifte gleich wieder nach oben, um die Zuführung des folgenden Kartonbogens zu ermöglichen.
Es gibt zwar auch Ausbrecheinrichtungen, bei denen keine Klemm- bzw. Unterstifte vorgesehen sind. Aber beim Ausbrechen der Zuschnittabfalle ohne entsprechende Führung bzw. Klemmung von unten ergeben sich leicht Störungen durch hängengebliebene - weil nicht vollkommen ausgebrochenen - Abfälle.
Die oberen und unteren Ausbrech- bzw. Klemmwerkzeuge werden vorteilhafterweise, wie auch die Matrizenplatte, in Einschubrahmen befestigt, die in Einschübe in der Ausbrechstation eingesetzt werden.
Das Setzen der Ausbrechstifte und der Klemmstifte erfolgt dabei gewöhnlich von Hand exakt entsprechend der Form und Anordnung der Öffnungen der Matrizenplatte bzw. der Zuschnittabfälle, wobei pro Abfallteil zumeist einer größeren Zahl von Ausbrechstiften einzelne Klemmstifte genau gegenüberstehen müssen. Während die Anordnung der Ausbrechstifte entsprechend der jeweiligen Form der Zuschnittabfälle für die verschiedenen Zuschnittarten bereits programmierbar ist und durch Einsetzen in automatisch erzeugte Bohrungen einer Aufnahmeplatte erfolgen kann, werden die Klemmstifte in jedem Fall manuell auf in einem Rahmen verschiebbaren Schienen - zwischen denen die Abfallteile in den Abfallbehälter fallen können - exakt mit den Ausbrechstiften fluchtend befestigt.
Das manuelle, positionsgenaue Setzen der Klemmstifte erfordert viel Geschick und Erfahrung und ist zudem sehr zeitaufwendig, insbesondere unter dem Gesichtspunkt, daß bei jedem Zuschnittwechsel jeweils erneut die Klemmstifte gesetzt werden müssen. Andererseits ist die Bevorratung vieler Rahmen mit bereits früher entsprechend der jeweiligen Zuschnittart gesetzten Klemmstiften sehr platzaufwendig und vor allem aufgrund der teuren Rahmen auch kostenintensiv.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zum Ausbrechen von Zuschnittabfällen zu schaffen, die das zeitaufwendige, manuelle Setzen der Klemmstifte am unteren Einschubrahmen entsprechend der jeweiligen Zuschnittart und fluchtend mit den Ausbrechstiften überflüssig macht und ein für alle oder möglichst viele Zuschnittarten universell einsetzbares Ausbrech- und Klemmwerkzeug zur Verfügung stellt, das gleichzeitig ein sicheres Austragen der ausgebrochenen Abfallteile gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Ausbrechvorrichtung für Zuschnittabfälle gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß
Infolge der flächigen - nämlich über die Konturen der Öffnungen hinaus reichenden - Ausführung des eine Gegenhaltefunktion für die auszubrechenden Abfallteile ausübenden Klemmwerkzeugs wird die Matrizenplatte von unten vollflächig kontaktiert und kann demzufolge in geringer Stärke ausgeführt werden. Aufgrund der dadurch bedingten geringen Tiefe der Matrizenöffnung kann auch bei flächiger Ausbildung des Klemmwerkzeugs eine elastische Klemmverbindung zwischen dem Ausbrechstift, dem Abfallteil und der Klemmfläche des Klemmwerkzeugs erreicht werden, wobei eine flächige Berührung zwischen Abfallteil und Klemmwerkzeug zum sicheren Erfassen des Abfallteils erzielt wird bzw. aufgrund des äußerst geringen Abstandes zwischen dem Ausbrechstift und dem flächigen Element ein Abgleiten des Ausbrechstifts am Abfallteil verhindert wird und eine Klemmverbindung zustande kommt.
Die Erfindung erfaßt auch eine Ausführung, bei der die Ausbrech- bzw. Matrizenplatte so dünn wie beispielsweise eine Folie ausgeführt und durch ein flächiges Element ohne elastische Oberfläche abgestützt wird. In diesem Fall kommt eine Klemmung des Abfallteils schon nach einem äußerst kurzen Weg der Ausbrechstifte nach deren Aufsetzen auf dem Abfallteil zustande. Denn dieser kurze Weg entspricht etwa der Dicke der hauchdünnen Matrizenplatte.
Die elastische Wirkverbindung zwischen dem als flächiges Element ausgebildeten Klemmwerkzeug und den Ausbrechstiften wird nach einer Weiterbildung der Erfindung besonders einfach dadurch hergestellt, daß das Klemmwerkzeug durch eine auf einer festen, ebenen Unterlage angeordnete flächige, elastische Deckschicht mit glatter Oberfläche gebildet ist. In Ausgestaltung der Erfindung besteht die elastische Deckschicht aus einem Schaumstoff, der sich beim Andrücken des als ebene Fläche ausgebildeten Klemmwerkzeugs an die Matrizenplatte zusammendrückt und sich in die Matrizenöffnungen hineinwölbt und dadurch die Klemmhalterung des Abfallteils zwischen Ausbrechstift und flächigem Klemmwerkzeug bewirkt und diese bei der Abwärtsbewegung des Ausbrech- und des Klemmwerkzeugs auch beibehält und so das sichere Halten und Ausbrechen des Abfallteils gewährleistet.
Das Entfernen der abgetrennten Abfallteile erfolgt bei einteiliger Ausführung des als flächiges Element ausgebildeten Klemmwerkzeugs durch Abstreich- oder Abblasvorrichtungen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung besteht das Klemmwerkzeug bei mehrteiliger Ausführung aus drehbaren Klemmsegmenten zum taktweisen Bilden von Öffnungen in der Klemmfläche, um dadurch das Abwerfen und Austragen der ausgebrochenen Abfallteile zu bewirken.
Die Klemmsegmente sind vorzugsweise um ihre Längsachse im Takt der Auf- und Abwärtsbewegung des Einschubrahmens für das Klemmwerkzeug jeweils um vorzugsweise 90° drehbare, in der Ausgangslange an der Matrizenplatte eine ebene zusammenhängende Klemmfläche und beim Abwärthub Öffnungen bildende Bauteile mit dem Querschnitt eines gleichseitigen Dreiecks, wobei die Außenflächen mit der elastischen Deckschicht belegt sind. Dadurch steht in jedem Ausbrechtakt eine andere Klemmfläche für den Klemmvorgang zur Verfügung, während bei dem durch die Drehung des Klemmsegments bedingten Wechsel der Klemmfläche die abgetrennten Abfallteile von der vorhergehenden Klemmfläche abfallen und durch die dabei zwischen den Klemmsegmenten gebildeten Öffnungen in einen Abfallbehälter gelangen.
Alternativ ist das Klemmwerkzeug erfindungsgemäß aus um ihre Längsachse drehbaren plattenartigen Klemmsegmenten mit auf beiden Seiten vorgesehener elastischer Deckschicht gebildet, wobei die plattenartigen Klemmsegmente zur Bildung von Öffnungen zwischen den Klemmsegmenten und zum Abwerfen der Abfallteile nach einem Ausbrechtakt beim Ab- bzw. Aufwärtshub jeweils um mindestens 90° gedreht werden.
Vorzugsweise ist das plattenförmige Klemmsegment einseitig mit der elastischen Deckschicht belegt und wird im Arbeitstakt zur Bildung von Auswerföffnungen beim Abwärtshub um einen bestimmten mindestens 90° tragenden Winkel geklappt und beim darauf folgenden Aufwärtshub wieder in die Ausgangslage zurückgeklappt, um dadurch die abgetrennten Abfallteile von der Klemmfläche zu entfernen.
Zur Erzeugung der taktweisen Drehbewegung der Klemmsegmente sind am Aufnahmerahmen der Vorrichtung Antriebs-Motoren angebracht, die mit den Achsen der Klemmsegmente für den Drehantrieb derselben in Wirkverbindung stehen und mit dem Antriebssystem des Stanzautomaten synchron gesteuert werden. Die Antriebsmotoren werden im übrigen so gesteuert, daß die Klemmsegmente beim Abwärtshub und beim Aufwärtshub in ein und derselben Drehrichtung angetrieben werden, es sei denn, es werden hin- und herklappbare plattenförmige Klemmsegmente verwendet. Für den letzten Fall ist bei einem plattenartigen Klemmsegment, das lediglich eine Klappbewegung ausführt und danach wieder in die Ausgangslage zurückklappt, ein einziger, die Hin- und Herbewegung des Klemmsegmentes bewirkender Antrieb vorgesehen.
Alternativ ist das Klemmwerkzeug unter Verzicht auf die elastische Deckschicht als insgesamt elastisches oder elastisch gelagertes, ein- oder mehrteiliges flächiges Element ausgebildet, oder die Ausbrechstifte sind elastisch gelagert und das ein- oder mehrteilige flächige Element selbst ist nicht elastisch ausgebildet, wie bereits oben dargelegt ist.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein universell, das heißt für verschiedene Zuschnittarten und Zuschnittanordnungen einsetzbares Werkzeug zum Ausbrechen von Zuschnittabfällen unterschiedlicher Form, Größe und Anordnung angegeben, das zudem problemlos in herkömmlichen Ausbrechstationen angewendet werden kann und eine einfache Nachrüstung vorhandener Anlagen gestattet (vgl. Anspruch 19).
Es entfällt das bei den bekannten Ausbrechwerkzeugen für jede einzelne Zuschnittart erforderliche, nur von Hand durchführbare Setzen der unteren Klemmstifte in exakt lagerichtiger Stellung zu den oberen Ausbrechstiften, das sehr zeitraubend ist und darüber hinaus Geschick und Erfahrung verlangt. Andererseits ist eine kostenintensive Lagerhaltung mit hohem Platzbedarf für die mit den unteren Klemmstiften zu bestückenden oder gar schon mit Klemmstiften für verschiedene Zuschnittarten versehenen Gestellen nicht erforderlich. Die Funktion des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Werkzeugs ist einfach und zuverlässig, da die flächige Ausbildung des Klemmwerkzeugs jeder Form des auszubrechenden Abfallteils bzw. der Matrizenöffnung gerecht wird und auch sehr schmale Zuschnittabfälle von dem Klemmwerkzeug erfaßt werden. Das taktweise Öffnen der Klemmfläche bei einem mehrteiligen, aus Klemmsegmenten gebildeten Klemmwerkzeug gewährleistet zum einen ein sicheres Abwerfen der von den Kartonzuschnitten abgetrennten Abfälle ohne zusätzliche Hilfsmittel und kann zudem antriebsseitig über einfache Antriebe mit einer Synchronisation zu der Hubbewegung z. B. eines üblichen Einschubrahmens für die Klemmstifte realisiert werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Bestandteil der Erfindung ist auch ein Klemmwerkzeug gemäß Anspruch 20 und 21 und darüberhinaus ein Verfahren gemäß Anspruch 22 - 23.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Die Ausbrechstation eines Stanzautomaten für Kartonzuschnitte besteht im wesentlichen aus den drei übereinander angeordneten, auch als Einschubrahmen für Nachrüstungen zu gestaltenden Aufnahmerahmen 1, 2 und 3 für die Ausbrechwerkzeuge, die Matrizenplatte 11 und die Klemmwerkzeuge.
In dem Aufnahmerahmen 1 befindet sich eine Aufnahmeplatte 4, in die entsprechend der Form, Größe und Anordnung der aus dem Kartonzuschnitt 7 auszubrechenden Abfallteile 6 Bohrungen 8 eingebracht sind, in denen Ausbrechstifte 9, die das Ausbrechwerkzeug bilden, befestigt werden. An der Unterseite der Aufnahmeplatte 4 sind außerdem elastische, blockförmige Niederhalter 10 für die Kartonzuschnitte 7 angebracht.
Ein weiterer Aufnahmerahmen 2 mit seitlichen Halteschienen 15 dient zur Aufnahme der Matrizenplatte 11, in der den Abfallteilen 6 zwischen den Kartonzuschnitten 7 in Form, und Anordnung identische Matrizenöffnungen 12 vorgesehen sind, die geringfügig größer als die Abfallteile 6 sind. Der in der Stanzvorrichtung gestanzte Kartonbogen 5 wird durch zwischen den Abfallteilen 6 und den Kartonzuschnitten 7 belassene kleine Kartonbrücken 13 zusammengehalten, so daß der Kartonbogen 5 vollständig aus der Stanzeinrichtung mittels Greifern entfernt werden kann und eine Havarie aufgrund loser Abfallteile 6 im Stanzbereich ausgeschlossen ist. In Fig. 1 ist der gestanzte Kartonbogen 5, der sich vor dem Ausbrechen der Abfallteile 6 lagerichtig auf der Matrizenplatte 11 befindet und mit dieser in der Draufsicht im wesentlichen identisch ist, durch die gestrichelte Linie 14 angedeutet.
Durch einen weiteren Aufnahmerahmen 3 wird schließlich das Klemmwerkzeug aufgenommen. Das Klemmwerkzeug ist als mehrteiliges, flächiges Element 16, das aus im Querschnitt dreieckigen, an den Stirnseiten des Aufnahmerahmens 3 drehbar gelagerten Klemmsegmenten 16a besteht, ausgeführt. Die Mantelflächen der Klemmsegmente 16a bilden feste, ebene Unterlagen 17b und sind mit einer elastischen Deckschicht 17, die das eigentliche Klemmelement darstellt, belegt.
Der Antrieb der drehbeweglichen Klemmsegmente 16a wird synchron zu der üblichen taktweisen Auf- und Abwärtsbewegung des Aufnahmerahmens 3 über ein am Aufnahmerahmen 3 angeordnetes und mit einem Antriebsmotor versehenes Getriebe (nicht dargestellt) bewirkt. So erfolgt eine taktweise und im Ablauf vorzugsweise modulierbare Drehbewegung der Klemmsegmente 16a um einen bestimmten Winkelbetrag.
Die Funktion der dargestellten Ausbrechvorrichtung für Zuschnittabfälle wird wie folgt beschrieben:
Entsprechend der Form, Größe und Anordnung der herzustellenden Kartonzuschnitte 7 mit den dazwischen liegenden Abfallteilen 6 werden die Bohrungen 8 in der Aufnahmeplatte 4 und die Matrizenöffnungen 12 in der Matrizenplatte 11 automatisch nach einem vorgegebenen Programm erzeugt und die Ausbrechstifte 9 in die Bohrungen 8 eingesetzt sowie die Niederhalter 10 an der Aufnahmeplatte 4 angebracht. Nachdem die Aufnahmeplatte 4 in den Aufnahmerahmen 1 und die Matrizenplatte 11 in die Halteschienen 15 des Aufnahmerahmens 2 eingesetzt wurden, werden die derart vorbereiteten Aufnahmerahmen 1, 2 in die Ausbrechstation des Stanzautomaten eingeschoben.
Für die Unterbringung des Klemmwerkzeugs wird als Aufnahmerahmen 3 vorzugsweise ein in Ausbrechstationen üblicherweise zur Befestigung der als Gegenhalter für das Abfallteil dienenden Klemmstifte eingesetzter Einschubrahmen verwendet. Dadurch ist es möglich, Ausbrechstationen herkömmlicher Stanzautomaten in einfacher Weise mit den neuen Klemmwerkzeugen nachzurüsten oder auch wahlweise unterschiedlich ausgebildete Klemmwerkzeuge oder auch gegebenenfalls die Rahmen mit den herkömmlichen Klemmstiften einzusetzen.
Die funktionelle Wirkung des als flächiges Element mit elastischer Deckschicht 17 ausgebildeten Klemmwerkzeugs in Verbindung mit dem Ausbrechstift 9 wird nachfolgend anhand der Figuren 2 bis 5 beschrieben, wobei Fig. 2 die Stellung vor dem Ausbrechen, Fig. 3 die Stellung zu Beginn des Ausbrechvorgangs, Fig. 4 die Stellung nach dem Ausbrechen und Fig. 5 die Stellung bei abkippendem Klemmsegment zur Entfernung des Abfallteils und neu auf die Matrizenplatte 11 aufgelegtem Kartonbogen wiedergibt.
Der mittels nicht dargestellter Greifer auf der Matrizenplatte 11 abgelegte gestanzte Kartonbogen 5 wird nach der Abwärtsbewegung des Aufnahmerahmens 1 durch die Niederhalter 10 auf der Matrizenplatte 11 gehalten. Gleichzeitig drückt das flächige Element 16 mit den Klemmsegmenten 16a mit seiner gesamten Fläche von unten gegen die Matrizenplatte 11. Dadurch wird zum einen die Matrizenplatte 11 von unten gestützt und kann, da sie nunmehr beim Ausbrechvorgang nur geringe Kräfte aufnehmen muß, in vergleichsweise geringer Stärke ausgeführt werden. Die geringe Stärke der Matrizenplatte und die elastische Ausbildung der Oberfläche der Klemmsegmente 16a bewirken andererseits, daß sich die elastische Deckschicht 17 aus Schaumstoff in die Matrizenöffnung 12 wölbt und diese Auswölbung 17a, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, elastisch gegen die Unterseite des Abfallteils 6 drückt und das Abfallteil 6 somit zwischen der Auswölbung 17a und dem Ausbrechstift 9 einklemmt. In dem folgenden Ausbrechvorgang - bei der Abwärtsbewegung des Ausbrechstifts 9 und des Klemmwerkzeugs 16 - wird das Abfallteil 6 bis zum Abreißen der Kartonbrücke 13 zwischen dem Kartonzuschnitt 7 und dem Abfallteil 6 und dem folgenden Ausstoßen aus der Matrizenöffnung 12 nach unten flächig abgestützt und mitgenommen, so daß ein Abgleiten des Ausbrechstifts 9 am Abfallteil 6 vermieden wird und ein sicheres Ausbrechen gewährleistet ist.
Das elastische Hineinwölben der elastischen Deckschicht 17 aus Schaumstoff entfällt, wenn die Matrizenplatte 11 extrem dünn und das flächige Element 16 nicht elastisch ausgebildet ist (nicht dargestellt), so daß die Unterseite des Abfallteils 6 das flächige Element 16 bereits beim Auflegen des Kartonbogens 5 berührt oder fast berührt, spätestens jedoch nach dem Aufsetzen des Ausbrechstiftes 9 auf die Oberseite des Abfallteils 6.
Während sich der Aufnahmerahmen 1 mit den Ausbrechwerkzeugen anschließend nach oben bewegt und ein neuer gestanzter Kartonbogen 5 auf die Matrizenplatte 11 gelegt wird, wird der Abwärtshub des Aufnahmerahmens 3 fortgesetzt, um eine weitere Funktion der als flächiges Element 16 ausgebildeten Klemmwerkzeuge, nämlich den Auswerfvorgang für das abgetrennte Abfallteil 6, zu bewirken. Bei der Abwärtsbewegung des Aufnahmerahmens 3 erteilt das nicht dargestellte Getriebe den Klemmsegmneten 16a eine Drehbewegung von mindestens 60° vorzugsweise aber von 90°. Die Klemmflächen der Klemmsegmente 16a gehen dabei in eine Schräglage (Fig. 5) und bei 90°-Drehung anschließend in eine vertikale Lage (nicht dargestellt) über, so daß das Abfallteil 6 sicher von der Klemmfläche abgleitet und durch die beim Drehen der Klemmsegmente 16a zwischen diesen taktweise gebildeten Öffnungen in einen unterhalb des Aufnahmerahmens 3 angeordneten Abfallbehälter (nicht dargestellt) gelangt. Am Ende des Abwärtshubes nehmen die dreieckförmigen Klemmsegmente 16a die in Fig. 1 strichpunktiert gezeichnete Stellung mit senkrecht (60°-Drehung) oder schräg (90°-Drehung, nicht dargestellt), nach oben weisender Spitze ein.
Während der folgenden Aufwärtsbewegung des Aufnahmerahmens 3 wird die Drehbewegung der Klemmsegmente 16a um einen weiteren Winkel von 60° bei 60°-Drehung bei Abwärtshub und von 30° bei 90°-Drehung bei Abwärtshub fortgesetzt. Dadurch kann das Abfallteil noch beim Aufwärtshub von der Klemmfläche des Klemmsegments 16a abfallen, falls es in Ausnahmefällen nicht bereits beim Abwärtshub abgefallen ist.
Wie man die Drehwinkel der Klemmsegmente 16a und deren modulierbare Drehgeschwindigkeit auch wählt, am Ende des Aufwärtshubes steht stets eine neue, geschlossene, elastische Fläche zum Erfassen der Abfallteile und für den nächsten Ausbrechvorgang zur Verfügung.
Um nach jedem Aufwärtshub des Einschubrahmens 3 eine exakte waagerechte Stellung der jeweiligen Klemmflächen der Klemmsegmente 16a zu gewährleisten, ist in das Antriebssystem zweckmäßig eine Nachlaufbremse integriert.