Rotationsprägeeinrichtung

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Rotationsprägeeinrichtung (10) mit zwei rotierenden Prägewerkzeugen, in Form einer Patrize (11) und einer Matrize (12), zum Einbringen von Prägungen, insbesondere Blindenschrift, in Bedruckstoffe, wie Faltschachtelzuschnitte (2). Dabei ist der Durchmesser (d1,d2) der Patrize auf den Abstand der Vorderkante eines ersten zu prägenden Bedruckstoffes und der Vorderkante eines nachfolgend zu prägenden Bedruckstoffes abgestimmt. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung des optimalen Durchmessers einer Patrize einer Rotationsprägeeinrichtung zur Maximierung der Produktivität der Rotationsprägeeinrichtung.

Beschreibung

[0001] 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.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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).

[0005] 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.

[0006] 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.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] Eine erfindungsgemäße Rotationsprägeeinrichtung 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.
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.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] 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.

[0013] In einer vorteilhaften und alternativen Ausführungsform der Rotationsprägeeinrichtung ist der Durchmesser der Patrize stufenlos veränderbar.

[0014] 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.

[0015] 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.

[0016] Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen.

Ausführungsbeispiel

[0017] Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert werden. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1

eine Faltschachtelklebemaschine mit erfindungsgemäßer Rotationsprägeeinrichtung

Fig. 2a

eine Rotationsprägeeinrichtung angepasst auf kleine Produkte

Fig. 2b

eine Rotationsprägeeinrichtung angepasst auf große Produkte

Fig. 2c

eine Rotationsprägeeinrichtung in einer Ausführungsform mit einer Patrize mit stufenlos veränderbarem Durchmesser

Fig. 2d

eine Rotationsprägeeinrichtung in einer Ausführungsform mit festem Abstand von Patrizen- und Matrizenwelle

Fig. 3

eine Einrichtung zum Arretieren einer Patrize auf der Patrizenwelle

[0018] Fig. 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.

[0019] Fig. 2a zeigt eine erfindungsgemäße Rotationsprägeeinrichtung 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.

[0020] 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.

[0021] In Fig. 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 Fig. 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.

[0022] Fig. 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 Fig. 2c sind zwei mögliche Durchmesser d1, d2 angedeutet.

[0023] Fig. 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.

[0024] In Fig. 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).

Bezugszeichenliste

[0025] 

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

Ansprüche

1. Rotationsprägeeinrichtung (10) mit zwei rotierenden Prägewerkzeugen, in Form einer Patrize (11) und einer Matrize (12), zum Einbringen von Prägungen, insbesondere Blindenschrift, in Bedruckstoffe (2),
dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchmesser (d1, d2) der Patrize (11) auf den Abstand (A) der Vorderkante eines ersten zu prägenden Bedruckstoffes (2) von der Vorderkante eines nachfolgend zu prägenden Bedruckstoffes (2) abgestimmt ist.

2. Rotationsprägeeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Patrize (11) auf einer Patrizenwelle (13) und die Matrize (12) auf einer Matrizenwelle (14) gelagert ist, wobei beide Wellen (13, 14) parallel zueinander in einem festen Abstand (x) angeordnet sind und die Summe der Durchmesser von Patrize (11) und Matrize (12) in etwa dem doppelten Wellenabstand (x) entspricht.

3. Rotationsprägeeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Patrize (11) auf einer Patrizenwelle (13) und die Matrize (12) auf einer Matrizenwelle (14) gelagert ist, wobei beide Wellen (13, 14) parallel zueinander angeordnet sind und die Rotationsprägeeinrichtung (10) über einen Verstellmechanismus (21) zum Einstellen des Abstandes (x) der Patrizenwelle (13) von der Matrizenwelle (14) verfügt.

4. Rotationsprägeeinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verstellmechanismus (21) einen Linearaktor besitzt.

5. Rotationsprägeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Patrize (11) mittels einer Arretiereinrichtung (22) auf der Patrizenwelle (13) drehfest gelagert und einfach austauschbar ist.

6. Rotationsprägeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchmesser (d1, d2) der Patrize (11) stufenlos veränderbar ist.

7. Verfahren zur Auswahl einer Patrize (11) für eine Rotationsprägeeinrichtung (10) nach Anspruch 4 zur Maximierung der Produktivität der Rotationsprägeeinrichtung (10) mit nachfolgenden Schritten:

a) Bestimmung des Abstandes (A) der Vorderkante eines ersten zu prägenden Produkts (2) und der Vorderkante eines nachfolgend zu prägenden Produkts (2)

b) Division des Abstandes (A) mit π zur Bestimmung des Patrizen-Soll-Durchmessers

c) Auswahl einer Patrize (11) aus einem Satz von Patrizen (11) mit verschiedenen diskreten Durchmessern (d1, d2), so dass die Differenz zwischen dem in b) bestimmten Durchmesser und dem gewählten Durchmesser (d1, d2) möglichst gering ist.

8. Verfahren zur Bestimmung des optimalen Durchmessers einer Patrize (11) einer Rotationsprägeeinrichtung (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zur Maximierung der Produktivität der Rotationsprägeeinrichtung (10) mit nachfolgenden Schritten:

a) Bestimmung des Abstandes (A) der Vorderkante eines ersten zu prägenden Produkts (2) und der Vorderkante eines nachfolgend zu prägenden Produkts (2)

b) Division des Abstandes (A) mit π zur Bestimmung des optimalen Patrizen-Durchmessers

9. Faltschachtelklebemaschine (1) mit einer Rotationsprägeeinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

Zeichnung