DE19580683B4

DE19580683B4 - Rotationsschneidwerkzeug

Info

Publication number: DE19580683B4
Application number: DE19580683T
Authority: DE
Inventors: Paul G. Chicago Kapolnek
Original assignee: Western Printing Machinery Co
Current assignee: Western Printing Machinery Co
Priority date: 1994-05-12
Filing date: 1995-04-24
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2015-04-25
Also published as: GB2295117A; GB9600324D0; CA2166607C; US5595093A; FI960134A0; EP0708701A4; SE9600095D0; DE19580683T1; EP0708701A1; SE509906C2; AU2394595A; ZA953652B; EP0708701B1; ES2141009A1; ATA900395A; GB2295117B; WO1995031317A1; CA2166607A1; FI960134A; JPH09503966A

Abstract

Rotationsschneidwerkzeug zum Schneiden, Perforieren oder Kerben von Flachmaterial wie Papier, Pappe oder Karton, mit
einer gekrümmten Rotationswerkzeugplatte (14) die an der gekrümmten Oberfläche eines Werkzeugzylinders (26) einer Rotationsschneidmaschine befestigbar ist, und
einem Schneidlineal, das einen oberhalb der äußeren Oberfläche der Rotationswerkzeugplatte (14) angeordneten Schneidrand (14) und einen in die Rotationswerkzeugplatter eingebetteten Stützrand (20) aufweist, der eine Vielzahl von Kerben (22) hat,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rotationswerkzeugplatte (14) transparent ist,
eine Vielzahl von Verriegelungsverbindern (24) in die Rotationswerkzeugplatte (14) eingebettet ist und in die Kerben (22) des Stützrandes (20) eingreift, der Werkzeugzylinder (26) eine Vielzahl von durch die Rotationswerkzeugplatte (14) hindurch sichtbaren Aufnahmelöchern (309) aufweist,
die Rotationswerkzeugplatte (14) eine Vielzahl von außerhalb der Verriegelungsverbinder (24)verlaufenden, mit den Aufnahmelöchern (30) fluchtenden Befestigungslöchern (34) aufweist,
und die Rotationswerkzeugplatte (14) an dem Werkzeugzylinder (26) mittels durch die Befestigungslöcher (34) gehenden und in die Aufnahmelöcher ragenden Befestigungsmitteln...

Description

Die Erfindung betrifft ein Rotationsschneidwerkzeug zum Schneiden, Perforieren oder Kerben von Flachmaterial wie Papier, Pappe oder Karton, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Rotationsschneidwerkzeug ist aus der DE 1 611 635 B bekannt. Bei diesem Rotationsschneidwerkzeug wird die gekrümmte Rotationswerkzeugplatte, die aus einem Thermoplast, Metall oder Leichtmetall sein kann, an dem Werkzeugzylinder durch Aufspannen befestigt, wobei anzunehmen ist, daß die genaue Ausrichtung der Rotationswerkzeugplatte relativ zu dem Werkzeugzylinder schwierig ist, da die Oberfläche des Werkzeugzylinders durch die Rotationswerkzeugplatte hindurch nicht sichtbar ist. Ferner weist das vorbekannte Rotationsschneidwerkzeug ein solches Schneidlineal auf, an dessen Stützrand im Bereich zwischen den Kerben Widerhaken vorgesehen sind, die der Verankerung des Schneidlineals im Werkstoff der Rotationswerkzeugplatte dienen, ohne die Stabilität der Rotationswerkzeugplatte nachhaltig zu beeinflussen.

Ferner ist aus der DE 28 29 862 A1 ein Rotationsschneidwerkzeug bekannt, bei dem die Rotationswerkzeugplatte aus einem einteiligen oder mehrteiligen Mantel besteht, der an dem Werkzeugzylinder befestigt ist. Da der einteilige oder mehrteilige Mantel den Werkzeugzylinder vollständig umgibt, ist seine richtige Positionierung relativ zu dem Werkzeugzylinder nicht so problematisch wie wenn, wie bei dem gattungsgemäßen Rotationsschneidwerkzeug, eine den Umfang des Werkzeugzylinders nur zu einem Teil bedeckende Rotationswerkzeugplatte an dem Werkzeugzylinder schnell und genau zu befestigen ist. Ein den Werkzeugzylinder vollständig umgebender Mantel ist jedoch im Vergleich zu einer gekrümmten Rotationswerkzeugplatte schwieriger auszutauschen und voluminöser.

Außerdem ist aus der DE 27 16 893 A1 ein Schneidwerkzeug bekannt, bei dem die Werkzeugplatte eben ist. In diese Platte, die aus einem gehärteten Gußmaterial wie Beton, Asbest, Zement oder Epoxidharz besteht, ist der Stützrand des Schneidlineals eingebettet. Auf der der Schneidkante gegenüberliegenden Oberfläche der Platte ist eine Lochplatte zur Versteifung der Platte vorgesehen. Dieses Schneidwerkzeug eignet sich jedoch nicht für den Einsatz an einer Rotationsschneidmaschine.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das gattungsgemäße Rotationsschneidwerkzeug so weiterzubilden, daß die Rotationswerkzeugplatte an der Oberfläche des Werkzeugzylinders schnell und genau befestigt werden kann, wobei das Schneidlineal sicher in der Rotationswerkzeugplatte gehaltert und abgestützt wird und die Rotationswerkzeugplatte eine Verstärkung aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein schnelles und leichtes Befestigen von Rotationswerkzeugplatten an Werkzeugzylindern, wodurch verhindert wird, daß Werkzeuge durch schlechtes Positionieren der Befestigungslöcher zerstört werden. Die Verwendung eines transparenten Werkzeugplattenmaterials ermöglicht das einfache Beobachten und Erfassen der Aufnahmelöcher im Werkzeugzylinder, so daß die entsprechenden Befestigungslöcher in der Werkzeugplatte bestimmt werden können, um ein sicheres Befestigen der Werkzeugplatte am Werkzeugzylinder zu ermöglichen. Die Verriegelungsverbinder dienen dazu, das Schneidlineal in der Rotationswerkzeugplatte zu befestigen und abzustützen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Verbinder S-förmige Haken, welche in schlüssellochförmige Kerben eingreifen, die im Stützrand des Schneidlineals angeordnet sind. Die transparente Werkzeugplatte ermöglicht das ordnungsgemäße und genaue Positionieren der Befestigungslöcher in der Werkzeugplatte, wobei die Befestigungslöcher mit den Aufnahmelöchern ausgerichtet werden können, die im Werkzeugzylinder der Rotationsschneidmaschine angeordnet sind.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Darstellung eines Rotationsschneidwerkzeuges der Erfindung, in welcher ein Schneidlineal gehaltert ist,

2 ist eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Rotationsschneidwerkzeuges,

3 ist eine Seitenansicht des in den 1 und 2 gezeigten Schneidlineals mit einer Endansicht,

4 ist eine Vorderansicht einer Rotationsschneidmaschine mit einem daran befestigten Rotationsschneidwerkzeug, das in den 1 und 2 gezeigt ist,

5 ist eine perspektivische Darstellung des Übertragungsplattenmaterials, das längs eines Schneidzylinders angeordnet ist,

6 ist eine Seitenansicht der Übertragungsplatte, welche ein darin angeordnetes Schneidlineal zeigt,

7 ist eine Vorderansicht einer Dreiwalzen-Abbiegeeinrichtung zum Krümmen des in den 1–3 gezeigten Schneidlineals,

8 ist eine teilweise auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Rotationsschneidwerkzeugform, und

9 ist eine Seitenansicht des Rotationsschneidwerkzeugs und der Übertragungsplatte nach dem Entfernen von der in 8 gezeigten Rotationsschneidwerkzeugform.

Die 1 und 2 zeigen die bevorzugte Ausführungsform des Rotationsschneidwerkzeugs 10 der vorliegenden Erfindung. Das Rotationsschneidwerkzeug 10 weist ein Schneidlineal 12 auf, das in einer lichtdurchlässigen oder transparenten Rotationswerkzeugplatte 14 gehaltert ist. Das Schneidlineal 12 hat einen Schneidrand 16, der sich oberhalb der äußeren Oberfläche 18 der Rotationswerkzeugplatte 14 erstreckt, und einen Stützrand 20, der innerhalb der Rotationswerkzeugplatte 14 angeordnet ist. Das Schneidlineal 12 bildet eine vorbestimmte Schnittform 21 auf dem Rotationsschneidwerkzeug 10.
Der Schneidrand 16 des Schneidlineals 12 ist vorzugsweise scharf ausgebildet, um zu ermöglichen, daß es in ein vorgegebenes (nicht dargestelltes) Schnittmaterial die Form 21 einschneidet, einkerbt oder perforiert. Vorzugsweise erstreckt sich der Schneidrand 16 ungefähr 1/8'' oberhalb der äußeren Oberfläche 18 der Rotationswerkzeugplatte 14. Fachleute auf dem Gebiet erkennen jedoch, daß sich der Schneidrand 16 mit irgendeinem Abstand erstrecken kann, der von der spezifischen Anwendung vorgegeben wird.
Wie am besten aus 3 ersichtlich, weist der Stützrand 20 vorzugsweise eine Vielzahl von Kerben 22 auf. Wie in den 1 und 2 gezeigt, sind die Kerben 22 mit einer Vielzahl von Verriegelungsverbindern 24 verbunden, die durch die Rotationswerkzeugplatte 14 hindurch angeordnet sind. Die Verriegelungsverbinder 24 dienen sowohl für die Verstärkung der Rotationswerkzeugplatte 14 als auch zur Festlegung des Schneidlineals 12 in der Rotationswerkzeugplatte 14. Vorzugsweise bestehen die Kerben 22, wie gezeigt, aus schlüssellochförmigen Kerben, und die Verriegelungsverbinder 24 sind S-förmige Haken. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß auch andere Formen für die Kerben 22 und die Verriegelungsverbinder 24 verwendet werden können.
Die Rotationswerkzeugplatte 14 kann, wie am besten in den 1 und 2 gezeigt, aus irgendeinem geeigneten lichtdurchlässigen oder transparenten Material und mit irgendeiner geeigneten Stärke gebildet sein. Vorzugsweise ist die Rotationswerkzeugplatte 14 aus einem auf Epoxyd basierenden Material gebildet, das einen niedrigen Schrumpfungsfaktor beim Härten aufweist. Der niedrige Schrumpfungsfaktor ist erwünscht, um sicherzustellen, daß die Form 21, die vom Schneidlineal 12 gebildet wird, nicht abgeschrägt wird, wenn die Platte 14 gebildet wird, und um sicherzustellen, daß die erforderliche Form der Werkzeugplatte 14 beibehalten wird. Die Rotationswerkzeugplatte 14 weist ebenso eine Dicke von vorzugsweise zwischen 1/32'' bis 1/8'' auf, obwohl andere Dicken in Betracht gezogen werden, die durch besondere Verwendungen für das Rotationsschneidwerkzeug 10 vorgegeben sind.
Wie aus 4 ersichtlich, ist das Rotationsschneidwerkzeug 10 vorzugsweise derart dimensioniert, daß es auf einem diskreten Abschnitt eines Werkzeugzylinders 26 einer Rotationsschneidmaschine 28 verwendet werden kann. Alternativ kann das Rotationsschneidwerkzeug 10 jedoch derart dimensioniert sein, daß es den gesamten Werkzeugzylinder 26 abdeckt, und zahlreiche individuelle Rotationsschneidwerkzeuge können auf dem Werkzeugzylinder 26 befestigt werden. Für einen genauen Sitz auf dem Zylinder 26 muß der Krümmungsradius des Rotationsschneidwerkzeuges 10 mit demjenigen des Werkzeugzylinders 26 zusammenpassen.
Der bevorzugte Werkzeugzylinder 26 enthält eine Vielzahl von Aufnahmelöchern 30, die in einer gleichförmigen Matrix oder Reihenanordnung um seine äußere Oberfläche herum angeordnet sind, wie in 4 gezeigt. Das Rotationsschneidwerkzeug 10 ist auf dem Werkzeugzylinder 26 mittels einer Vielzahl von Befestigungsmitteln 32 befestigt, die durch Befestigungslöcher 34 hindurch angeordnet sind, welche sich in der Rotationswerkzeugplatte 14 des Werkzeugs 10 befinden. Die Befestigungsmittel 32 sind innerhalb der Aufnahmelöcher 30 im Werkzeugzylinder 26 festgelegt, um die Rotationswerkzeugplatte 14 des Rotationswerkzeuges 10 am Werkzeugzylinder 26 zu befestigen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Befestigungsmittel 32 Schrauben oder ähnliches, die in die vorzugsweise mit Gewinde versehenen Aufnahmelöcher 30 im Werkzeugzylinder 26 eingedreht sind.
Da die Rotationswerkzeugplatte 14 vorzugsweise lichtdurchlässig oder transparent ist, kann die erforderliche Positionierung der Befestigungslöcher 34 in der Werkzeugplatte 14 ohne weiteres durch eine visuelle Beobachtung bestimmt werden. Die Rotationswerkzeugplatte 14 wird auf dem Werkzeugzylinder 26 plaziert und gehalten sowie an spezifischer Stelle markiert, wo die Aufnahmelöcher 30 im Werkzeugzylinder 26 mit der Werkzeugplatte 14 fluchten und dann die Befestigungslöcher 34 plaziert werden können. Die Rotationswerkzeugplatte 14 wird dann vom Werkzeugzylinder 26 entfernt und die Befestigungslöcher 34 werden gebohrt oder anderweitig in die Werkzeugplatte 14 geformt. Nachdem die Befestigungslöcher 34 in der Werkzeugplatte 14 ausgebildet sind, wird die Werkzeugplatte 14 erneut auf dem Werkzeugzylinder 26 angeordnet und an diesem befestigt.
Wie in 4 gezeigt, weist die Rotationsschneidmaschine 28 auch einen Gegenzylinder 36 auf, der parallel zum Werkzeugzylinder 26 angeordnet ist und mit diesem in gegenüberliegen der Drehbeziehung steht. Befindet sich die Rotationsschneidmaschine 28 in Betrieb, dreht sich der Gegenzylinder 36 gegenläufig zum Werkzeugzylinder 26. Während des Betriebes der Rotationsschneidmaschine 28 wird Schnittmaterial wie Papier, Pappe oder Karton zwischen dem Werkzeugzylinder 26 und dem Gegenzylinder 36 eingeführt. Das Schneidlineal 12 in der Rotationswerkzeugplatte 14, welche auf dem Werkzeugzylinder 26 befestigt ist, und der Gegenzylinder 36 wirken zusammen, um das Schnittmaterial im Muster der Schnittform 21 zu schneiden, zu kerben oder zu perforieren.
Ein Verfahren zum Bilden des Rotationsschneidwerkzeuges 10 gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Wie in den 5 und 6 gezeigt, ist eine gekrümmte Schneidlinealübertragungsplatte 38 vorgesehen, die vorzugsweise aus einem Phenolmaterial 56 besteht und eine innere Oberfläche 40 und eine äußere Oberfläche 42 hat. Um sicherzustellen, daß das fertiggestellte Rotationsschneidwerkzeug 10 genau zum Werkzeugzylinder 26 paßt und an diesem befestigt werden kann, wird das Phenolmaterial 56, aus dem die Übertragungsplatte 38 gebildet wird, fest an einem Schneidzylinder 54 befestigt, welcher den gleichen Krümmungsradius wie der Werkzeugzylinder 26 auf der Rotationsschneidmaschine 28 hat. Vorzugsweise wird das Phenolmaterial 56 am Schneidzylinder 54 mittels Schrauben 58 oder ähnlichem befestigt. Alternativ kann das Phenolmaterial 56 mit dem Schneidzylinder 54 verklebt werden.
Eine (nicht gezeigte) von einem Computer numerisch gesteuerte (CNC) Maschine, die wirkungsmäßig mit dem Schneidzylinder 54 verbunden ist, welcher das Phenolübertragungsplattenmaterial 56 haltert, schneidet das Phenolmaterial 56, um die Übertragungsplatte 38 zu bilden, in einer Weise, die allgemein bekannt ist. Zusätzlich bildet die CNC-Maschine einen Schneidlinealkanal 44 in der Übertragungsplatte 38 im Muster der Schnittform 21.
Wie in 7 gezeigt, wird eine Dreiwalzen-Abbiegeeinrichtung 46 verwendet, um das Schneidlineal 12 in die Schnittform 21 zu biegen und zu formen, welche in die Übertragungsplatte 38 geschnitten ist. Da die Übertragungsplatte 38 und die sich ergebende Rotationswerkzeugplatte 14 gekrümmt sind, muß das Schneidlineal 12 auf den gleichen Krümmungsradius gekrümmt werden.
Wie aus den 5 und 6 ersichtlich, wird, nachdem das Schneidlineal 12 in der Dreiwalzen-Abbiegeeinrichtung 46 gekrümmt ist, der Schneidrand 16 des Schneidlineals 12 in die innere Oberfläche 40 der Übertragungsplatte 38 durch den Schneidlinealkanal 44 hindurch eingeführt, bis der Schneidrand 16 im wesentlichen auf gleicher Höhe mit der äußeren Oberfläche 42 der Übertragungsplatte 38 ist. An diesem Punkt liegt der Stützrand 20 des Schneidlineals 12 frei und erstreckt sich über die innere Oberfläche 40 der Übertragungsplatte 38 hinaus.
Wie in 8 gezeigt, ist die gekrümmte Übertragungsplatte 38 in der Rotationsschneidwerkzeugform 50 derart angeordnet, daß ihre innere Oberfläche 40 und der Stützrand 20 des Schneidlineals 12 freiliegen. Die Verriegelungsverbinder 24 sind mit den im Stützrand 20 vorhandenen Kerben 22 verbunden, wie vorstehend beschrieben. Infolgedessen sind auch die Verriegelungsverbinder 24 freiliegend, wie in 8 gezeigt.
Nachdem der Formzylinder 52 auf die innere Oberfläche 40 der Übertragungsplatte 38 abgesenkt und die Form 50 abgedichtet ist, wird ein auf Epoxyd basierendes Werkzeugplattenmaterial (vorzugsweise mit einem niedrigen Schrumpfungsfaktor) in die Form 50 bei Umgebungstemperatur eingespritzt. Das auf Epoxyd basierende Material wird bei einer erhöhten Temperatur ausgehärtet, bis das Epoxyd erhärtet und die lichtdurchlässige oder transparente Rotationswerkzeugplatte 14 auf der inneren Oberfläche 40 der Übertragungsplatte 38 bildet. Vorzugsweise wird das Werkzeugplattenmaterial bei 180°F ausgehärtet, obwohl in Betracht gezogen wird, daß vielerlei andere Aushärttemperaturen in Abhängigkeit des speziellen auf Epoxyd basierenden Materials und der spezifischen Anwendung verwendet werden könnten.
Wie in den 8 und 9 gezeigt, wird nach dem Formen der Rotationswerkzeugplatte 14 der Formzylinder 52 angehoben und die Rotationswerkzeugplatte 14 und die Übertragungsplatte 38 aus der Form 50 entfernt. Die Übertragungsplatte 38 wird dann mechanisch aus der Rotationswerkzeugplatte 14 entfernt und das sich ergebende Rotationsschneidwerkzeug 10 gebildet. Das Rotationsschneidwerkzeug 10 kann nun am Werkzeugzylinder 26 befestigt werden, um an der Rotationsschneidmaschine 28 eingesetzt zu werden.
Die folgenden Materialien sind zum Einsatz bei der vorliegenden Erfindung geeignet: Die Schneidlinealübertragungsplatte 38 kann aus einem Phenolmaterial gebildet sein, und die Rotationswerkzeugplatte 14 kann aus einem auf Epoxyd basierenden Material gebildet sein, welches einen niedrigen Schrumpfungsfaktor hat. Alternativ können die Übertragungsplatte 38 und das auf Epoxyd basierende Werkzeugplattenmaterial aus irgendeinem für die Anwendung geeigneten Material gebildet werden.
Wie ohne weiteres ersichtlich, wird in Betracht gezogen, daß vielerlei individuelle Rotationsschneidwerkzeuge 10 auf einem einzigen Werkzeugzylinder 26 befestigt werden können. Wesentlich ist hierbei, daß aufgrund der Lichtdurchlässigkeit oder Transparenz der Rotationswerkzeugplatte 14 ein genaues Ausrichten der Löcher, das zur ordnungsgemäßen Befestigung des Rotationsschneidwerkzeuges 10 auf dem Werkzeugzylinder 26 erforderlich ist, ohne weiteres und schnell bestimmt werden kann. Diese genaue Lochpositionierung führt dazu, daß weniger Rotationswerkzeugplatten 14 zerstört werden, wodurch die Materialkosten verringert werden.
Es ist zu beachten, daß die vorliegende Erfindung derart ausgebildet und gestaltet werden kann, daß sie für die Anwendung geeignet ist. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind nur als beispielhaft und nicht beschränkend anzusehen.

Claims

Rotationsschneidwerkzeug zum Schneiden, Perforieren oder Kerben von Flachmaterial wie Papier, Pappe oder Karton, mit einer gekrümmten Rotationswerkzeugplatte (14) die an der gekrümmten Oberfläche eines Werkzeugzylinders (26) einer Rotationsschneidmaschine befestigbar ist, und einem Schneidlineal, das einen oberhalb der äußeren Oberfläche der Rotationswerkzeugplatte (14) angeordneten Schneidrand (14) und einen in die Rotationswerkzeugplatter eingebetteten Stützrand (20) aufweist, der eine Vielzahl von Kerben (22) hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationswerkzeugplatte (14) transparent ist, eine Vielzahl von Verriegelungsverbindern (24) in die Rotationswerkzeugplatte (14) eingebettet ist und in die Kerben (22) des Stützrandes (20) eingreift, der Werkzeugzylinder (26) eine Vielzahl von durch die Rotationswerkzeugplatte (14) hindurch sichtbaren Aufnahmelöchern (309) aufweist, die Rotationswerkzeugplatte (14) eine Vielzahl von außerhalb der Verriegelungsverbinder (24)verlaufenden, mit den Aufnahmelöchern (30) fluchtenden Befestigungslöchern (34) aufweist, und die Rotationswerkzeugplatte (14) an dem Werkzeugzylinder (26) mittels durch die Befestigungslöcher (34) gehenden und in die Aufnahmelöcher ragenden Befestigungsmitteln (58) befestigbar ist.
Rotationsschneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerben (22) schlüssellochförmige Kerben sind.
Rotationsschneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsverbinder (24) S-förmige Haken sind.
Rotationsschneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidrand (16) des Schneidlineals (12) sich ungefähr 3,175 mm oberhalb der äußeren Oberfläche (18) der Rotationswerkzeugplatte (14) erstreckt.
Rotationsschneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationswerkzeugplatte aus einem Material auf Epoxidbasis besteht, das einen niedrigen Schrumpfungsfaktor aufweist.