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EP0924058B1 - Verfahren zum Ausbilden einer Matrizenhohlform und Prägevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Ausbilden einer Matrizenhohlform und Prägevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP0924058B1
EP0924058B1 EP98122724A EP98122724A EP0924058B1 EP 0924058 B1 EP0924058 B1 EP 0924058B1 EP 98122724 A EP98122724 A EP 98122724A EP 98122724 A EP98122724 A EP 98122724A EP 0924058 B1 EP0924058 B1 EP 0924058B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
embossing
tool
counter
subject
matrix form
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP98122724A
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English (en)
French (fr)
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EP0924058A1 (de
Inventor
Alfons Fergen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Winkler and Duennebier GmbH
Original Assignee
Winkler and Duennebier GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Winkler and Duennebier GmbH filed Critical Winkler and Duennebier GmbH
Publication of EP0924058A1 publication Critical patent/EP0924058A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0924058B1 publication Critical patent/EP0924058B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B31F1/00—Mechanical deformation without removing material, e.g. in combination with laminating
    • B31F1/07—Embossing, i.e. producing impressions formed by locally deep-drawing, e.g. using rolls provided with complementary profiles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B31—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
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    • B31F2201/07—Embossing
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    • B31F2201/0715—The tools being rollers
    • B31F2201/0717—Methods and means for forming the embossments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B31F2201/0723—Characteristics of the rollers
    • B31F2201/0728—Material
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    • B31F2201/07—Embossing
    • B31F2201/0782—Layout of the complete embossing machine, of the embossing line
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    • B31F2201/07—Embossing
    • B31F2201/0784—Auxiliary operations

Definitions

  • the invention relates to a method for forming a female mold in an embossing device for paper processing machines the preamble of claim 1.
  • envelopes, paper napkins, paper tissues etc. are provided with embossments if necessary, e.g. with the imprint a company logo. These impressions are made during the Manufacturing process within a paper processing machine executed. Almost finished envelopes, blank envelopes, Paper napkins, paper tissues, etc. between two cooperating embossing tools, male and female, with one impression Mistake.
  • the raised embossing tool is made of hardened To manufacture steel and as a counter tool a softened Insert copper plate.
  • the raised embossing tool, the patrix into the Copper plate pressed in and there a negative image of the patrix, a die cavity shape.
  • the advantage here is that within the male and the female produced in a production machine stand in a precisely aligned position to each other and their fit to each other.
  • the duration of the break-in period is disadvantageous in the production of the die cavity shape and the resulting one Load on the roller bearings.
  • Embossing tools have been known recently, in which one Male made of hardened steel against a female made of a tough elastic Material, e.g. Plastic, what works at not too thick paper thickness leads to excellent embossing results. Also
  • This combination of materials is used during a running-in phase by means of the hard patrix in a plate made of tough elastic Material molded the hollow form of the die. This process is very time consuming and takes an average of 4 - 5 Hours. Therefore it goes without saying that the running-in process not made in a production machine itself becomes.
  • the object of the invention is a method to develop, using embossing tools directly in a paper processing machine can run in and the time to Creation of a female mold using a hard stamp, a patrix, is drastically reduced.
  • the advantage achieved with the invention consists in particular in that the running-in process of the embossing device to produce a Die mold directly in a paper processing machine and the duration of the running-in period from 4 to 5 Hours is reduced to 1 to 2 minutes. Besides, will with the use of a tough elastic thermoplastic Plastic for the counter tool an inexpensive and low-wear Solution provided that is also small Setting errors between the stamp and the counter tool are forgiven.
  • the invention is based on an exemplary embodiment, that is shown in the drawing.
  • Figures 1 and 2 is a simply constructed embossing device 1 shown on a conveyor belt 2 for envelopes is arranged. It includes machine frames 3 and 4, an upper one and a lower embossing roller 5,6 as well as a drive train of several Drive wheels 7,8,9 by means of the feed and discharge rollers 10,11,12,13 and the lower embossing roller 6 are driven.
  • the transport path 2 tangent from below are between the Rollers 10,6,11,12 guide plates 14,15,16,17 arranged the are attached to trusses 19.
  • the lower embossing roller 6 is by means of a drive shaft 18 rotatably mounted in the machine frames 3,4. she receives their rotary drive via the drive wheel 8 assigned to them outside the machine frame 4 rotatably on the drive shaft 18 is stored.
  • the upper embossing roller 5 can be positioned fix relative to the lower embossing roller 6. That's what she is for ends, rotatably in pivot bearings 20,21, added.
  • the Swivel bearing 20, 21 in turn is at one end by means of a Bolt 22 pivotally mounted on the machine frame 3.4 and is at its other end by means of a screw bolt 23, which engages in a fixed support pin 24, supported.
  • the upper embossing roller 5 has a shaft 27 on which a Stamp carrier 28 is clamped displaceably and rotatably.
  • the stamp carrier 28 consists of a support and a Clamping part 29, 30, which by means of screws 31 on the shaft 27 are clamped.
  • a wing 32 is milled on the support part 29, on the one a male part 33 with a raised embossing motif 39 is fixed by screws 34 aligned.
  • the pivot bearing 21 is a double gear 35 on the shaft 27 fixed mounted, which engages in a drive gear 36 that on the drive shaft 18 of the lower embossing roller 6 and is attached.
  • the double gear 35 consists of a the shaft 27 clamped gear 37 and a coaxial thereto, Adjacent 38 arranged to reduce the backlash towards the gear wheel 36 Direction of rotation relative to the gear 37 by means not shown Spring elements clamped. This technique is general is known and is not shown and described here.
  • the lower embossing roller 6 comprises the drive shaft 18, on the one Slid on the roller body 40 and there rotatably with the help of a Clamping device 41 is locked. Between roller body 40 and the gear 36, spacer rings 42, 43 are arranged, the outer diameter are adapted to the roller body 40.
  • the roller body 40 is axially parallel over the entire length from the outside Groove 44 milled.
  • a plate-like counter tool 45 made of a tough elastic Material, preferably made of a thermoplastic material, aligned aligned. Left and right of the counter tool 45 the groove 40 is filled with filler pieces 46 which have an outer diameter bridge the groove 40.
  • counter tools 45 it is thus possible for counter tools 45 to be worn out by abrasion by heating the counter tool 45 again and intensifying it Embossing the stamp during the rotation of the embossing rollers 5 and 6 fully regenerate.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Machines For Manufacturing Corrugated Board In Mechanical Paper-Making Processes (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden einer Matrizenhohlform in einer Prägevorrichtung für Papierverarbeitungsmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist üblich, Briefumschläge, Papierservietten, Papiertaschentücher usw. bei Bedarf mit Einprägungen zu versehen, z.B. mit der Einprägung eines Firmenlogos. Diese Einprägungen werden während des Fertigungsprozesses innerhalb einer Papierverarbeitungsmaschine ausgeführt. Hierbei werden fast fertige Briefumschläge, Briefumschlagrohlinge, Papierservietten, Papiertaschentücher usw. zwischen zwei kooperierenden Prägewerkzeugen, Patrize und Matrize, mit einer Einprägung versehen.
Es ist bekannt, sowohl Patrize als auch Matrize aus gehärtetem Stahl herzustellen. Dies bietet den Vorteil einer hohen Verschleißfestigkeit. Nachteilig jedoch ist, daß Patrize und Matrize in der Herstellung teuer sind. Hinzu kommt, daß sie zum Prägen haargenau ausgerichtet sein müssen, da es ansonsten sowohl zu Schäden am zu prägenden Werkstück als auch am Werkzeug selbst kommt.
Bekannt ist auch, das erhabene Prägewerkzeug, die Patrize, aus gehärtetem Stahl zu fertigen und als Gegenwerkzeug eine weichgemachte Kupferplatte einzusetzen. Während eines Einlaufprozesses wird bei dieser Kombination das erhabene Prägewerkzeug, die Patrize, in die Kupferplatte eingepreßt und dort ein negatives Abbild der Patrize, eine Matrizenhohlform, erzeugt. Vorteilhaft dabei ist, daß innerhalb einer Produktionsmaschine die Patrize und die erzeugte Matrize in genau ausgerichteter Position zueinander stehen und ihre Paßform zueinander stimmt. Nachteilig ist die Dauer der Einlaufzeit bei der Erzeugung der Matrizenhohlform sowie die dabei auftretende Belastung der Walzenlagerungen.
Seit jüngerer Zeit sind Prägewerkzeuge bekannt, bei denen eine Patrize aus gehärtetem Stahl gegen eine Matrize aus einem zähelastischen Werkstoff, z.B. Kunststoff, arbeitet, was bei nicht zu dicken Papierstärken zu hervorragenden Prägeergebnissen führt. Auch bei dieser Materialkombination wird während einer Einlaufphase mittels der harten Patrize in einer Platte aus zähelastischem Material die Hohlform der Matrize ausgeformt. Dieser Vorgang ist sehr zeitaufwendig und dauert durchschnittlich zwischen 4 - 5 Stunden. Deshalb ist es selbstverständlich, daß der Einlaufvorgang nicht in einer Produktionsmaschine selbst vorgenommen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, wobei man Prägewerkzeuge direkt in einer Papierverarbeitungsmaschine einlaufen lassen kann und die Zeit zur Erzeugung einer Matrizenhohlform mittels eines harten Prägestempels, einer Patrize, drastisch reduziert ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor sowie aus der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß der Einlaufvorgang der Prägevorrichtung zur Erzeugung einer Matrizenhohlform direkt in einer Papierverarbeitungsmaschine vorgenommen wird und die Dauer der Einlaufzeit von 4 bis 5 Stunden auf 1 bis 2 Minuten herabgesetzt ist. Außerdem wird mit der Verwendung eines zähelastischen thermoplastischen Kunststoffes beim Gegenwerkzeug eine kostengünstige und verschleißarme Lösung zur Verfügung gestellt, die auch kleine Einstellfehler zwischen Prägestempel und Gegenwerkzeug verzeiht.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, beschrieben.
Dabei zeigen:
Fig. 1
eine schematische Seitenansicht einer Prägevorrichtung
Fig. 2
eine Draufsicht der beiden Prägewalzen
In den Figuren 1 und 2 ist eine einfach aufgebaute Prägevorrichtung 1 gezeigt, die an einer Transportbahn 2 für Briefumschläge angeordnet ist. Sie umfaßt Maschinengestelle 3 und 4, eine obere und eine untere Prägewalze 5,6 sowie einen Antriebszug aus mehreren Antriebsrädern 7,8,9 mittels denen Zu- und Abförderwalzen 10,11,12,13 und auch die untere Prägewalze 6 angetrieben sind. Die Transportbahn 2 von unten her tangierend sind zwischen den Walzen 10,6,11,12 Führungsbleche 14,15,16,17 angeordnet, die auf Traversen 19 befestigt sind.
Die untere Prägewalze 6 ist mit Hilfe einer Antriebswelle 18 drehbar in den Maschinengestellen 3,4 gelagert. Sie erhält ihren Drehantrieb über das ihr zugeordnete Antriebsrad 8, das außerhalb des Maschinengestelles 4 drehfest auf der Antriebswelle 18 gelagert ist. Die obere Prägewalze 5 läßt sich lagemäßig relativ zur unteren Prägewalze 6 fixieren. Dazu ist sie endseitig, drehbar in Schwenklagern 20,21, aufgenommen. Das Schwenklager 20,21 wiederum ist an einem Ende mittels eines Bolzens 22 schwenkbar am Maschinengestell 3,4 gelagert und wird an seinem anderen Ende mittels eines Schraubenbolzens 23, der in einen lagefesten Stützbolzen 24 eingreift, abgestützt. Mit Hilfe von auf den Schraubenbolzen 23 angeordneten und dort an Muttern 25 abgestützten Druckfedern 26, die von oben auf die Schwenklager 21,22 drücken, werden diese und damit auch die obere Prägewalze 5 mit einer einstellbaren Kraft zur unteren Prägewalze 6 hin beaufschlagt. Darüber hinaus ist die obere Prägewalze 5 zur unteren Prägewalze 6 im Abstand und Parallelität einstellbar, wozu die Schraubenbolzen 23 mehr oder weniger in ihre Stützbolzen 24 hineingedreht werden.
Die obere Prägewalze 5 weist eine Welle 27 auf, auf der ein Stempelträger 28 verschieb- und verdrehbar festgeklemmt ist. Der Stempelträger 28 besteht aus einem Trag- und einem Klemmteil 29,30, die mittels Schrauben 31 auf der Welle 27 geklemmt sind. Am Tragteil 29 ist eine Tragfläche 32 angefräst, auf der eine Patrize 33 mit erhabenem Prägemotiv 39 mittels Schrauben 34 ausgerichtet fixiert ist. Neben dem Schwenklager 21 ist ein Doppelzahnrad 35 auf der Welle 27 fix gelagert, das in ein Antriebszahnrad 36 angreift, das auf der Antriebswelle 18 der unteren Prägewalze 6 gelagert und befestigt ist. Das Doppelzahnrad 35 besteht aus einem auf der Welle 27 festgeklemmten Zahnrad 37 und einem dazu koaxial, daneben angeordneten Beiläufer 38 zur Reduzierung des Zahnspieles hin zum Zahnrad 36. Dazu ist der Beiläufer 38 in Verdrehrichtung gegenüber dem Zahnrad 37 mittels nicht gezeigten Federelementen verspannt. Diese Technik ist allgemein bekannt und wird hier nicht näher gezeigt und beschrieben.
Die untere Prägewalze 6 umfaßt die Antriebswelle 18, auf die ein Walzenkörper 40 aufgeschoben und dort drehfest mit Hilfe einer Klemmeinrichtung 41 arretiert ist. Zwischen Walzenkörper 40 und dem Zahnrad 36 sind Distanzringe 42,43 angeordnet, die im Außendurchmesser dem Walzenkörper 40 angepaßt sind. In den Walzenkörper 40 ist achsparallel über die gesamte Länge von außen eine Nut 44 eingefräst. In der Nut 40 ist gegenüber dem Prägestempel 33 ein plattenartiges Gegenwerkzeug 45 aus einem zähelastischen Material, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, ausgerichtet befestigt. Links und rechts des Gegenwerkzeuges 45 ist die Nut 40 mit Füllstücken 46 belegt, die im Außendurchmesser die Nut 40 überbrücken.
Nachfolgend ist ein Verfahren zum Erzeugen einer Matrizenhohlform in der Prägevorrichtung 1 in Einzelschritten beschrieben:
  • A Abstellen der oberen Prägewalze 5 von der unteren Prägewalze 6 innerhalb des Eingriffsbereiches der Zahnräder 35,36, durch Herausdrehen der Schraubenbolzen 23 aus dem Stützbolzen 24.
  • B Ausrichten und Festschrauben des Prägestempels 33, der Patrize, mit erhabenem Prägemotiv 39 auf der Tragfläche 32 des Stempelträgers 28 mittels den Schrauben 34.
  • C Einbau des plattenförmigen Gegenwerkzeuges 45 innerhalb der Nut 40 der unteren Prägewalze 6 in ausgerichteter Stellung zum Prägestempel 33. Das Gegenwerkzeug 45 aus zähelastischem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise ein ultrahochmolekulares Niederdruckpolyethylen, weist eine glatte nach außen gebogene Oberfläche 45' auf, die im Außendurchmesser dem Mantel 40' des Walzenkörpers 40 entspricht.
  • D Erwärmen der Oberfläche 45' im Heißluftstrom 47 eines Heißluftgebläses 48,bis diese einen plastischen, teigigen Zustand erreicht.
  • E Anstellen der oberen Prägewalze 5 an die untere Prägewalze 6 bei weiterer Wärmezufuhr zum Gegenwerkzeug 45 und bei gleichzeitiger Drehbewegung der Prägewalzen 5 und 6, bis sich das erhabene Prägemotiv 39 in die erwärmte, plastisch gemachte Oberfläche 45' des Gegenwerkzeuges 45 eingegraben und dort ein negatives Abbild des Prägemotives 39 als Matrizenhohlform 39' erzeugt hat.
  • F Fortsetzung der Walzendrehbewegung, bis die Oberfläche 45' des Gegenwerkzeuges 45 erkaltet ist und eine Matrizenhohlform 39' dauerhaft ausgebildet ist.
  • G Abstellen der Prägewalze 5 von der Prägewalze 6, bis zwischen den Tiefstellen des Prägestempels und den Hochstellen des Gegenwerkzeuges der Abstand einer Papierstärke erreicht ist.
    • Die Erfindung ist schließlich nicht auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr sind auch noch Abwandlungen möglich, ohne von dem grundsätzlichen Erfindungsgedanken abzuweichen.
    So ist es möglich, durch Abrieb verschlissene Gegenwerkzeuge 45 durch eine erneute Erwärmung des Gegenwerkzeuges 45 und verstärkte Anstellung des Prägestempels während der Rotation der Prägewalzen 5 und 6 wieder voll zu regenerieren.

    Claims (9)

    1. Verfahren zum Ausbilden einer Matrizenhohlform innerhalb einer Prägevorrichtung für Papierverarbeitungsmaschinen, insbesondere für Maschinen zur Herstellung von Briefumschlägen, Servietten, Taschentücher usw., mit zwei an einer Transportbahn für Papierprodukte gegenüberliegend angeordneten und rotierend angetriebenen Prägewalzen (5,6), wovon eine erste einen ein erhabenes Prägemotiv aufweisenden harten Prägestempel (33), eine Patrize, trägt und eine zweite Prägewalze ein Gegenwerkzeug (45) dazu aus einem zähelastischen bis zähharten Material und wobei durch Einstellen des Abstandes der Prägewalzen zueinander mittels des Prägestempels ein bleibendes negatives Abbild des Prägemotives als Matrizenhohlform in das Gegenwerkzeug eingeprägt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenwerkzeug (45) und/oder der Prägestempel (33) unmittelbar vor dem Einarbeiten des Prägestempels (33) in das Gegenwerkzeug (45) erhitzt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizenhohlform (39') in dem Gegenwerkzeug (45) mittels des Prägestempels (33) direkt in der Papierverarbeitungsmaschine erzeugt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenwerkzeug (45) im Heißluftstrom erwärmt wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenwerkzeug (45) durch Wärmestrahlung erwärmt wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Gegenwerkzeug (45) aus einem thermoplastischen Kunststoff dieses so lange erwärmt wird, bis dessen Oberfläche (45') einen plastischen Zustand aufweist.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitiger Rotation der Prägewalzen (5) und (6) der Abstand zwischen diesen so reduziert wird, bis der Prägestempel (33) mit seinem erhabenen Prägemotiv (39) in die Oberfläche (45') des Gegenwerkzeuges (45) eindringt und dort ein bleibendes, negatives Abbild des Prägemotives (39) als Matrizenhohlform (39') einprägt.
    7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitiger Rotation der Prägewalzen (5,6) der Abstand zwischen diesen so eingestellt ist, daß das Prägemotiv (39) des Prägestempels (33) in die Oberfläche (45') des Gegenwerkzeuges (45) eindringt und dort ein bleibendes negatives Abbild des Prägemusters (39) als Matrizenhohlform (39') einprägt.
    8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägewalzen (5 und 6) so lange in Rotation gehalten werden, bis das Gegenwerkzeug (45) abgekühlt ist und die erzeugte Matrizenhohlform (39') verfestigt ist.
    9. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß während der Rotation der Prägewalzen (5 und 6) noch weiter Wärme zugeführt wird.
    EP98122724A 1997-12-17 1998-11-28 Verfahren zum Ausbilden einer Matrizenhohlform und Prägevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Expired - Lifetime EP0924058B1 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

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    DE19756094 1997-12-17
    DE19756094A DE19756094A1 (de) 1997-12-17 1997-12-17 Verfahren zum Ausbilden einer Matrizenhohlform und Prägevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0924058A1 EP0924058A1 (de) 1999-06-23
    EP0924058B1 true EP0924058B1 (de) 2004-04-14

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    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP98122724A Expired - Lifetime EP0924058B1 (de) 1997-12-17 1998-11-28 Verfahren zum Ausbilden einer Matrizenhohlform und Prägevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

    Country Status (5)

    Country Link
    US (1) US6105492A (de)
    EP (1) EP0924058B1 (de)
    JP (1) JPH11235771A (de)
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    DE (2) DE19756094A1 (de)

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