DE10150064B4

DE10150064B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Längsschneiden einer Folienbahn

Info

Publication number: DE10150064B4
Application number: DE10150064.5A
Authority: DE
Inventors: Jens Weinhold; Mario Mühle; Joachim Lauckner
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: ITMI20021998A1; DE10150064A1; AT500224A1; AT500224B1

Abstract

Verfahren zum Längsschneiden einer Folienbahn (7) in eine Mehrzahl von Bändchen (8), bei welchem die Folienbahn (7) mit einer Führungsgeschwindigkeit (V_F) in einer Führungsebene (18) geführt wird, bei welchem eine Mehrzahl mit Abstand zueinander angeordneter Messer (11) die Führungsebene (18) durchdringen, bei welchem die Folienbahn (7) mit der Führungsgeschwindigkeit (V_F) gegen die Schneiden (12) der Messer (11) geführt und in die Mehrzahl der Bändchen (8) zerteilt wird und bei welchem diese Mehrzahl der Bändchen (8) mit der Führungsgeschwindigkeit (V_F) abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (12) der Messer (11) sich in Laufrichtung der Folienbahn (7) mit einer vorgebbaren Messergeschwindigkeit (V_M) bewegen oder sich zur gleichmäßigen Abnutzung schrittweise mit einer vorgebbaren Messergeschwindigkeit (V_M) in Laufrichtung der Folienbahn (7) bewegen und dass die Messergeschwindigkeit (V_M) kleiner ist als die Führungsgeschwindigkeit (V_F) der Folienbahn (7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Längsschneiden einer Folienbahn in eine Mehrzahl von Bändchen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Es ist bekannt, dass zur Herstellung von schmalen Folienbändchen eine Folienbahn zerteilt wird. Bei dem gattungsgemäßen Verfahren und der gattungsgemäßen Vorrichtung, wie beispielsweise aus der DE 22 01 907 A1 bekannt, werden hierzu eine Mehrzahl von feststehenden Messern in eine Führungsebene der Folienbahn gehalten. Die Folienbahn wird gegen die Schneiden der Messer geführt und so in die Mehrzahl der Bändchen zerschnitten.
Hierzu ist es aus der DE 43 29 059 A1 auch bekannt, scheibenförmige Messer zum Schneiden von Folienbahnen mittels Distanzstücken auf einer Achse anzuordnen, die nach gewissen Zeitspannen ein Stück gedreht werden, wenn einzelne Bereiche nicht mehr scharf sind.
Auch aus der CH 657 304 A5 ist ein scheibenförmiges Messer bekannt, welches bei Abnutzung eines Schneidbereiches mit einem Schrittmotor weitergedreht werden kann.
Aus der DE 307 768 A sind mit großer Geschwindigkeit in Bewegungsrichtung einer Papierbahn rotierende Messer bekannt, die aufgrund ihrer Rotation die Papierbahn zerschneiden.
Keine dieser Schriften beschäftigt sich mit der Erwärmung der Messer im Betrieb.
Um die Produktivität derartiger Anlagen zu steigern, ist zunehmend der Wunsch vorhanden, möglichst hohe Führungsgeschwindigkeiten der Folien einzustellen. Hierbei wurde beobachtet, dass mit zunehmender Geschwindigkeit der Folienbahn eine zunehmende Erwärmung der Schneiden an den Messern eintritt. Die Erwärmung der Messer führt jedoch dazu, dass ein unerwünschter Wärmeeintrag in das Folienbändchen eingeleitet wird. Hieraus resultiert eine thermische Beschädigung der Randbereiche des Folienbändchens. Ein weiteres Problem bei hohen Geschwindigkeiten liegt darin, dass die Schneiden der Messer relativ schnell verschleißen.
Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Längsschneiden einer Folienbahn derart weiterzubilden, dass auch bei größeren Führungsgeschwindigkeiten der Folienbahn qualitativ hochwertige und gleichmäßige Bändchen geschnitten werden können.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, beim Längsschneiden der Folienbahn möglichst hohe Standzeiten der Messer zu erreichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 5 gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die an den Schneiden der Messer wirkenden Reibkräfte unmittelbar von der Führungsgeschwindigkeit der Folienbahn abhängig sind. Je höher die Führungsgeschwindigkeit der Folienbahn, desto größer sind die an den Schneiden wirkenden Reibkräfte, die unmittelbar zur Erwärmung der Schneiden führen. Um trotz hoher Führungsgeschwindigkeiten eine geringere Schneidgeschwindigkeit zu realisieren, werden die Schneiden der Messer mit einer Messergeschwindigkeit in Laufrichtung der Folienbahn bewegt. Damit ist die wirksame Schneidgeschwindigkeit kleiner als die Führungsgeschwindigkeit der Folienbahn. Die Schneidgeschwindigkeit stellt sich als Relativgeschwindigkeit zwischen der Folienbahn und den Messern ein. Hierbei ist die Messergeschwindigkeit der bewegten Messer stets kleiner als die Führungsgeschwindigkeit, um ein sicheres Längsschneiden der Folienbahn zu gewährleisten.
Die Erfindung war auch nicht durch die DE 93 03 547 U1 naheliegend. Die bekannte Vorrichtung basiert darauf, dass ein bahnförmiges Material nach dem Prinzip einer Schere zerteilt wird. Hierzu greift eine rotierende Messerklinge in eine zur Messerklinge gegenüberliegende Nut einer Walze. Das bahnförmige Material wird am Umfang der Walze geführt und dabei durch die in der Nut eintauchende Schneide der Messerklinge zerteilt. Bei diesem Prinzip wird das Messer gegenüber der Materialbahn mit größerer Geschwindigkeit bewegt. Ein derartiger Zustand würde jedoch beim Längsschneiden einer Folienbahn dazu führen, dass kein Einschneiden in die Folie erfolgt. Aufgrund der Elastizität der Folienbahn würde kein sicherer Einschnitt erreicht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist daher erforderlich, dass die Messergeschwindigkeit der bewegten Schneide stets kleiner ist als die Führungsgeschwindigkeit der Folie. Das die Führungsebene durchdringende Messer wirkt somit bremsend auf die Folienbahn ein, so dass ein gleichmäßiger Einschnitt und Zerteilen der Folienbahn erfolgt.
Um in Abhängigkeit von der Folienart oder der Folienstärke eine für jeden Typ optimale Schneidgeschwindigkeit zu erhalten, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Messergeschwindigkeit der Messer unabhängig von der Führungsgeschwindigkeit der Folienbahn einstellbar. Damit lässt sich jede beliebige Relativgeschwindigkeit zwischen den bewegten Messern und der geführten Folienbahn einstellen.
Für den Fall, dass die Folienbahn bei niedriger Führungsgeschwindigkeit zerteilt werden muss, wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante vorgeschlagen, die Messer nur schrittweise zu bewegen, um eine gleichmäßige Abnutzung der Schneiden bei maximaler Schneidgeschwindigkeit zu erreichen.
Es ist jedoch auch möglich, die Messergeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Änderung der Führungsgeschwindigkeit zu steuern. Somit wird gewährleistet, dass bei unterschiedlichen Führungsgeschwindigkeiten der Folienbahn beispielsweise eine im Wesentlichen konstante Schneidgeschwindigkeit eingehalten wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besitzt einen Messerhalter, an welchem eine Mehrzahl mit Abstand zueinander angeordnete Messer angebracht ist. Die Messer durchdringen eine Führungsebene mit jeweils zumindest einer Schneide zum Schneiden der in der Führungsebene geführten Folienbahn in eine Mehrzahl von Bändchen. Erfindungsgemäß ist an dem Messerhalter ein Antriebsmittel vorgesehen, durch welches die Messer in Laufrichtung der Folie mit einer Messergeschwindigkeit antreibbar sind.
Um möglichst hohe Standzeiten und einen gleichmäßigen Verschleiß der Schneiden an den Messern zu erreichen, sind bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Messer scheibenförmig mit jeweils einer umlaufenden Schneide ausgebildet. Das Antriebsmittel wird dabei durch eine angetriebene Antriebswelle gebildet, auf welcher die Messer in Abstand zueinander befestigt sind. Die Antriebswelle ist an dem Messerhalter drehbar gelagert. Auf diese Weise erfolgt ein gleichmäßiger Verschleiß der gesamten Schneide. Ein Austausch ist erst nach vollständiger Abnutzung erforderlich.
Die umlaufende Schneide könnte jedoch auch an einem Messerband gebildet sein, das über ein oder mehrere Rollen geführt ist. Damit können noch höhere Standzeiten erreicht werden.
Bei Verwendung scheibenförmiger Messer ist die Antriebswelle bevorzugt aus einem Vieleckquerschnitt gebildet, so dass die Messer sowie die zwischen zwei benachbarten Messern aufgesteckten Distanzstücke drehsicher an der Antriebswelle gehalten werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Antriebsmittel einen Motor und eine mit dem Motor gekoppelte Steuereinrichtung auf, so daß eine vorbestimmte Messergeschwindigkeit einstellbar ist. Die Steuereinrichtung kann zusätzlich mit einem Sensor verbunden sein, welcher zur Erfassung einer Führungsgeschwindigkeit der Folienbahn vorgesehen ist. Damit lässt sich vorteilhaft eine vorgegebene konstante Schneidgeschwindigkeit einhalten.
Zur Veränderung einer Einschnitttiefe sowie zur Veränderung einer Schneidspannung ist der Messerhalter vorteilhaft durch einen schwenkbar gelagerten Schwenkarm gebildet. Der Schwenkarm ist mit einem Schwenkgetriebe gekoppelt, das vorzugsweise stufenlos verstellbar ist, um eine bestimmte Position des Schwenkarms zur Einstellung einer Schnitttiefe einzustellen. Es können ohne erheblichen Kraftaufwand präzise Einstellungen der Schnitttiefe vorgenommen werden. Eine Verstellung von Anschlägen ist entbehrlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung wird anhand einiger Ausführungsbeispiele im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es stellen dar:
1 schematisch eine Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 schematisch eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels aus 1;
3 schematisch eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4 schematisch eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels aus 3.
In 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten dargestellt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
Die Vorrichtung weist einen Messerhalter 1 auf, der zwischen einer Eingangswalze 9 und einer Ausgangswalze 10 angeordnet ist. Die Eingangswalze 9 und die Ausgangswalze 10 spannen eine Führungsebene 18 auf, in welcher eine Folienbahn 7 geführt wird. Alternativ können die Eingangswalze 9 und die Ausgangswalze 10 auch durch feststehende Stangen ersetzt werden. Die Folienbahn 7 ist aus einem Kunststoff hergestellt, der nach dem Extrudieren über mehrere Walzen und Behandlungsstufen zu der Folienbahn 7 bearbeitet wird. Die Herstellung der Folienbahn 7 und das Zerschneiden zu Folienbändchen erfolgt vorzugsweise in einem Einstufenprozess.
Der Messerhalter 1 weist eine Antriebswelle 2 auf, die an ihren Enden in den Lagerstellen 3 und 4 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 2 besitzt einen Vieleckquerschnitt. Auf die Antriebswelle 2 sind abwechslend ein scheibenförmiges Messer 11 und ein Distanzstück 6 aufgesteckt. Die Messer 11 und die Distanzstücke 6 sind an der Antriebswelle 2 befestigt, so daß die Abstände zwischen den Messern 11 jeweils die Breite der zu schneidenden Bändchen 8 bilden.
An einem Lagerende der Antriebswelle 2 ist ein Motor 5 vorgesehen, der mit der Antriebswelle 2 verbunden ist. Der Motor 5 ist mit einer Steuereinrichtung 16 gekoppelt. Durch den Motor 5 lassen sich die Antriebswelle und damit die an der Antriebswelle 2 befestigten Messer 11 in Laufrichtung der Folienbahn 7 bewegen. Die Messer 11 besitzen an ihrem Umfang eine umlaufende Schneide 12.
Wie in 2 dargestellt ist, durchdringen die Messer 11 die zwischen den Walzen 9 und 10 aufgespannte Führungsebene 18, so daß die Schneiden 12 in die Folienbahn 7 einschneiden. Dabei wird die Folienbahn 7 mit der Führungsgeschwindigkeit v_F geführt. Hierzu können die Eingangswalze 9 oder die Ausgangswalze 10 oder beide Walzen 9 und 10 angetrieben sein. Die Antriebswelle 2 wird gleichzeitig über den Antriebsmotor 5 derart angetrieben, daß die Messer 11 eine Umfangsgeschwindigkeit an der Schneide 12 aufweisen, die gleich einer Messergeschwindigkeit v_M ist. Dabei stellt sich eine Schneidgeschwindigkeit v_S ein, die sich aus der Differenz zwischen der Führungsgeschwindigkeit v_F und der Messergeschwindigkeit v_M bildet. v_S = v_F – v_M
Die Messergeschwindigkeit v_M kann hierbei auch extrem langsame Werte annehmen, wenn eine relativ geringe Führungsgeschwindigkeit v_F der Folienbahn 7 vorherrscht. Um eine vorgegebene Messergeschwindigkeit v_M einzustellen, wird der Motor 5 über die Steuereinrichtung 16 entsprechend angesteuert.
Es ist auch möglich, daß bei extrem langsamen Führungsgeschwindigkeiten v_F der Folie 7 die Messergeschwindigkeit v_M nur schrittweise aufgegeben wird, so daß die Messer 11 durch die Antriebswelle 2 abwechselnd bewegt und stillstehend gehalten werden.
In 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in verschiedenen Ansichten dargestellt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren. Hierbei haben die Bauteile mit gleicher Funktion identische Bezugszeichen erhalten.
Das in 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im wesentlichen identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Insoweit wird zu der vorhergehenden Beschreibung Bezug genommen und nur die Unterschiede werden nachfolgend beschrieben.
Der Messerhalter 1 weist die Schwenkarme 13 auf, die mit einem Ende an einer Schwenkachse 14 befestigt sind. An dem gegenüberliegenden Ende der Schwenkarme 13 ist eine Antriebswelle 2 drehbar gelagert gehalten. Auf der Antriebswelle 2 sind mehrere Messer 11 und mehrere Distanzstücke 6 abwechselnd hintereinander angeordnet. Die Antriebswelle 2 ist mit dem Motor 5 gekoppelt. Der Motor 5 wird über die Steuereinrichtung 16 gesteuert. Dabei ist die Steuereinrichtung 16 mit einem Sensor 17 verbunden, welche die Führungsgeschwindigkeit der Folienbahn 7 erfaßt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird hierzu die Drehzahl der Eingangswalze 9 mittels des Sensors 17 gemessen.
Die Schwenkachse 14 mit den Schwenkarmen 13 ist durch ein Schwenkgetriebe 15 stufenlos verstellbar. Durch manuelle Betätigung des Schwenkgetriebes 15 läßt sich so der Messerhalter 1 in einer zum Schneiden der Folienbahn 7 optimalen Position justieren. Insbesondere können damit die Schnittiefen der in die Folienbahn 7 eindringenden Schneiden 12 der Messer 11 eingestellt werden.
Bei dem in 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Messer 12 durch den Motor 5 auf eine vorgegebene Messergeschwindigkeit angetrieben. Die Messergeschwindigkeit läßt sich dabei in Abhängigkeit von der Führungsgeschwindigkeit der Folienbahn 7 verändern. Hierzu wird in der Steuereinrichtung 16 das Sensorsignal des Sensors 17 derart ausgewertet, daß beispielsweise bei einer erhöhten Führungsgeschwindigkeit der Folienbahn 7 eine Korrektur der Messergeschwindigkeit in der Art durchgeführt wird, daß eine definierte Schneidgeschwindigkeit eingehalten wird. Es ist jedoch auch möglich, in der Steuereinrichtung 16 einen Wert für die maximal zulässige Schneidgeschwindigkeit zu hinterlegen. Im Betrieb könnte dann anhand der gemessenen Führungsgeschwindigkeit die dazugehörige Messergeschwindigkeit ermittelt werden und von der Steuereinrichtung 16 dem Motor 5 aufgegeben werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und durch die erfindungsgemäße Vorrichtung können Folienbahnen auch bei hohen Geschwindigkeiten zu Bändchen geschnitten werden, ohne daß eine zu große lokale Wärmeeintragung in die Bändchen erfolgt. Eine Kühlung der Schneidstellen ist nicht erforderlich. Zudem wird der Verschleiß der Schneiden reduziert, und bei Einsatz von Messern mit umlaufenden Schneiden ist ein Schneidenwechsel nicht erforderlich. Ein Austausch der Messer ist erst nach vollständiger Abnutzung der Schneiden erforderlich. Durch die Bewegung der Messer erfolgt somit ein gleichmäßiger Verschleiß der gesamten Schneide. Damit werden Produktionsunterbrechungen aufgrund von Messerwechseln auf ein Minimum reduziert.
Bezugszeichenliste

1: Messerhalter
2: Antriebswelle
3: Lagerstelle
4: Lagerstelle
5: Motor
6: Distanzstück
7: Folienbahn
8: Bändchen
9: Eingangswalze
10: Ausgangswalze
11: Messer
12: Schneide
13: Schwenkarm
14: Schwenkachse
15: Schwenkgetriebe
16: Steuereinrichtung
17: Sensor
18: Führungsebene

Claims

Verfahren zum Längsschneiden einer Folienbahn (7) in eine Mehrzahl von Bändchen (8), bei welchem die Folienbahn (7) mit einer Führungsgeschwindigkeit (V_F) in einer Führungsebene (18) geführt wird, bei welchem eine Mehrzahl mit Abstand zueinander angeordneter Messer (11) die Führungsebene (18) durchdringen, bei welchem die Folienbahn (7) mit der Führungsgeschwindigkeit (V_F) gegen die Schneiden (12) der Messer (11) geführt und in die Mehrzahl der Bändchen (8) zerteilt wird und bei welchem diese Mehrzahl der Bändchen (8) mit der Führungsgeschwindigkeit (V_F) abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (12) der Messer (11) sich in Laufrichtung der Folienbahn (7) mit einer vorgebbaren Messergeschwindigkeit (V_M) bewegen oder sich zur gleichmäßigen Abnutzung schrittweise mit einer vorgebbaren Messergeschwindigkeit (V_M) in Laufrichtung der Folienbahn (7) bewegen und dass die Messergeschwindigkeit (V_M) kleiner ist als die Führungsgeschwindigkeit (V_F) der Folienbahn (7).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messergeschwindigkeit (V_M) der Messer (11) zur Einhaltung einer vorgegebenen Schneidgeschwindigkeit (V_S) unabhängig von der Führungsgeschwindigkeit (V_F) der Folienbahn (7) einstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidgeschwindigkeit (V_S) gleich der Führungsgeschwindigkeit (V_F) ist und dass die Messer (11) nur schrittweise mit der Messergeschwindigkeit (V_M) bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgeschwindigkeit (V_F) der Folienbahn (7) laufend erfasst wird und dass die Messergeschwindigkeit (V_M) der Messer (11) in Abhängigkeit von der Änderung der Führungsgeschwindigkeit (V_F) gesteuert wird.
Vorrichtung mit einem Messerhalter (1), an welchem eine Mehrzahl mit Abstand zueinander angeordneten Messer (11) gehalten sind, welche Mehrzahl von Messern (11) eine Führungsebene (18) einer Folienbahn (7) mit jeweils zumindest einer Schneide (12) zum Längsschneiden der in der Führungsebene (18) geführten Folienbahn (7) in eine Mehrzahl von Bändchen (8) durchdringen, dadurch gekennzeichnet, dass der Messerhalter (1) zumindest ein Antriebsmittel aufweist, durch welches die Messer (11) in Führungsrichtung der Folienbahn (7) bewegbar sind, wobei das Antriebsmittel eine mit einem Motor (5) gekoppelte Antriebswelle (2) und eine mit dem Motor (5) gekoppelte Steuereinrichtung (16) aufweist, welche eingerichtet ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, durch welche die Bewegung der Messer (12) mit einer vorbestimmten Messergeschwindigkeit (V_M) steuerbar ist, die kleiner als die Führungsgeschwindigkeit (V_F) der Folienbahn (7) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messer (11) scheibenförmig mit jeweils einer umlaufenden Schneide (12) ausgebildet sind und dass die Messer (11) an der Antriebswelle (2) befestigt sind, wobei diese im Messerhalter (1) drehbar gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) einen Vieleckquerschnitt zur Aufnahme der Messer (11) aufweist, wobei zwischen zwei benachbarten Messern (11) jeweils ein Distanzstück (6) auf der Antriebswelle (2) aufgesteckt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) mit einem Sensor (17) verbunden ist, welcher zur Erfassung einer Führungsgeschwindigkeit (V_F) der Folienbahn (7) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Messerhalter (1) zur Aufnahme der Messer (11) zumindest einen schwenkbar gelagerten Schwenkarm (13) aufweist und dass der Schwenkarm (13) mit einem Schwenkgetriebe (15) gekoppelt ist, durch welches eine Stellung des Schwenkarmes (13) änderbar ist, um eine Eintauchtiefe der Messer (11) in die Führungsebene (18) einzustellen.