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Die
Erfindung betrifft eine Probenschneidvorrichtung für bahnartiges
Material, insbesondere für
Papier- oder Pappebahnen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Probenschneidvorrichtung ist aus der
DE 32 49 055 C2 bekannt.
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Bei
der Herstellung von Papier und Pappe werden zur Überprüfung der Qualitätsmerkmale
und zur Prozeßoptimierung
der Papierproduktion vielfach sogenannte Probenschneidmaschinen
eingesetzt, mit deren Hilfe ein Probestreifen z.B. direkt von einem
Tambour abgeschnitten und auf einen Zylinder aufgewickelt wird.
Der Zylinder mit dem darauf gewickelten Probestreifen kann dann
entnommen und zu einer Prüfstation
transportiert werden, an der dann anhand des Papierstreifens sämtliche
Gütekriterien des
hergestellten Papiers, wie z.B. Glätte, Porosität, Bedruckbarkeit,
Reißfestigkeit,
Opazität,
Flächengewicht,
Gefügefestigkeit
usw., überprüft werden.
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Es
sind bereits von Hand geführte
Tambour-Streifenschneider bekannt, bei denen eine Schneidvorrichtung
und eine auswechselbare Aufwickelspule in einem vom Hand geführten Träger untergebracht
sind. Derartige Streifenschneider werden über zwei am Träger angeordnete
Haltegriffe an einem Tambour angesetzt und an diesem quer zur Maschinenlaufrichtung
entlang geführt.
Durch die manuelle Führung
des Streifenschneiders können
sich jedoch unregelmäßige Schnittkanten
ergeben, so daß die
abgeschnittenen Probestreifen anschließend in einer gesonderten Beschneidemaschine
auf das für die
standardisierte Messung erforderliche Maß geschnitten werden müssen.
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Es
sind auch bereits Probenschneidmaschinen mit einer auf einem Fahrgestell
geführten Schneidvorrichtung
bekannt. Bei diesen Probenschneidmaschinen wird die auf dem Fahrgestell montierte
Schneidvorrichtung an dem Tambour entlang geschoben, wobei die Probe
geschnitten und auf eine auswechselbare Spule aufgewickelt wird. Bei
dieser bekannten Probenschneidmaschine werden jedoch evtl. vorhandene
Bodenunebenheiten über
das Fahrgestell auf die Schneidvorrichtung übertragen, was ebenfalls zu
unregelmäßigen Schnittkanten
führen
kann. Außerdem
muß das Fahrgestell
von Hand an dem Tambour entlang geschoben werden.
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Aus
der
DE 32 49 055 C2 ist
eine gattungsgemäße Probenschneidvorrichtung
bekannt, die einen Träger
mit zwei voneinander beabstandeten Schneidelementen und einen um
seine Achse drehbaren Kern zum Aufwickeln eines geschnittenen Streifens
enthält.
Diese Vorrichtung muss jedoch von Hand bewegt werden. Hierzu sind
an der Außenseite des
Trägers
entsprechende Griffe angebracht, mit denen der Schlitten erfasst
und von Hand auf dem Umfang der Papierrolle bewegt werden muss.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Probenschneidvorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die ein automatisches Abschneiden von Probestreifen
ohne manueller Führung
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen
und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Probenschneidvorrichtung
nur noch von Hand angesetzt werden muß und dann die Probenentnahme
selbständig
und automatisch durchführt.
Nach dem Ansetzen der erfindungsgemäßen Vorrichtung an dem einen
Ende eines Tambours, verfährt
die Vorrichtung ohne manuelle Eingriffe automatisch zum anderen
Tambourende, wobei ein Probestreifen aus der Papierbahn herausgeschnitten und
automatisch auf eine Aufnahmewalze aufgewickelt wird. Am anderen
Ende des Tambours hält
die Vorrichtung automatisch an, so daß sie von Hand abgenommen werden
kann. Es sind keine aufwendigen Führungsgestelle oder dgl. erforderlich.
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In
einer weitgehend geschlossenen Ausführung ist der die Schneid-
und Transportvorrichtung halternde Träger als kastenförmiges Gehäuse ausgeführt. Der
Träger
kann aber auch ein einfaches Gestell sein oder eine andere konstruktive
Ausführung aufweisen.
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Die
Transporteinrichtung enthält
in einer vorteilhaften Ausgestaltung zwei parallele Transportbänder, die über jeweils
zwei voneinander beabstandete Transportrollen geführt und von
je einem gesonderten Antriebsmotor angetrieben sind. Den Transportrollen
gegenüberliegend
sind federbeaufschlagte Andruckrollen vorgesehen, durch welche das
bahnartige Material an die Transportbänder angedrückt und die Probenschneidvorrichtung
an dem bahnartigen Material gehalten wird.
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In
einer besonders zweckmäßigen Ausführung der
Erfindung sind die Antriebsmotoren der Transportbänder getrennt
ansteuerbar. Dadurch kann die Bewegung der Probenschneidvorrichtung beim
automatischen Verfahren entlang der Papierbahn zur Gewährleistung
gerader Schnittkanten gesteuert werden.
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Eine
automatische Steuerung der Verfahrbewegung kann z.B. in Abhängigkeit
von den Signalen eines am Träger
angeordneten Neigungssensors erfolgen, der die waagrechte Stellung
der Probenschneidvorrichtung überwacht
und entsprechende Signale an eine Steuereinheit liefert. In der
Steuereinheit werden die von dem Neigungssensor gelieferten Signale
in entsprechende Ansteuersignale für die Antriebsmotoren umgewandelt.
Wenn der Neigungssensor eine Abweichung von der waagrechten Stellung
erkennt, kann die Geschwindigkeit des oberen oder unteren Transportriemens
reguliert werden, um die Probenschneidvorrichtung in der horizontalen Lage
zu halten.
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Zur
Steuerung der Verfahrbewegung der Probenschneidvorrichtung bestehen
aber auch noch andere Möglichkeiten.
So kann z.B. das untere Transportband mit einer vorgegebenen höheren Geschwindigkeit
als das obere Transportband betrieben werden, um dadurch den durch
die Schwerkraft bedingten Abwärtsdrift
der Vorrichtung während
ihrer Bewegung quer zum Tambour auszugleichen.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, den Schwerpunkt der Probenschneidvorrichtung durch entsprechende
Verfahrbewegung der Schneideinrichtung relativ zum Träger so zu
verlagern, daß die Abwärtsbewegung
verhindert wird.
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Die
Aufwickelvorrichtung enthält
zweckmäßigerweise
eine motorisch drehangetriebene, hohlzylindrische Aufnahmewalze,
die an einer mit der Schneideinrichtung verbundenen Halterung lösbar angeordnet
ist. Zum automatischen Aufwickeln des abgeschnittenen Probestreifens
ist die Aufnahmewalze mit einer Perforation versehen, über die
Luft mittels eines der Aufnahmewalze zugeordneten Lüfters in
das Innere der Aufnahmewalze eingesaugt wird. Dadurch kann der Anfang
des abgeschnittenen Probestreifens automatisch an die austauschbare Aufnahmewalze
angesaugt werden. Die Aufnahmewalze kann aber auch mit einem Schlitz
oder dgl. ausgestattet sein, in den der Anfang des aufzuwickelnden
Probestreifens eingeführt
wird.
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Weitere
Besonderheiten und Vorzüge
der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine
erfindungsgemäße Probenschneidvorrichtung
in einer Vorderansicht;
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2 eine
Schnittansicht der erfindungsgemäßen Probenschneidvorrichtung
entlang der Linie B-B von 1;
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3 eine
Schnittansicht der erfindungsgemäßen Probenschneidvorrichtung
entlang der Linie C-C von 1;
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4 die
in 1 gezeigte Probenschneidvorrichtung in einer Rückansicht;
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5 eine
Schnittansicht der erfindungsgemäßen Probenschneidvorrichtung
entlang der Linie A-A von 4;
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6 eine
Schneid- und Aufwickeleinrichtung in einer zum Teil geschnittenen
Seitenansicht und
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7 eine
Detailansicht eines Bajonettverschlusses zur lösbaren Befestigung einer Aufnahmewalze
der in 6 gezeigten Aufwickeleinrichtung.
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Die
in den 1 und 2 in einer Vorderansicht und
Draufsicht dargestellte Probenschneidvorrichtung ist zum Abschneiden
eines für
Proben- bzw. Prüfzwecke
verwendeten Papier- oder Pappestreifens direkt von einem Tambour
konzipiert. Sie enthält
eine innerhalb eines Trägers 1 angeordnete Schneideinrichtung 2 zum
Abtrennen des Papierstreifens von einer auf den Tambour aufgerollten
Papierbahn 3 und eine an der Vorderseite des Trägers 1 angeordnete
Aufwickeleinrichtung 4 zum automatischen Aufwickeln des
durch die Schneideinrichtung 2 abgeschnittenen Papierstreifens
auf eine auswechselbare Aufnahmewalze 5. In dem Träger 1 ist
zwischen dessen Vorder- und Hinterwand ein in 2 dargestellter
schlitzförmiger
Durchgang 6 zur Durchführung
der Papierbahn 3 während
des Abschneidens des Papierstreifens vorgesehen. Innerhalb des Trägers 1 ist
außerdem
eine im folgenden näher
erläuterte
Transporteinrichtung zum automatischen Verfahren des Trägers 1 an
der Papierbahn 3 untergebracht. Der als kastenförmiges Gehäuse ausgebildete
Träger 1 stellt
eine Halterung für
die Schneideinrichtung 2 und die Transporteinrichtung zum
automatischen Verfahren der Probenschneidvorrichtung entlang der
Papierbahn dar.
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Wie
besonders aus den 3 bis 5 hervorgeht,
umfaßt
die Transporteinrichtung zwei als Endlosriemen ausgeführte Transportbänder 7 und 8, die
an den in 4 oberen und unteren Längsseiten des
Trägers 1 zu
diesen parallel verlaufend angeordnet sind. Die beiden Transportbänder 7 und 8 sind
jeweils über
zwei voneinander beabstandete Transportrollen 9 geführt und
werden von je einem gesonderten Antriebsmotor 10 und 11 über ein
zugehöriges Antriebsrad 12 bzw. 13 angetrieben.
Die Transportrollen 9 und die Antriebsräder 12 und 13 mit
den entsprechenden Antriebsmotoren 10 und 11 sind über gehäusefeste
Haltestege 14 und 15 an der in der geschnittenen
Seitenansicht von 3 auf der linken Seite des Durchgangs 6 liegenden
hinteren Wand des Trägers 1 angebracht.
Die Transportrollen 9 für die
beiden Transportbänder 7 und 8 sind
derart angeordnet, daß die
zwischen ihnen verlaufenden, der Papierbahn 3 zugewandten
inneren Trumms der Transportbänder 7 und 8 in
der Mittelebene des durch den Träger 1 in
Längsrichtung
verlaufenden schlitzförmigen
Durchgangs 6 liegen. Die durch den Durchgang 6 geführte Papierbahn 3 gelangt
so in dem zwischen den Transportrollen 9 liegenden Bereich
zur Anlage an den inneren Trumms der beiden Transportbänder 7 und 8.
Den Transportrollen 9 gegenüberliegend sind innerhalb des
Trägers 1 Andruckrollen 16 angeordnet,
die durch eine Druckfeder 17 an die über die Transportrollen 9 geführten Transportbänder 7 und 8 angedrückt werden.
Die durch den Durchgang 6 verlaufende Papierbahn 3 wird
so zwischen den Transportrollen 9 und den Andruckrollen 16 festgeklemmt. Die
beiden Transportbänder 7 und 8 bestehen zweckmäßigerweise
aus einem Material mit einem hohen Reibungskoeffizienten, so daß ein guter
Reibschluß zwischen
den Transportbändern 7 bzw. 8 und der
Papierbahn 3 besteht.
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Aus 5 ist
ersichtlich, daß die
Andruckrollen 16 an dem einen Hebelarm 18 jeweils
eines an einem gehäusefesten
Steg 19 schwenkbar gelagerten zweiarmigen Hebels 20 drehbar
angeordnet sind. Die Stege 19 zur Halterung der Hebel 20 sind
an der in der Draufsicht von 5 unten
dargestellten vorderen Wand des Trägers 1 befestigt.
An dem die Andruckrolle 15 halternden Hebelarm 18 greift
das eine Ende der Druckfeder 17 an, die mit ihrem anderen Ende
am Träger 1 abgestützt ist. Über den
anderen Hebelarm 21 des zweiarmigen Hebels 20 kann
dieser entgegen der Kraft der Druckfeder 17 derart verschwenkt
werden, daß die
Andruckrollen 16 von den Transportbändern 7 und 8 abgehoben
werden können.
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Die
innerhalb des Trägers 1 angeordnete Schneideinrichtung 2 ist
in den Ansichten von 1 und 2 in einer
auf der linken Seite mit durchgezogenen Linien dargestellten Ausgangsstellung
und einer auf der rechten Seite mit strichpunktierten Linien dargestellten
Endstellung gezeigt. Sie enthält
einen innerhalb des Trägers 1 angeordneten
Schlitten 22, der zwischen den beiden Transportbändern 7 und 8 in
der Längsrichtung
des Trägers 1 motorisch
verfahrbar angeordnet ist. Der in 6 gesondert
dargestellte Schlitten 22 ist über seitliche Führungsbohrungen 23 an
zwei in 1 dargestellten parallelen Führungsstangen 24 verschiebbar
geführt.
Der Antrieb des Schlittens 22 erfolgt durch einen Riementrieb,
der aus einem zwischen einer Umlenkrolle 25 im Bereich
der einen Querwand des Trägers 1 und
einer Antriebsrolle 26 im Bereich der anderen Querwand
des Trägers 1 geführten und
mit dem Schlitten 22 verbundenen Antriebsriemen 27 besteht.
Die Antriebsrolle 26 wird durch einen weiteren Antriebsmotor 28 angetrieben.
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Wie
besonders gut in den 3 und 6 erkennbar
ist, sind an dem Schlitten 22 zwei voneinander beabstandete
Schneidradsätze
mit jeweils einem in 6 unteren Schneidrad 29 und
einem oberen Gegenrad 30 angeordnet. Die beiden Schneidräder 29 enthalten
einen den Gegenrädern 30 gegenüberliegenden äußeren zylindrischen
Teil 31 und einen inneren Schneidteil 32 mit einer über den
zylindrischen Teil 31 radial vorstehenden umlaufenden Schneidkante 33.
Die Schneidräder 29 sind
auf den beidseitig vorstehenden Endstücken einer an dem Schlitten 22 befestigten
und quer zu dessen Verfahrrichtung angeordneten Lagerstange 34 in
deren Axialrichtung verschiebbar angeordnet und werden durch jeweils
eine Andruckfeder 35 derart vorgespannt, daß die umlaufende
Schneidkante 33 der Schneidräder 29 gegen die inneren
Stirnseiten der an seitlichen Stegen 36 des Schlittens
drehbar gelagerten Gegenräder 30 angedrückt werden.
Die Schneidräder 29 und
die Gegenräder 30 sind
so angeordnet, daß die
zwischen dem zylindrischen Teil 31 der Schneidräder 29 und
den Gegenrädern 30 gebildeten
Spalte ebenfalls in der Mittelebene des durch den Träger 1 verlaufenden
Durchgangs 6 liegen. Durch die Schneidkanten 33 wird
so von der zwischen den Gegenrädern 30 und
den zylindrischen Teilen 31 der Schneidräder 29 durchlaufenden
Papier- oder Pappebahn 3 der gewünschte Probestreifen abgeschnitten.
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Die
in 6 in einer Schnittansicht dargestellte Aufwickeleinrichtung 4 enthält eine
auf einer oberen Fläche 37 des
Schlittens 22 befestigte Halterung 38, die durch
eine in 1 dargestellte rechteckige Öffnung 39 in
der vorderen Wand des Trägers 1 nach
außen
vorsteht. An dem nach außen
vorstehenden Teil der Halterung 38 ist die mit einer Perforation 40 versehene
hohlzylindrische Aufnahmewalze 5 motorisch drehbar derart
angeordnet, daß deren Drehachse 41 parallel
zur Lagerstange 34 der Schneidräder 29 verläuft. In
dem nach außen
vorstehenden Teil der Halterung 38 ist eine Antriebshülse 42 über ein
Lager 43 drehbar gelagert. Die Antriebshülse 42 wird
von einen Motor 44 über
ein Zahn- oder Reibrad 45 angetrieben. Auf einen von der
Halterung 38 seitlich vorstehenden Teil der Antriebshülse 42 wird
die Aufnahmewalze 5 aufgesteckt. Durch den seitlich vorstehenden
Teil der Antriebshülse 42 verläuft ein
Querstift 46, der mit einem entsprechenden Schlitz 47 an
der Aufnahmewalze 5 in Art eines in 7 im Detail
gezeigten Bajnonettverschlusses in Eingriff gelangt. Dadurch kann
die Aufnahmewalze 5 auf die Antriebshülse 42 aufgesteckt
und durch eine Drehung mit dieser verriegelt werden. An der Aufnahmewalze 5 befindet
sich eine seitliche Stützronde 48 zur
seitlichen Anlage des abgeschnittenen und aufgerollten Papierstreifens 49.
An dem freien vorderen Ende der Aufnahmewalze 5 ist ein
Handgriff 50 angeordnet, durch den die Aufnahmewalze 5 einfach
auf die Antriebshülse 42 aufgesetzt
und von dieser wieder abgenommen werden kann. Wenn die Aufnahmewalze 5 auf
die Antriebshülse 42 aufgesetzt
und über
den Bajonettverschluss mit dieser verriegelt ist, kann mit Hilfe
des Handgriffs 50 auch die gesamte Probenschneidvorrichtung
transportiert werden.
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An
dem nach außen
ragenden Ende des Trägers 1 ist
außerdem
ein Lüfter 51 angebracht,
durch den Luft über
die Perforation 40 in das Innere der Aufnahmewalze 5 eingesaugt
werden kann. Auf diese Weise kann der Anfang eines durch die Schneideinrichtung 2 abgetrennten
Probestreifens an die Außenseite
der Aufnahmewalze 5 angesaugt und an dieser zum anschließenden Aufwickeln
des Probestreifens gehalten werden.
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In
dem Träger 1 ist
eine Steuereinheit 52 mit einem Energiespeicher 55 zur
Ansteuerung der Antriebsmotoren 10 und 11 für die Transportbänder 7 und 8 und
des Antriebsmotors 28 für
die Verschiebung der Schneideinrichtung 2 in Abhängigkeit
von den Signalen einer Sensorik untergebracht. Über den zweckmäßigerweise
als wiederaufladbare Batterie bzw. Akku ausgeführten Energiespeicher kann
auch der Motor 44 für
den Drehantrieb der Aufnahmewalze 5 und der Lüfter 51 betrieben
werden. An dem Träger 1 kann
auch ein Anschluß für eine Ladestation
zum Wiederaufladen des Energiespeichers 55 vorgesehen sein.
Die Sensorik umfaßt
bei der gezeigten Ausführung
einen in Verfahrrichtung des Trägers 1 am vorderen
Ende angeordneten Papiererfassungssensor 53 und einen die
Lage des Trägers 1 erfassenden Neigungssensor 54,
der die waagrechte Stellung der Probenschneidvorrichtung überwacht
und entsprechende Steuersignale an die Steuereinheit 52 liefert. Der
Neigungssensor 54 kann auch eine optische Anzeige aufweisen,
um das gerade Ansetzen der Probenschneidvorrichtung an den Tambour
zu erleichtern.
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Die
vorstehend beschriebene Vorrichtung zum Abschneiden eines Probestreifens
direkt von einem Tambour funktioniert wie folgt: Zum Ansetzen des
Trägers 1 an
der zu prüfenden
Papier- oder Pappebahn werden die beiden äußeren Hebelarme der zweiarmigen
Hebel durch – nicht
dargestellte – Griffe oder
dgl. in Richtung der hinteren Trägerwand
gedrückt,
wobei die Andruckrollen 16 von den Transportbändern 7 und 8 abgehoben
werden. Der Träger 1 kann
dann so an die auf einem Tambour aufgewickelte Papierbahn angesetzt
werden, daß die
zu prüfende
Papierbahn von der in 1 rechten Seite des Trägers 1 in
den Durchgang 6 bis kurz vor die Schneidräder 29 eingeführt wird.
Der in der Draufsicht von 2 oberhalb
des Durchgangs 6 befindliche Teil des Trägers 1 liegt
dann hinter der zu prüfenden
Papierbahn 3, während
sich der andere Teil mit der nach außen vorstehenden Aufnahmewalze 5 vor der
zu schneidenden Papierbahn 3 befindet. Durch Loslassen
der die Andruckrollen 16 betätigenden Griffe wird dann die
Papierbahn 3 zwischen den Transportbändern 7 bzw. 8 und
den Andruckollen 16 festgeklemmt, wobei das Träger 1 an
der zu schneidenden Papierbahn gehalten wird.
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Anschließend kann
die Transporteinrichtung durch entsprechende Ansteuerung der beiden
Antriebsmotoren 10 und 11 für die beiden Transportbänder 7 und 8 aktiviert
werden, so daß die
Probenschneidvorrichtung entlang der Papierbahn parallel zum Tambour
verfährt.
Gleichzeitig wird auch der Antriebsmotor 44 der Aufnahmewalze 5 und
der Lüfter 51 eingeschaltet,
durch den der Anfang des durch Schneideinrichtung 2 abgeschnittenen
Probestreifens an die Außenseite
der perforierten Aufnahmewalze 5 angesaugt wird. Die Ansteuerung
der beiden Antriebsmotoren 10 und 11 erfolgt dabei
in Abhängigkeit
von den Signalen des Neigungssensors 54. Sobald der Neigungssensor 54 eine
Abweichung von der horizontalen Lage des Trägers 1 erfaßt, können die
beiden Antriebsmotoren 10 und 11 entsprechend angesteuert
werden. Bei einem durch den Neigungssensor 54 erfaßten Abwärtsdrift
kann z.B. das untere Transportband 8 mit einer entsprechend
höheren
Geschwindigkeit angetrieben werden. Auf diese Weise kann eine automatische
Lagesteuerung zur Gewährleistung
eines exakten und geraden Schnitts erreicht werden.
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Der
Träger 1 verfährt dann
zusammen mit der Schneideinrichtung 2 entlang der Papierbahn 3, bis
der in 1 am rechten Ende des Trägers 1 angeordnete
Papiererkennungssensor 53 die Endkante der Papierbahn 3 erfaßt. Dann
werden die beiden Antriebsmotoren 10 und 11 abgeschaltet.
Um den Probestreifen vollständig
abzuschneiden, wird dann der Schlitten 22 durch entsprechende
Ansteuerung des Antriebsmotors 28 aus seiner momentanen
Stellung in die gemäß 1 auf
der rechten Seite mit gestrichelten Linien dargestellte Endstellung
verfahren. Dabei wird der Papierstreifen vollständig abgetrennt. Die Probenschneidvorrichtung
kann dann vom Tambour entfernt werden und auch die Aufnahmewalze 5 mit
dem darauf aufgewickelten Probestreifen kann zur Untersuchung abgenommen
werden.
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Wie
bereits vorstehend erwähnt,
kann die Steuerung der Verfahrbewegung der Probenschneidvorrichtung
auch auf andere Weise erfolgen. So kann das untere Transportband
mit einer vorgegeben höheren
Geschwindigkeit angetrieben werden, um den Abwärtsdrift der an dem Tambour
hängenden
Probenschneidvorrichtung auszugleichen. In diesen Fall ist kein
Neigungssensor erforderlich. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den
Schwerpunkt der Probenschneidvorrichtung durch eine gesteuerte Verfahrbewegung
der Schneideinrichtung zu verschieben.
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Die
Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Einsatzgebiet
beschränkt.
So ist die Probenschneidvorrichtung nicht nur zum Schneiden von
Papier oder Pappe, sondern auch zum Schneiden von Folien, Textilien,
dünnen
Blechen oder ähnlichen
bahnartigen Materialien einsetzbar.