DE102004048512A1

DE102004048512A1 - Schneid- und Transportvorrichtung für Materialbahnen

Info

Publication number: DE102004048512A1
Application number: DE200410048512
Authority: DE
Inventors: Gerd Kasselmann; Holger Frische
Original assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Current assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2006-04-13
Also published as: EP1805093A1; US20070261246A1; WO2006037450A1; CA2577007A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Schneid- und Transportvorrichtung für Materialbahnen (1) aus Papier oder Folie, welche zumindest ein Schneidwerkzeug (7) umfasst, das die in der Schneid- oder Transportvorrichtung laufende Materialbahn schneidet. DOLLAR A Erfinderisch ist, dass die Schneid- und Transportvorrichtung (22) durch eine Bahnverstärkungsvorrichtung (10), welche die Materialbahn mit Verstärkungsmaterial (13) an den Stellen, die später von dem Schneidwerkzeug (7) geschnitten werden, verstärkt sind.

Description

Schneid- und Transportvorrichtungen für Materialbahnen sind bekannt. Am meisten kommen sie in Wickelvorrichtungen für solche Materialbahnen zum Einsatz. Es ist jedoch auch denkbar, dass solche Schneid- und Transportvorrichtungen zum Einsatz kommen, um Materialbahnen zu kürzeren Bahnabschnitten zu zerschneiden und dass diese kürzeren Bahnabschnitte anschließend auf andere Art als durch Wickeln weiter verarbeitet oder weiter gespeichert werden. Hierbei kann die Weiterverarbeitung beispielsweise im Drucken und anschließendem Vereinzeln bestehen; die weitere Speicherung könnte beispielsweise im Stapeln kürzerer Bahnabschnitte bestehen.

In Wickelvorrichtungen werden Bahnen in der Regel durch eine Vielzahl von Transportwalzen transportiert. Sie werden auf diese Weise Wickelstellen zugeführt. An diesen Wickelstellen werden Wickelhülsen mit den Transportbahnen umwickelt, bis die Wickelhülsen einen gewünschten Durchmesser erreichen und so eine gewünschte Folienmenge speichern. Modernere Wickeleinrichtungen verfügen über die Möglichkeit, im Betrieb voll gewickelte Wickelhülsen gegen leere Wickelhülsen zu tauschen. Zu diesem Zweck muss die laufende Materialbahn in der Wickelvorrichtung geschnitten werden. Der Bahnanfang der geschnittenen Bahn muss dann auf einer neuen Wickelhülse festgelegt werden. Zu diesem Zweck sind die verschiedensten Verfahren bekannt. So kann mit Hilfe von Kleber oder Klebestreifen angewickelt werden; es ist jedoch auch bekannt, mit Hilfe von Vakuum oder gar elektrostatischer Aufladung den freien Bahnanfang auf einer solchen Wickelhülse festzulegen. Diese Verfahren sind sowohl bei Kontakt- als auch bei Wendewicklern von Nutzen. An modernen Wicklern ist oft eine Drehrichtungsumkehr an der letzten Transportwalze, über die die Bahn läuft, bevor sie den Bahnwickel erreicht, durchführbar, und trotz dieser Drehrichtungsumkehr kann der Schneid- und Anwickelvorgang problemlos stattfinden. In der Regel sind solche Wickler mit Transportschneidwalzen ausgestattet. Solche Transportschneidwalzen besitzen in ihrem Inneren ein Messer, das über die Umfangsfläche der Transportschneidwalze hinaus greift, wenn die Transportbahn geschnitten werden soll. Auf diese Weise wird die auf der Umfangsfläche transportierte Transportbahn geschnitten.

In den beschriebenen Schneid- und Transportvorrichtungen, aber natürlich auch in den ebenfalls beschriebenen Wickelvorrichtungen, werden die verschiedensten Materialien transportiert und geschnitten. Hierbei erweisen sich verschiedene Materialgruppen als besonders schwer schneidbar. Dies gilt zum einen für stark faserhaltige Zellulosematerialien. In neuerer Zeit treten verstärkt Schwierigkeiten bei Folienmaterialien auf. Unter diesen Folienmaterialien spielen Folienmaterialien mit einer starken Stabilität in der Laufrichtung der Bahnen eine besondere Rolle. Sollen diese Materialien orthogonal zur Laufrichtung der Bahnen geschnitten werden, fasert die Folie oft auf und es kommt zu völlig unbefriedigenden Schneidergebnissen, bei denen die Bahnenden und -anfänge völlig zerfasern. Solche Folienbahnen werden oft aus Polypropylen oder zumindest unter Verwendung von Polypropylen-Anteilen hergestellt. Oft werden diese Materialien entlang ihrer Längsrichtung gereckt. Solche Reckverfahren sind dem Fachmann bekannt. Sie spielen bei der Blasfolienextrusion und beidem Aufblasen der Folienblase eine Rolle. Bei der Flachfolienextrusion kann beispielsweise durch eine höhere Geschwindigkeit der Abzugswalzen gereckt werden. Oft gibt es jedoch besonders komplizierte Reckverfahren, bei denen Folie auf eine bestimmte Folientemperatur abgekühlt oder erwärmt wird und dann ein Reckvorgang stattfindet. Definierte Bedingungen, unter denen gereckt wird, sind von besonderer Bedeutung. Bei allen Materialien, bei denen eine hohe Stabilität in der Transportrichtung der Folie erreicht wird, kommt es beim Schneiden der Folie zum beschriebenen Auffasern. Dieses Auffasern setzt die Qualität der Folie herab, ist hinderlich für den Anwickelprozess und setzt so auch die Qualität des entstehenden Folienwickels herab.

Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Schneidvorrichtung vorzuschlagen, bei der ein besseres, saubereres Schneidergebnis zustande kommt. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Bahnverstärkungsvorrichtung vorgesehen wird, welche die Materialbahn mit Verstärkungsmaterial an den Stellen, die später mit dem Schneidwerkzeug geschnitten werden, verstärkt.

Insbesondere bei schnellen, automatisch laufenden Schneid- und Transportvorrichtungen für Materialbahnen ist es von Vorteil, wenn ein Schneidprozess vollautomatisch vonstatten gehen kann. Hierzu ist eine Steuervorrichtung vorzusehen. Einer solchen Steuervorrichtung kann es durch eine Programmierung möglich sein, das Aufbringen des Verstärkungsmaterials auf die laufende Materialbahn und den Schneidprozess so abzustimmen, dass das Messer beziehungsweise das Schneidwerkzeug die Materialbahn genau an der Stelle durchtrennt, an der das Verstärkungsmaterial aufgebracht ist. In der Regel wird die Steuervorrichtung hierzu die Position des Verstärkungsmaterials auf der Bahn der Transportrichtung aufzeichnen beziehungsweise übermittelt bekommen oder den Zeitpunkt, zu dem das Verstärkungsmaterial aufgebracht wird, kennen. Ist dann auch noch die Geschwindigkeit der Bahn zwischen dem Ort, an dem das Verstärkungsmaterial aufgebracht wird, und dem Ort, an dem das Schneidwerkzeug die Bahn schneidet, bekannt, so kann eine entsprechend programmierte Steuervorrichtung das Messer beziehungsweise das Schneidwerkzeug so steuern, dass die Bahn an der verstärkten Stelle durchtrennt wird. Natürlich muss die Steuervorrichtung zu diesem Zweck auch die Schneidstelle, sprich die Stelle innerhalb der Maschine kennen, an der das Schneidmesser aktiv wird. Als Verstärkungsmaterial kommen verschiedene Materialien in Betracht. Hierzu zählen unter anderem Viskosematerialien wie Extrudat und Klebstoff oder Hot Melt sowie Materialstreifen. Das Verstärkungsmaterial wird bevorzugt orthogonal zur Materiallaufrichtung aufgebracht. Materialstreifen mit selbstklebenden Schichten sind bevorzugt zu verwenden. Bei der Applikation von Verstärkungsmaterial auf die laufende Transportbahn empfiehlt es sich, eine Applikationswalze vorzusehen. Dieser Applikationswalze kann zum Beispiel der Materialstreifen zugeführt werden. Dann kann die Applikationswalze an die laufende Bahn heran geführt werden und mit dieser Bahn abrollen. Bei dieser Abrollbewegung kann die Applikationswalze den Materialstreifen bevorzugt mit seiner Klebefläche auf die laufende Bahn übertragen. Wie bereits erwähnt sind die beschriebenen Vorrichtungsmerkmale insbesondere vorteilhaft in Wickelvorrichtungen aller Art integrierbar. Hierzu zählen sowohl Kontakt- als auch Wendewickler. Modernere Wickler dieser Typen besitzen sogenannte Transportschneidwalzen, bei denen die auf der Walze transportierte Materialbahn von einem Messer, welches bei der Schneidbewegung die Walzenumfangsfläche durchgreift, geschnitten wird. Bei High-End-Wicklern ist die Bewegung der Transportschneidwalze umkehrbar und bei beiden Bewegungsrichtungen dieser Walze sind Anwickelvorgänge durchführbar. Man nennt diese Wickler „Wickler mit Drehrichtungsumkehr".

Weitere Ausführungsformen und Details der vorliegenden Erfindung gehen aus den Ansprüchen sowie aus der gegenständlichen Beschreibung hervor.

Die einzelnen Figuren zeigen:
1 Skizze eines erfindungsgemäß ausgestatteten Kontaktwicklers;
2 Dieselbe Skizze, wobei ein neuer Schneid- und Anwickelvorgang unmittelbar bevorsteht.
Die 1 und 2 zeigen eine Skizze einer Kontaktwickelvorrichtung, wobei lediglich die an dem Bahntransport beteiligten Walzen und Anwickelhülsen, ein alter Materialwickel und die Bahn selber gezeigt wurden. Aus Gründen der übersichtlichen Darstellung sind weitere Komponenten der Wickelvorrichtung hier nicht dargestellt. Zu ihnen zählen die Haltevorrichtungen für die Walzen, das Maschinengestell und die für die Bewegung benötigten Aktoren. Diese Vorrichtungen sind dem Fachmann bekannt, und sie werden beispielsweise in den Anmeldungen DE 102 02 462 , DE 102 02 687 , DE 102 03 149 , DE 102 02 463 ; DE 103 21 642 , DE 103 21 599 , DE 103 21 600 und DE 103 21 778 genannt.
In den Figuren wird gezeigt, wie eine Materialbahn 1 entlang der Transportrichtung z durch eine Wickelvorrichtung transportiert wird. Hierbei läuft sie über die Transportwalzen 2, 3, 4 und 5. Im Sinne dieser Anmeldung ist die letzte Transportwalze, die von der Materialbahn überlaufen wird, bevor die Anwickelhülse erreicht wird, die Transportwalze 6, die in diesem Fall auch fachmännisch als Kontaktwalze bezeichnet werden kann. Diese Walze 6 ist als Transport- und Schneidwalze ausgeprägt, da sie ein Messer 7 enthält. Dieses Messer 7 ist so gestaltet, dass es bei einem Schneidevorgang den Außenumfang der Walze 6 durchgreift und hierbei die Transportbahn 1 durchschneidet. Die hierfür nötigen Vorrichtungen sind der Einfachheit halber in dieser Anmeldung ebenfalls nicht dargestellt. Sie sind beispielsweise in den deutschen Patentanmeldungen DE 100 51 372 und GM 94 13 238 beschrieben. Wie bereits erwähnt wird die Materialbahn in 1 und in 2, nachdem sie die Transportschneidwalze 6 verlässt, auf den fast vollen Folienwickel 8 geleitet und hier weiter aufgewickelt. Von besonderem Interesse für die vorliegende Erfindung ist die Applikationswalze 10, die aus der Position P1 in die Position P2 entlang des Pfeils 12 bewegbar ist. In der Position P1 hat die Applikationswalze 10 keinen Kontakt zur Materialbahn 1 und kann sich daher in Ruhe befinden, wobei ein Materialstreifen 13 in der axialen Richtung dieser Walze derselben zugeführt werden kann. Dieser Materialstreifen 13 ist genauso lang wie die Materialbahn 1 breit ist. In der Applikationsstellung P2 rollt die Applikationswalze 10 mit der Materialbahn 1 ab und überträgt den Materialstreifen 13 auf die dafür vorgesehene Stelle der Materialbahn 1. Hierbei ist die Verwendung von selbstklebenden Materialstreifen vorteilhaft. Auch aus diesen Gründen wird oft als Applikationswalze eine Walze verwendet, die mit Luftaustritts- bzw. -eintrittsöffnungen versehen ist. Wie erwähnt verfügt die dargestellte Wickelvorrichtung ebenfalls über eine Steuervorrichtung, die ebenfalls nicht gezeigt ist. Wenn der Klebestreifen in der axialen Richtung der Walze auf die Walze geführt wird, wird oft Luft aus den Austrittslöchern der Walze geblasen. Auf diese Weise kann der Streifen auf einem Luftpolster auf der Walze gleiten. Hat der Streifen seine Applikationsstellung auf der Applikationswalze 10 erreicht, so ist es zweckmäßig, diesen Applikationstreifen dort festzulegen. Dies kann zum Beispiel geschehen, indem die Walze in ihrem Inneren mit Vakuum beaufschlagt wird, so dass der Streifen durch die Luftaus- oder -eintrittslöcher angesaugt wird. Im Moment der Applikation des Streifens auf die Materialbahn 1 ist es oft zweckmäßig, den Applikationstreifen 13 von der Walze durch einen Luftstoß abzuheben. Vor dem Applikationsvorgang ist es oft zweckmäßig, die Applikationswalze 10 in Bewegung zu versetzen, bevor diese in Kontakt mit der Materialbahn 1 gerät. Hierbei kann eine Umfangsgeschwindigkeit der Applikationswalze 10 eingestellt werden, die der Bahngeschwindigkeit der Bahn 1 entspricht. Wenn die Maschinensteuerung die geeignete Applikationsstelle auf der Bahn 1 rechtzeitig kennt, kann sie die Rotation der Applikationswalze so steuern, dass der Applikationsstreifen von der Applikationswalze an dem richtigen Punkt der Bahn zugeführt wird. Es ist zweckmäßig, wenn die Walze zu dem zur Applikation geeigneten Zeitpunkt die Materialbahn 1 auch berührt. Die dargestellte Wickelvorrichtung verfügt ebenfalls über eine Steuervorrichtung, die ebenfalls nicht gezeigt ist. Dieser Steuervorrichtung ist bekannt, an welcher Stelle der Materialstreifen auf die Bahn aufgebracht wird. Diese Stelle der Materialbahn 1 ist von der Steuervorrichtung als Schnittstelle vorgesehen. Der Steuervorrichtung ist der Laufweg zwischen der Applikationsstelle im Walzenspalt zwischen der Applikationswalze 10 sowie der Schnittstelle im Bereich der neuen Anwickelhülse 9 bekannt. Des weiteren kann die Steuervorrichtung die Materialgeschwindigkeit der Materialbahn 1 zwischen diesen beiden Stellen messen. Aus diesen beiden Größen errechnet die Steuervorrichtung die Laufzeit und koordiniert dementsprechend die Schneidbewegung des Messers 7 mit dem Applikationsvorgang, der von der Applikationswalze 10 durchgeführt wird. In 1 befindet sich der applizierte Materialstreifen bereits auf seinem Weg zum Ort des Schneidevorganges. Der Materialstreifen 13 befindet sich zwischen der Transportwalze 3 und der Transportwalze 4. In 2 befindet sich der Materialstreifen 13 bereits oberhalb des Messers 7 auf der Umfangsfläche der Kontaktwalze 6. Nach dem in 2 gezeigten Zeitpunkt bewegt sich die Kontaktwalze 6 in Richtung des Pfeils 15 fort, die Materialbahn 1 wird von dem Messer 7 durchtrennt und auf die neue Wickelhülse 9 aufgewickelt. Bei diesem Aufwickelvorgang kommen verschiedene zusätzliche Mechanismen zum Tragen. In der Regel wird der Aufwickelvorgang durch einen Luftausstoß aus der Umfangsfläche der Kontaktwalze 6 begünstigt. Oft wird jedoch auch die Materialbahn 1 elektrostatisch aufgeladen, so dass sie am Umfang der neuen Anwickelhülse 9 anhaftet. Solche die Anwicklung unterstützenden Maßnahmen sind bereits bekannt, wurden in dieser Anmeldung bereits erwähnt und sind beispielsweise Gegenstand der Druckschriften DE 102 02 462 und US 4,852,820 . Nach diesem Anwickelvorgang wird der alte Folienwickel 8 aus seiner Position abgeschwingt, während der neue Folienwickel 9 beziehungsweise die neue Anwickelhülse 9 in diese Position gebracht wird.
Wichtig für das Verständnis der vorliegenden Erfindung ist noch einmal, dass zusätzliches Material direkt auf die Schnittstelle appliziert wird, um diese zu verstärken. Dieses ist besonders nützlich bei Materialien, welche in der Laufrichtung der Transportbahn besonders stabil ausgeprägt sind, wie das beispielsweise bei gereckten Materialien oder auch bei stark faserhaltigen Zellulosematerialien der Fall ist. Diese Applikation von Klebematerial oder Verstärkungsmaterial aller Art, wie zum Beispiel Klebestreifen, dient damit nicht einem kleberbehafteten Anwickelvorgang auf die neue Wickelhülse 9, sondern lediglich der Erleichterung und Verbesserung des Schneidvorganges beziehungsweise der Verbesserung der Schneidstellen. Es hat sich gezeigt, dass bestimmte Materialien ohne eine solche Maßnahme von Schneid- und Transportwalzen überhaupt nicht geschnitten werden können beziehungsweise dass der Schneidvorgang so unsauber ausgeführt wird, dass das folgende Anwickeln auf eine neue Anwickelhülse 9 unterbunden wird. Die vorliegende Erfindung leistet hier Abhilfe.

Claims

Schneid- und Transportvorrichtung für Materialbahnen (1) aus Papier oder Folie, welche zumindest ein Schneidwerkzeug (7) umfasst, das die in der Schneid- oder Transportvorrichtung (22) laufende Materialbahn schneidet, gekennzeichnet durch eine Bahnverstärkungsvorrichtung (10), welche die Materialbahn (1) mit Verstärkungsmaterial (13) an den Stellen, die später von dem Schneidwerkzeug (7) geschnitten werden, verstärkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch • eine Steuervorrichtung, welche die Position des Verstärkungsmaterials (13) auf der Bahn (1) in der Transportrichtung der Bahn (z) und/oder • den Zeitpunkt, zu dem das Verstärkungsmaterial (13) aufgebracht wird, sowie • die Geschwindigkeit der Bahn zwischen dem Ort, an dem das Verstär kungsmaterial aufgebracht wird, und dem Ort, an dem das Schneidwerkzeug (7) die Bahn schneidet, aufzeichnet, errechnet aufgrund dieser Werte, wann das Verstärkungsmaterial den Wirkungsbereich des Schneidwerkzeugs passiert und das Schneidwerkzeug derart steuert, dass es die Bahn an der verstärkten Stelle durchtrennt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnverstärkungsvorrichtung (10) Mittel zum Aufbringen von viskosem Verstärkungsmaterial umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnverstärkungsvorrichtung (10) Mittel zum Aufbringen eines Materialstreifens (13) umfasst.
Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnverstärkungsvorrichtung (10) eine Applikationswalze (10) zum Transport des Materialstreifens (13) enthält, welche derart positionierbar ist, dass sie im Betrieb mit der Materialbahn (1) abrollen kann und bei dieser Abrollbewegung den Materialstreifen (13) auf die Bahn (1) überträgt.
Verfahren zum Transportieren und Schneiden von Materialbahnen aus Papier oder Folie, bei welchem zumindest ein Schneidwerkzeug (7) eine laufende Materialbahn an Schnittstellen schneidet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bahnverstärkungsvorrichtung (10) die Materialbahn mit Verstärkungsmaterial (13) an den Stellen, die später von dem Schneidwerkzeug (7) geschnitten werden, verstärkt.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnverstärkungsvorrichtung (10) die Materialbahn (1) mit Verstärkungsmaterial (13) verstärkt, welches Materialstreifen (13) mit zumindest einer selbstklebenden Oberfläche umfasst.
Verfahren nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Materialbahn (1) aus einem Kunststoffmaterial geschnitten wird.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial Polypropylen umfasst.
Verfahren nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kunststoffmaterial um ein gerecktes Kunststoffmaterial handelt.
Vorrichtung zum Aufwickeln von laufenden Materialbahnen (1) auf Wickelhülsen (8, 9), in welcher volle Wickelhülsen (8) gegen leere Wickelhülsen (9) austauschbar sind, und welche folgende Merkmale umfasst: • ein oder mehrere Wickelstellen, an denen Wickelhülsen (8) anlenkbar und mit Folie beaufschlagbar sind, • zumindest eine Schneidvorrichtung mit einem Schneidwerkzeug (7), welches die Materialbahn (1) durchtrennt, wenn volle Wickelhülsen (8) im Betrieb gegen leere Wickelhülsen (9) ausgetauscht werden sollen, • eine Anwickelvorrichtung, welche den durch den Schneidvorgang entstandenen Anfang der Materialbahn (1) auf der neuen Wickelhülse (9) festlegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelvorrichtung eine Schneid- und Transportvorrichtung (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 enthält und/oder dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10 daran ausführbar ist.
Wickelvorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidvorrichtung in eine Materialtransportwalze (2-6) integriert ist.
Wickelvorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidvorrichtung in die letzte Materialtransportwalze (6) integriert ist, die in der Transportrichtung (z) der Materialbahn (1) der Wickelhülse (8, 9) vorgelagert ist.
Wickelvorrichtung nach einem der drei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelvorrichtung als Wendewickelvorrichtung, bei der ein Anwickelvorgang bei beiden Drehrichtungen der letzten Materialtransportwalze (6), die in der Transportrichtung (z) der Materialbahn (1) der Wickelhülse (8, 9) vorgelagert ist, durchführbar ist.