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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Minen und Kreiden
für Schreib-,
Mal- und Kosmetikzwecke. Solche Minen werden üblicherweise als Malkreiden
verwendet, mit einer Ummantelung aus Holz oder Kunststoff versehen
oder in Stifte mit einem Vorschubmechanismus eingesetzt. Zur Minenherstellung
wird üblicherweise
eine Ausgangsminenmasse mit Hilfe einer Extrusionseinrichtung, also
etwa einer Kolbenstrangpresse oder einem Extruder zu Strängen verarbeitet,
welche nach dem Austritt aus einer Abgabeöffnung der Extrusionseinrichtung
zu Minen mit vorgegebenen Abmessungen abgelängt werden. Bei sehr festen
Minenmassen bereitet die Weiterverarbeitung des Minenstrangs nach
dem Verlassen der Extrusionseinrichtung in der Regel keine besonderen
Probleme. Anders ist dies bei relativ weichen Minenmassen, die einer
sehr schonenden Handhabung bedürfen.
Hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten sind daher oft nur unter Inkaufnahme
eines erhöhten
Ausschusses zu erreichen. Ein weiteres Problem bei der Herstellung von
Minen ist, der Verschnitt bzw. Abfall beim Ablängen eines Minenstranges. Bei
einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Minen wird anschließend an
die Abgabeöffnung
einer Extrusionseinrichtung eine Längsnuten in ihrer Umfangsfläche aufweisende Walze
so positioniert, dass jeweils eine Nut bei entsprechender Drehstellung
der Walze mit der Abgabeöffnung
der Extrusionseinrichtung fluchtet. In eine solche Nut wird ein
Strang hinein extrudiert. Mit zwei entsprechend der gewünschten
Minenlänge
beabstandeten Messern wird aus dem sich in einer Nut befindlichen
Minenstrang eine Mine herausgeschnitten. Dabei fallen mehr oder
weniger lange Endstücke an,
die gesammelt und erneut dem Verarbeitungsprozess zugeführt werden
müssen.
Bei einem anderen bekannten Herstellungsverfahren werden zum Ablängen zwei
einander mit ihrer Umfangsfläche
sich berührende
Räder mit
parallelen Drehachsen verwendet. In der Umfangsfläche eines
jeden Rades ist eine Nut eingebracht, wobei die beiden Nuten im
Bereich der Berührungsstelle
der Räder
einen einen Minenstrang umfassenden Kanal bilden. Der Minenstrang
wird mit einem der Extrusionsgeschwindigkeit entsprechenden Vorschub
in den genannten Kanal hinein bewegt, wobei er die beiden Räder dreht.
Diese haben einen der Minenlänge
entsprechenden Umfang. Außerdem
trägt eines
der Räder
an seiner Umfangsfläche
ein Messer, welches in eine komplementäre Kerbe in der Umfangsfläche des
anderen Rades eingreift und dabei den Minenstrang durchtrennt. Dieses
Verfahren ist insbesondere bei weichen Minenmassen problematisch,
da hier der Antrieb der beiden Räder
durch den Strangvorschub nicht möglich
ist, ohne dabei den Minenstrang zu verformen. Abhilfe könnte hier
nur durch angetriebene Räder
geschaffen werden. Nachteilig ist weiterhin, dass sich im Bereich
des durch die beiden Räder
gebildeten Kanals Minenmasse festsetzen kann, was den Transport
des Minenstranges behindern und zu unerwünschten Verformungen der Mine
führen
kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für Minen
vorzuschlagen, mit dem sich insbesondere weiche Minen mit hohem
Durchsatz bei schonender Behandlung und geringem Verschnitt herstellen
lassen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, dass
ein die Extrusionseinrichtung in Extrusionsrichtung verlassender Strang
auf einer sich in Extrusions- bzw.
Stranglängsrichtung
erstreckenden ersten Bahn zu einer Schneidestation transportiert
wird, wobei mit Hilfe eines Fluidstroms zwischen der der Bahn zugewandten
Unterseite des Strangs und der Bahn ein Abstand aufrecht erhalten
wird. Der extrudierte Minenstrang wird auf diese Weise zur Schneideinrichtung
transportiert, ohne dass er mit irgendwelchen Strukturen der Transportvorrichtung
in Kontakt kommt. Auf Grund dieses berührungslosen Transports ist
verhindert, dass sich an der Transportbahn Minenmasse festsetzt
und dadurch der Transport des Minenstranges behindert wird. Der
mit Hilfe eines Fluidstroms aufrechterhaltene berührungslose
Transport ist praktisch reibungsfrei, so dass die Vorwärtsbewegung
eines gegebenenfalls auch sehr langen Minenstrangs allein auf Grund
des durch die extrudierte Masse bewirkten Vorschubs erfolgen kann,
ohne dass sich der Minenstrang auf Grund entgegengerichteter Reibungskräfte verformt.
Auf grund des reibungslosen Strangtransportes sind auch sehr hohe
Strang-Vorschubgeschwindigkeiten
auch bei relativ weichen Minenmassen möglich.
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Vorzugsweise
erfolgt der Abtransport der Minen von einer Schneidestation auf
einer zweiten Bahn, wobei ebenfalls mit Hilfe eines Fluidstroms zwischen
der der Bahn zugewandten Unterseite der Mine und der Bahn ein Abstand
aufrechterhalten wird. Das für
den Minenstrang gesagt gilt hier analog. Der berührungslose Transport des Minenstrangs bzw.
der daraus abgeschnittenen Minen erfolgt vorzugsweise dadurch, dass
sie von ihrer Unterseite her mit einer quer zu ihrer Längsrichtung
verlaufenden Fluidströmung,
vorzugsweise einen Luftstrom, angeströmt werden. Dies lässt sich
durch eine Vielzahl von Ausströmdüsen auf
technisch einfache Weise verwirklichen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsvariante ist
vorgesehen, dass im Bereich der zweiten Bahn ein Fluidstrom erzeugt
wird, der eine in Minenlängsrichtung
verlaufende Vorschubkraft auf die Mine ausübt. Dies kann beispielsweise
dadurch erreicht werden, dass die die Mine in der Schwebe haltende
Fluidströmung
schräg
auf die Mine gerichtet wird. Vorzugsweise wird die Vorschubkraft
jedoch mit einer zusätzlichen,
von wenigstens einer schräg
zur Minenlängsrichtung
ausgerichteten Düse
austretenden Fluidströmung
erzeugt. Auf diese Weise lässt
sich der Minenvorschub einerseits und der Schwebezustand der Minen
bzw. ein vorgegebener Abstand zwischen dieser und der Bahn unabhängig voneinander
regeln. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit eine Vorschubkraft
auf die Mine zu erzeugen besteht darin, die zweite Bahn in Bewegungsrichtung
bzw. in Minenlängsrichtung
zu neigen. Wegen der praktisch nicht vorhanden Reibung zwischen
Mine und bahn reicht dabei schon eine geringe Bahnneigung aus.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante wird eine Bahn verwendet,
auf deren Oberseite ein Kanal angeordnet ist, dessen Innenwand zumindest
einen unterseitigen Umfangsabschnitt eines Strangs bzw. einer Mine
unter Freilassung eines Radialspalts umfasst. Der Radialspalt setzt
dem von der Unterseite her auf den Strang bzw. die Mine gerichteten
Fluidstrom einen Widerstand entgegen, so dass bereits relativ geringe
Fluidmengen ausreichen, um ein tragfähiges Fluidpolster zu erzeugen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Fluidpolster möglichst
homogen ist, weil dadurch ein Strang bzw. eine Mine über die
jeweilige Länge
gesehen gleichmäßig abgestützt wird.
Dies lässt
sich auf technisch einfache Weise dadurch erreichen, dass ein Fluid über ein
einen Teil der Kanalwand bildendes poröses Material auf den Strang
bzw. auf die Mine appliziert wird.
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Eine
insbesondere im Hinblick auf ein materialsparendes Ablängen vorteilhafte
Verfahrensvariante sieht vor, dass in Extrusionsrichtung gesehen nach
der Schneidestation ein das vorlau fende Stirnende eines Strangs
detektierender Sensor in einem Abstand zu einem in der Schneidestation
angeordneten Schneidmittel bzw. zu der von diesem erzeugten Schnittfuge
positioniert wird, welcher der gewünschten Länge einer Mine entspricht.
Als Fluid wird, wie bereits weiter oben schon erwähnt, vorzugsweise Luft
verwendet. Prinzipiell sind aber auch andere Gase oder Flüssigkeiten
denkbar. Minenmassen werden in der Regel bei erhöhten Temperaturen extrudiert,
so dass es zweckmäßig sein
kann, einen Minenstrang nach dem Verlassen der Extrusionseinrichtung
zu kühlen.
Vorzugsweise wird dies erfindungsgemäß dadurch gewährleistet,
dass ein den Strang oder eine Mine anhebender oder einen Vorschub
bewirkender Fluidstrom verwendet wird, der gekühlt ist.
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
zur Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignete Vorrichtung in schematischer Darstellung,
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2 einen
Querschnitt entsprechend Linie II-II in 1.
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Zur
Herstellung von Minen werden die entsprechenden Ausgangsstoffe innig
miteinander vermischt und mit Hilfe einer Extrusionseinrichtung 1 ein Strang 2 herausgepresst.
Der Strang 2 verlässt
die Extrusionseinrichtung 1 in Extrusionsrichtung 3 bzw. in
Längsrichtung
des Strangs 2 bzw. einer Mine 7 und wird auf einer
ersten Bahn 4 geführt.
Diese erstreckt sich von einer Abgabeöffnung 5 der Extrusionseinrichtung 1 bis
zu einer Schneidestation 6, in welcher der Strang 2 zur
Bildung von Minen 7 durchtrennt wird. In Extrusionsrichtung 3 nach
der Schneideeinrichtung 6 ist eine zweite Bahn 8 angeordnet,
auf der das vorlaufende Ende des Strangs 2 und eine davon abgeschnittene
Mine 7 geführt
sind. Auf der Bahn 8 werden die Minen zu einer Übergabestation 9 transportiert,
welche diese an ein Förderband 10 übergibt. Der
Strang 2 und davon abgeschnittene Minen 7 werden
auf der ersten bzw. zweiten Bahn 4 bzw. 8 von
ihrer Unterseite her von einem Luftstrom beaufschlagt und auf diese
Weise in einem Abstand zu den Bahnen 4, 8 gehalten.
Auf der Unterseite des Strangs 2 und einer Mine 7 bildet
sich ein Luftpolster, das einen berührungs- und praktisch reibungslosen
Vorschub erlaubt.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, ist in der Bahn 8,
ebenso wie in der Bahn 4, eine Nut eingelassen, die einen
den Strang 2 bzw. eine Mine 7 aufnehmenden Kanal 12 bildet.
Der Kanal 12 ist im Querschnitt u-förmig, wobei er zwei etwa parallel
zueinander verlaufende Seitenwände 13 und
einen diese miteinander verbindenden, im Querschnitt kreisbogenförmig gekrümmten Boden 14 aufweist.
Der Radius des Bodens 14 ist geringfügig größer als der Radius eines Strangs 2 bzw.
einer Mine 7 wodurch zwischen deren Umfangsfläche 15 und
dem Boden ein Radialspalt 16 von beispielsweise etwa 1/10
mm, bei koaxialer Ausrichtung von Strang 2 bzw. Mine 7 und
Kanal 12, entsteht. Ein Spalt dieser Größe bildet sich aus, wenn Mine 7 bzw.
Strang 2 von einen Luftpolster in der Schwebe gehalten
werden. Das Luftpolster wird z.B. erzeugt, in dem im Boden 14 eine
Vielzahl von Düsen angeordnet
werden. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel
wird der Boden 14 von einem sich im Wesentlichen über die
gesamte Länge
der Bahn 4 bzw. 8 erstreckenden Einsatz 17 aus
einem für
ein Fluid durchlässigen
porösen
Material, beispielsweise einem Sinterkunststoff, einem porösem Keramikmaterial
oder einem Lochblech gebildet. Der Einsatz 17 erstreckt
sich seitlich auch ein seitliche Bereiche des Kanals 12 hinein,
so dass darin geführte
Minen 7 oder Stränge 2 auch
an einem seitlichen Umfangsbereich mit Fluidströmung beaufschlagt werden. Auf diese
Weise ist verhin dert, dass Mine 7 oder Strang 2 mit
einer Seitenwand 13 des Kanals 12 in Berührung kommen.
Dadurch ist verhindert, dass die Unterhalb des Einsatzes 17 ist
ein Verteilerkanal 18 angeordnet. Dieser verteilt über wenigstens
einen Einlass 19 zugeführte
Luft auf die dem Boden 14 abgewandten Unterseite 20 des
Einsatzes 17. Die zur Erzeugung eines Luftpolsters erforderliche
Luft wird in einer derartigen Menge und unter einem derartigen Druck
dem Verteilerkanal 18 zugeführt, dass auf der den Boden 14 zumindest
teilweise bildenden Seite des Einsatzes 17 ein Luftpolster
erzeugt wird, welches den Strang 2 bzw. eine Mine 7 in
der in 2 gezeigten Position enthält.
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Während der
Vorschub des Strangs 2 allein aufgrund der aus der Abgabeöffnung 5 ausströmenden Minemasse
bewirkt wird, werden vom Strang 2 abgetrennte Minen 7 mit
Hilfe eines zusätzlichen Luftstroms
in Extrusionsrichtung 3 weiterbefördert. Dazu wird an mehreren
Stellen der zweiten Bahn 8 eine sich im Kanal 12 befindliche
Mine 7 über
schräg gestellte
Düsen 20 mit
einem Luftstrom beaufschlagt. Die Schrägstellung der Düsen 20 ist
dabei derart, dass ihre Mittellängsachse 22 bzw.
die Ausströmrichtung
eines sie verlassenden Luftstroms mit der Extrusionsrichtung 3 bzw.
der Längserstreckung
der Minen 7 einen sich gegen die Extrusionsrichtung 3 öffnenden
spitzen Winkel bildet.
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Das
Ablängen
von Minen 7 erfolgt mit einem Schneidmittel 23 der
Schneidstation 6. Als Schneidmittel 23 wird beispielsweise
ein quer zum Strang 2 beweglicher Draht oder ein entsprechend
bewegliches Messer verwendet. Denkbar ist natürlich auch, dass das Schneidmittel 23 ein
Schneidlaser oder eine vergleichbare Einrichtung ist. Im Bereich
des Schneidmittels 23 ist zwischen der ersten Bahn 4 und der
zweiten Bahn 8 ein Spalt 24 vorhanden. In diesem
Spalt 24 ist auch das Schneidmittel 23 angeord net
bzw. entfaltet darin sein Wirkung. Das Schneidmittel 23 ist
jedenfalls so gestaltet, dass eine hohe Schneidfrequenz zulässt, damit
Geschwindigkeiten von bis zu 1200 Minen pro Minute erreicht werden können. Die
jeweilige Länge
einer Mine 7 wird mit Hilfe einer Sensoreinrichtung 25 eingestellt.
Die Sensoreinrichtung 25 umfasst einen Sensor 26,
der das vorlaufende Stirnende 27 des Strangs 2 detektiert. Als
Folge der Detektion leitet die Sensoreinrichtung 25 ein
das Schneidmittel 23 aktivierendes Steuersignal an die
Schneidstation 6 weiter. Zur Einstellung unterschiedlicher
Abstände
zum Schneidmittel 23 weist die Sensoreinrichtung 25 eine
Verstelleinrichtung 28 auf, mit welcher der Sensor 26 in
unterschiedlichen Abstandspositionen zum Schneidmittel 23 bzw.
zu der von diesem erzeugten Schnittfuge positionierbar ist.
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Die
vom Schneidmittel 23 abgetrennten Minen 7 werden
entlang der zweiten Bahn 8 und dann schließlich auf
die Übergabestation 9 transportiert. Diese
setzt sich im wesentlichen aus einer Luftplatte 28 zusammen,
welche auf ihrer Minen 7 aufnehmenden Oberseite 33 eine
Vielzahl von Ausströmöffnungen 29 aufweist.
Auf der Übergabestation 9 werden die
Minen 7 somit ebenfalls von einem Luftpolster getragen
und auf diesem bewegt. An die Übergabestation 9 bzw.
die Luftplatte 28 schließt sich das Förderband 10 an,
das die Minen 7 zu weiteren Fertigungsstationen (nicht
gezeigt) transportiert. Zur Übergabe der
Minen 7 an das Förderband 10 ist
an der dem Förderband 10 abgewandten
Seite 30 der Luftplatte 28 eine Düsenleiste 31 angebracht,
welche über
die Oberseite 33 der Luftplatte 28 hinaus steht.
An diesem Überstand
sind über
die Breite der Düsenleiste 31 verteilte
Düsen 32 vorhanden,
welche einen Strömungsvorhang
mit einer sich quer zur Extrusionsrichtung 3 erstreckenden
Strömungsrichtung
erzeugen. Eine die zweite Bahn 8 verlassende Mine 7 erfährt somit
eine Änderung
ihrer Bewegungsrichtung.
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Diese
verläuft
nun beispielsweise rechtwinklig zur Extrusionsrichtung 3.
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- 1
- Extrusionseinrichtung
- 2
- Strang
- 3
- Extrusionsrichtung
- 4
- erste
Bahn
- 5
- Abgabeöffnung
- 6
- Schneidestation
- 7
- Mine
- 8
- zweite
Bahn
- 9
- Übergabestation
- 10
- Förderband
- 12
- Kanal
- 13
- Seitenwand
- 14
- Boden
- 15
- Umfangsfläche
- 16
- Radialspalt
- 17
- Einsatz
- 18
- Verteilerkanal
- 19
- Einlass
- 20
- Düse
- 22
- Mittellängsachse
- 23
- Schneidmittel
- 24
- Spalt
- 25
- Sensoreinrichtung
- 26
- Sensor
- 27
- Stirnende
- 28
- Verstelleinrichtung
- 29
- Ausströmöffnung
- 30
- Seite
- 31
- Düsenleiste
- 32
- Düse
- 33
- Oberseite