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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer in einer
Förderrichtung
geförderten Materialbahn,
umfassend einen oberhalb der Förderbahn
angeordneten Oberbalken und einen unterhalb der Materialbahn angeordneten
Unterbalken, die sich jeweils quer zur Förderrichtung der Materialbahn
erstrecken und zum Bearbeiten der Materialbahn taktweise gegenläufig bis
zur Anlage aneinander unter Zwischenlage der Materialbahn bewegbar
sind, wobei zum Bewegen von Ober- und Unterbalken ein Antrieb vorgesehen
ist.
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Als
Materialbahn im Sinne der Erfindung kommen insbesondere Folienbahnen
aus Kunststoff, Laminate, Papier- und/oder Pergamentbahnen in Betracht.
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Vorrichtungen
zum Bearbeiten einer Materialbahn sind vielfältig bekannt und werden z.
B. zum Querschweißen
oder Quertrennschweißen
von Kunststofffolien z. B. in Folienschweißautomaten zur Konfektionierung
von Kunststofffolie zu Beuteln, Säcken und dergleichen mehr eingesetzt.
Hierbei bewirken die beweglichen Ober- und Unterbalken beim taktweisen
Zusammenführen
bis zur Anlage aneinander unter Zwischenlage der Materialbahn die
gewünschte
Bearbeitung derselben, wozu sie mit entsprechenden Werkzeugen ausgerüstet werden.
Beispielsweise können
Schweißbalken
für eine
Verschweißung
der Materialbahn, Schneidbalken für ein Schneiden der Materialbahn,
Stanzbalken zum Ausstanzen von Bereichen der Materialbahn, Prägebalken
zum Prägen
der Materialbahn oder Perforierbalken zum Perforieren der Materialbahn
vorgesehen sein.
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Wesentliches
Merkmal der bekannten Vorrichtungen zum Bearbeiten einer Materialbahn
ist es, dass der Ober- und Unterbalken zum Bearbeiten der Materialbahn
mittels eines Antriebes aneinander unter Zwischenlage der Materialbahn
zur Anlage gebracht werden und nachfolgend voneinander weg bewegt
werden, um die Materialbahn freizugeben und einen Vorschub der Materialbahn
in Förderrichtung bis
zum nächsten
Arbeitstakt zum Bearbeiten derselben zu ermöglichen.
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Andererseits
ist man bestrebt, zur Leistungssteigerung der bekannten Vorrichtungen
die Breite der verarbeitbaren Materialbahn möglichst groß zu wählen, was eine entsprechende
Breite der sich quer zur Förderrichtung
erstreckenden Ober- und Unterbalken und entsprechend massive Bauweise
und hohes Gewicht derselben mit sich bringt, da sich die Ober- und
Unterbalken im laufenden Betrieb nicht übermäßig durchbiegen dürfen. Gleichzeitig
werden jedoch die Anforderungen an die Leistung der Vorrichtung
immer höher,
so dass es erforderlich ist, diese mit immer höheren Taktzahlen und entsprechender
Vorschubgeschwindigkeit der Materialbahn zu betreiben. Dies bringt
das Problem mit sich, dass die großen und schweren Ober- und
Unterbalken bislang mit entsprechend leistungsstarken, aufwendigen
und damit kostenintensiven Antrieben bewegt werden müssen, da
hohe Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte für die Realisierung
der hohen Taktzahlen notwendig sind. Dies ist jedoch sehr aufwendig und
erscheint von daher verbesserungswürdig.
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Darüber hinaus
sind große
und damit schwere Ober- und Unterbalken, wenn diese mit hoher Taktzahl
betrieben werden, hinsichtlich ihres Anpressdruckes, den sie gemeinsam
auf die Materialbahn während
der Bearbeitung ausüben,
nur sehr schwer kontrollierbar, da bei den erforderlichen hohen
Taktzahlen durch die hohe Massenträgheit der schnell bewegten
Ober- und Unterbalken eine exakte Steuerung außerordentlich schwierig wird.
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Als
Antriebe werden bislang üblicherweise über Kurbeltriebe,
Kurven- und Exzentertriebe auf Ober- und Unterbalken einwirkende
starke Elektromotoren, Positions- und Servomotoren oder auch direkt
mit dem Ober- bzw. Unterbalken verbundene Linearantriebe, wie Pneumatikzylinder,
eingesetzt. Diesen Antrieben ist überdies zueigen, dass sie sich im
Falle von Produktionsumstellungen nur schwierig an geänderte Erfordernisse hinsichtlich
Anpressdruck, Verweildauer auf der Oberfläche der Materialbahn und Taktzahl
anpassen lassen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Bearbeiten
einer Materialbahn vorzuschlagen, die die eingangs genannten Nachteile
des Standes der Technik überwindet
und sich darüber
hinaus in rationeller Weise herstellen lässt.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausbildung einer Vorrichtung
zum Bearbeiten einer in einer Förderrichtung
geförderten Materialbahn
gemäß den Merkmalen
des Patentanspruches 1 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe schlägt die
Erfindung ausgehend von den bekannten Vorrichtungen einen neuartigen
Antrieb für
den Ober- und Unterbalken vor, mit dem die eingangs genannten Nachteile
des Standes der Technik auf überraschend einfache
Weise überwunden
werden.
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Der
erfindungsgemäße Antrieb
umfasst einen zwischen einer oberen Umlenkrolle und einer unteren
Umlenkrolle umlaufenden Zugmitteltrieb, der mit einem Antriebsmotor
in Wirkverbindung steht und zwischen den Umlenkrollen in zwei Trume
unterteilt ist, die sich notwendigerweise bei Bewegung des Zugmitteltriebes
in gegenläufiger
Richtung bewegen. Dementsprechend ist der Oberbalken mit dem einen Trum
und der Unterbalken mit dem anderen Trum des Zugmitteltriebes verbunden,
so dass bei Antrieb des Zugmitteltriebes in eine Richtung die gewünschte gegenläufige Bewegung
von Ober- und Unterbalken
unmittelbar bewirkt ist.
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Der
im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eingesetzte Zugmitteltrieb unterliegt keinen generellen konstruktiven
Beschränkungen,
solange er in der Lage ist, die erforderlichen Antriebskräfte möglichst
schlupffrei zu übertragen.
Vorteilhaft ist jedoch der Zugmitteltrieb als formschlüssiger Zugmitteltrieb
mit einem zwischen den Umlenkrollen endlos umlaufenden Zahnriemen
oder einer endlos umlaufenden Kette ausgebil det, die nicht nur preiswert sind,
sondern die erforderlichen Antriebskräfte auch zuverlässig übertragen
können.
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Es
ist jedoch auch vorstellbar, den Zugmitteltrieb als reibschlüssigen Zugmitteltrieb
mit entsprechenden Riemen oder auch an den Umlenkrollen gelenkig
befestigte Koppelstangen vorzusehen, die jeweils einen Trum des
Zugmitteltriebes bilden.
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Mit
besonderem Vorteil ist beidseits des Ober- und Unterbalkens jeweils
ein Zugmitteltrieb vorgesehen und die jeweiligen oberen Umlenkrollen
und unteren Umlenkrollen jedes Zugmitteltriebes sind auf jeweils
gemeinsamen Wellen angeordnet, so dass sie synchron die Antriebskräfte an beiden
Enden des Ober- und Unterbalkens an den dortigen Befestigungspunkten übertragen
können.
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Zur
exakten Führung
der Ober- und Unterbalken sind bevorzugt Führungssäulen vorgesehen, wobei Ober-
und Unterbalken mittels entsprechender Gleitbuchsen auf den Führungssäulen geführt sind. Auch
hierbei ist die Erfindung nicht auf die Ausbildung derartiger Führungssäulen und
Gleitbuchsen beschränkt,
sondern es können
auch andere geeignete Linearführungen
für den
Ober- und Unterbalken vom Fachmann entsprechend ausgewählt werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist vorgesehen, dass der Oberbalken und der Unterbalken gleiche
Massen aufweisen. Auf diese Weise wird bei der erfindungsgemäßen Befestigung
des Oberbalkens an dem einen Trum und des Unterbalkens an dem anderen
Trum des Zugmitteltriebes erreicht, dass sich die jeweiligen Massen
von Ober- und Unterbalken über
den Zugmitteltrieb aufheben, so dass eine lastneutrale Aufhängung von
Ober- und Unterbalken innerhalb der Vorrichtung erzielt wird. Durch diese
lastneutrale Aufhängung
kann sodann der erforderliche Antriebsmotor für den Zugmitteltrieb leistungsmäßig deutlich
geringer dimensioniert werden, als es bei den bekannten Vorrichtungen
der Fall gewesen ist, da sich Ober- und Unterbalken aufgrund der
lastneutralen Aufhängung
bereits mit geringen Antriebskräften
und hoher Reaktionsschnelligkeit bewegen lassen.
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Die
lastneutrale Aufhängung
von Ober- und Unterbalken bietet darüber hinaus den Vorteil, dass die
auf die Materialbahn bei der Bearbeitung ausübbaren definierten Andruck kräfte ausserordentlich
exakt und wiederholgenau eingestellt werden können, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch die Bearbeitung von Materialbahnen ermöglicht, die bislang nur unter
größten Schwierigkeiten
bearbeitbar waren. Als Beispiel sei die Verschweißung von
Materialbahnen aus Biopolymeren genannt, die aufgrund des außerordentlich
engen Temperaturfensters der eingesetzten Biopolymere beim Verschweißen höchste Anforderungen
an die Genauigkeit der hierfür
eingesetzten Vorrichtung stellen. Es hat sich im Rahmen der Erfindung
gezeigt, dass diese Anforderungen von einer erfindungsgemäß ausgestalteten Vorrichtung
problemlos erreicht werden können.
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Darüber hinaus
zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung
aufgrund der lastneutralen Aufhängung
von Ober- und Unterbalken durch einen besonders ruhigen und gleichmäßigen Lauf
aus.
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Es
versteht sich, dass der Ausgleich der Massen von Ober- und Unterbalken
zum einen durch konstruktiv übereinstimmende
Auslegung derselben oder aber auch durch entsprechende Anbringung von
zusätzlichen
Gewichten an Ober- oder Unterbalken bei Bedarf erreicht werden kann.
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Gemäß einem
Vorschlag der Erfindung umfasst der Antriebsmotor der erfindungsgemäßen Vorrichtung
einen drehenden Motor, z. B. einen Drehstrom-, Positionier- oder
Servomotor mit einem nachgeordneten Exzentergetriebe, welches die
Drehbewegung des Motors in eine Linearbewegung umformt und mit dem
Zugmitteltrieb in Wirkverbindung steht. Anstelle des Exzentergetriebes
wäre es
jedoch auch denkbar, einen drehenden Motor unmittelbar mit dem Zugmitteltrieb
zu verbinden, wenn es sich bei dem drehenden Motor um einen definierte
Rotationswinkel ausführenden
Schrittmotor handelt.
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Unabhängig davon,
ob es sich bei dem drehenden Motor um einen Schrittmotor oder einen
solchen mit einem nachgeordneten Exzentergetriebe handelt, stehen
erfindungsgemäß verschiedene
Betriebsweisen zur Verfügung,
die unterschiedliche Arten der Folienbearbeitung ermöglichen.
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So
kann der drehende Motor zum Bearbeiten der Materialbahn taktweise
mit einer reversierenden Rotationsbewegung um 90° oder 180° betreibbar sein, um während der
Rotation um 90° bzw.
180° Arbeitstakte
der Bearbeitung der Materialbahn auszuführen, was nachfolgend noch
näher erläutert wird.
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Alternativ
kann aber auch der drehende Motor zum Bearbeiten der Materialbahn
taktweise mit einer Rotationsbewegung um 360° betreibbar sein, um einen Arbeitstakt
zum Bearbeiten der Materialbahn auszuführen. Wie nachfolgend noch
näher erläutert wird,
lässt sich
nämlich
durch diesen Winkelbereich innerhalb eines Arbeitstaktes auch die
Hubhöhe
bestimmen, um die der Ober- und Unterbalken mittels des Zugmitteltriebes
in einem Arbeitstakt voneinander weg bzw. aufeinander zu bewegt
werden, was je nach Werkzeugausrüstung
des Ober- und Unterbalkens entsprechende Anpassungen ermöglicht.
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Darüber hinaus
kann zwischen dem Exzentergetriebe und dem Zugmitteltrieb ein Linearantrieb vorgesehen
sein, der taktweise in Abhängigkeit
von der Bewegung des drehenden Motors betätigbar ist. Dieser Linearantrieb
kann je nach Erfordernis gleich- oder gegenläufig zum Exzentergetriebe betrieben werden.
Im Falle der gleichläufigen
Bewegung zum Exzentergetriebe dient der Linearantrieb, der beispielsweise
als Pneumatik- oder
Hydraulikzylinder ausgebildet sein kann, zur Erhöhung des Anpressdruckes von
Ober- und Unterbalken auf die Materialbahn während der Bearbeitung, während der
Linearantrieb bei gegenläufigem
Betrieb zum Exzentergetriebe ein Berühren der Materialbahn durch
Ober- und Unterbalken verhindert, indem die Bewegungsrichtung von
Ober- und Unterbalken aufeinander zu mit einer gegenläufigen Bewegung überlagert
wird, so dass eine Anlage von Ober- und Unterbalken aneinander unter
Zwischenlage der Materialbahn in Summe verhindert wird. Ein solcher
Betrieb ermöglicht
es somit, gesteuerte Aussetzer der Bearbeitung der Materialbahn
in einem Arbeitstakt zu erzeugen, um z. B. bei der Verschweißung von
Folienbeuteln nur in jedem zweiten Arbeitstakt eine Verschweißung vorzunehmen.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist vorgesehen, dass der Antriebsmotor einen Linearmotor umfasst,
der mit dem Zugmitteltrieb unmittelbar in Wirkverbindung steht und
hierüber
die Bewegung von Ober- und Unterbalken veranlasst.
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Unabhängig von
der Art des vorgesehenen Antriebes kann eine Steuerungseinrichtung
vorgesehen sein, mittels derer der Antriebsmotor und/oder der Linearantrieb
mit variabler Geschwindigkeit steuerbar ist, so dass der Antrieb
in einzelnen Unterabschnitten eines Arbeitstaktes unterschiedlich
schell laufen kann und somit bei Ausbildung von Ober- und Unterbalken
als Schweißbalken
eine frei einstellbare Schweißzeitverlängerung
bewirkt werden kann.
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Die
vorangehend beschriebene Vorrichtung mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten
Antrieb kann jedoch nicht nur mit Ober- und Unterbalken als Schweißbalken
ausgebildet sein, sondern auch Schneidbalken, Stanzbalken, Prägebalken
oder Perforierbalken oder jegliches andere geeignete Werkzeug zur
Bearbeitung der Materialbahn umfassen.
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In
jedem Falle ermöglicht
es die erfindungsgemäße Vorrichtung,
die für
die Bearbeitung einer Materialbahn bestimmenden Parameter frei definierbar
einzustellen, insbesondere
- 1. Temperatur bei
Schweiß-
und/oder Prägevorgängen,
- 2. Schweiß-,
Präge-,
Schnitt-Positionierung,
- 3. Bearbeitungs- bzw. Anpressdruck,
- 4. elektronisch einstellbare Verweil- bzw. Beschleunigungszeit.
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Die
Verweil- bzw. Beschleunigungszeit kann auf alle bearbeitbaren Materialien
individuell eingestellt werden und kann durch eine automatische
RESET-Funktion z. B. von einem nachfolgenden Materialbahn-Vorschubsignal überwacht
und rechtzeitig zurückgesetzt
werden, um eine Fehlbedienung und ein Abreißen der Materialbahn auszuschliessen.
Die maximal mögliche
Einstellung der Verweil- bzw. Schweißzeit wird von der Maschinensteuerung
ausgewiesen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Bearbeiten einer Materialbahn in Förderrichtung der Materialbahn
betrachtet,
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2 die
Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Pfeil V in 1,
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3a bis 3c die
Vorrichtung gemäß 2 in
aufeinanderfolgenden Betriebspositionen eines Arbeitstaktes in einer
ersten Betriebsweise,
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4a bis 4d die
Vorrichtung gemäß 2 in
aufeinanderfolgenden Betriebspositionen eines Arbeitstaktes in einer
alternativen Betriebsweise zu den 3a bis 3c,
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5a bis 5c in
einer weiteren alternativen Arbeitsweise die Vorrichtung gemäß 2 in aufeinanderfolgenden
Betriebspositionen eines Arbeitstaktes,
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6a eine
alternative Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit aneinander anliegendem Ober- und Unterbalken,
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6b die
Vorrichtung gemäß 6a mit voneinander
abgehobenem Ober- und Unterbalken.
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In
den 1 und 2 ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten
einer in einer Förderrichtung
F mittels nicht näher
dargestellter Fördereinrichtungen
geförderten
Materialbahn 1 dargestellt. Die Vorrichtung umfasst hierzu
zwei zwischen Seitenteilen 7a, 7b der Vorrichtung
taktweise gegenläufig
in Pfeilrichtung P1 bzw. P2 aufeinander zu bewegbare Ober- und Unterbalken 2, 3,
die in der in den 1 und 2 dargestellten
Schließstellung
unter Zwischenlage der Materialbahn 1 aneinander zur Anlage
kommen, wobei sich der Oberbalken 2 oberhalb und der Unterbalken 3 unterhalb
der Materialbahn 1 befindet und sich sowohl der Oberbalken 2 wie
auch der Unterbalken 3 quer zur Förderrichtung F der Materialbahn 1 erstrecken.
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Zur
entsprechenden Führung
der Ober- und Unterbalken 2, 3 in vertikaler Richtung
in Pfeilrichtung P1 bzw. P2 sind hierzu an den Seitenteilen 7a, 7b Führungssäulen 8 befestigt,
in denen die jeweiligen Enden von Ober- und Unterbalken 2, 3 mittels entsprechender
Gleitbuchsen 23, 33 geführt sind.
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Wenn
Ober- und Unterbalken 2, 3, wie in den 1 und 2 dargestellt,
aneinander unter Zwischenlage der Materialbahn 1 zur Anlage
kommen, erfolgt eine Bearbeitung der Materialbahn in einem Arbeitstakt
und nachfolgend werden Ober- und Unterbalken 2, 3 entgegen
Pfeilrichtung P1 bzw. P2 voneinander entfernt, so dass die Materialbahn 1 freigegeben
und ein Vorschub in Förderrichtung
F erfolgen kann, bis beim nächsten
Arbeitstakt erneut Ober- und Unterbalken 2, 3 zur
Bearbeitung der Materialbahn aneinander zur Anlage gebracht werden.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
sind der Oberbalken 2 und der Unterbalken 3 zur
Verschweißung
der Materialbahn 1 vorgesehen und tragen von daher entlang
ihrer der Materialbahn 1 zugewandten Oberfläche ein
entsprechendes Werkzeug, hier Schweißbalken 21, 31,
die mit nicht näher
dargestellten Einrichtungen auf die für die Verschweißung der Materialbahn 1 erforderliche
Temperatur gebracht werden.
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Aus
der Darstellung in 1 erkennt man ferner eine Reihe
von Justierschrauben 20, 30, mit denen die am
Oberbalken 2 und Unterbalken 3 befestigten Schweißbalken 21, 31 auf
Planlage ausgerichtet und Durchbiegungen kompensiert werden können.
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Die
Bewegung von Oberbalken 2 und Unterbalken 3 in
Pfeilrichtung P1, P2 bzw. entgegengesetzt hierzu entlang der Führungssäulen 8 wird
mittels eines Antriebes bewirkt, der nachfolgend näher erläutert wird.
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Wie
insbesondere aus der Darstellung gemäß 2 ersichtlich,
ist zum Antrieb von Oberbalken 2 und Unterbalken 3 ein
Zugmitteltrieb 9 vorgesehen, der von einem endlos über eine
obere Umlenkrolle 5 oberhalb des Oberbalkens 2 und
eine untere Umlenkrolle 6 unterhalb des Unterbalkens 3 geführten Zahnriemen
oder Kette gebildet ist, wobei der Zugmitteltrieb 9 im
Bereich zwischen oberer Umlenkrolle 5 und unterer Umlenkrolle 6 in
zwei Trume 9a, 9b unterteilt ist.
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Mittels
einer entsprechenden Klemmvorrichtung 22 ist der Oberbalken 2 an
einem Trum 9a befestigt, während der Unterbalken 3 mittels
einer entsprechenden Klemmvorrichtung 32 am anderen Trum 9b befestigt
ist.
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Der
Darstellung gemäß 1 ist überdies entnehmbar,
dass nicht nur einer der in 2 dargestellten
Zugmitteltriebe 9 vorgesehen ist, sondern beidseits von
Ober- und Unterbalken 2, 3 jeweils ein Zugmitteltrieb
mit oberen und unteren Umlenkrollen 5, 6 vorgesehen
ist, wobei die oberen und unteren Umlenkrollen 5, 6 jeweils
auf gemeinsamen Achsen 44, 60 gelagert sind und
die jeweilige Befestigung an den Trumen 9a, 9b übereinstimmend
vorgenommen ist. Die Zugmitteltriebe 9 sind jedoch aus
Gründen der Übersichtlichkeit
in 1 nicht eingezeichnet.
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Mit
besonderem Vorteil sind der Oberbalken 2 und der Unterbalken 3 mit
gleichen Massen ausgebildet, was einerseits durch konstruktiv gleiche
Ausbildung oder aber auch durch entsprechende Anbringung zusätzlicher
Gewichte an Ober- oder Unterbalken 2, 3 nach Bedarf
bewirkt werden kann. Infolge dieser Massengleichheit und der Befestigung
des Oberbalkens 2 an einem Trum 9a und des Unterbalkens 3 am
anderen Trum 9b wird eine lastneutrale Aufhängung von
Ober- und Unterbalken 2, 3 am Zugmitteltrieb 9 bewirkt,
da sich die jeweiligen Massen von Ober- und Unterbalken 2, 3 innerhalb
des Zugmitteltriebes 9 gegenseitig aufheben. Demzufolge sind
der Oberbalken 2 und der Unterbalken 3 unabhängig von
ihrer tatsächlichen
Masse aufgrund des jeweiligen Gegengewichtes in Form des Unterbalkens 3 bzw.
Oberbalkens 2 mit geringer Trägheit und geringem Kraftaufwand
in Pfeilrichtung P1 bzw. P2 oder entgegengesetzt hierzu bewegbar.
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Um
nunmehr diese Bewegungen des Oberbalkens 2 bzw. Unterbalkens 3 in
Pfeilrichtung P1 bzw. P2 oder entgegengesetzt hierzu im Zuge eines Arbeitstaktes
definiert ablaufen zu lassen, ist ein Antriebsmotor 4 vorgesehen,
der im Ausführungsbeispiel
gemäß 1 von
einem drehenden Elektromotor mit einem nachgeordneten Getriebe 4a gebildet wird,
dem auf der Antriebswelle ein Exzenterantrieb 40 nachgeordnet
ist, welcher über
sein Exzenterritzel 40a und das Exzentergehäuse 40b die
Drehbewegung des Antriebsmotors 4 gemäß Pfeil M1 in 2 in
eine lineare bzw. translatorische Bewegung M2.1 umwandelt. An dem
Gehäuse 40b des
Exzentergetriebes 40 ist darüber hinaus ein Linearantrieb 42 in Gestalt
z. B. eines Pneumatikzylinders (Federspeicher) befestigt, dessen
Kolbenstange an ihrem freien Ende mit einem Gelenkkopf 42a ausgebildet
ist, welcher seinerseits mit einem Antriebshebel 43 verbunden
ist. Der Antriebshebel 43 wiederum ist starr mit der Achse 44 verbunden,
auf welchem die oberen Umlenkrollen 5 der Zugmitteltriebe 9 angeordnet sind.
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Wenn
demgemäß der Antriebsmotor 4 eine Drehbewegung
gemäß Pfeil
M1 ausführt,
wird diese vom Exzentergetriebe 40 in eine lineare Bewegung M2.1
umgewandet, die über
den Antriebshebel 43 wiederum in eine Drehbewegung M3 der
Achse 44 und damit der Umlenkrollen 5 der Zugmitteltriebe 9 umgewandelt
wird. In deren Folge bewegen sich die beiden Trume 9a, 9b des
Zugmitteltriebes 9 gegenläufig in Pfeilrichtung M4 bzw.
M5, so dass der Ober- und Unterbalken 2, 3 gegenläufig aufeinander
zu bewegt bzw. voneinander entfernt werden.
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Beispielsweise
wird bei Bewegung der Antriebswelle 44 in der Darstellung
gemäß 2 im Uhrzeigersinn
der Trum 9b und damit der daran befestigte Unterbalken 3 in
Pfeilrichtung M5 vertikal nach oben bewegt, während sich gleichzeitig der Trum 9a mit
dem daran befestigten Oberbalken 2 um den gleichen Betrag
vertikal gemäß Pfeil
M4 nach unten bewegt, bis die beiden Schweißleisten 21, 31 von Oberbalken 2 und
Unterbalken 3 unter Zwischenlage der Materialbahn 1 aneinander
zur Anlage kommen.
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Bei
entgegengesetzter Bewegung in Pfeilrichtung M3 entgegen des Uhrzeigersinnes
erfolgt die umgekehrte Bewegung, und die beiden gemäß Darstellung
in 2 aneinander zur Anlage kommenden Ober- und Unterbalken 2, 3 werden
voneinander entfernt, indem sich der Oberbalken 2 mit dem Trum 9a vertikal
nach oben und der Unterbalken 3 mit dem Trum 9b vertikal
nach unten bewegt.
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Damit
diese Bewegung über
den Zugmitteltrieb 9 und seine beiden Trume 9a, 9b stets
schlupffrei übertragen
werden kann, ist eine Spannvorrichtung 41 vorgesehen, mittels
derer der Abstand der Achsen 44, 60 voneinander
eingestellt und damit die Spannung des Zugmitteltriebes 9 eingestellt
werden kann.
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Aus
der vorangehenden prinzipiellen Beschreibung des Antriebes ist ersichtlich,
dass sich verschiedene nachfolgend erläuterte Betriebsweisen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
infolge des eingesetzten Zugmitteltriebes 9 ergeben, nämlich entweder
durch einen oszillierenden bzw. reversierenden oder kontinuierlichen
Drehantrieb mittels des Antriebsmotors 4.
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In
einer ersten in den 3a bis 3c dargestellten
Betriebsweise erkennt man in der 3a, dass
sich das Exzenterritzel 40a in seiner höchsten und demgemäß das Ex zentergehäuse 40b in
seiner tiefsten Position befindet. In dieser Stellung, die einer Wartungs-
oder Montagestellung entspricht, sind der Oberbalken 2 und
der Unterbalken 3 am weitesten voneinander entfernt. Diese
Stellung kann außerhalb des
taktweisen Betriebes, wie er nachfolgend erläutert wird, angefahren werden.
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Die
beiden Betriebspositionen sind in den 3b und 3c dargestellt.
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In
der Darstellung gemäß 3b befindet sich
das Exzenterritzel 40a in einer 9-Uhr-Position, demgemäß sind Ober- und Unterbalken 2, 3 gegenüber 3a in
einem geringeren Abstand voneinander angeordnet, kommen jedoch nicht
aneinander zur Anlage und berühren
demgemäß auch die
Materialbahn 1 nicht. Die 3b ist
demgemäß die Vorschubposition,
in welcher die Materialbahn 1 taktweise um einen gewissen
Betrag vorgeschoben wird.
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Zur
Bearbeitung der Materialbahn führt
ausgehend von der 3b der Antriebsmotor 4 eine
Rotation um 90° aus,
in deren Folge das Exzenterritzel 40a in eine 6-Uhr-Position verfahren
wird und das Exzentergehäuse 40b in
seiner tiefsten Position befindlich ist. Die entsprechende Bewegung
des Zugmitteltriebes und seiner beiden Trume 9a, 9b bewirkt
in dieser Position gemäß 3c,
dass der Oberbalken 2 und der Unterbalken 3 aneinander
unter Zwischenlage der Materialbahn 1 zur Anlage kommen
und dementsprechend die Bearbeitung, etwa Verschweißung der
Materialbahn 1 erfolgen kann, wohingegen durch entgegengesetzte
Bewegung um 90° wiederum
die Öffnungsstellung
gemäß 3b erreicht
werden kann, so dass ein Vorschub der Materialbahn 1 um
den gewünschten
Längenbetrag
erfolgen kann.
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Aus
der vorangehend erläuterten
Abfolge ist somit ersichtlich, dass neben der Montage- bzw. Wartungsposition
gemäß 3a ein
taktweiser Betrieb der Vorrichtung gemäß den beiden Endzuständen in 3b und 3c erreicht
werden kann, indem der Antriebsmotor und seine nachgeordneten Teile
eine reversierende Rotationsbewegung um 90° gemäß Pfeil M1 ausführen.
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Da
der Ober- und Unterbalken 2, 3, wie vorangehend
erläutert,
lastneutral innerhalb des Zugmitteltriebes und seiner beiden Trume 9a, 9b aufgehangen
sind, kann diese 90°-Reversierbewegung
außerordentlich
schnell mit geringer Antriebsleistung und geringen Beschleunigungs-
und Verzögerungskräften nahezu
unabhängig
von der tatsächlichen
Masse von Ober- und Unterbalken 2, 3 mit einem
reaktionsschnellen Antrieb bewirkt werden, so dass einerseits eine
außerordentlich
schonende Behandlung der Materialbahn 1 und andererseits
eine außerordentlich
hohe Taktzahl der Vorrichtung erreicht werden kann.
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Es
versteht sich, dass durch entsprechende Steuerung des Antriebsmotors 4 die
Verweildauer der beiden in 3c aneinander
unter Zwischenlage der Materialbahn 1 zur Anlage kommenden
Ober- und Unterbalken 2, 3 weitestgehend flexibel
gesteuert werden kann, so dass z. B. die jeweilige Bearbeitungsdauer
innerhalb eines Arbeitstaktes in weiten Grenzen bestimmt werden
kann. Beispielsweise kann eine Schweißdauerverlängerung durch langsamen Antrieb
in der Stellung gemäß 3c bewirkt werden.
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Die
in den 3a bis 3c dargestellte Betriebsweise
eignet sich insbesondere zum Schweißen und Prägen einer Materialbahn, beispielsweise bei
der Erstellung von Siegelnähten,
da hier hohe Schweißleistungen
erzielt werden können.
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Demgegenüber zeigen
die 4a bis 4d eine
abgewandelte Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hierbei zeigt
die 4a übereinstimmend
zur 3a eine Montage- oder Wartungsposition, in welcher
das Exzenterritzel 40a in einer 12-Uhr-Position steht und demgemäß das Exzentergehäuse 40b in
seiner höchsten
Stellung befindlich ist, so dass Ober- und Unterbalken 2, 3 am weitesten
voneinander entfernt positioniert sind.
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Die
einzelnen Positionen eines Arbeitstaktes sind hingegen in den 4b bis 4d dargestellt, die über einen
reversierenden Betrieb des Antriebsmotors 4 in einer 180°-Rotation gemäß Pfeil
M1 erreicht wird.
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Hierbei
entspricht die Darstellung gemäß 4b der
zuvor bereits erläuterten 3b und
die Darstellung gemäß 4c der
Darstellung gemäß 3c,
d. h. in 4b ist die Vorschubposition
dargestellt, während
in 4c der Ober- und Unterbalken 2, 3 aneinander
zur Anlage kommen und die Materialbahn 1 bearbeiten und
bei weiterer Rotation in die Position gemäß 4d, in
der sich das Exzenterritzel 40a in einer 3-Uhr-Position
befindet, der Oberbalken 2 und der Unterbalken 3 entsprechend
der Si tuation in 4b voneinander abhoben sind,
so dass ein Vorschub der Materialbahn 1 erfolgen kann.
Bei der nachfolgenden reversierenden Bewegung erfolgt sodann zunächst wieder
ein Anlegen von Ober- und Unterbalken 2, 3 unter
Zwischenlage der Materialbahn 1 gemäß 4c, bis
wieder eine erneute Öffnung
von Ober- und Unterbalken 2, 3 und entsprechender
Vorschub der Materialbahn 1 gemäß 4b erreicht
ist. Mit einem einmaligen Reversieren des Antriebsmotors 4 um
180° im
Uhrzeiger- und 180° im Gegenuhrzeigersinn
werden somit zwei aufeinanderfolgende Arbeitstakte und Bearbeitungen
der Materialbahn nebst Vorschub derselben bewirkt. Aufgrund dieser
höheren
Taktzahl, in der der Rücktakt
gleichzeitig Arbeitstakt ist, eignet sich die solchermaßen betriebene
Vorrichtung beispielsweise zum Schneiden und Perforieren der Materialbahn 1,
was durch Anbringung entsprechender Werkzeuge am Oberbalken 2 und
Unterbalken 3 bewirkt werden kann.
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Sodann
zeigen die 5a bis 5c eine dritte
Betriebsweise der Vorrichtung, bei der der Antriebsmotor 4 nicht
reversierend, sondern in einer Drehrichtung gemäß Pfeil M1 um 360° betrieben wird.
Hierbei sind die Positionen gemäß 5a und 5c identisch
und entsprechen denen der 4a und 3a,
d. h. sowohl einer Betriebs- und Montagestellung, in welcher Ober-
und Unterbalken 2, 3 voneinander abgehoben sind
und in der auch der Vorschub der Materialbahn 1 erfolgt,
während
in der Zwischenstellung gemäß 5b,
die der 4c bzw. 3c entspricht,
der Ober- und Unterbalken 2, 3 unter Zwischenlage
der Materialbahn 1 aneinander zur Anlage kommen und eine
Bearbeitung der Materialbahn 1 erfolgt. Es ist offensichtlich,
dass bei dieser Betriebsweise der Vorrichtung ein größerer Öffnungsweg
gegenüber 4b und 3b erreicht wird,
so dass sich diese Betriebsweise insbesondere auch für das Schneiden
einer Materialbahn 1 eignet.
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Auch
bei den vorgenannten Betriebsweisen können in den einzelnen Betriebszuständen unterschiedliche
Antriebsgeschwindigkeiten vorgegeben werden, um eine Schweißzeitverlängerung
oder z. B. ein schlagartiges Schneiden der Materialbahn 1 zu ermöglichen.
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Zusätzlich zu
dem vorangehend erläuterten Antriebsmotor 4 mit
seinem nachgeordneten Exzentergetriebe 40 kann überdies
zwischen dem Exzentergehäuse 40b des
Exzentergetriebes 40 und dem Antriebshebel 43 noch
ein in der 2 näher bezeichne ter Linearantrieb 42 in
Gestalt eines beispielsweise Pneumatikzylinders vorgesehen sein. Dieser
Linearantrieb 42 ist in Abhängigkeit von der Bewegung des
Antriebsmotors 4 betätigbar,
in den die zugehörige
Kolbenstange mit Gelenkkopf 42a gemäß Pfeil M2.2 aus- bzw. eingefahren
wird. Mittels einer entsprechenden Steuerungseinrichtung können sodann
zwei unterschiedliche Betriebsweisen erreicht werden.
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Zum
einen ist es möglich,
den Linearantrieb 42 gleichläufig zum Exzentergetriebe 40 zu
betreiben, d. h. erzeugt das Exzentergetriebe 40 eine Abwärtsbewegung
gemäß Pfeil
M2.1, so wird auch die Kolbenstange des Linearantriebes in Pfeilrichtung M2.2
nach unten ausgefahren, wodurch der Anpressdruck der aneinander
unter Zwischenlage der Materialbahn 1 zur Anlage kommenden
Ober- und Unterbalken 2, 3 definiert erhöht werden
kann, und zwar z. B. über
die Steuerung der Leistung des Linearantriebes 42, womit
eine z. B. pneumatische Druckeinstellung während des Betriebes der Vorrichtung
individuell angepasst an die zu bearbeitende Materialbahn möglich ist.
Auch ist es möglich,
im unteren Totpunkt des Exzentergetriebes 40 den maximalen
Druck auf den ausgefahrenen Linearantrieb 42 zu geben und den
für die
Erzielung des gewünschten
Anpressdruckes erforderlichen Hub des Linearantriebes an einer Stellspindel
am Gelenkkopf 42a zum Antriebshebel 43 einzustellen.
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Umgekehrt
ist es auch möglich,
den Linearantrieb 42 gegenläufig zum Exzentergetriebe 40 zu betreiben.
In diesem Falle wird bei einer Abwärtsbewegung des Exzentergetriebes
in Pfeilrichtung M2.1 die Kolbenstange entgegengesetzt, d. h. aufwärts in den
Linearantrieb 42 gemäß Pfeil
M2.2 eingezogen, so dass der an sich auf ein aneinander Anlegen
von Ober- und Unterbalken 2, 3 unter Zwischenlage
der Materialbahn 1 hinwirkenden Bewegung des Exzentergetriebes 40 entgegengewirkt
wird und dem gemäß der Oberbalken 2 und
der Unterbalken 3 an der Materialbahn 1 nicht
zur Anlage kommen. Durch dieses definierte Entgegenwirken können gesteuerte Aussetzer
der Bearbeitung der Materialbahn 1 trotz taktweisen Betriebes
der Vorrichtung in der bereits geschilderten Weise erzeugt werden,
beispielsweise wenn nur in jedem zweiten Arbeitstakt eine Verschweißung erfolgen
soll.
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Der
Hub zwischen Öffnungs-
und Schließstellung
von Ober- und Unterbalken 2, 3 kann in allen vorangehend
beschriebenen Ausführungsformen über das
Exzentergetriebe 40 und den Antriebshebel 43 festgelegt
werden, und zwar je nach Anforderung der Bearbeitung und/oder zu
bearbeitender Materialbahn.
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Schließlich zeigen
die 6a und 6b eine
alternative Ausführungsform
der Vorrichtung, wobei im Vergleich zu 2 gleiche
Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen werden und nachfolgend
nicht nochmals gesondert erläutert
werden, sofern dies nicht zum Verständnis der Erfindung erforderlich
ist.
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Die
Vorrichtung gemäß 6a, 6b unterscheidet
sich von der vorangehend erläuterten Vorrichtung
durch die Art des Antriebes der Zugmitteltriebe 9. Hierbei
ist kein drehender Motor 4 vorgesehen, sondern der Antrieb
wird über
einen Linearmotor 400, beispielsweise einen Pneumatikzylinder bewirkt,
der zwischen einem Befestigungspunkt 400a und dem Antriebshebel 43 angeordnet
ist. Wenn die Kolbenstange des Linearmotors 400 ausgefahren
ist, wie es in der 6a dargestellt ist, werden durch
den Zugmitteltrieb und seine beiden Trume 9a, 9b der Oberbalken 2 und
der Unterbalken 3 unter Zwischenlage der Materialbahn 1 aneinander
zur Anlage gebracht, wobei über
die Leistung des Linearmotors 400 eine definierte Andruckkraft
erzeugt werden kann.
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Wird
hingegen gemäß 6b die
Kolbenstange des Linearmotors 400 eingezogen, so werden über den
Zugmitteltrieb und seine beiden Trume 9a, 9b der
Oberbalken 2 und der Unterbalken 3 voneinander
abgehoben und die Materialbahn 1 freigegeben, so dass ein
Vorschub derselben erfolgen kann.
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Es
versteht sich, dass anstelle dieses in den 6a und 6b dargestellten
Linearmotors 400 auch ein unmittelbar auf der die oberen
Umlenkrollen 5 tragenden Welle 44 angreifender
Schrittmotor vorgesehen sein kann, der die entsprechende Bewegung
des Zugmitteltriebes 9 und seiner beiden Trume 9a, 9b veranlasst.
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Die
den vorangehend beschriebenen Vorrichtungen zugrunde liegende Antriebstechnik
mit einem Zugmitteltrieb hat gegenüber konventionellen Bauformen
mit über
360°-Umdrehungen des Antriebes
getakteter Arbeitsweise folgende Vorteile:
- • bei 90° Betätigung zum
Schließen,
Schweißen und Öffnen hat
man 50 % Zeitersparnis, die man in benötigte Schweiß- bzw.
Prägezeit
(bei spez. dicken Folien) bei gleicher Taktzahl eingeben kann. Konventionelle
Maschinen müssen
die Taktleistung so lange reduzieren, bis die Schweißzeit ausreichend
ist;
- • desgleichen
gilt bei der 180° reversierenden
Betätigung;
- • rundlaufende
Exzenterbewegungen erzeugen erhebliche Last- bzw. Gewichtswechselprobleme (Vibrationen),
die sich negativ auf das Herstell- bzw. Produktionsergebnis und
auf die Laufruhe der Maschine auswirken.