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Die Erfindung betrifft eine Perforiereinrichtung für eine Maschine zum Aufwickeln von Materialbahnen, insbesondere von Kunststoff- oder Metallfolien, Papier- oder dünnen Textilbahnen, und eine Wickelmaschine, die mit der Perforiereinrichtung ausgerüstet ist.
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Zur Herstellung von Wickelrollen aus Kunststoff- oder Metallfolien, Papier- oder Textilbahnen werden bekannterweise Wickelmaschinen eingesetzt, von denen die von einer großen Mutterrolle abgezogenen Materialbahnen zu einer Vielzahl von kleinen, handhabungsgerechten Rollen umgewickelt werden. Typische Anwendungsfälle sind die Herstellung von Rollen aus Haushaltsfolien wie Frischhaltefolie, Aluminiumfolie oder Backpapier.
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Die Wickelmaschinen weisen neben einer Abwicklung für die Mutterrolle eine Aufwickeleinrichtung auf, in der eine bestimmte Bahnlänge, z. B. 10 m, 20 m, 30 m, auf Hülsen aufgewickelt werden. Ist die vorgegebene Länge aufgewickelt, so wird die Wickelrolle durch Querschneiden abgetrennt und unter bestimmten Umständen wird ein Label als Verschluss angebracht. Die fertige Rolle wird anschließend in eine aufwendige Verpackung gepackt, an der zusätzlich eine Schneidkante aus Metall angebracht ist, mit der ein Endverbraucher ein Bahnstück mit gewünschter Länge von der Rolle abtrennen kann.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Wickelmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, Wickelrollen herzustellen, von denen der Endverbraucher Bahnstücke mit bestimmter Länge ohne gesonderte Schneideinrichtung abtrennen kann.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Wickelmaschine mit einer Perforiereinrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist.
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Mittels der Wickelmaschine gemäß der Erfindung lassen sich Wickelrollen mit Querperforationen herstellen, die jeweils in einem vorbestimmten Abstand voneinander in die Bahn eingebracht werden. Der Endverbraucher kann so Bahnstücke bestimmter Länge einfach durch Abreißen abtrennen.
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Die Erfindung hat mehrere Vorteile:
- – Bei der Herstellung des Fertigproduktes kann die aufwendige teure Verpackung mit einer metallenen Schneidkante wegfallen. Es ist möglich, die fertige Wickelrolle in eine Einpackfolie einzuwickeln.
- – Durch den Wegfall der aufwendigen Verpackung reduzieren sich die Herstellkosten erheblich, ohne dass der Verbraucher auf die Möglichkeit, Bahnstücke bestimmter Länge abzureißen, verzichten muss.
- – Zusätzliche Halterungen für die Wickelrolle an der Wand in einer Küche sind nicht erforderlich.
- – Die Perforation lässt sich so gestalten, dass auch bei einer dünnen Frischhaltefolie von beispielsweise 10 μm Dicke ein Folienabschnitt mit sehr geringer Kraft und ohne die Bahn zu überdehnen mit gerader Kante abgetrennt werden kann. Der nächste abzutrennende Folienabschnitt erhält somit eine gut zu packende gerade Anfangskante.
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Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform einer Perforiereinrichtung beschrieben, die besonders zum Einbau in Wickelmaschinen zur Herstellung von Rollen aus Haushaltsfolien wie Frischhaltefolien, Aluminiumfolien und Backpapier, geeignet ist.
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Die 1 bis 9 zeigen schematisch den Aufbau und die Arbeitsweise der Perforiereinrichtung.
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10 zeigt schematisch einen Wendewickler mit der erfindungsgemäßen Perforiereinrichtung.
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Die Perforiereinrichtung 1 besteht aus einer oberen Walze 2 und einer unteren Walze 3, die mit geringem umfänglichem Abstand achsparallel zueinander angeordnet sind. Die beiden Walzen 2, 3 sind mit entgegengesetztem Drehsinn angetrieben. Im Beispiel wird die obere Walze 2 im Uhrzeigersinn, die untere Walze 3 gegen den Uhrzeigersinn angetrieben. Ihre axiale Länge entspricht der Arbeitsbreite der Wickelmaschine, so dass sich beide Walzen 2, 3 über die gesamte Breite der Folie 4 erstrecken.
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Die zu perforierende Folie 4 umschlingt die untere Walze 3 teilweise und wird so von der Walze 3 im Perforierbereich abgestützt. Der Umschlingungsbereich wird von zwei Nippwalzen 5, 6 begrenzt, die über einen Excenter gegen die untere Walze 2 bewegbar ist. Die Nippwalzen 5, 6 sind auf ihrer Mantelfläche mit einem Gummi der Härte 60 Shore belegt. Sie dienen dazu, die vorgegebene Bahnspannung während des Perforiervorgangs zu halten. Zusätzlich wird durch einen definierten Anstelldruck der Gleichlauf zwischen der Folie 4 und der Walze 3 bei hoher Bahngeschwindigkeit sichergestellt.
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Im Ausführungsbeispiel ist die Perforiereinrichtung geschwindigkeitsunabhängig für eine maximale Bahngeschwindigkeit von 700 m/min ausgelegt.
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An der oberen Walze 2 ist zumindest ein sich über die axiale Walzenlänge erstreckendes Perforiermesser 7 befestigt. Im Beispiel sind es zwei Perforiermesser 7, die umfänglich entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Die Perforiermesser 7 sind kammartig mit spitz zulaufenden Zähnen 8 gestaltet. Ein Perforiermesser 7 ist so an der Walze 2 befestigt, dass seine Zähne 8 radial überstehen. Bevorzugt erfolgt die Befestigung an der Walze 2 mit Schrauben 9, die durch axiale Langlöcher im Perforiermesser 7 geführt sind, um den radialen Überstand der Zähne 8 einstellen zu können. Da die Zähne 8 spitz zulaufen, kann über die Eintauchtiefe die Schnittbreite jedes Zahns 8 und damit der Anteil des geschnittenen Teils zum ungeschnittenen Teil der Folie 4 eingestellt werden.
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Die untere Walze 3 enthält eine den Messern 7 entsprechende Anzahl von Axialnuten 10, in die das entsprechende Messer 7 der oberen Walze 2 eintauchen kann. Die untere Walze 3 wird von der Folie 4 teilweise umschlungen und stützt so die Folie 4 beim Perforieren ab. Um ein Ausweichen einer Bahn (Folie 4) beim Eintauchen der Zähne 8 zu verhindern und den Schneidvorgang zu unterstützen, können in den Nuten 10 entsprechend gestaltete Gegenmesser 11 angeordnet werden, die in 7 dargestellt sind.
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Die Perforierlänge (= Abstand zwischen zwei Perforierlinien) kann über die Drehgeschwindigkeit der Walzen 2, 3 eingestellt werden. Bleibt die Perforierlänge während des Abwickelns einer Mutterrolle konstant, so werden die obere und die untere Walze 2, 3 an einem axialen Ende für einen Gleichlauf über Zahnräder gekoppelt. An einer Walze, bevorzugt der unteren Walze 3, koppelt ein Drehantrieb an.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann die Perforierlänge variiert werden. Diese Ausführungsform entspricht der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit fester Perforierlänge bis auf folgende Unterschiede:
Sowohl die obere Walze 2 als auch die untere Walze 3 hat einen eigenen Antrieb. Die Kopplung an beiden Enden über Zahnräder entfällt. Die beiden Walzen 2, 3 können so mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten gedreht werden.
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Zusätzlich ist die untere Walze 3 über ihren gesamten Umfang mit Nuten 10 versehen. So wird gewährleistet, dass zum Zeitpunkt des Perforierens das Messer 7 in einer Nut 10 eintauchen kann. Zur Unterstützung der Folienbahn 4 im Bereich der Nut werden in diese Füllstoffe eingesetzt, beispielsweise ist eine Bürste darin angeordnet.
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Bei allen Ausführungsformen dreht der Antrieb der unteren Walze 3 diese im Betrieb mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die der Bahngeschwindigkeit entspricht. Soll während des Abwickelns einer Mutterrolle die Perforierlänge verlängert oder verkürzt werden, so verzögert oder beschleunigt bei der zweiten Ausführungsform der Antrieb der oberen Walze 2 deren Drehgeschwindigkeit entsprechend. Beim Perforieren selbst, also beim Eindringen des Messers 8 in die Folie 4, drehen die obere Walze 2 und die untere Walze 3 jeweils mit konstanter Drehgeschwindigkeit, wobei die beiden Drehgeschwindigkeiten unterschiedlich sein können.
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Der Ablauf eines Perforiervorgangs ist in den 1 bis 4 und in vergrößerter Darstellung in den 5–9 dargestellt:
Die 1 und 9 zeigen das Perforieren, also das Eintauchen der Zähne 8 in die Folienbahn 4. Anschließend drehen die Walzen 2 und 3 das Perforiermesser 9 aus der Nut 10 (2), das zweite Perforiermesser 7 nähert sich der zweiten ankommenden Nut 10 (3, 5–8) und taucht anschließend zum Perforieren in diese ein (4, 9).
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In 10 ist schematisch eine Wickelmaschine zur Herstellung von Haushaltsrollen 12 aus Aluminiumfolie 4 dargestellt, die mit einer erfindungsgemäßen Perforiereinrichtung 1 ausgerüstet ist. Weitere bevorzugte Anwendungsfälle sind die Herstellung von Rollen aus Frischhaltefolien, Backpapier oder anderen Haushaltsfolien. Ebenso können Wickelmaschinen zur Herstellung von Rollen aus Papier- oder dünnen Textilbahnen entsprechend ausgerüstet werden.
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Die Wickelmaschine nach 10 ist ein sogenannter Wendewickler, der eine Aufwickelstation mit mehreren Wickelstellen aufweist, die nacheinander in die Aufwickelposition gedreht werden. In Aufwickelposition wird an jeder Wickelstelle Folie 4 auf eine Hülse 13 aufgewickelt.
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Die Wickelmaschine weist eine Abwickelstation 14 auf, in die eine Mutterrolle 15 eingehängt wird, von der die Folie 4 abgezogen wird. Über Leitrollen 16 wird die Folie 4 einer Tänzerrollenanordnung 17 zugeführt, anschließend folgt die vorstehend beschriebene Perforiereinrichtung 1. Nachdem in der Perforiereinrichtung 1 die Perforierlinien angebracht wurden, wird die Folie 4 über eine Andrückrolle 18 der in Aufwickelposition befindlichen Wickelstelle zugeführt, wo sie auf eine Hülse 13 aufgewickelt wird. Ist die gewünschte Länge aufgewickelt, so trennt ein Messer 19 die Rolle 12 von der zulaufenden Folie 4 ab und die nächste Hülse 13 wird an die Wickelstelle bewegt. Auf die fertige Rolle 12 wird ein Etikett geklebt und sie wird gegen eine neue leere Hülse 13 ausgetauscht.
