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1. Technisches Gebiet:
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Automaten zum Abstechen axialer Abschnitte von zu Relief aufgewickelten Materialbahnen, insbesondere aus Papier, Pappe, Kunststoff, Klebeband oder aus mehrschichtigen Verbundmaterialen sowie ein Arbeitsverfahren zum Abstechen axialer Abschnitte von zu Rollen aufgewickelten Materialbahnen.
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2. Stand der Technik:
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Im Stand der Technik werden Materialen wie Papier, Pappe, Kunststoff, Klebeband oder mehrschichtige Verbundmaterialen in flächigen Bahnen produziert, beispielsweise mit Walz- oder Extrusionsverfahren. Zur Weiterverarbeitung werden diese Materialbahnen häufig zu Relief aufgewickelt und als Rollenware mit produktionstechnisch vorgegebenen oder standardisierten axialen Längen ausgeliefert. Die Weitenverarbeitung solcher Halbfertigprodukte erfordert dementsprechend regelmäßig die Teilung der Materialrollen in axiale Abschnitte unterschiedlicher Länge in Abhängigkeit von dem jeweils zu produzierenden Endprodukt.
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Zur axialen Teilung von Rollenware sind im Stand der Technik verschiedene als Rollenschneide- oder Rallenabstechmaschinen oder -automaten bezeichnete Vorrichtungen bekannt. Aus der
DE 7345110 U ist eine Vorrichtung zum Schneiden von zu Relief aufgewickelten Bahnen aus Papier, Pappe oder Kunststoff mit einem längs und quer zur Rollenachse verschiebbaren, drehbar gelagerten Kreismesser und mehreren horizontal angeordneten Trägerwellen zum Aufschieben der Rollen und mehreren motorisch angetriebenen Gegenlagern für die Trägerwellen bekannt. Aus der
DE 79 30 775 U1 ist eine Vorrichtung zum Antreiben von mindestens zwei einander parallel horizontal angeordneten Wellen z. B. von Rollenschneidemaschinen bekannt. Aus der
DE 3810675 A1 ist ein Rollenabschneider mit einem Kreismesserhalter bekannt, bei welchem das Kreismesser senkrecht angeordnet ist und daher der axialen Teilung horizontal angeordneter Materialrollen dient. Den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist gemein, dass eine Materialrolle auf einer horizontal angeordneten Trägerwelle drehbeweglich gelagert ist und mit einem oder mehreren zur Trägerwelle axial und radial verschiebbare, drehbeweglich gelagerten und mithin senkrecht angeordneten Kreismessern in axiale Abschnitte geteilt wird, wobei die Kreismesser in der Regel horizontal von den äußeren Enden der Trägerwelle nach innen geführt werden und abschnittsweise radial in die auf der Trägerwelle gelagerte Materialrolle eingreifen. Diese Vorrichtungen besitzen den gemeinsamen Nachteil, dass die Trägerwellen, welche stets lediglich an ihren Enden drehbeglich gelagert sind, gegenüber dem durch das eingreifende Kreismesser ausgeübten Kraftmoment stärker nachgeben, je weiter das Kreismesser in der Mitte der Trägerwelle eingreift und je weiter es mithin von den endseitigen Lagerungspunkten der Trägerwellen entfernt ist. Durch das Nachgeben der Trägerwelle wird der Schneid- bzw. Abstechvorgang entweder ungenau oder es ist ein Nachjustieren der radialen Eingriffstrecke des Kreismessers erforderlich. Gleichzeitig kann dem durch eine geringere axiale Arbeitsstrecke des oder der Kreismesser nur bedingt entgegenwirkt werden, weil die Abnahme der bereits abgeteilten axialen Abschnitte aufgrund der horizontalen Lagerung der Materialrolle relativ zeit- und kraftaufwendig ist. Hierzu muss der Arbeitsprozess unterbrochen und die Trägerwelle zumindest einseitig aus ihrer endseitigen Lagerung gelöst und die Abschnitte müssen mit einem entsprechenden Bewegungsaufwand von der horizontal angeordneten Welle abgestreift werden. Der hierdurch konstruktiv bedingte Zeit- und Kraftaufwand vermindert die zeitliche Durchsatzleistung der Vorrichtung.
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Die
DE 30 36 860 A1 offenbart einen Rollenabstechautomaten mit einer an ihren Enden stationär gelagerten Trägerwelle und beidseitig synchron radial in die Materialrolle eingreifendem Kreismesser und kreisförmigen Sägeblatt, welche in einem gemeinsamen Schlitten angeordnet sind, der sich parallel zur Maschinenachse zu einer Reihe von Schneidstellen längs der Länge der Materialrolle bewegt. Die Materialrolle wird beim Abstechvorgang um die Achse der statisch gelagerten Trägerwelle mittels einer zusätzlichen, endseitig an die Materialrolle angreifenden Einrichtung gedreht, das mit einem Ende der Materialrolle in Eingriff steht. Die Achse der Trägerwelle kann auch vertikal orientiert sein, und der Schlitten kann so orientiert sein, dass die gemeinsame Drehebene des Kreismessers und des Sägeblatts horizontal ist. Der von der
DE 30 36 860 A1 offenbarte Rollenabstechautomat besitzt mit einer stationären Trägerwelle und einer zusätzlichen Dreh-Einrichtung sowie einem Kreismesser und einem Sägeblatt eine verhältnismäßig komplexe und aufwändige Konstruktionsweise. Bei der Verwendung nur eines Kreismessers besitzt der von der
DE 30 36 860 A1 offenbarte Rollenabstechautomat ebenfalls den Nachteil, dass der Schneid- bzw. Abstechvorgang durch das Nachgeben der Trägerwelle bei mittigem Eingriff ungenau oder ein Nachjustieren der radialen Eingriffstrecke des Kreismessers erforderlich wird. Durch eine geringere axiale Arbeitsstrecke des Kreismessers in horizontaler Orientierung der Trägerwelle kann dem nur bedingt entgegenwirkt werden, weil die Abnahme der bereits abgeteilten axialen Abschnitte aufgrund der horizontalen Lagerung der Materialrolle relativ zeit- und kraftaufwendig ist. Bei vertikaler Orientierung der Trägerwelle kann durch eine geringere axiale Arbeitsstrecke des Kreismessers aufgrund der endseitig an die Materialrolle angreifenden Dreh-Einrichtung nur der untere Abschnitt der Materialrolle bearbeitet werden.
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Die
US 3 019 506 A beschreibt eine Schneidvorrichtung zum Abteilen axialer Schnittstücke aus länglichen rohrförmigen oder rechteckigen Hohlkörpern, bei der mehrere Hohlkörper aufrecht stehend an ihren Ober- und Unterseiten in ein Gestell eingespannt und mittels eines in dem Gestell vertikal beweglich geführten Rahmens mit einem Scheidedraht in horizontale Abschnitte abteilbar sind. Die Steuerung der sukzessiven Vertikalbewegungen des Rahmens in die jeweiligen Abschnittspositionen kann sowohl von unten nach oben, als auch umgekehrt erfolgen.
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3. Darstellung der Erfindung:
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und Verfahren zur axialen Teilung von Rollenware zu schaffen, welche die dargestellten Nachteile vermeidet oder zumindest verringert. Insbesondere soll eine konstruktive Vorrichtung und ein Verfahren geschaffen werden, welche die Teilung von Materialrollen in axiale Abschnittstücke ermöglichen, ohne dass ein aktives Abstreifen der Abschnittstücke von der Trägerwelle mit einem hierdurch verursachten zusätzlichen Zeit- und Kraftaufwand erforderlich ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Rollenabstechautomat nach Anspruch 1 und ein Arbeitsverfahren nach Anspruch 10 gelöst, vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Den Kern der Erfindung bildet ein Rollenabstechautomat mit einer Trägerwelle zur Aufnahme einer Materialrolle, welche an einem Ende mit einem Fixlager drehbeweglich gelagert ist, mit einem drehbeweglich gelagerten Kreismesser und einer Bewegungseinrichtung, welche zur relativ zur Trägerwelle axialen und radialen Bewegung des Kreismessers ausgebildet ist, wobei die Trägerwelle und/oder das Kreismesser drehweweglich maschinell antreibbar ausgestaltet ist oder sind und die Trägerwelle im Betriebszustand senkrecht angeordnet ist, wobei sich das Fixlager an ihrem oberen Ende befindet und die Trägerwelle mit einer Halteeinrichtung zur lösbaren axialen Fixierung einer aufgenommenen Materialrolle ausgebildet und an ihrem unteren Ende mit einem Gegenlager verbind- und wieder lösbar ausgestaltet ist und die Bewegungseinrichtung das Kreismesser beginnend am unteren Ende der Materialrolle in definierbaren axialen Abschnitten innerhalb eines definierten axialen Arbeitsbereichs im unteren Abschnitt der Materialrolle radial in diese ein- und ausfährt. Mit einer solchen Vorrichtung wird es ermöglicht, dass das Kreismesser stets nur in einem von der Mitte der Trägerwelle entfernten axialen Arbeitsbereich im unteren Abschnitt der Materialrolle in relativer Nähe zum Gegenlager operiert, wodurch noch kein relevantes Nachgeben der Trägerwelle bewirkt wird. Die axiale Länge dieses Arbeitsbereichs wird hierbei in Abhängigkeit von der Verwindungssteifigkeit der Trägerwelle und der konkreten Ausführung ihrer endseitigen Lagerung im Betriebszustand durch Fixlager und Gegenlager (beispielsweise der Eingriffstiefe von als in die Trägerwelle eingreifende Zapfen ausgestalteten Lagerungen) derart gewählt, dass stets eine ausreichende Genauigkeit des Schneid- bzw. Abstechvorgangs ohne Nachjustierung der radialen Eingriffstrecke des Kreismessers gewährleistet ist. Gleichzeitig wird eine vorteilhafte zeitliche Durchsatzleistung der Vorrichtung erreicht, indem die einfache und schnelle Entfernung der bereits abgeteilten axialen Abschnitte infolge der Lösung des Gegenlagers durch ein einfaches Abgleiten von der senkrecht angeordneten Trägerwelle allein durch ihr Eigengewicht ohne zusätzlichen Kraftaufwand und speziell hierfür vorgesehene Abstreifmittel gewährleistet ist. Die Halteeinrichtung zur losbaren axialen Fixierung einer aufgenommenen Materialrolle ist hierzu derart ausgebildet, dass sie nicht auf der Strecke des Arbeitsabschnitts des Kreismessers wirkt. Die Fortsetzung des Arbeitsvorgangs bei Erreichen des oberen Arbeitsabschnittendes des Kreismessers erfolgt durch die Lösung der axialen Fixierung der Materialrolle durch die Halteeinrichtung, wobei die Materialrolle durch ihr Eigengewicht nach unten gleitet, bis sie – beispielsweise durch die erneute Aktivierung der Haltereinrichtung, oder durch das Gegenlager oder ein mit dem Gegenlager verbundenes Aufnahmemittel oder durch ein zusätzliches Stoppmittel – gestoppt wird. Die Bewegungseinrichtung bewegt das Kreismesser sodann wieder an das untere axiale Ende seines definierten Arbeitsbereichs. Die Erfindung hat erkannt, dass durch die senkrechte Anordnung der Trägerwelle im Betriebszustand die Erhöhung der zeitlichen Durchsatzleistung einer Vorrichtung zur axialen Teilung von Rollenware in konstruktiv einfacher Weise ohne zusätzlichen Kraft- und Zeitaufwand oder zusätzliche konstruktive Mittel zum Abstreifen der bereits abgeteilten axialen Abschnittstücke erheblich erhöht wird.
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Zur kontrollierten Aufnahme der axialen Abschnittstücke ist das Gegenlager mit einem Aufnahmemittel ausgebildet. Die genaue Ausgestaltung des Aufnahmemittels erfolgt in Abhängigkeit von dem bearbeiteten Material und der Dimensionierung und Beschaffenheit der Abschnittstücke.
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Indem mehrere maschinell bewegbare Gegenlager mit Aufnahmemitteln vorgesehen sind und die Gegenlager die Position am unteren Ende der Trägerwelle abwechselnd einnehmen, wird ein zügiger Weitertransport der axialen Abschnittstücken erreicht.
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Eine konstruktiv einfache und effektive Ausgestaltung zum Weitertransport ist die Ausgestaltung des Rollenabstechautomats mit zwei drehbaren Gegenlagern mit jeweils einem Aufnahmemittel, welche um 180 Grad versetzt auf einer kreisförmigen Bewegungsbahn angeordnet sind, wobei die Gegenlager nach jedem Abstechvorgang ihre Position untereinander austauschen.
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Zur Weiterverarbeitung der axialen Abschnittstücke ist eine Abnahmevorrichtung vorgesehen, die zur Abnahme ein oder mehrerer axialer Abschnittstücke vom Aufnahmemittel eines von der Trägerwelle gelösten Gegenlagers ausgebildet ist.
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Eine konstruktiv einfache und effektive Ausgestaltung der Halteeinrichtung zur lösbaren axialen Fixierung einer auf die Trägerwelle aufgenommenen Materialrolle wird erreicht, indem die Halteeinrichtung durch ein oder mehrere pneumatische Spannleisten gebildet Ist, welche in die Trägerwelle integriert sind. Die Spannleisten expandieren per pneumatischer Ansteuerung und verspannen sich im Hohlkern der Materialrolle. Bei Erreichen des oberen Arbeitsabschnittendes des Kreismessers kontrahieren die Spannleisten durch pneumatische Ansteuerung wodurch die Verspannung gelöst wird und die Materialrolle durch ihr Eigengewicht auf der Trägerwelle nach unten gleitet, bis sie durch das Gegenlager oder ein mit dem Gegenlager ausgebildetes Aufnahmemittel gestoppt wird.
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Zur Verhinderung von Anhaftungen des Kreismessers an der Materialrolle oder zur Kühlung der Materialrolle und/oder des Kreismessers im Bereich der entstehenden Schnittfläche ist eine Sprüheinrichtung zur Benebelung oder Benetzung des Kreismessers oder der an der Materialrolle entstehenden Schnittfläche vorgesehen. Die Sprüheinrichtung emittiert hierzu ein Fluid, beispielsweise Wasser oder eine wässrige Lösung.
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Zur Verringerung von beim Abstechvorgang entstehenden Reibungsmomenten und/oder zur Verringerung oder Verhinderung unerwünschter Anhaftungen ist das Kreismesser kippbar ausgebildet, so dass es in einem wählbaren Freiwinkel radial in die Materialrolle ein- und ausfährt. Das Kreismessers ist hierbei in einem Freiwinkel gegenüber der entstehenden horizontalen Schnittfläche der Materialrolle abgekippt, wodurch die Kontaktfläche verringert und Reibungsmomente verringert werden.
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Eine einfache handhabbare Beschickung der Trägerwelle wird erreicht, indem die Trägerwelle von der senkrechten Betriebslage in eine waagerechte Aufnahmelage schwenkbar ausgebildet ist. In der waagerechten Aufnahmelage wird die Trägerwelle lediglich einseitig durch das Fixlager gehalten, wodurch die Materialrolle einfach auf sie aufgeschoben werden kann.
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Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Arbeitsverfahren zum Abstechen axialer Abschnitte von zu Rollen aufgewickelten Materialbahnen gelöst, bei welchem eine drehbeweglich gelagerte Trägerwelle mit einer aufgenommenen Materialrolle senkrecht angeordnet und beschleunigt ist und ein drehbeweglich gelagertes und beschleunigtes Kreismesser beginnend am unteren Ende der Materialrolle in definierten axialen Abschnitten innerhalb eines definierten axialen Arbeitsbereichs im unteren Abschnitt der Materialrolle radial in diese ein- und ausfährt, wobei ein am unteren Ende der Trägerwelle befindliches Gegenlager mit einem Aufnahmemittel axiale Abschnittstücke der Materialrolle aufnimmt, nach Erreichen eines definierten Befüllungszustands von der Trägerwelle gelöst und zu einer Abnahmestation bewegt wird und nach erfolgter Abnahme der Abschnittstücke wieder zurückbewegt und erneut mit der Trägerwelle verbunden wird.
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Eine Verbesserung der Arbeitsgeschwindigkeit wird bei dem vorgenannten Verfahren erreicht, indem mehrere Gegenlager mit Haltemitteln vorgesehen sind, welche ihre Positionen an Trägerwelle und Abnahmestation fortlaufend wechseln, so dass jeweils die Abnahme der Abschnittstücke jeweils parallel zum Abstechen erfolgt.
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Der erfindungsgemäße Rollenabstechautomat und das Arbeitsverfahren werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rollenabstechautomaten im Betriebszustand.
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2 eine perspektivische Ausschnittsdarstellung des Rollenabstechautomaten gemäß 1 mit in Aufnahmelage befindlicher Trägerwelle.
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3 eine schematische Ausschnittsdarstellung vom Eingriffsbereichs des Kreismessers in die Materialrolle eines erfindungsgemäßen Rollenabstechautomaten.
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1 zeigt einen Rollenabstechautomaten 1 in perspektivischer Ansicht. Der Automat befindet sich im Betriebszustand und besitzt eine in Betriebslage befindliche, senkrecht angeordnete Trägerwelle 2, welche die Materialrolle 3 aufgenommen hat und diese durchläuft. Der Rollenabstechautomaten 1 besitzt ferner das maschinell drehweweglich und zweiachsig verschiebbar angetriebene Kreismesser 4. Die Trägerwelle 2 ist an ihrem oberen Ende durch das Fixlager 5 drehbeweglich gelagert und durch den Trägerwellenantrieb 6 drehbeweglich angetrieben. An ihrem unteren Ende ist die Trägerwelle 2 mit dem in der Darstellung 1 nicht sichtbaren zapfenförmigen Gegenlager 7, welches in eine korrespondierende in der Darstellung 1 nicht sichtbare zylindrische Aussparung 8 eingreift, drehbeweglich gegenlagert. Das Gegenlager 7 ist mit dem Aufnahmeteller 9 ausgebildet. Zum Abstechen axialer Abschnitte von der Materialrolle 3 fährt das Kreismesser 4 beginnend am unteren Ende der Materialrolle 3 in definierten axialen Abschnitten innerhalb eines definierten axialen Arbeitsbereichs im unteren Abschnitt der Materialrolle 3 radial in diese ein- und aus. Das in einem Arbeitsgang jeweils erzeugte axiale Abschnittsstück gleitet von der senkrecht angeordneten Trägerwelle 2 durch sein Eigengewicht auf den Aufnahmeteller 9 ab. Gegenlager 7 und Aufnahmeteller 9 sind gemeinsam mit dem weiteren Gegenlager 7' und Aufnahmeteller 9' auf dem drehbeweglich montierten Haltearm 10 der Wechseleinrichtung 11 montiert. Zum Weitertransport eines Abschnittsstücks der Materialrolle 3 wird das Gegenlager 7 mit dem Aufnahmeteller 9 durch den pneumatischen Stellzylinder 12 der Wechseleinrichtung 11 abgesenkt und das Gegenlager 7 hierbei von der Trägerwelle 2 gelöst. Danach werden die Positionen der beiden Gegenlager 7 und 7' mit den zugehörigen Aufnahmetellern 9 und 9' getauscht, indem der Haltearm 10 durch den Haltearmantriebantrieb 13 um 180° gedreht wird. Danach wird das Gegenlager 7' mit dem Aufnahmeteller 9' durch den Stellzylinder 12' angehoben, bis das zapfenförmige Gegenlager 7' in die zylindrische Aussparung 8 am Ende der Trägerwelle 2 eingreift. 2 zeigt den Rollenabstechautomat gemäß 1 in perspektivischer Ansicht mit der in einer waagrechten Aufnahmelage befindlichen, um 90° geschwenkten Trägerwelle 2. Die Trägerwelle 2 weist an ihrem Ende die im Betriebszustand der Aufnahme der Gegenlager 7 und 7' dienende zylindrische Aussparung 8 auf. In die Trägerwelle 2 sind beidseitig axial angeordnete pneumatische Spannleisten 14 und 14' integriert, von denen in der Darstellung 2 nur die Spannleiste 14 sichtbar ist. Die Spannleisten 14 und 14' verlaufen nicht über die vollständige axiale Länge der Trägerwelle 2, sondern lediglich bis zum – in der Betriebslage der Trägerwelle 2 deren unteren Abschnitt bildenden – aus Nylon gebildeten Messerschutzabschnitt 15. Die axiale Länge des Messerschutzabschnitts 15 entspricht dem axialen Arbeitsbereich des Kreismessers 4. Nach der Aufnahme der Materialrolle 3 expandieren die Spannleisten 14 und 14' per pneumatischer Ansteuerung und verspannen sich im Hohlkern der Materialrolle 3. Sobald das Kreismesser 4 das obere Ende seines Arbeitsbereichs erreicht hat, kontrahieren die Spannleisten 14 und 14' durch pneumatische Ansteuerung, wodurch die Verspannung gelöst wird und die Materialrolle 3 durch ihr Eigengewicht auf der Trägerwelle 2 nach unten gleitet, bis sie durch den Aufnahmeteller 9 (oder 9' – je nach Stellung des Haltearms 10) des Gegenlagers 7 (bzw. 7') gestoppt wird. Gleichzeitig fährt das Kreismesser an das untere Ende seines Arbeitsbereichs und beginnt wieder beginnend am unteren Ende der Materialrolle 3 radial in diese ein- und auszufahren. 3 zeigt eine schematische Ausschnittsdarstellung des Eingriffsbereichs eines kippbar ausgebildeten, durch die Antriebsvorrichtung 16 drehbeweglich angetriebenen Kreismessers 4' mit der Materialrolle 3'. Der Doppelpfeil a zeigt die radialen Bewegungsrichtungen des Kreismessers 4' relativ zur Materialrolle 3' (Ein- und Ausfahren) beim Abstechvorgang. Das Kreismesser 4' ist gegenüber der durch die Linie 17 symbolisierte Querachse der Materialrolle 3' abgekippt, so dass es mit dem durch den Doppelpfeil b symbolisierten wählbaren Freiwinkel gegenüber der entstehenden Schnittfläche radial in die Materialrolle ein- und ausfährt. Hierdurch wird die Kontaktfläche des Kreismessers 4' zur Materialrolle 3' verkleinert und gleichzeitig werden die beim Abstechvorgang entstehenden Reibungsmomente verringert. Der Doppelpfeil c zeigt die Bewegungsrichtungen innerhalb des axialen Arbeitsbereichs des Kreismessers 4' zwischen den Linien 17 und 18, wobei das obere Ende des axialen Arbeitsbereichs dem oberen Ende des Messerschutzabschnitts 15' der Trägerwelle 2' entspricht. Der Doppelpfeil d zeigt die Bewegungsrichtungen des Haltetellers 9', in denen dieser zur Abnahme eines Schnittstücks der Materialrolle 3' durch den Stellzylinder 12'' abgesenkt oder zur Fixierung der Trägerwelle 2' angehoben wird. Beim Absenken löst sich das Gegenlager 7'' aus der korrespondierenden zylindrischen Aussparung 8' der Trägerwelle 2', beim Anheben greift es in diese ein.
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4. Gewerbliche Anwendbarkeit:
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Der erfindungsgemäße Rollenabstechautomat und das Arbeitsverfahren eignen sich zum Abstechen axialer Abschnitte von zu Rollen aufgewickelten Materialbahnen, insbesondere aus Papier, Pappe oder Kunststoff
