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Die Erfindung betrifft ein Längsschneidsystem für bahnförmige Materialien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Längsschneidsystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
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Ein Längsschneidsystem dient zur Längsaufteilung bahnförmiger Materialien. Bei diesen bahnförmigen Materialien kann es sich beispielsweise um Papier, Folie, Verbundwerkstoffe und ähnliches handeln. Durch eine Längsaufteilung wird das bahnförmige Material in mehrere schmalere Streifen beziehungsweise Bänder aufgeteilt, insbesondere durch Zerschneiden.
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Je nach Material, Art und Erfordernissen können verschiedene Schneideverfahren angewendet werden. Beispielsweise können Scheren- oder Quetschschnittverfahren angewendet werden. Im Falle eines Scherschnitts schneiden zwei überlappende Klingen das Material durch. Ein Quetschschnitt wird üblicherweise durch Abrollen eines Messers auf einer Walze durchgeführt, sodass das dazwischen befindliche Material verdrängt und so durchtrennt wird.
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Üblicherweise handelt es sich bei den Messern um kreisförmige Messer, die auf einer zentralen Achse drehbar gelagert sind. Das bahnförmige Material wird in der Regel auf Rollen angeliefert und zum Zerschneiden in der Maschine für den Längsschnitt abgerollt. Es durchläuft dementsprechend einen Schneidebereich zwischen einem oder mehreren oben angeordneten Messern, sogenannten Obermessern, einerseits und unterhalb der Bahn angeordneten Messern, sogenannten Untermessern, oder auch anderen Gegenlagern für die Messer andererseits. Je nach Schnittverfahren können die Untermesser dazu beispielsweise auch durch eine glatte Walze, beispielsweise zum Quetschschnitt, ersetzt werden. Selbstverständlich ist auch grundsätzlich eine vertikale vertauschte Anordnung möglich.
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Die üblichen Längsschneidsysteme weisen für jedes der oben angeordneten Messer eine separate Halterung auf. Jedes Messer ist demnach einzeln zu befestigen und zu justieren. Dies bedeutet erheblichen Aufwand bei der Ausrüstung und Einstellung des Längsschneidsystems, beispielsweise bei Umstellung der Schnittbreite. Aufgrund des Platzbedarfs der erforderlichen Halterungen kann üblicherweise nur eine begrenzte Anzahl von Schnitten gleichzeitig durchgeführt werden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Längsschneidsystem anzugeben, das vereinfacht handhabbare und einstellbare Messer erlaubt. Außerdem sollte auch ein möglichst geringer Platzbedarf der Messer zum Schneiden schmaler Streifen sichergestellt werden.
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch ein Längsschneidsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist das Längsschneidsystem dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame Haltevorrichtung zur Aufnahme und lösbaren Befestigung mehrerer Messerhalter vorgesehen ist. Insbesondere sind alle in die Haltevorrichtungen eingebrachten Messer gemeinsam verstellbar also insbesondere eine Vielzahl von Messern. Dies führt vorteilhaft dazu, dass nicht für jedes Messer eine eigene Halterung vorgesehen werden muss. Die eigentliche Halterung wird durch die Haltevorrichtung erledigt. Durch eine gemeinsame Haltevorrichtung für mehrere oder alle Messer beziehungsweise deren Messerhalter wird eine gemeinsame Verstellung der Messer ermöglicht.
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Bevorzugt sind alle Messer beziehungsweise Messerhalter durch die Haltevorrichtung gemeinsam lösbar befestigt. Indem keine feste Anordnung der Messerhalter in der Haltevorrichtung vorgesehen ist, kann auf einfache Weise eine Umstellung oder Rekonfiguration beziehungsweise ein Umbau des Längsschneidsystems vorgenommen werden. So kann beispielsweise die Anzahl der Messer und/oder deren Abstand zueinander in weiten Grenzen variiert werden.
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Alle Messerhalter in der Haltevorrichtung sind zumindest im Wesentlichen frei positionierbar und/oder befestigbar. Damit ist sichergestellt, dass praktisch beliebige Streifenbreiten beziehungsweise Längsaufteilungen des bahnförmigen Materials erzielt werden können. Eine Fixierung an speziellen, vordefinierten Positionen ist damit nicht erforderlich.
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Die Haltevorrichtung weist insbesondere zwei parallele Halteplatten auf. Der wenigstens eine Messerhalter ist beziehungsweise die oder alle Messerhalter sind vorzugsweise zwischen den Halteplatten fixiert, insbesondere verspannt. Dies kann beispielsweise durch Einsetzen der Messerhalter in einen Spalt in den Halteplatten erreicht werden. Indem die Haltevorrichtung insbesondere quer zur Längserstreckung des bahnförmigen Materials angeordnet ist, lassen sich so die Messerhalter zum Zerschneiden anordnen. Die Halteplatten sind vorzugsweise zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des bahnförmigen Materials ausgerichtet. Die Messerhalter stehen dabei insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zum bahnförmigen Material. Der Spalt zwischen den beiden Halteplatten ist weiter bevorzugt ebenfalls quer zur Längserstreckung des bahnförmigen Materials ausgerichtet und erstreckt sich vorzugsweise zumindest über die gesamte Breite des bahnförmigen Materials. Damit können die Messerhalter mit den Messern an praktisch jeder Position relativ zum bahnförmigen Material angeordnet werden.
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Die Haltevorrichtung weist bevorzugt wenigstens ein Halteelement zum lösbaren Fixieren der Position des wenigstens ein Messerhalters auf. Es kann sich dabei insbesondere um ein pneumatisches und/oder hydraulisches und/oder magnetisches Halteelement handeln. Besonders bevorzugt ist wenigstens ein Halteelement als Expansionselement und/oder Magnetelement ausgebildet. Als Expansionselement wird beispielsweise ein mit einem Druckmedium, wie einem Gas oder einer Flüssigkeit, beaufschlagbares schlauchähnliches Gebilde bezeichnet. Durch entsprechende Druckbeaufschlagung expandiert das Element beziehungsweise wird weniger stark komprimierbar als im unbelasteten Zustand. Alternativ kann ein magnetisches System vorgesehen sein. Ein Magnetelement kann beispielsweise durch einen Elektromagneten dargestellt werden, der zur Aktivierung und Fixierung der Messerhalter mit Strom beaufschlagt wird. Alternativ oder ergänzend kann auch wenigstens ein Permanentmagnet als Magnetelement verwendet werden. Dieser stellt ohne elektrischen Strom ein Magnetfeld zur Fixierung bereit. Hier kann beispielsweise durch eine zeitweilige Schwächung des Magnetfeldes durch einen gegenpolig angeordneten Elektromagneten ein Lösen der Fixierung erreicht werden. Somit wird sichergestellt, dass die Haltevorrichtung mit dem Halteelement eine sichere Fixierung des wenigstens ein Messerhalter ermöglicht. Die Magnetelemente beziehungsweise Magnetplatten können beispielsweise mit Längspol- und/oder Pendelpolteilung ausgebildet sein. Das beziehungsweise die Halteelemente sind dazu insbesondere an den Wänden eines Spaltes in der Haltevorrichtung angeordnet. Dies geschieht insbesondere derart, dass die Messerhalter zwischen den Wänden eingespannt oder durch magnetische Kräfte gehalten werden. Die Messerhalter weisen insbesondere entsprechende magnetische oder magnetisierbare Lagerelemente auf.
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Weiter bevorzugt ist in einem der Messerhalter lediglich ein einzelnes Messer angeordnet. Alternativ können auch mehrere Messer in einem einzelnen der Messerhalter angeordnet sein, insbesondere als sogenannte Messerkassette. Diese Messer sind dann insbesondere nebeneinander angeordnet. Im Übrigen weist ein solcher Messerhalter bevorzugt wenigstens ein Lager für das zugeordnete Messer auf. Außerdem beinhaltet der Messerhalter eine besondere Eignung zur Fixierung in der Haltevorrichtung, insbesondere mittels Lagerelementen. Schließlich kann eine Vorrichtung zum Ergreifen beziehungsweise Handhaben des Messerhalters vorgesehen sein, beispielsweise ein Vorsprung und/oder eine Aufnahme. Damit wird der Einsatz im Längsschneidsystem ermöglicht. Die Messerhalter sind insbesondere zumindest im Wesentlichen identisch aufgebaut, um einen einfachen Austausch gegeneinander zu ermöglichen.
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Jeder der Messerhalter weist insbesondere ein Identifikationsmittel beziehungsweise einen Datenträger auf. Das Identifikationsmittel dient insbesondere zur Identifizierung des wenigstens einen zugeordneten Messers. Es kann sich bei dem Identifikationsmittel vorzugsweise um einen elektronischen Chip, vorzugsweise einen Funk-Chip, beispielsweise einen RFID-Chip (Radio Frequency Identification Device) handeln. Das Identifikationsmittel beziehungsweise der Datenträger beinhaltet vorzugsweise neben Identifikationsdaten, wie beispielsweise einer eindeutigen Nummer, weitere messerspezifische Daten. Hierbei kann es sich insbesondere um Messdaten, Einsatzdaten, Schäden und ähnliches handeln. Durch Speicherung der Daten direkt am Messerhalter beziehungsweise im Identifikationsmittel wird eine Nachverfolgung des Messers und des Messereinsatzes und ein reibungsloser Verwendung des Messers ermöglicht.
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Der wenigstens eine Messerhalter weist wenigstens ein Federmittel zum Anpressen des Messers beim Schneidevorgang auf. Bevorzugt ist das Federmittel einstellbar, um beispielsweise den Anpressdruck zu variieren. Gegebenenfalls kann das Federmittel auch auf einfache Weise austauschbar sein, um so Defekten oder unterschiedlichen Einsatzwünschen gerecht zu werden. Die Kraftrichtung der Feder kann insbesondere senkrecht zur Materialebene ausgerichtet sein. Sie kann aber auch seitlich, vorzugsweise parallel zur Materialebene wirken, beispielsweise zum seitlichen Andruck des Messers an ein Untermesser.
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Weiter bevorzugt ist eine Kraftmesseinrichtung zur Ermittlung der Andruckkraft der Messer vorgesehen. Eine solche Kraftmesseinrichtung wird separat durch Zuführen eines Messers beziehungsweise eines Messerhalters mit einem Messer betrieben. Hierzu ist insbesondere eine Aufnahmeplatte zur Kraftmessung vorgesehen. Auf diese wird das Messer insbesondere aufgedrückt, um so die Andruckkraft in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg in absoluten Werten zu erreichen.
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Weiter bevorzugt ist eine Vermessungseinrichtung zur insbesondere optischen Vermessung der Messer vorgesehen. Mit der Vermessungseinrichtung wird insbesondere die Schnittkante des Messers vermessen, insbesondere bei einer entsprechenden Rotation. Hierzu dient vorzugsweise eine Lichtquelle, vorzugsweise ein Laser, um insbesondere ein Beleuchten und eine optische Verarbeitung der Bilder zu ermöglichen, insbesondere mittels einer Kamera oder eines anderen geeigneten Detektors.
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Weiter bevorzugt ist insbesondere eine Handhabungsvorrichtung für das wenigstens eine Messer vorgesehen. Diese dient bevorzugt zum Einsetzen und/oder Herausnehmen der Messerhalter in beziehungsweise aus der Haltevorrichtung. Die Handhabungsvorrichtung ist vorzugsweise als insbesondere computergesteuerte und/oder robotischer Greifer ausgebildet. Somit ist bevorzugt ein automatisierter Austausch beziehungsweise eine Platzierung möglich, vorzugsweis ohne manuellen Eingriff. Weiter bevorzugt ist der Greifer als Greifzange ausgebildet. Besonders bevorzugt weist der Greifer wenigstens zwei Greifarme auf. Hiermit kann ein sicheres Ergreifen der Messerhalter sichergestellt werden. An den Messerhaltern sind hierzu entsprechende Gegenstücke ausgebildet. Insbesondere kann eine Vorrichtung wie insbesondere ein Messermagazin, zur Bereitstellung und Lagerung von Messerhaltern außerhalb der Haltevorrichtung vorgesehen sein.
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Die Handhabungsvorrichtung und die Messerhalter weisen vorzugsweise korrespondierende Passungen zur spielfreien Verbindung beziehungsweise zur Aufnahme einer Passung in die andere auf. Weiter bevorzugt sind hierzu Aufnahmeflächen vorgesehen, die insbesondere schräg verlaufen. Dies ermöglicht ein sicheres und spielfreies Verbinden der Handhabungsvorrichtung mit dem Messerhalter. Insbesondere können dreieckförmige oder prismatische Flächen beziehungsweise Körper vorgesehen sein, um eine spielfreie Passung zu ermöglichen.
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Die Positionierung der Messerhalter in der Haltevorrichtung ist insbesondere abhängig vom geplanten Einsatzzweck und/oder dem Messertyp. Weiter bevorzugt ist die Positionierung abhängig von gemessenen beziehungsweise ermittelten Messwerten, insbesondere Messerparametern, Fehlern- und/oder Andruckkräften des Messers. Dies ermöglicht eine gezielte und anwendungszweckbezogene Positionierung der Messer in der Haltevorrichtung. Je nach Zustand der Messer kann die Position in der Haltevorrichtung und damit im Schneidesystem entsprechend angepasst werden. Dies ist beispielsweise bei bereits teilweise verschlissenen Messern oder ähnlichem von großem Interesse. Zum Beispiel kann der Durchmesser verschiedener Kreismesser unterschiedlich sein, insbesondere auch durch Verschleiß reduziert.
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Die Vorrichtung weist insbesondere eine Vorrichtung zum Entfernen von Spänen auf. Hierzu kann insbesondere eine Blasvorrichtung zur Zuführung von Luft, insbesondere Pressluft, vorgesehen sein. Die Blasvorrichtung ist insbesondere geeignet, um Späne durch Lufteinwirkung aus einem Bereich zu entfernen. Insbesondere ist die Blasvorrichtung im Bereich der Haltevorrichtung zur Positionierung der Messerhalter vorgesehen. Damit wird zuverlässig ein Verbleib von Spänen und ähnlichem in den Bereich der Haltevorrichtung beziehungsweise der Passungen verhindert.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Das Verfahren zum Betrieb eines Längsschneidsystems für ein bahnförmiges Material wird insbesondere mit einem wie oben beschriebenen Längsschneidsystem durchgeführt. Es ist wenigstens eine Haltevorrichtung zur gemeinsamen Halterung von Messerhaltern mit Messern und zur gemeinsamen Verstellung und zum gemeinsamen Einsatz der Messer vorgesehen. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch wenigstens eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen, nämlich:
- a) dass die Haltevorrichtung von einer Schneideposition in eine Rüstposition verfahren wird, wobei die Haltevorrichtung vorzugsweise deaktiviert wird zum Umsetzen und/oder Entfernen von Messerhaltern,
- b) dass ein Messerhalter mit einem Messer von einer Handhabungseinrichtung ergriffen wird, insbesondere einem Greifer, vorzugsweise in einer Vorlagestation und/oder der Haltevorrichtung für die Messerhalter,
- c) dass das Messer in einer optischen Messeinrichtung vermessen wird, insbesondere zur Ermittlung der Schadensfreiheit der Klinge des Messers,
- d) dass die Andruckkraft mittels eines Andrucksensors gemessen wird, um die Andruckkraft des Messers durch geeignete Positionierung des Messerhalters in der Haltevorrichtung einzustellen zu können,
- e) dass der wenigstens eine Messerhalter in eine Haltevorrichtung des Längsschneidesystems eingesetzt wird, wobei zur lösbaren Befestigung aller eingesetzten Messerhalter wenigstens ein Halteelement, insbesondere Expansionselement und/oder Magnetelement, der Haltevorrichtung aktiviert wird, und
- f) dass die Haltevorrichtung von einer Rüstposition derart in eine Schneideposition verfahren wird, dass die Klingen der Messer zum Schneiden des bahnförmigen Materials mit einer Gegenklinge beziehungsweise Walze zur Anlage gebracht werden.
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Hierdurch wird insbesondere erreicht, dass die Messerhalter mit den Messern in der entsprechenden Haltevorrichtung positioniert werden können, um ein Zerschneiden eines bahnförmigen Materials zu erreichen. Die verschiedenen Bestandteile des Längsschneidsystems werden im Rahmen des Verfahrens zur Einstellung beziehungsweise zur Sicherstellung des Betriebs verwendet. Durch die automatisierte Positionierung der Halteelemente in der Haltervorrichtung wird außerdem eine exakte und reproduzierbare Einstellung der Positionen ermöglicht.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. In dieser zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Längsschneidsystem in einer perspektivischen Darstellung,
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2 eine Frontansicht des Längsschneidsystems der 1,
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3 eine seitliche Schnittansicht der 2,
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4 die erfindungsgemäße Haltevorrichtung für die Messerhalter eines Magnetspannsystems in einer perspektivischen Ansicht,
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5 eine Schnittansicht der Haltevorrichtung gemäß 4,
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6 die Haltevorrichtung der 4 in einer Draufsicht,
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7 die erfindungsgemäße Haltevorrichtung für die Messerhalter eines Expansionsspannsystems in einer perspektivischen Ansicht,
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8 eine Schnittansicht der Haltevorrichtung gemäß 7,
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9 die Haltevorrichtung der 7 in einer Draufsicht,
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10 eine erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
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11 eine Seitenansicht der Handhabungsvorrichtung gemäß 10,
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12 eine horizontale Schnittansicht B-B der Handhabungsvorrichtung der 10 beziehungsweise 11,
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13 eine vertikale Schnittansicht A-A des bewegliches Teils der Handhabungsvorrichtung der 10 beziehungsweise 11,
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14 einen erfindungsgemäßen Messerhalter mit Schermesser für eine Halterung durch Expansionselemente in einer perspektivischen Ansicht,
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15 eine Frontansicht des Messerhalters der 14,
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16 eine Schnittansicht des Messerhalters der 14,
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17 einen erfindungsgemäßen Messerhalter mit Schermesser für eine magnetische Halterung in einer perspektivischen Ansicht,
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18 eine Frontansicht des Messerhalters der 17,
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19 eine Schnittansicht des Messerhalters der 17,
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20 einen erfindungsgemäßen Messerhalter mit Quetschmesser für eine Halterung durch Expansionselemente in einer perspektivischen Ansicht,
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21 eine Frontansicht des Messerhalters der 20, und
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22 eine Schnittansicht des Messerhalters der 20.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Längsschneidsystem 10 abgebildet. Das Längsschneidsystem 10 dient dazu, ein bahnförmiges Material 11 in schmalere Streifen 12 aufzuteilen, sprich in Längsrichtung zu zerschneiden.
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Hierzu wird das bahnförmige Material 11 mittels mehrerer Wellen beziehungsweise Walzen 13, 14, 15 horizontal durch einen Schnittbereich 16 des Längsschneidsystems 10 hindurch geführt. Je nach Einsatzart könne unterschiedliche Kombinationen von Wellen 13, 14, 15 und/oder Walzen 13, 14, 15 vorgesehen sein. Die Walzen 13, 14, 15 sind in einem Rahmen 17 gelagert. Dieser Rahmen 17 weist zwei Seitenteile 18 und 19 auf, die mittels zweier bodenseitiger Streben 20 verbunden sind. Bodenseitig sind Standfüße 21 vorgesehen, die mit Dämpfungselementen versehen sein können.
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Oberhalb der Walzen 13, 14, 15 ist die eigentliche Schneidevorrichtung 22 angeordnet. Diese beinhaltet eine Haltevorrichtung 23, die zur Lagerung von Messerhaltern 24 dient. Jeder Messerhalter 24 weist wenigstens ein Messer 25 auf. Diese Messer 25 dienen zum Zerschneiden des bahnförmigen Materials 11. Es kann sich dabei um unterschiedliche Messertypen handeln, je nach Einsatzzweck und Material.
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Beim Quetschschnitt arbeiten die Messer 25 auf einer zylinderförmigen Walze 14 als Gegenlager, wobei das dazwischenliegende Material durch den Anpressdruck quetschend zerteilt wird. Beim Scherschnitt dagegen liegen die Messer 25 als Obermesser seitlich an entsprechenden Untermessern im Bereich einer Welle 14 an. Hierdurch wird ein Zerschneiden des Materials 11 ermöglicht. Die hier nicht im Detail dargestellten Untermesser 83 sind in der Regel als Ringmesser auf die Welle 14 aufgesteckt. Sie werden dort durch Expansionselemente 84 gehalten. Um ein Aufstecken der Untermesser 83 auf die Welle 14 zu ermöglichen, ist die Welle 14 mit einer verstellbaren Lagerung 59 versehen.
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In 3 sind zwei alternative Führungswege für das bahnförmige Material 11, 11a angegeben. Der Weg oberhalb aller drei Walzen 13, 14, 15 ist mit 11 bezeichnet. Bei anderen Materialien kann eine andere Führung, wie diejenige gemäß 11a, erforderlich sein, beispielsweise bei schweren oder brüchigen Medien.
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Die Haltevorrichtung 23 erstreckt sich zumindest im Wesentlichen über die gesamte Breite des Rahmens 17 des Längsschneidesystems 10. Die Haltevorrichtung 23 ist am oberen Bereich des Rahmens 17 entlang mehreren Achsen verstellbar angeordnet. Hierzu sind beidseitig Verstelleinrichtungen 26 und 27 vorgesehen. Eine Verstellung ist dabei im vorliegenden Fall in vertikaler Richtung einerseits, also senkrecht zur Ebene des bahnförmigen Materials 11, und quer dazu, also senkrecht zur Längserstreckung in horizontaler Richtung andererseits möglich.
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Für die vertikale Feststellung der gesamten Schneidevorrichtung 22 zum Rahmen 17 ist eine Höhenverstellung mit Vertikalantrieb 28 vorgesehen. Diese Höhenverstellung kann sowohl motorisch, insbesondere elektromotorisch, als auch pneumatisch und/oder hydraulisch ausgebildet sein. Die Höhenverstellung dient dazu, die gesamte Schneidevorrichtung 22 relativ zum Rahmen 17 anzuheben oder abzusenken. So kann die Schneidevorrichtung 22 aus der Arbeitsposition in Kontakt mit dem bahnförmigen Material 11 in eine davon entfernte Rüstposition verlagert werden. Die Rüstposition oder Einstellposition ist in der Regel oberhalb der Arbeitsposition der Schneidevorrichtung 22 vorgesehen. Hierzu kann beispielsweise wenigstens ein pneumatischer, elektromotorischer oder ähnlicher Antrieb verwendet werden. Im vorliegenden Fall sind zwei pneumatische Antriebe als Vertikalantriebe 28 vorgesehen.
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Zur horizontalen Verschiebung beziehungsweise Längsverstellung der Haltevorrichtung 23 ist ein Längsantrieb 29 vorgesehen. Hier ist dieser als pneumatischer Antrieb ausgebildet. Er dient dazu, die Haltevorrichtung 23 in horizontaler Richtung relativ zum bahnförmigen Material 11 zu verschieben und so die anzubringenden Schnitte im Material 11 richtig zu positionieren.
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Um auch einen rotatorischen Antrieb beziehungsweise Drehantrieb der Walze 14 zu ermöglichen, ist ein Walzenantrieb 30 vorgesehen. Dieser kann vorzugsweise als Elektromotor, aber auch als pneumatischer Antrieb ausgebildet sein. Er dient zum Antrieb der Walze 14 mit einer zum Vorschub des bahnförmigen Materials 11 passenden Geschwindigkeit.
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Die Haltevorrichtung 23 weist eine Aussparung in Form eines Spaltes 31 auf. Dieser Spalt 31 erstreckt sich zwischen den Halteplatten 32 und 33. In Längsrichtung des bahnförmigen Materials 11 und zwischen den beidseitigen Endplatten 34 und 34 an den Endbereichen der Haltevorrichtung 23 in Querrichtung zum bahnförmigen Material 11. In diesen Spalt 31 sind die Messerhalter 24 passgenau einsetzbar.
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Im Folgenden wird zunächst die Variante mit einer hydraulischen beziehungsweise pneumatischen Fixierung der Messerhalter 24 mittels eines Expansionsspannsystem beschrieben. Im Anschluss erfolgt dann noch eine Beschreibung einer magnetischen Halterung.
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Die Messerhalter 24 werden zur Halterung zwischen den beiden Flächen 32 und 33 der Haltevorrichtung 23 hydraulisch oder pneumatisch eingespannt. Da im unbelasteten Zustand aber gegebenenfalls nur eine ungenügende Haltekraft für die Messerhalter 24 in vertikaler Richtung vorherrscht, können sie durch den Spalt 31 nach unten durchrutschen. Während der Montage wird daher eine Sicherung benötigt. Und zwar werden die Messerhalter 24 dazu von oben in den Spalt 31 eingeführt. Damit die Messerhalter 24 beispielsweise auch bei einer Störung der Anlage nicht nach unten durch den Spalt 31 hindurch rutschen können, sind beidseitig Rückhaltebolzen 35 am oberen Ende des Messerhalters 24 vorgesehen. Mit diesen Rückhaltebolzen 35 stützt sich der Messerhalter 24 an den oberen Kanten der Wände beziehungsweise Halteplatten 32 und 33 der Haltevorrichtung 23 ab.
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Die Messerhalter 24 selber weisen im unteren Bereich, beispielsweise in der 14 das eigentliche Messer 25 auf, das als drehbar gelagertes Ringmesser ausgebildet ist. Die kreisrunde Schneide 36 des Messers 25 ist im Fall des Schermessers mit einem Messerträger 37 umlaufend verbunden. Dieser Messerträger 37 läuft wiederum auf einer zentralen Achse 38. Hierbei kann beispielsweise ein Wälzlager, Gleitlager oder ähnliches vorgesehen sein. Am unteren Endbereich des Messerhalters 24 ragt die Schneide 36 nach unten heraus, um im Einsatz das darunter angeordnete bahnförmige Material 11 zerteilen zu können.
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Eine Spiralfeder 58 ist umlaufend zwischen der Schneide 36 und dem Messerträger 37 angeordnet. Dazu ist die Spiralfeder 58 als ringförmig geschlossene Feder ausgebildet. Dies dient zur Erzeugung eines axialen beziehungsweise seitlichen Andrucks des Messers 25 an das jeweilige Untermesser beim Scherschnittverfahren.
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Der Messerhalter 24 weist im oberen Bereich außerdem eine Aufnahme 39 zur Handhabung des Messerhalters 24 auf. Diese Aufnahme 39 beinhaltet einen zentralen Verbindungkörper 40, der zum Hintergreifen zwei Einbuchtungen 41 aufweist. Seitlich neben dem Verbindungskörper 40 sind zwei prismenförmige Lagerkörper 42 vorgesehen. Diese dienen zur spielfreien Verbindung des Messerhalters 24 mit einem entsprechenden Gegenstück.
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Schließlich ist in diesem Fall im oberen Endbereich noch ein Datenträger 43 als Identifikationsmittel für den Messerhalter 24 in dessen Gehäuse eingelassen. Es kann sich dabei wie hier um einen elektronischen Datenträger 43 handeln, konkret um einen RFID-Chip. Der RFID-Chip als Datenträger 43 kann per Funk ausgelesen werden. Er trägt neben Identifikationsdaten für das Messer 25 beziehungsweise den Messerhalter 24 zusätzlich noch Informationen über Leistungsdaten, Beschädigungen, Standzeiten, Einstellgrößen und ähnliche relevante Daten für das konkrete zugeordnete Messer 25. Alternativ können die Daten auch in einer separaten Datenbank erfasst werden.
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Das hier dargestellte Messer 25 beziehungsweise der Messerhalter 24 ist zur Einspannung zwischen entsprechenden, in einer entsprechenden Haltevorrichtung vorgesehenen Expansionselementen 54 vorgesehen. Dazu sind die seitlichen Flächen 45 des Messerhalters 24 entsprechend vorgesehen. Durch entsprechende seitliche Klemmkräfte auf die Flächen 45 kann der Messerhalter 24 in einer entsprechend vorbereiteten Haltevorrichtung 23 verspannt werden. Indem eine leichte Krümmung der Spannflächen 45 vorgesehen ist, kann die Ausrichtung der Messer 25 zum bahnförmigen Material 11 in gewissen Grenzen variiert werden. Dies dient insbesondere zur Bereitstellung einer leichten Schrägstellung relativ zur Längsachse des Materials 11 beim Scherschnitt.
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Zur Verspannung in der Haltevorrichtung 23 sind zumindest auf einer Seite beziehungsweise in der Halteplatte 32 sogenannte Expansionselemente 54 vorgesehen. Auf der gegenüberliegenden Seite beziehungsweise in der Halteplatte 33 sind Anlageelemente 55 angeordnet, beispielsweise aus einem elastischen, rutschhemmenden Material vorgesehen. Gegebenenfalls können auch beidseitig Expansionselemente 54 vorgesehen sein. Expansionselemente 54 weisen einen Hohlraum im Innern auf, in den ein fluides Medium, wie insbesondere ein Gas, wie zum Beispiel Druckluft eingebracht werden kann. Hierdurch wird das Expansionselement 54 expandiert und drückt dementsprechend auf eine der Spannflächen 45 des Messerhalters 24. Somit werden entsprechende Klemmkräfte zwischen dem Anlageelement 55 und dem Expansionselement 54 ausgeübt.
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In den 17, 18 und 19 ist ebenfalls ein Schermesser beschrieben, das im Wesentlichen identisch zu denjenigen der 14, 15 und 16 ausgebildet ist. Lediglich erfolgt die Fixierung des Messerhalters 24 in der Haltevorrichtung 23 in diesem Fall statt durch eine Einspannung mittels Expansionselementen 54 auf magnetischem Wege.
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Hierzu weist der Messerhalter 24 seitlich wenigstens zwei magnetische, insbesondere permanentmagnetische oder ferromagnetische Magnet-Lagerungselemente 46, 47 auf. Beide Lagerungselemente 46, 47 sind mittels Bolzen 48 am oberen und unteren Endbereich in entsprechenden Vorsprüngen 49 des Messerhalters 24 drehbar gelagert. Hierbei kann eine Drehung nur in einem begrenzten Winkelbereich erfolgen. Das beispielsweise in 18 im linken Bereich gezeigte Lagerungselement 46 ist entsprechend lediglich drehbar gelagert. Dagegen ist das rechts angeordnete Lagerungselement 47 zusätzlich zur Drehbarkeit noch in der Zeichnungsebene in geringem Umfang verschiebbar beweglich gelagert. Es kann demnach um wenige Millimeter linear in Richtung des Messerhalters 24 oder davon weg bewegt werden. Hierzu sind die Lagerstellen in den Vorsprüngen 49 als Langlöcher 50 ausgebildet. Dies ist erforderlich, um bei einer magnetischen Lagerung entsprechende Abstände zum Einsetzen und Herausnehmen oder auch zur Schrägstellen sicherzustellen. Damit wird außerdem für eine Überbrückung der Toleranzbereichs gesorgt.
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Die Haltevorrichtung 23 weist zur Fixierung der Messerhalter 24 mehrere Magnetplatten 56 und 57 jeweils an den Halteplatten 32 und 33 auf. Die Messerhalter 24 können so in den Spalt 31 eingesetzt werden und werden dort magnetisch fixiert. Hierzu ziehen sich die Magnetplatten 56, 57 und die Magnet-Lagerungselemente 46, 47 an und kontaktieren sich entsprechend aufgrund magnetischer Kräfte. Die Magnetplatten 56, 57 können beispielsweise mit Längspol- und/oder Pendelpolteilung ausgebildet sein. Dies sorgt für eine stabile Halterung.
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Um ein Lösen der Messerhalter 24 aus der Haltevorrichtung 23 zu ermöglichen, muss das vorhandenen permanente Magnetfeld reduziert werden. Hierzu sind im Bereich der Magnetplatten 56, 57 Elektromagnete vorgesehen, die bei Aktivierung durch Stromfluss eine Schwächung des vorhandenen Magnetfeldes hervorrufen. Damit wird eine Entfernen von Messerhaltern 24 ermöglicht. Die Elektromagnete und auch die Magnetplatten 56, 57 können auch in mehrere einzelne Elemente unterteilt sein.
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Schließlich ist in den 20, 21 und 22 ein weiterer Typ des Messers 25 gezeigt. Es handelt sich dabei um ein sogenanntes Quetschmesser. Ein Quetschmesser ist zum Zerteilen durch Druckbeaufschlagung auf das Material 11 vorgesehen. Die Klinge 51 dieses Messers ist im vorliegenden Fall aus einem Stück mit integrierter Schneide 36 gebildet. Die Klinge 51 ist auch in diesem Fall als Rundmesser beziehungsweise Kreismesser 44 ausgebildet und dementsprechend auf einer zentralen Achse 38 drehbar gelagert. In diesem Fall können auch entsprechende Lagerungen, beispielsweise durch Wälzlager oder Gleitlager vorgesehen sein. Die eigentliche Klinge 36 ist bei diesem Messertyp mit einer deutlich stumpferen Spitze ausgebildet, um ein Zerteilen des Materials durch Aufdrücken zu ermöglichen.
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Um den optimalen Anpressdruck der Klinge 36 auf das Material einstellen zu können, ist ein Federelement 52 zur Lagerung der Achse 38 vorgesehen. Das Federelement 52 ist als stabförmige oder blattförmige Feder ausgebildet, die hierzu an zwei Lagerpunkten 53 gelagert ist. Die Achse 38 ist in einem Langloch 54 vertikal beweglich angeordnet. Demnach kann das Federelement 52 einfedern, um so das Messer 25 zurückfedern zu lassen.
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Zur Handhabung der Messerhalter 24 ist eine beispielsweise in 10 im Detail dargestellte Handhabungsvorrichtung 60 vorgesehen. Diese Handhabungsvorrichtung 60 weist eine mehrachsige Verstelleinrichtung 61 auf, die an einem vertikalen Ständer 62 aufgehängt ist.
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Zur Handhabung der Messerhalter 24 ist ein Greifer 63 vorgesehen. Dieser Greifer 63 weist zwei zusammenwirkende Zangenarme 64 auf. Diese dienen dazu, den entsprechenden Vorsprung beziehungsweise Verbindungskörper 40 des Messerhalters 24 zu ergreifen. Hierzu sind am Endbereich der Greiferarme 64 nach innen gerichtete Verdickungen 65 vorgesehen, die mit den Aussparungen 41 am Verbindungskörper 40 des Messerhalters 24 korrespondieren. Durch Zusammendrücken der Greiferarme 64 kann so der Messerhalter 24 sicher ergriffen werden.
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Außerdem weist der Greifer 63 zwei seitliche Führungselemente 65 auf. Diese sind dazu ausgebildet, mit den prismatischen korrespondierenden Führungselementen 42 des Messerhalters 24 in Eingriff zu gelangen. Dies ist dann der Fall, wenn der Greifer 63 mit den Greifarmen 64 den Verbindungskörper 40 ergreift. Die Führungselemente 42 laufen dann in entsprechende prismenförmige Aussparungen der Führungselemente 65 hinein. Somit sorgen sie für eine spielfreie Passung des Messerhalters 24 mit dem Greifer 63.
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Aufgrund der mehrachsigen Verstelleinrichtung 61 der Handhabungsvorrichtung 60 kann nun der Greifer 63 mit dem Messerhalter 24 gemeinsam bewegt werden. Eine Schiene 66 ermöglicht eine vertikale Verschiebung des Greifers 63. Hierzu ist ein entsprechender motorischer Antrieb 67 vorgesehen. Die vertikale Verschiebung wird mittels eines Kugelgewindetriebs 68 vorgenommen.
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Eine Drehung des Greifers 63 um eine vertikale Achse wird durch einen weiteren Antrieb 69 ermöglicht. Dieser stellt eine Rotationsmöglichkeit um die Vertikalachse sicher. Damit kann beispielsweise eine Verdrehung der Messerhalter 24 um kleine Winkel eingestellt oder beseitigt werden, insbesondere um eine Verschränkung der Messer 25 zu ermöglichen oder zu beseitigen.
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Ein Öffnen und Schließen des Greifers 63 mit den Greifarmen 64 wird durch einen weiteren Antrieb durch einen Pneumatikzylinder 70 vorgenommen. Dieser ist oberhalb des Greifers 63 angeordnet. Der Pneumatikzylinder 70 treibe einen Greiferkeil 73 an, der zwischen zwei Schenkel der Greifarme 64 hineintritt zum Schließen derselben gegen die Federkraft zweier Federelemente 74. Die Federelemente 74 öffnen die Greifarme 64 im unbelasteten Zustand.
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Schließlich ist noch eine zusätzliche seitliche Verstellung oder eine selbstfindende Passung durch zwei Federelemente 71 als Ausgleichsachse quer zur Längserstreckung der Haltevorrichtung 23 möglich. Diese Achse dient zur exakten Ansteuerung der Messerpositionen in der Haltevorrichtung 23.
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Die gesamte Handhabungsvorrichtung 60 ist entlang der Längserstreckung der Haltevorrichtung 23 in Schienen 72 gelagert und über einen spielfreien Kugelgewindetrieb 73 verschiebbar. Hierzu ist ein motorischer Antrieb 74 vorgesehen.
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Am rechten Endbereich der Haltevorrichtung 23 ist ein Kraftaufnehmer 80 als Teil einer Vermessungsstation angeordnet. Der Kraftaufnehmer 80 dient dazu, ein Messer 25 mit dem Messerhalter 24 durch die Handhabungsvorrichtung 60 aufzusetzen und die Andruckkraft in Abhängigkeit von der vertikalen Position des Messers 25 zu messen. Aufgrund dessen kann dann die genaue Positionierung des Messerhalters 24 in vertikaler Richtung in der Haltevorrichtung 23 ermittelt werden. Der Kraftaufnehmer 80 weist dazu eine Messfläche 81 auf, auf die das jeweilige Messer 25 aufgedrückt werden kann. Indem für jeden Messerhalter 24 eine entsprechende Messung durchgeführt wird, können alle Messerhalter 24 derart eingebaut werden, dass am Ort des zu schneidenden bahnförmigen Materials 11 dieselbe Andruckkraft vorherrscht beziehungsweise dieselbe Messerposition in vertikaler Richtung vorgesehen ist. Entsprechende Daten können zumindest temporär, in der Regel dauerhaft im Datenträger 43 abgelegt werden.
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Um einzelne Messerhalter ablegen zu können oder austauschen zu können, ist eine Vorlageposition 82 in Form eines Halters für den Messerhalter 24 vorgesehen. Alternativ oder ergänzend kann außerdem noch in diesem Bereich ein Magazin oder eine Transportvorrichtung für Messerhalter 24 vorgesehen sein, um so einen vollautomatischen Austausch von Messerhaltern 24 vornehmen zu können.
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Die Steuerung des Längsschneidsystem 10 erfolgt durch eine elektronische Steuerung, insbesondere eine Computersteuerung. Das System 10 lässt sich zumindest nahezu vollautomatisch betreiben, da alle erforderlichen Daten ermittelt werden können oder bereits zum Betrieb sowieso vorliegen müssen. Manuelle Eingriffe werden auf ein Minimum beschränkt. Um reproduzierbare Messwerte zu erhalten und entsprechende Einstellungen vornehmen zu können, sind alle Verstelleinrichtungen mit Absolutwertgebern ausgestattet. Damit können in jedem Fall entsprechende absolute Messwerte in Bezug auf das Längsschneidsystem 10 ermittelt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert beispielsweise wie oben beziehungsweise wie folgt beschrieben:
Ein Messerhalter 24 wird vom Greifer 63 ergriffen, beispielsweise um in den Haltevorrichtung 23 eingesetzt zu werden. Um den korrekten Position zu bestimmen, wird zunächst eine Andruckmessung mit Hilfe des Kraftaufnehmers 80 vorgenommen. Hierzu wird das Messer 25 auf die aktive Fläche 81 des Kraftaufnehmers 80 aufgedrückt. Anhand der Messwerte der Absolutwertgeber kann der Wert als Referenz für die entsprechende Positionierung in der Haltevorrichtung 23 verwendet werden. Ein Einsetzen in der entsprechenden Höhe und horizontalen Position erfolgt. Die Messwerte können im Datenträger 43 des Messerhalters 24 gespeichert werden.
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Die Halteelemente lassen sich derart einstellen, dass eine leichte Haltekraft die Messerhalter 24 während des Einbaus weiterer Messer 25 oder der Einstellung der Vorrichtung bereits hinreichend fixiert. Dann kann mit einer Fixierung bis zum Einsetzen und Positionieren sämtlicher Messerhalter 24 zurückgestellt werden. Erst nach Abschluss der Einstellarbeiten wird die Position der Messer 25 durch Aktivieren der expansiven beziehungsweise magnetischen Spannfunktion Haltevorrichtung 23 fixiert.
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Vor einem Ausbau einzelner Messer 25 muss die Haltekraft entsprechend reduziert werden. Der Greifer 63 entnimmt entsprechend einzeln die gewünschten Messer beziehungsweise rekonfiguriert das System durch Umsetzen einzelner Messer oder Anpassung der Schneidparameter.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Längsschneidsystem
- 11
- bahnförmiges Material
- 11a
- bahnförmiges Material
- 12
- Streifen
- 13
- Walze
- 14
- Walze
- 15
- Walze
- 16
- Schnittbereich
- 17
- Rahmen
- 18
- Seitenteil
- 19
- Seitenteil
- 20
- Streben
- 21
- Standfuß
- 22
- Schneidevorrichtung
- 23
- Haltevorrichtung
- 24
- Messerhalter
- 25
- Messer
- 26
- Verstelleinrichtung
- 27
- Verstelleinrichtung
- 28
- Vertikalantrieb
- 29
- Längsantrieb
- 30
- Walzenantrieb
- 31
- Spalt
- 32
- Halteplatte
- 33
- Halteplatte
- 34
- Endplatte
- 35
- Rückhaltebolzen
- 36
- Klinge
- 37
- Messerträger
- 38
- Achse
- 39
- Aufnahme
- 40
- Verbindungskörper
- 41
- Einbuchtung
- 42
- Führungselement
- 43
- Datenträger
- 44
- Kreismesser
- 45
- Spannfläche
- 46
- Magnet-Lagerelement
- 47
- Magnet-Lagerelement
- 48
- Bolzen
- 49
- Vorsprung
- 50
- Langlöcher
- 51
- Klinge
- 52
- Federelement
- 53
- Lagerpunkt
- 54
- Expansionselement
- 55
- Anlageelement
- 56
- Magnetplatte
- 57
- Magnetplatte
- 58
- Spiralfeder
- 59
- verstellbare Lagerung
- 60
- Handhabungsvorrichtung
- 61
- Verstelleinrichtung
- 62
- Ständer
- 63
- Greifer
- 64
- Zangenarm
- 65
- Führungselement
- 66
- Schiene
- 67
- Antrieb
- 68
- Kugelgewindetrieb
- 69
- Antrieb
- 70
- Pneumatikzylinder
- 71
- Federelement
- 72
- Schienen
- 73
- Greiferkeil
- 74
- Federelement
- 75
- Wälzlager
- 80
- Kraftaufnehmer
- 81
- Messfläche
- 82
- Vorlageposition
- 83
- Untermesser
- 84
- Expansionselement
