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I. Anwendungsgebiet
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Die Erfindung betrifft eine Ballenpresse, insbesondere eine Kanal-Ballenpresse, zum Herstellen eines verpressten und umreiften Ballens aus losem Pressgut durch Verpressen in einem Presskanal, sowie ein Verfahren zur Steuerung der Ballenlänge der dabei hergestellten Ballen.
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II. Technischer Hintergrund
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Im Gegensatz zu einer Kasten-Presse muss bei einer solchen Kanal-Ballenpresse – bei der es ja kein vollständig geschlossenes Ende des Presskanals gibt, gegen welches die Pressplatte presst, sondern lediglich einen der Presskraft entgegenstehenden Widerstand – festgelegt werden, nach welcher Aufbau-Länge eines Ballens der bisher erzeugte Ballen mit Umreifungsmaterial umreift und damit fertig gestellt wird. Dies ist notwendig, da von den Abnehmern oder Entsorgern dieser Ballen oder auch vom Transporteur in der Regel bestimmte Abmessungen und damit auch eine bestimmte Soll-Ballenlänge vorgegeben wird, und auch für das Handhaben, Lagern und Transportieren eine gleichmäßige Ballenlänge sehr vorteilhaft ist.
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Bisher wurde dies so gelöst, dass – meist im Anfangsbereich des Presskanals – ein meist sternförmiges Zählrad in Kontakt mit einer Seite der Ballen im Presskanal stand und die Bewegung der Ballen in Längsrichtung im Presskanal das Zählrad weiter drehte, was jedoch aus unterschiedlichen Gründen keine exakte Längen-Steuerung des entstehenden Ballens zuließ.
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Auch das Binden eines Ballens nach einer vorgegebenen Anzahl von Hüben der Pressplatte hat diesen Nachteil.
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Das in einer horizontalen oder einer vertikalen Umreifungsebene durchgeführte Umreifen geschieht in der Regel dadurch, dass zwei quasi-endlose Stränge eines Umreifungsmaterials, beispielsweise eines Drahtes oder eines Metallbandes oder eines Kunststoffbandes, die von einem Vorrat, meist einer Vorratsspule, abgezogen werden, auf unterschiedlichen Längsseiten des Ballens zugeführt und an oder vor dessen vorderen Ende miteinander verbunden werden. Bei Drähten geschieht dies meist durch Verdrillen, bei Bändern durch Verschweißen oder Verpressen. Dadurch entsteht eine in Querrichtung zur Pressrichtung betrachtet vorne geschlossene und hinten noch offene Schlaufe um den entstehenden Ballen herum.
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Diese vorne geschlossene und hinten noch offene Schlaufe kann auch durch nur einen einzigen Strang eines Umreifungsmaterials gebildet werden, dessen freies Ende auf der einen Seite des Presskanal-Querschnittes ortsfest am Grundgestell befestigt ist, so dass die beiden Schenkel der Schlaufe durch unterschiedliche Strang-Abschnitte des hier einzigen Stranges aus Umreifungsmaterial gebildet werden.
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Durch den Aufbau des Ballens und das Vorwärtswandern des vorderen Endes des Ballens im Presskanal werden beide Stränge zunehmend von der Vorratsspule abgezogen.
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Wenn der Ballen fertig umreift werden soll, wird das Verpressen unterbrochen, indem die Pressplatte am Ende eines Presshubes, also in ihrer maximal vorgeschobenen Stellung, der Pressstellung, angehalten wird, und den bisher erzeugten Ballen unter Presskraft hält.
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In dieser Stellung befindet sich die Pressplatte – in deren Frontseite sich in der Regel quer über den Querschnitt der Pressplatte verlaufende Nuten befinden – an der Längs-Position von einem längsfest neben dem Presskanal angeordneten Querverbringer, der nun quer durch den Querschnitt des Presskanals und z.B. in den Nuten der Frontseite der Pressplatte laufend hindurchgeführt werden, und einen Strang oder Strang-Abschnitt des Umreifungsmaterials zur anderen Seite des Querschnittes mitnehmen und damit zu dem dort verlaufenden anderen Strang oder Strangabschnitt.
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Bei horizontaler Umreifung ist der Querverbringer in der Regel eine Durchschiebeeinheit, die den Strang oder Strangabschnitt zur anderen Seite des Presskanal-Querschnittes schiebt, also zur Verbindungs-Seite für die Stränge oder Strangabschnitte.
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Bei vertikaler Umreifung ist der Querverbringer in der Regel eine Ziehnadel die erst bei ihrer Rückwärtsbewegung durch den Presskanal-Querschnitt den meist unteren Strang oder Strangabschnitt zur meist oberen Verbindungs-Seite für die Stränge oder Strangabschnitte herüber zieht.
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Die beiden dicht aneinander angenäherten Stränge oder Strangabschnitte werden dort, also hinter dem hinteren Ende des bisher erzeugten Ballens, durchtrennt und ihre losen Enden jeweils miteinander verbunden, die ballenseitigen hinteren Enden der abgetrennten Strang-Stücke zu einer Heckverbindung am hinteren Ende des erzeugten Ballens, die vorderen Enden der nach wie vor quasi-endlosen Stränge zu einer Frontverbindung für den nächsten herzustellenden Ballen.
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Es hat sich jedoch gezeigt, dass auf diese Art und Weise die hergestellten Ballen eine zu große Streuung hinsichtlich der Ballenlänge aufweisen, bedingt durch das Variieren des Pressgutes und insbesondere dessen Kompressibilität und Elastizität, denn abhängig davon ergibt die immer gleiche Menge Anzahl an Presshüben trotz jeweils gleicher Hublänge durchaus unterschiedliche Ballenlängen, und auch ein Zählrad misst die tatsächliche Ballenlänge nicht ausreichend genau.
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Ein weiteres Problem stellt das Ermitteln eines Bruches des zugeführten Umreifungsmaterials als auch das Detektieren, dass der Vorrat an Umreifungsmaterial zu Ende ist. Hierfür wurden meist separate Vorrichtungen benutzt.
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III. Darstellung der Erfindung
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a) Technische Aufgabe
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Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Verfahren sowie eine hierfür geeignete Ballenpresse zu schaffen, die das Herstellen von Ballen mit einer von der Soll-Ballenlänge weniger stark abweichenden Ist-Ballenlänge ermöglicht.
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b) Lösung der Aufgabe
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ganz generell ab Beginn des Aufbaus des Ballens die voraussichtlich für die Umreifung benötigte Umreifungslänge – die sich immer genauer voraussehen lässt, je mehr sich der Ballen aufbaut – gemessen und in Abhängigkeit von der Differenz der bisher bereits erreichten Umreifungslänge zur voraussichtlichen benötigten vollständigen Umreifungslänge der Zeitpunkt bzw. die Aufbaulänge des Ballens festgelegt wird, an der das vollständige Umreifen durchgeführt wird.
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Denn der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass – bei einem bekannten Querschnitt des Presskanals und damit des darin hergestellten Ballens – eine bestimmte Umreifungslänge einer bestimmten Ist-Ballenlänge zuzuordnen ist, wobei lediglich noch die Elastizität des Umreifungsmaterials und die Eindringtiefe der Umreifung in den Ballen hierbei noch vorhandene Unsicherheitsfaktoren darstellen.
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Konkret:
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Sobald die Schlaufe aus Umreifungsmaterial um das vordere Ende des neuen Ballens gebildet ist, insbesondere indem die Frontverbindung zwischen den beiden Strängen für einen neuen Ballen hergestellt ist, und insbesondere die beiden oder der eine Strang wie während des gesamten Aufbaus des Ballens unter einer definierten Vorspannung gehalten werden, wird die Abzugslänge wenigstens eines der beiden Stränge des Umreifungsmaterials gemessen, die Bestandteil der späteren Umreifungslänge des fertig umreiften Ballens sind. Je mehr der Ballen bereits aufgebaut ist, umso geringer wird die Differenz zwischen der bereits erreichten Umreifungslänge und der voraussichtlichen insgesamt benötigten Umreifungslänge.
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Umreifung mittels zweier zugeführter Stränge:
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In der Regel wird die Frontverbindung zwischen den beiden Strängen nicht an irgendeinem Punkt in der Mitte der vorderen Stirnseite des neu herzustellenden Ballens positioniert, sondern am Rand dieses Querschnittes und damit der Frontseite des neu herzustellenden Ballens. Deshalb wird vor allem oder auch nur die Abzugslänge desjenigen Stranges gemessen, der von dieser Frontverbindung aus nicht über die vordere Stirnseite geführt ist sondern direkt entlang der Längsseite des sich aufbauenden Ballens geführt wird.
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Sobald nun die – vorzugsweise ab dem Herstellen der Frontverbindung – gemessene Abzugslänge des einen oder der beiden Stränge einen vorher festgelegten Abzugs-Grenzwert erreicht hat, wird die Vervollständigung der Umreifung des Ballens, also des Schließen der bisher am hinteren Ende offenen Schlinge zu einem geschlossenen Ring um den Ballen herum, durchgeführt, der natürlich unter Spannung stehen soll, um den Ballen im verpressten Zustand zusammenzuhalten.
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Zu diesem Zweck wird – wie bekannt – die Pressplatte in ihrer vorgeschobenen Stellung, der Pressstellung, angehalten und die seitlich neben dem Presskanal in ihrer deaktivierten Stellung stehenden, meist mehreren parallel angeordneten, Querverbringer – üblicherweise Ziehnadeln bei vertikaler Umreifung, Durchschubeinheiten bei horizontaler Umreifung – vor der Frontseite des Pressplatte oder vorzugsweise in in dieser Frontseite angeordneten Nuten der Pressplatte quer durch den Querschnitt des Presskanals hindurchbewegt und dadurch ein Strang oder Strangabschnitt hindurch gezogen oder hindurch geschoben bis zu dem auf der anderen Seite verlaufenden Strang oder Strangabschnitt des Umreifungsmaterials. Die beiden nun aneinander liegenden Stränge werden durchtrennt und wie üblich die hinteren beiden Enden der dadurch abgetrennten endlichen Strang-Teilstücke zu einer Heckverbindung dem bereits hergestellten Ballen miteinander verbunden.
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Der Abzugs-Grenzwert kann relativ leicht bestimmt werden:
Denn wenn – bei Verwendung von zwei Strängen von Umreifungs-Material – beispielsweise die Abzugslänge des einen Stranges von der Frontverbindung, die an der vorderen Kante des neu herzustellenden Ballens, also am Rand des Presskanals, erzeugt ist, lediglich nach hinten führt und nicht über den Querschnitt des Presskanals, so entspricht die Ist-Abzugslänge dieses Stranges ziemlich genau der Länge des bisher erzeugten Ballens.
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Voraussetzung ist natürlich, dass sich während des Aufbaus des neuen Ballens die Positionierung der Frontverbindung relativ zum entstehenden Ballen nicht in Verlaufsrichtung der Schlinge verschiebt.
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Die Abzugslänge, also die Ist-Abzugslänge, wird permanent oder vorzugsweise auch nur am Ende jedes Presshubes bestimmt.
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Eine erste Lösung besteht darin, immer dann, wenn die Abzugslänge am Ende eines Presshubes geringer ist als der Abzugs-Grenzwert, einen weiteren Presshub vorzunehmen, dem bereits gebildeten Ballen also eine weitere Schrittlänge seines Aufbaus hinzuzufügen.
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Kennt man außer dem Abzugsgrenzwert auch die voraussichtliche Schrittlänge, um die der Ballen mit jedem Hub der Pressplatte in seiner Länge zunimmt, beispielsweise in Form eines Durchschnittswertes der bisherigen Schrittlängen, so kann man gemäß einer zweiten Lösung am Ende jedes Presshubes die erreichte Ist-Abzugslänge mit dem Abzugs-Grenzwert vergleichen:
Addiert man zu der Ist-Abzugslänge die Schrittlänge hinzu, und dies ergibt noch nicht den Abzugs-Grenzwert, so wird ein neuer, vollständiger Presshub durchgeführt.
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Ergibt diese Summe einen Wert, der größer ist als die Soll-Ballenlänge oder eine maximal zulässige Ballenlänge, so wird unter Umständen für diesen letzten Presshub die Pressplatte nicht vollständig bis in ihre Endstellung zurückgezogen, sondern nur bis zu einem aus dem Überschreitungswert gegenüber der Schrittlänge errechneten Anteil des Gesamthubes, damit der letzte Presshub eben einen definierten geringeren Längen-Zuwachs des Ballens ergibt statt einer vollständigen Schrittlänge.
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An dieser Stelle soll lediglich der Vollständigkeit halber klargestellt werden:
Die Umreifungsebene, in der die fertige Umreifung oder vorher auch die offene Schlaufe liegt, kann bei einem horizontal verlaufenden Presskanal und horizontal verlaufender Pressrichtung – was der Normalfall ist – in jeder beliebigen Drehlage um diese Pressrichtung, die in der Umreifungsebene liegt, liegen.
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In der Regel ist der Querschnitt des Presskanals rechteckig oder quadratisch, und die Umreifungsebene kann horizontal oder vertikal liegen.
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In der Regel findet nicht nur eine Umreifung des Ballens statt, sondern mehrere parallel zueinander, also in parallel zueinander beabstandeten Umreifungsebenen liegende Umreifungen, so dass die beschriebenen Vorgänge mehrfach nebeneinander jeweils für die einzelne Umreifung vollzogen werden, also beispielsweise auch eine der Anzahl der Umreifungen entsprechende Anzahl von Ziehnadeln vorhanden ist. Auch die Messung der Abzugslänge kann entweder nur an einer der mehreren Umreifungen gemessen werden, oder an jeder der vorhandenen Umreifungen oder an ausgewählten der mehreren Umreifungen.
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Das Trennen der Stränge und Verbinden der losen Enden zur Frontverbindung einerseits und Heckverbindung andererseits erfolgt somit am in Pressrichtung gesehenen Anfang des Presskanales und vorzugsweise außerhalb des freien Querschnittes des Presskanals, oder ganz am Rand des Querschnittes des Presskanals, damit der Abstand der hergestellten Heckverbindung zum Umfang des Ballens möglichst gering, vorzugsweise Null, ist, denn die Umreifung soll ja unter Vorspannung stehen, die zusätzlich durch das Rückfedern und damit Expandieren des Ballens erhöht wird.
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Statt die Abzugslänge nur eines der beiden Stränge des Umreifungsmaterials zu messen, können auch die Abzugslängen beider Stränge – wenn zwei separate Stränge verwendet werden – gemessen werden, wodurch Verschiebungen der Frontverbindung entlang des Ballenumfanges kompensiert werden können, da die Summe der gemessenen Abzugslängen immer dem Längenwachstum des sich aufbauenden Ballens entspricht.
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Bei der Festlegung des Abzugs-Grenzwertes sollte ferner die Rückfederung des Ballens nach Entfernen der aufgebrachten Presskraft berücksichtigt werden, die die im Presszustand erreichte Ballenlänge größer werden lässt, da diese bei Kartonagen immerhin 8 % bis 10 % der Ballenlänge beträgt.
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Bei dieser Vorgehensweise besteht somit die Unwägbarkeit hinsichtlich der zu erzielenden Ist-Länge des Ballens lediglich darin, ob die Schrittlänge des letzten Hubes – vor dessen Durchführung aufgrund der bisher gemessenen Abzugslänge entschieden wird – dass noch ein letzter Presshub benötigt wird, der Schrittlänge des oder der zuvor stattgefundenen Presshübe entspricht oder davon abweicht.
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Das zu verpressende Pressgut wird sich in seiner Zusammensetzung und seinen Eigenschaften nicht sehr schnell ändern, sondern in der Regel nur bei einem Fraktionswechsel, also grundsätzlich anderem Material oder Materialzusammensetzung.
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Deshalb kann es sinnvoll sein, die erreichte Ist-Ballenlänge zumindest eines Ballens zu messen, und abhängig von dessen Abweichung von der Soll-Ballenlänge den Abzugs-Grenzwert für den nächsten Ballen zu korrigieren, also bei einer zu geringen Ist-Ballenlänge den Abzugs-Grenzwert um die Differenz zur Soll-Ballenlänge zu erhöhen und umgekehrt.
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Bei entsprechend konstanten Eigenschaften des Pressgutes kann die Ist-Ballenlänge auch über eine größere Anzahl von Ballen gemessen und statistisch ausgewertet werden, beispielsweise über eine bestimmte Anzahl von Ist-Ballenlängen Durchschnittswerte ermittelt und diese mit dem Soll-Ballenwert verglichen und die Abzugs-Grenzwerte entsprechend verändert werden, oder andere auf statistischen Werten beruhende Anpassungen des Abzugs-Grenzwertes durchgeführt werden.
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Umreifung mittels nur eines zugeführten Stranges:
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Hierbei wird die Schlaufe um das vordere Ende des Ballens statt durch zwei quasi-endlose Stränge, die vor der Front des Ballens in einer Frontverbindung miteinander verbunden sind, durch einen einzigen Strang gebildet, dessen freies Ende auf einer Seite der Breite oder Höhe des Presskanals und außerhalb des Presskanals ortsfest gehalten ist.
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Der Strang wird zum Umreifen hinter dem Ballen zu dem Anfangsbereich des Stranges verbracht, beide durchtrennt und zu einer Heckverbindung miteinander verbunden, und das neue frei Ende wieder außerhalb des Presskanals ortsfest befestigt.
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Das Messen der Abzugslänge und Steuern der Ballenlänge hierüber erfolgt analog.
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Zusätzlich kann das Messen der Abzugslänge auch dazu benutzt werden, einen Bruch im Umreifungsmaterial, vorzugsweise in Pressrichtung stromabwärts von der Messeinrichtung für die Abzugslänge, zu detektieren oder auch das Ende des Vorrats an und Umreifungsmaterial, sobald dieses die Messeinrichtung durchlaufen hat:
Durch eine Plausibilitätskontrolle mittels der Steuerung der Maschine, dass ein sich in Pressrichtung vorwärts bewegender Pressstempel, beispielsweise gemessen an dem zunehmenden Ausfahren der Kolbenstange aus dem Presszylinder, auch eine zunehmende Abzugslänge bewirken muss und die Messeinrichtung für die Abzugslänge dies zeitgleich melden muss, kann auf einen Bruch oder ein Ende des Umreifungsmaterials geschlossen werden, wenn dies nicht gleichzeitig der Fall ist.
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Hinsichtlich der Ballenpresse wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Ballenpresse, insbesondere eine Kanal-Ballenpresse, natürlich zunächst einmal alle gattungsgemäßen Bestandteile aufweisen muss, wie
- – Grundgestell,
- – ein von Kanalwänden umgebener Presskanal,
- – eine in Kanalrichtung, der Pressrichtung, durch den Presskasten bis zum Anfang des Presskanals vorwärts fahrbare Pressplatte,
- – je eine Zuführeinheit für wenigstens je einen Strang des Umreifungsmaterials,
- – je einen Querverbringer, insbesondere eine Ziehnadel oder eine Durchschubeinheit für jede vorgesehene Umreifung, und
- – eine Steuerung, die alle beweglichen Teile der Ballenpresse ansteuert.
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Erfindungsgemäß wird darüber hinaus wenigstens eine Messeinrichtung für die Abzugslänge wenigstens eines der beiden Stränge des Umreifungsmaterials benötigt, die ortsfest am Gestell der Ballenpresse befestigt ist, insbesondere entgegen der Pressrichtung versetzt hinter der Verbindungsstelle, an der sich die Querverbringer bezüglich des Grundgestells befinden.
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Vorzugsweise umfasst die Ballenpresse auch eine Strangbremse für jeden Strang des Umreifungsmaterials, um während des Aufbaus des Ballens jeden Strang unter einer definierten Vorspannung zu halten, wobei die Strangbremse im Pressrichtung, also in Längsrichtung, zwischen der Verbindungsstelle und der Vorratsspule für das Umreifungsmaterial angeordnet ist.
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Die benötigte Messeinrichtung kann in Pressrichtung stromabwärts dieser Strangbremse, also im gespannten Bereich des Stranges, angeordnet sein oder auch in diese Strangbremse integriert sein.
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Eine häufige Bauform der Strangbremse ist eine Rolleneinheit, bei der der Strang über mehrere, in der Regel drei, zur geraden Durchlaufrichtung des Stranges abwechselnd zu verschiedenen Seiten hin versetzte Umlenkrollen geführt wird und dadurch wegen der starken Verformung des Stranges beim Durchlaufen eine Bremswirkung erzielt wird und ein Schlupf des Stranges gegenüber den Umlenkrollen vermieten wird.
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Vorzugsweise wird dabei der Strang um eine der Unlenkrollen über mindestens 100°, besser über mindestens 120° geführt.
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c) Ausführungsbeispiel
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Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
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1a: die wesentlichen Komponenten der Ballenpresse in perspektivischer Ansicht,
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1b: die vertikale Reihe der Strangbremsen aus 1a in perspektivischer Ansicht,
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1c: eine einzige solche Strangbremse in vergrößerter perspektivischer Ansicht,
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2a: entgegen der Pressrichtung betrachtet ein Blick auf die stirnseitig offene Ballenpresse mit darin befindlichem, bereits umreiftem Ballen,
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2b: entgegen der Pressrichtung betrachtet vergrößert die Reihe übereinanderliegender Strangbremsen,
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2c: eine einzige vergrößerte Strangbremse in dieser Ansicht,
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3a: in der Seitenansicht auf die Ballenpresse die Reihe von Strangbremsen,
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3b: in dieser Blickrichtung eine einzige vergrößerte Darstellung einer einzigen Strangbremse,
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4a: die Ballenpresse in der Aufsicht von oben mit offener Schlaufe,
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4b: die Ballenpresse in der Aufsicht von oben mit umreiftem Ballen,
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4c: eine einzige Strangbremse in der Aufsicht von oben gemäß 4a.
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Die 1a, 2a und 4a zeigen die Ballenpresse mit ihren wesentlichen Komponenten, einschließlich der daran verbauten Strangbremsen 5, die gleichzeitig als Messeinrichtung 9 für die Abzugslänge AL für das Umreifungsmaterial 100 bzw. dessen Stränge 100a, b dienen, was nur in 4a eingezeichnet ist.
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Den Grundaufbau der Ballenpresse zeigt am besten die perspektivische Ansicht der 1a:
In einem horizontal liegenden Presskanal 1 mit rechteckigem Querschnitt 1‘ – gebildet durch vier in Kanalrichtung betrachtet umlaufend angeordnete Kanalwände 1a bis 1d – sowie einem Anfang 1.1 und einem Ende 1.2 befindet sich fluchtend in Kanalrichtung vorgelagert die sogenannte Presskammer 21, die eine offene Oberseite besitzt, bei der also die obere Kanalwand oder Oberwand 1b fehlt, die aber ansonsten den gleichen Querschnitt 1‘ besitzt und in der gleichen Richtung verläuft. In der Praxis ist diese offene Oberseite nach oben verlängert durch einen Einfüllschacht 25, der gebildet wird durch vier vertikale, in der Aufsicht umlaufend angeordnete, Wände zum Einfüllen der zu verpressenden Materialien.
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In der Verlaufsrichtung von Presskammer 21 und Presskanal 1, der Längsrichtung oder Pressrichtung 10, ist eine in deren Querschnitt querstehende und diesen Querschnitt ausfüllende Pressplatte 2 in der Presskammer 21 und ggfs. bis in den Beginn des Presskanals 1 hinein verschieblich, die in Pressrichtung 10 mit einer hohen Presskraft, zur Verfügung gestellt von einem Presskolben 23, vorwärtsgeschoben werden kann, der mit seinem vorderen Ende die Rückseite der Pressplatte 2 beaufschlagt und sich mit seinem hinteren Ende an dem Grundgestell 20 der Maschine abstützt.
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In der dargestellten Situation befindet sich die Pressplatte 2 in der zurückgezogenen Stellung, nämlich am in Pressrichtung 10 hinteren Ende der Presskammer 21.
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Wie bekannt, fährt die Pressplatte 2 aus dieser Ausgangsstellung mehrfach hintereinander nach vorne bis zum Beginn des Presskanals 1, wobei durch jeden Presshub in Längsrichtung des Presskanals 1 hintereinander eine neue scheibenförmige Schicht des entstehenden Ballens, wie er am besten in 4a zu erkennen ist, gebildet wird, bis der Ballen B die gewünschte Länge in Pressrichtung 10 besitzt.
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In 1a ist auch das über die Pressplatte 2 an dessen oberer horizontaler Querkante vorhandene Stempelmesser 4 zu erkennen, welches beim Vorwärtsfahren der Pressplatte 2 in die Pressstellung unmittelbar unter das ebenfalls in horizontaler Querrichtung an der Hinterkante der Oberwand 1b ausgebildete feststehende Gegenmesser 24 einfährt und über die Oberseite des Presskastens vorstehendes Material dabei abschneidet, sodass der darunterliegende Teil des Materials in den Presskanal 1 eingeschoben und verpresst werden kann.
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Das in 1a rechte Ende der Maschine bildet das Ende 1.2 des Presskanals 1.
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Dieses offene Ende 1.2. Presskanals 1 kann während des Verpressens entweder durch eine stirnseitigem Tür oder Klappe fest verschlossen sein (Kasten-Ballenpresse), wobei dann Ballen etwa immer gleicher Länge gebildet werden.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dagegen primär eine sogenannte Kanal-Ballenpresse, bei der sich an dieses Ende 1.2 des Presskanals 1 ein Verjüngungs-Abschnitt als Fortsetzung des Presskanals 1 anschließt, welcher zumindest in einer der Querrichtungen zur Pressrichtung einen abnehmenden Querschnitt besitzt und dadurch für die dort hindurch zu pressenden, bereits fertigen Ballen B einen ausreichenden Widerstand für den von hinten dagegen drückenden, momentan im Presskanal 1 entstehenden, neuen Ballen B.
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Dabei wird der neu entstehende Ballen B nach Erreichen einer bestimmten Ist-Länge, die möglichst genau einer vorgegebenen Soll-Länge in Pressrichtung 10 entspricht, im Presskanal 1 fertiggestellt, indem er in mehreren horizontal übereinanderliegenden Umreifungsebenen U', wie in 2a eingezeichnet, mit einem zugfesten Umreifungsmaterial 100 umreift wird, also ringförmig und eng anliegend an dem Ballen von einem Bindedraht oder einem Kunststoffband eingefasst ist, wodurch der Ballen B – nachdem die von der Pressplatte 2 in Pressrichtung 10 aufgebrachte Presskraft nicht mehr auf den Ballen B wirkt – sich zwar primär in Pressrichtung 10 etwas dehnt, soweit es eben die ringförmigen Umreifungen U zulassen, aber der Ballen B nicht zerfallen kann.
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Genau das Herstellen dieser Umreifung U mittels Umreifungsmaterial 100 und unter Verwendung der Strangbremse 5 ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, wobei die Umreifung U in diesem Fall in horizontalen Umreifungsebenen U' durchgeführt wird, jedoch auch in vertikalen Umreifungsebenen oder beides in Kombination erfolgen könnte.
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Wie eine dieser Umreifungen U – die übereinanderliegenden Umreifungen U gemäß 2a werden in der Praxis gleichzeitig durchgeführt – abläuft, lässt sich am besten anhand der Aufsicht der 4a erkennen, wobei vorliegend in den Figuren, insbesondere 4a, eine Umreifung U gebildet aus zwei Strängen 100a, b aus Umreifungsmaterial 100 dargestellt ist:
Dabei ist – in der Aufsicht der 4a erkennbar – auf der Höhe jeder der Umreifungsebenen U' auf der Außenseite jeder der beiden vertikalen Seitenwände 1a, 1c, vorzugsweise im Bereich in Pressrichtung 100 stromaufwärts, also vor, dem Presskasten 21 – was jedoch nicht Bedingung ist – jeweils eine Vorratsspule 13 als Zuführeinheit 3a, b vorhanden, auf der jeweils ein Strang 100a, 100b aufgewickelt ist und von diesem abgezogen werden kann.
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Jeder der Stränge 100a, b ist auf der Außenseite der jeweiligen Seitenwand 1a, 1c nach vorn geführt in den Anfangsbereich des Presskanals 1 und dort durch eine entsprechende Wandöffnung 26 ins Innere des Presskanals 1 geführt. Dort sind die freien Enden der beiden Stränge 100a, b miteinander verbunden in Form einer Frontverbindung 101, die vorher nicht manuell, sondern mittels einer Verbindungs-Einheit 7 hergestellt wurde, die sich an einer Längsposition entsprechend der Vorderseite der Pressplatte 2 in deren Presstellung befindet, wie sie in 4a lediglich symbolisch dargestellt ist. Die Frontverbindung 101 befindet sich dabei vorzugsweise in der ersten Querrichtung 11 – also derjenigen Querrichtung zur Längsrichtung oder Pressrichtung 10, in der die Umreifungsebene U' liegt – an einer Seite, der Verbindungsseite 1’a, im Inneren des Presskanals 1, in diesem Fall an oder nahe der Innenseite der Seitenwand 1a.
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An derjenigen Seitenwand, zu der die Frontverbindungen 101 – die für alle Umreifungen U übereinander und auf derselben Seite des Presskanals 1 angeordnet werden – ist ebenfalls auf der Außenseite dieser Außenwand 1a für jede Umreifung U separat jeweils eine Strangbremse 5 angeordnet, durch welche der jeweilige Strang 100a in Durchlaufrichtung 10‘ hindurchgeführt ist. Die Strangbremse 5 bietet einen Zugwiderstand für den Strang 100a, sodass der Strang zwischen dem der Frontverbindung 101 und der Strangbremse 5 gespannt bleibt und nicht zu lose wird.
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Mit zunehmendem Aufbau des Ballens B, also dem im Presskanal 1 in Pressrichtung 10 nach vorne wandernden vorderen Ende des Ballens B und damit auch der dieses vordere Ende des Ballens B umgebende, vorne geschlossene und nach hinten noch offenen Schlaufe S, die durch die beiden Stränge 100a, b und deren Frontverbindung 101 gebildet wird, wird zunehmend Umreifungsmaterial 100 von den beiden Vorratsspulen 13 abgezogen.
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Wenn der Ballen B die gewünschte Länge erreicht hat, wird die für die Herstellung eines Ballens in der Regel zwischen 5 Hüben und 20 Hüben benötigende Pressplatte 2 in der in 4a gestrichelt dargestellten Pressstellung – am Anfang 1.1 oder geringfügig eintauchend in den Presskanal 1 – angehalten, und die Umreifung U des Ballens B fertiggestellt:
Dies erfolgt, indem zunächst einmal ein Querverbringer 8 – hier in Form einer horizontal verschiebbaren Durchschiebeeinheit 6 – der an der der Frontverbindung 101, also der Verbindungsseite 1’a, gegenüberliegenden Seite des Gestells 20, also der dortigen Seitenwand 1c, befestigt ist, in Richtung der gegenüberliegenden Seite zwischen dem hinteren Ende des Ballens B und dem vorderen Ende der Pressplatte 2 – meist entlang in der Frontfläche der Pressplatte 2 hierfür vorgesehenen Nuten – durch entsprechende Durchgangsöffnungen in den Seitenwänden hindurchgeschoben wird. Dabei nimmt der Querverbringer 8 den Strang 100b des Umreifungsmaterials 100 mit, also indem er ihn in der Regel vor sich her schiebt, bis dieser den Strang 100a auf der anderen Seite, also der Verbindungsseite 1’a, erreicht, meist außerhalb des Presskanals 1.
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Dies erfolgt vorzugsweise gleichzeitig für alle Umreifungen U mittels getrennter Querverbringer 8 oder eines einzigen, sich über alle Umreifungen U vertikal hinweg erstreckenden Querverbringer 8.
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Dann werden – wie in 4b dargestellt – mittels der meist für jede Umreifung U vorhandenen Verbindungseinheit 7
- – einerseits nun nahe meist der Seite des Presskanals 1, an dem der durch die Strangbremse 5 laufende Strang 100a zugeführt wird, die beiden Stränge 100a, b durchtrennt,
- – die hinteren Enden der beiden dadurch gebildeten Strangstücke 100a1, 100b1 mit ihren hinteren Enden von der Verbindungseinheit 7 miteinander möglichst eng anliegend hinter dem hinteren Ende des Ballens B verbunden zu einer Heckverbindung 102 und
- – die neuen freien vorderen Enden der quasi endlosen Stränge 100a, b wiederum zu einer neuen Frontverbindung 101 und damit einer neuen Schlaufe S‘ miteinander verbunden.
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Damit ist der Ballen B umreift und damit fertiggestellt, die Pressplatte 2 kann in die Ausgangsstellung zurückgefahren werden und beginnt mit dem nächsten Hub den nächsten Ballen aufzubauen, wiederum unter gleichzeitigem vor sich herschieben der neuen gebildeten offenen Schleife S‘ bzw. S durch das vordere Ende des neuen entstehenden Ballens B.
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Erfindungsgemäß wird nun versucht, die Länge der fertig gestellten Ballen B in Pressrichtung 10 möglichst genau dadurch zu steuern, indem zumindest bei einer der Umreifungen U und zumindest bei einem der beiden Stränge 100a, b vor dem Umreifen die Ist-Abzugslänge AL dieses Stranges 100a von der Vorratsspule 13 seit dem Herstellen der Frontverbindung 101 gemessen wird und bei Erreichen eines Abzugs-Grenzwertes der entstehende Ballen als ausreichend lang erachtet und die Umreifung U durchgeführt wird.
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Gemäß Ausführungsbeispiel wird bei allen Umreifungen die Abzugslänge AL gemessen, wodurch Sondereffekte vermieden werden können, beispielsweise falls doch einmal die gerade zur Vermeidung dieses Effektes an der Verbindungsseite 1’a des Presskanals 1 angeordnete Frontverbindung 101 sich doch in der ersten Querrichtung 11 während des Aufbaus des Ballens B verschieben sollte und dadurch die Abzugslänge AL des einen Stranges 100a verfälscht.
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Im Ausführungsbeispiel ist die Messvorrichtung 9 für die Abzugslänge AL in der Strangbremse 5 integriert, die nachfolgend beschrieben wird, jedoch könnte eine solche Messeinrichtung 9 auch getrennt von der Strangbremse 5 und stromabwärts der Strangbremse 5, also im gespannten Teil des Stranges 100a, jeweils angeordnet sein.
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Ebenso gut könnten im Gegensatz zum dargestellten Ausführungsbeispiel bei beiden Strängen die Abzugslängen AL beider Stränge 100a, b überwacht werden, was die Abweichungen der Ist-Längen der Ballen B von der Soll-Länge weiter verbessern würde, aber einen zusätzlichen Aufwand darstellen würde.
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Die kombinierten Strangbremsen 5 und Messeinrichtungen 9 sind in den 1b, c perspektivisch, in den 2b, c betrachtet entgegen der Pressrichtung 10 und in 2a, b betrachtet in der Seitenansicht der Ballenpresse, also in der ersten Querrichtung 11 sowie in 4c in der Aufsicht von oben, also in der zweiten Querrichtung 12 dargestellt:
Jede Strangbremse 5 besteht in diesem Fall aus drei in einer Ebene – hier ist es die Umreifungsebene U' der jeweiligen Umreifung U, jedoch ist dies nicht zwingend – angeordnet sind und in ihrem Außenumfang vorzugsweise jeweils eine V-förmige Nut zur Aufnahme des tangential oder über einen bestimmten Umschlingungsbereich darin geführten Umreifungsmateriales 100, in diesem Fall des Stranges 100a des Umreifungsmaterials 100, aufweist.
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Im aktivierten Zustand, der am besten in 4c zu erkennen ist, liegt das Umreifungsmaterial 100 auf der jeweils gleichen Seite an der ersten und der dritten, letzten Umlenkrolle 5a, c an, also in deren Umfangsnut an, während im Abstand zwischen diesen beiden Umlenkenrollen 5a, c eine weitere, die mittlere, Umlenkrolle 5b bezüglich des Umreifungsmaterials 100 auf der anderen Seite des Umreifungsmaterials 100 angeordnet ist, wobei jedoch vorzugsweise alle Umlenkrollen mit ihrer Hauptebene in der gleichen gemeinsamen Rollen-Ebene liegen.
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Diese mittlere Umlenkrolle 5b ragt dabei mit ihrem Außenumfang in den Bereich zwischen die beiden anderen Umlenkrollen 5a, c hinein, sodass das auch an der mittleren Umlenkrolle 5b anliegende Umreifungsmaterial 100 mit der anderen Seite seines Querschnitts an der mittleren Umlenkrolle 5b anliegt als derjenige Querschnittsbereich, mit dem es an den beiden anderen Umlenkrollen 5a, c anliegt.
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Durch das Eintauchen der mittleren Umlenkrolle 5b zwischen die beiden anderen Umlenkrollen 5a, c wird das Umreifungsmaterial 100 im Bereich der Strangbremse 5 so verformt, dass es in der Aufsicht der 4c, also in Richtung der Drehachsen der Umlenkrollen 5a, b, c, eine hutförmige Gestalt annimmt, und beim weiteren Abziehen von der Vorratsspule 13 in Pressrichtung 10 für das Durchlaufen der Strangbremse 5 verformt werden muss, wodurch dem nie ganz biegeweichen Umreifungsmaterial 100 ein Widerstand gegen das Abziehen entgegengesetzt wird.
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Um das Umreifungsmaterial 100, meist einen Draht, in die Strangbremse 5 einlegen zu können, kann die mittlere Umlenkrolle 5b aus der in 4c oberen, in den Bereich zwischen die beiden anderen Umlenkrollen 5a, c hineinragenden, aktivierten Stellung in eine von den beiden Umlenkrollen 5a, c, so weit entfernte, deaktivierte Stellung verbracht werden, dass das Umreifungsmaterial 100 ohne Probleme an den beiden jeweils in die gleiche Richtung weisenden Außenumfangsstellen der beiden Umlenkrollen 5a, c angelegt werden kann.
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Das Verlagern in die deaktivierte Stellung und umgekehrt erfolgt hier dadurch, dass die mittlere Umlenkrolle 5b an einem Schwenkhebel 28 gelagert ist, der um eine Schwenkachse 28', die vorzugsweise parallel zu der Drehachse 5‘ der Umlenkrollen 5 verläuft, verschwenkbar ist.
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Der Schwenkhebel 28 ist an der Basisplatte 27 schwenkbar befestigt, an der auch die beiden anderen Umlenkrollen 5a, 5c gelagert sind.
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Im eingeschwenkten, aktivierten Zustand verrastet der Schwenkhebel 28 in der aktivierten Stellung, indem ein an der Basisplatte 27 befestigter Rastzapfen 29, der die Basisplatte 27 durchdringt und in diese Durchdringungsrichtung mittels einer Feder vorgespannt ist, in eine Rastöffnung 29‘ des Schwenkhebels 28 einrasten kann, die in der Höhe vorzugsweise knapp unterhalb, aber parallel zur Basisplatte 27 schwenkbar angeordnet ist.
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In Schwenkrichtung sind dabei zwei Rastöffnung 29‘ hintereinander angeordnet, in die der Rastzapfen 29 wahlweise einrasten kann, wodurch einerseits die Bremskraft der Strangbremse 5 variiert werden kann und wodurch auch unterschiedliche Durchmesser und/oder Elastizitäten von Umreifungsmaterialien 100 kompensiert werden können.
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Zum Deaktivieren der Strangbremse 5 muss der Rastzapfen 29 an seinem verdickten Kopf ergriffen und nach oben gezogen und damit aus der Rastöffnung 29‘ ausgerastet werden, woraufhin der Schwenkhebel 28 in seine deaktivierte Stellung ausgeschwenkt werden kann.
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Die Strangbremse 5 ist gleichzeitig als Messeinrichtung 9 für die Abzugslänge AL ausgebildet, also für diejenige Länge an Umreifungsmaterial 100, welches die Strangbremse ab einer bestimmten Ausgangssituation – meist ab Erstellen einer neuen Frontverbindung 101 – durchläuft.
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Zu diesem Zweck wird das Maß der Drehung einer der Umlenkrollen 5a, b, c, hier der mittleren, am Schwenkhebel 28 befestigten, Umlenkrolle 5b detektiert, indem diese als Messrolle 9a ausgebildet ist.
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Dies geschieht in diesem Fall inkremental, indem in einer Höhenlage abseits der Umfangsnut für das Umreifungsmaterial 100, in diesem Fall unterhalb der Umfangsnut, über den Umfang gleichmäßig verteilt an dieser Umlenkrolle 5b radial vorstehende Nocken 30 vorhanden sind, die in diesem Fall hergestellt sind durch dazwischen angeordnete Vertiefungen in dem zylindrischen Rohling der Umlenkrolle 5b, wobei die Vertiefungen 31 vorzugsweise die gleiche Länge in Umfangsrichtung besitzen wie die Nocken 30. Radial außerhalb des Umfanges und dieser Nocken 30 ist ein mit Blickrichtung radial nach innen gerichteter Näherungssensor 22 angeordnet, also ebenfalls auf dem Schwenkhebel 28 und damit ortsfest zu der Umlenkrolle 5b montiert, der so positioniert und eingestellt ist, dass er bei Durchlaufen eines Nockens 30 ein entsprechendes Signal abgibt, nicht jedoch beim Vorbeilaufen einer der Vertiefungen 31, die dann außerhalb seines Messbereiches liegen.
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Diese Signale liefert der Näherungssensor 22 an eine nicht dargestellte Steuerung, die aus der Anzahl der gemessenen Inkremente die Abzugslänge AL berechnet und entscheidet, wann der im Entstehen befindliche Ballen B umreift wird.
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Alternativ kann natürlich stattdessen auch eine der anderen beiden, an der Basisplatte 27 fest montierten, Umlenkrollen 5a, c als Messrolle 9a ausgebildet sein und als Inkrementalgeber für einen Näherungssensor 22 benutzt werden, was den Vorteil hat, dass dann keine Signalleitung an den beweglich angeordneten Näherungssensor 32 herangeführt werden muss.
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Vorzugsweise sollte dabei auch eine Rück-Drehung dieser Messrolle 9a berücksichtigt werden können, die eine mögliche, vor allem bei den ersten Press-Hüben stattfindende, Rückwärtsbewegung des vorderen Endes der Schlaufe S aus Umreifungsmaterial 100 beim Rückhub der Pressplatte 2 zu erfassen, was jedoch bei Näherungsschaltern 22 in der Regel schwierig zu realisieren ist.
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Ebenso könnte statt einer inkrementalen Messung der Abzugslänge AL durch einen feiner auflösenden Drehwinkelsensor, der beispielsweise drehfest mit der entsprechenden Umlenkrolle 5a, b oder c gekoppelt ist, eine sehr viel feinere oder gar stufenlose Ermittlung der Abzugslänge AL erreicht werden.
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Auf diese Art und Weise kann nicht nur die Abzugslänge AL gemessen werden, sondern es kann auch ein Bruch des durch die Strangbremse 5 geführten Umreifungsmaterials 100, 100a festgestellt werden, zumindest sofern der Bruch in Pressrichtung 10 stromabwärts der Strangbremse 5 auftritt, der jedoch auch bei einem Bruch stromaufwärts der Strangbremse 5 früher oder später die Strangbremse 5 erreicht beim weiterem Aufbau des Ballens B:
Dies kann von der Steuerung dadurch ermittelt werden, dass trotz Bewegung des Presskolbens 23 in Pressrichtung 10 – die dann natürlich detektiert werden muss – die Messeinrichtung, insbesondere der Näherungssensor 22, kein Signal entsprechend einem Abzug des Umreifungsmaterials 100 meldet, also quasi ein Stillstand der als Messrolle verwendeten Umlenkrolle, hier der mittleren Umlenkrolle 5b, vorliegt.
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Dies kann von der Steuerung auch dadurch ermittelt werden, dass bei Bewegung des Presskolbens 23 in Pressrichtung 10 durch Auswertung und insbesondere Vergleich oder andere Plausibilitätskontrollen auf einen fehlenden Abzug an einer der Messeinrichtungen geschlossen werden kann.
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Das Gleiche geschieht, falls die Vorratsspule 13 leer ist und das Ende des Stranges 100a die Strangbremse 5 erreicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Presskanal
- 1a–d
- Kanalwand
- 1.1
- Anfang
- 1.2
- Ende
- 1'
- Querschnitt
- 1'a
- Verbindungsseite
- 2
- Pressplatte
- 3a, b
- Zuführeinheit
- 4
- Stempelmesser
- 5
- Strangbremse
- 5a, b, c
- Umlenkrolle
- 6
- Durchschiebeeinheit
- 7
- Verbindungs-Einheit
- 8
- Querverbringer
- 9
- Messeinrichtung
- 9a
- Mess-Rolle
- 10
- Pressrichtung, Längsrichtung
- 10‘
- Durchlaufrichtung
- 11
- erste Querrichtung
- 12
- zweite Querrichtung
- 13
- Vorratsspule
- 20
- Grundgestell
- 21
- Presskammer
- 22
- Näherungssensor
- 23
- Presskolben
- 24
- Gegenmesser
- 25
- Einfüllschacht
- 26
- Wandöffnung
- 27
- Basisplatte
- 28
- Schwenkhebel
- 28‘
- Schwenkachse
- 28a
- Handgriff
- 29
- Rastzapfen
- 29‘
- Rastöffnung
- 30
- Nocken
- 31
- Vertiefung
- 100
- Umreifungsmaterial
- 100a, b
- Strang
- 100a1
- Strang-Stück
- 100b1
- Strang-Stück
- 101
- Frontverbindung
- 102
- Heckverbindung
- AL
- Abzugslänge
- B
- Ballen
- BL
- Ballenlänge
- S, S'
- Schlaufe
- U
- Umreifung
- U'
- Umreifungsebene
