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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen eines stabförmigen Segmentes der Tabak verarbeitenden Industrie von einem Strang mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Abtrennen eines stabförmigen Segmentes der Tabak verarbeitenden Industrie von einem Strang mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 17.
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Derartige Vorrichtungen und Verfahren werden in einer Strangeinheit verwendet, in welcher die stabförmigen Segmente von einem endlosen Strang in einer vorbestimmten Länge abgetrennt werden. Außerdem kommen derartige Vorrichtungen und Verfahren auch zum Abtrennen von Segmenten von einem Strang zum Einsatz, welcher in Bezug zu der Länge der Segmente eine doppelte oder mehrfache endliche Länge aufweist. Unter dem Begriff Strang sollen im Sinne der Erfindung sowohl endlose Stränge als auch endliche Stränge also Stäbe mit einer in Bezug zu den Segmenten mehrfachen Länge verstanden werden.
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Solche Segmente werden z.B. in sogenannten Heat-Not-Burn Produkten (HNB-Produkte) verwendet. Die Segmente werden bei der Herstellung der HNB-Produkte nach dem Abtrennen in einer vorbestimmten Anordnung zusammengesetzt und mittels eines verklebten Umhüllungsstreifens miteinander verbunden. Solche Segmente und HNB-Produkte sind z.B. aus der Druckschrift
WO 2016/155958 A1 bekannt.
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Eine Art von Segment in dem HNB-Produkt ist durch einen Rohrkörper gebildet, welcher aus einer oder mehreren Lagen von Cellulose mit einer Gesamtmasse von 200 g/qm gebildet ist. Damit ist der Rohrkörper als ein relativ dicker und steifer Karton mit einem vergleichsweise hohen Schnittwiderstand ausgebildet.
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Damit die fertigen, aus den Segmenten zusammengesetzten Produkte eine qualitativ möglichst hochwertige und glatte Oberfläche aufweisen, sollte die Schnittkante der Segmente möglichst gratfrei sein. Außerdem ist es für den weiteren Transport, die Lagerung und die Weiterverarbeitung der Segmente wichtig, dass sie eine möglichst hochwertige gratfreie Schnittkante aufweisen, da sie ansonsten beim Transport und während der Weiterverarbeitung an dem Grat hängenbleiben und sich gegenseitig aufstauen können.
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Das Abtrennen der Segmente von dem Strang erfolgt mittels einer Schneideinheit mit einem Schneidmesser mit einer oder mehreren Schnittkanten, welches während des Schnittvorganges mit einer zunehmenden Tiefe in den Strang eindringt und das Segment dabei vollständig über die gesamte Querschnittsfläche von dem Strang abtrennt.
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Das Schneidmesser kann dabei an einem rotierenden Messerträger angeordnet sein und eine sich radial schräg nach außen erstreckende Schnittkante aufweisen. Der Messerträger ist mit dem Schneidmesser so angeordnet, dass es mit der Schnittkante während der Drehbewegung vollständig über die gesamte Querschnittfläche also über den gesamten Durchmesser durch den Strang schneidet. Ein solches Schneidmesser wird bevorzugt zum Abtrennen der Segmente von einem endlosen Strang in der Strangeinheit verwendet. Der endlose Strang wird während des Schnittvorganges im Bereich des schneidenden Schneidmessers durch eine ein Gegenlager bildende Strangaufnahme in Form einer Tube mit einem Schlitz fixiert, wobei die Tube mit dem Schlitz während des Schnittvorganges so ausgerichtet ist, dass das Schneidmesser den Strang während des Schnittvorganges durch den Schlitz fährt und dabei den Strang schneidet.
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Alternativ kann das Schneidmesser auch in Form einer runden Scheibe mit einer kreisförmigen Schnittkante ausgebildet sein. Das Schneidmesser ist in diesem Fall feststehend angeordnet und mit der Schnittkante auf die Mantelfläche einer Transporttrommel in einem Trommellauf gerichtet. Die Mantelfläche der Trommel ist mit einer Vielzahl von Mulden versehen, in welchen jeweils ein endlicher Strang mehrfacher Länge transportiert wird. Ferner weist die Trommel eine oder mehrere umlaufende Nuten auf, welche durch die Mulden verlaufen, und die Mulden in jeweils mehrere Teilmulden unterteilen. Das Schneidmesser ist so angeordnet, dass es mit der Schnittkante in die Nut eintaucht, so dass die in den Mulden gehaltenen Stränge beim Vorbeiführen an den Schneidmessern in zwei oder mehr Segmente geschnitten werden. Sofern mehrere Schneidmesser wie z.B. drei Schneidmesser vorgesehen sind, kann der jeweilige Strang in diesem Fall bei einem Umlauf der Trommel in vier Segmente geschnitten werden. Die Mulden bzw. Teilmulden bilden in diesem Fall eine ein Gegenlager bildende Strangaufnahme für den in diesem Fall endlichen Strang während des Schnittvorganges.
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Beiden Ausführungsformen ist gemeinsam, dass das Schneidmesser vollständig in einer bogenförmigen Schnittbewegung durch den Strang fährt, indem es an einer Seite in den Strang unter Überwindung des Schnittwiderstandes eindringt, dann über den gesamten Durchmesser durch den Strang schneidet bis es schließlich an einer Austrittsseite wieder aus dem Strang austritt.
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Damit ein qualitativ hochwertiger Schnitt bei einer gleichzeitig hohen Produktionsgeschwindigkeit realisiert werden kann, müssen die Schneidmesser optional nachgeschliffen werden. Außerdem ist es notwendig, dass die Schnittkante mit einer bestimmten Schnittkraft in den Strang eintaucht, um den Schnittwiderstand des Stranges zu überwinden. Sofern ein entsprechend formstabiles Material mit einem hohen Schnittwiderstand verwendet wird, müssen dementsprechend auch vergleichsweise hohe Schnittkräfte aufgebracht werden. Durch diese hohen Schnittkräfte wird wiederum die Gratbildung an der Schnittkante beim Abtrennen der Segmente begünstigt, da die Kraftsprünge beim Eintritt und Austritt der Schnittkante in den Strang bzw. aus dem Strang heraus sehr hoch sind, und das Material dadurch um einen geringfügigen Weg mitgerissen wird. Sofern es sich bei dem Segment um ein Rohr handelt führt dieses Mitreißen dazu, dass das Material nach dem Schnittvorgang an der Eintrittsseite geringfügig in den Hohlraum des Rohrkörpers vorsteht und an der Austrittsseite geringfügig zur Außenseite hin vorsteht.
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Sofern die Segmente gratfrei geschnitten werden sollen, ist dies nur mit einem erheblichen Aufwand zu realisieren, und ein minimaler Restgrat kann unter ungünstigen Umständen nicht vollständig vermieden werden. Dieser Aufwand führt ferner entweder zu einer Verringerung der Produktionsgeschwindigkeit, sofern die Schnittgeschwindigkeit reduziert wird, oder zu einer Erhöhung der Herstellkosten, wenn die Schneidmesser z.B. besonders häufig nachgeschliffen werden oder besonders teure und hochwertige Schneidmesser verwendet werden müssen. Ferner bestünde auch die Möglichkeit, schadhafte Segmente zu detektieren und anschließend auszuschleusen, wodurch die Produktionskapazität nicht schadhafter Segmente aber gesenkt werden würde.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abtrennen von stabförmigen Segmenten der Tabak verarbeitenden Industrie von einem Strang bereitzustellen, welche eine kostengünstige Herstellung von Segmenten mit einer möglichst gratfreien Schnittkante bei einer gleichzeitig hohen Produktionskapazität ermöglichen sollen.
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Erfindungsgemäß wird zur Lösung der Aufgabe eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 17 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Nach Anspruch 1 wird eine Vorrichtung zum Abtrennen eines stabförmigen Segmentes der Tabak verarbeitenden Industrie von einem Strang mit folgenden Merkmalen vorgeschlagen:
- -einer Schneideinheit mit einem Schneidmesser, und
- -einer Strangaufnahme, welche ein Gegenlager für den Strang während des Abtrennen des Segmentes durch das Schneidmesser bildet, wobei
- -die Schneideinheit derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass das Schneidmesser den Strang während des Schnittvorganges über den gesamten Durchmesser schneidet, wobei
- -eine die Schnittfläche des Segmentes manipulierende Manipulationseinheit vorgesehen ist, welche in Bezug zu einer Transportrichtung des Segmentes benachbart und/oder stromabwärts zu der Schneideinheit angeordnet ist.
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Nach Anspruch 17 wird ein Verfahren zum Abtrennen eines stabförmigen Segmentes der Tabak verarbeitenden Industrie von einem Strang mit folgenden Merkmalen vorgeschlagen:
- -einer Schneideinheit mit einem Schneidmesser, und
- -einer Strangaufnahme, welche ein Gegenlager für den Strang während des Abtrennen des Segmentes durch das Schneidmesser bildet, wobei
- -die Schneideinheit derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass das Schneidmesser den Strang während des Schnittvorganges über den gesamten Durchmesser schneidet, wobei
- -eine in Bezug zu einer Transportrichtung des Segmentes benachbart und/oder stromabwärts zu der Schneideinheit angeordnete Manipulationseinheit vorgesehen ist, in welcher die Schnittfläche des abgetrennten Segmentes nachbearbeitet wird.
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Die Leistung der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Qualität der Segmente nicht durch eine Verbesserung des Schnittvorganges mit der Schnittkante des Schneidmessers mit den oben beschriebenen aufwendigen Maßnahmen erzielt wird, sondern dass stattdessen sogar eine Gratbildung an dem Segment bewusst akzeptiert wird, diese aber durch die Manipulationseinheit anschließend oder parallel zu dem Schnittvorgang aktiv beseitigt oder zumindest minimiert wird. Damit können gratfreie Segmente mit einer hohen Schnittgeschwindigkeit hergestellt werden, wodurch wiederum eine hohen Produktionskapazität verwirklicht werden kann. Unter dem Begriff der Schnittfläche soll nicht nur die reine Stirnfläche des Segmentes verstanden werden. Zu der Schnittfläche im Sinne der Erfindung soll auch das Material des Segmentes verstanden werden, welches durch den Schnittvorgang verdrängt und seitlich zu dem Grat aufgeworfen wurde, also sich für wenige Zehntel-Millimeter in das Material hinein erstreckt und zu der Verformung der Randseite des Segmentes führt.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass eine in Bezug zu der Transportrichtung des Segmentes stromabwärts zu der Manipulationseinheit angeordnete Kombinationseinheit vorgesehen ist, in welcher die Segmente mit einem oder mehreren weiteren Segmenten in einer koaxialen Anordnung zu Stäben mit einer größeren Länge kombiniert werden. Die vorgeschlagene Anordnung der vorgesehenen Manipulationseinheit ist insofern von Vorteil, da dadurch der Grat vor dem Zusammenfügen der Segmente in der Kombinationseinheit beseitigt wird, was wiederum den Vorteil aufweist, dass die Segmente in der Kombination, d.h. in der aneinander anliegenden Anordnung einen Stab mit einer qualitativ hochwertigen Oberfläche bilden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass eine in Bezug zu der Transportrichtung des Segmentes stromabwärts zu der Manipulationseinheit und/oder zu der Kombinationseinheit angeordnete Umhüllungseinheit vorgesehen ist, in welcher das Segment mit einem oder mehreren weiteren Segmenten durch einen Umhüllungsstreifen zu einem Stab größerer Länge miteinander verbunden wird. Durch die vorgeschlagene Lösung kann der Umhüllungsstreifen aufgrund des nicht mehr vorhandenen Grates in einer sehr engen Anordnung um die Segmente herumgelegt werden kann, und die Segmente können zu einem Stab mit einer zylindrischen Oberfläche mit einer sehr hohen Oberflächenqualität, d.h. ohne Unebenheiten, wie Erhebungen oder Dellen miteinander verbunden werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Manipulationseinheit eine nicht abrasive Formungseinheit umfasst. Durch die nicht abrasive Formungseinheit kann ein an dem Rand des Segmentes vorhandener Grat zu einer homogenen Oberfläche beseitigt werden, indem das Material nicht zerrissen oder abgetrennt wird, sondem stattdessen in einem Verdrängungsprozess ohne einen Materialverlust zu der definierten Formgebung gedrängt wird, welche im Idealfall der Form des geschnittenen Segmentes ohne eine Verformung der Randseite bzw. der Schnittfläche entspricht oder dieser zumindest angenähert ist.
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Dabei kann die Formungseinheit bewusst eine Formfläche aufweisen, welche das Segment wenigstens im Bereich des geschnittenen Endes unter einer Andruckkraft in eine definierte Form drängt. Die Formfläche bildet eine Matrize, welche durch ihre Negativform die Form des Segmentes nach dem Durchlaufen der Formungseinheit definiert.
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Dabei kann die Formfläche durch einen Innen- oder Außenkonus gebildet sein, welcher axial und/oder radial auf die Schnittfläche des Segmentes geprägt wird. Die vorgeschlagene Lösung hat den Vorteil, dass die Umformung des Randes aufgrund der Konizität der Formfläche kontinuierlich also stufenlos und damit besonders materialschonend vorgenommen wird. Eine solche Lösung ist besonders vorteilhaft, wenn die Segmente kreiszylindrisch oder sogar ringzylindrisch also rohrförmig ausgebildet sind, und der Innen- oder Außenkonus durch einen zentrierenden Dorn oder Ring mit einer entsprechend konischen Ringfläche gebildet ist. Dadurch werden die Segmente beim Einführen oder Aufsetzten des Konus gleichzeitig zentriert und damit gleichmäßig über den Umfang verformt und belastet.
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Ferner kann die Formfläche auch durch eine feststehende Abrollfläche gebildet sein, an welcher die Segmente durch eine reibschlüssige Anlage zu einer Rollbewegung um ihre Längsachsen gezwungen werden. Die Segmente rollen während der Rollbewegung über den Umfang ab, wodurch ein möglicher radialer Grat in das Material des Segmentes wieder zurückgedrängt wird. Die Segmente wälzen sich an der Abrollfläche praktisch selbsttätig zu einer glatten, zylindrischen Oberfläche ab. Da die vorgeschlagene Lösung keinen weiteren Prozessschritt erfordert und lediglich eine an einer Trommel vorgesehene Abrollfläche erfordert, kann diese Lösung besonders einfach realisiert werden. Ferner kann durch die Rollbewegung ein besonders gleichmäßiger und sanfter Umformvorgang der Schnittfläche des Segmentes verwirklicht werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die feststehende Abrollfläche eine Führungsbahn mit einer der Länge der Segmente entsprechenden Breite aufweist, wobei die Führungsbahn derart angeordnet ist, dass die Segmente in der Führungsbahn eine geführte Abrollbewegung quer zu ihren Längsachsen ausführen. Die Führungsbahn ist hier durch eine Vertiefung oder Nut gebildet, welche genau so breit ist, dass die Segmente darin mit senkrecht zu der Längsrichtung der Führungsbahn ausgerichteten Längsachsen geführt werden. Dadurch werden die Ränder des Segmentes in dem Grund der Führungsbahn durch entsprechend geneigte Innenkanten der Führungsbahn besonders gut nachgeformt.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Segmente in Aufnahmen auf einer Mantelfläche einer um eine Drehachse rotatorisch antreibbaren zylindrischen Trommel gehalten sind, und die Abrollfläche durch eine gekrümmte, konzentrisch zu der Drehachse angeordnete Gegenfläche gebildet ist. Durch die vorgeschlagene gekrümmte und konzentrische Anordnung der Abrollfläche ist der Abstand zwischen der Abrollfläche und der Mantelfläche der Trommel bzw. den Grundflächen der Aufnahmen während der Umlaufbewegung der Trommel im Wesentlichen konstant, und die Segmente rollen unter einer möglichst gleichmäßigen Belastung ab.
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Dabei kann die Gegenfläche bevorzugt in einem Abstand zu dem Grund der Aufnahmen angeordnet ist, welcher dem Durchmesser der Segmente minus 0,2 bis 1,5 mm entspricht. Durch das Untermaß von 0,2 bis 1,5 mm wird auf die Segmente ein den Reibschluss erhöhender Druck ausgeübt, welcher die Abrollbewegung der Segmente an der Abrollfläche begünstigt und ein Durchrutschen der Segmente verhindert.
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Dabei kann der Abstand in Transportrichtung konvergierend ausgebildet sein, so dass der ausgeübte Anpressdruck kontinuierlich ansteigt, bzw. in materialschonender Weise langsam erhöht wird. Der Abstand ist lediglich geringfügig konvergierend, so dass die ausgeübte Druckkraft nur sehr geringfügig und langsam erhöht wird. Der Abstand kann beispielsweise bei einer abgewickelten Länge der Gegenfläche von ca. 50 bis 100 mm ausgehend von der Eintrittsseite von einem Untermaß von 0,2 mm auf ein Untermaß von 0,6 oder 0,8 mm an der Austrittsseite verringert werden.
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Weiter kann die Abrollfläche abstands- und/oder winkelverstellbar ausgebildet sein, so dass sie vor der Inbetriebnahme der Vorrichtung in Anpassung an die herzustellenden Segmente einmalig ausgerichtet werden kann. Dabei kann die Abrollfläche sowohl um eine parallel zu der Drehachse der Trommel ausgerichteten Schwenkachse als auch in Bezug zu einer senkrecht dazu ausgerichteten Schwenkachse verschwenkbar ausgebildet sein. Dadurch können verschiedene konvergierende oder auch divergierende Ausrichtungen der Abrollfläche in Bezug zu der Mantelfläche der Trommel verwirklicht werden. Außerdem können unterschiedliche Andruckkräfte der Segmente an der Abrollfläche durch die Einstellung des Abstandes der Abrollfläche verwirklicht werden.
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Ferner kann die Manipulationseinheit auch eine abrasive Formungseinheit umfassen, durch welche die Form der Segmente durch einen Materialabtrag im Bereich der Schnittfläche gezielt nachträglich verändert und nachgearbeitet werden kann.
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Ferner kann die Manipulationseinheit auch eine Laserbearbeitungseinheit umfassen. Durch die vorgeschlagene Lösung können die Segmente sehr genau und auch punktuell nachgearbeitet werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Manipulationseinheit eine Befeuchtungseinheit umfasst, mittels derer die Schittkante des Schneidmessers vor dem Schnittvorgang und/oder das Segment an einer Schnittfläche nach dem Schnittvorgang befeuchtbar ist. Durch das Befeuchten kann der Schnittvorgang verbessert werden, ohne dass dazu höherwertige Schneidmesser verwendet werden müssen oder die Schnittgeschwindigkeit verändert werden muss, indem die Schnittkante praktisch geschmiert und dadurch die Haftkräfte zwischen dem Segment und dem Schneidmesser verringert werden. Dadurch kann der Schnittvorgang selbst verbessert werden, und der Tendenz der Gratbildung entgegengewirkt werden. Ferner können die Schnittflächen der Segmente befeuchtet werden, so dass als Folge ihre nachträgliche Formgebung in der Formungseinheit vereinfacht wird. Durch die Feuchtigkeit wird die Elastizität des Verbundes der Fasern der Segmente erhöht, wodurch die Verformbarkeit begünstigt wird. Die Befeuchtung der Randabschnitte der Segmente kann statt über die Schneidmesser alternativ auch nach dem Schnittvorgang über eine nachgeordnete Befeuchtungseinheit erfolgen, welche einer Formungseinheit vorgeordnet ist.
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Die Befeuchtungseinheit ist in Bezug zu der Transportrichtung der Segmente bevorzugt stromaufwärts zu einer abrasiven oder nicht abrasiven Formungseinheit angeordnet, so dass die Schnittfläche von der Nachbearbeitung insbesondere durch die Formungseinheit befeuchtet wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
- 1 zwei Segmente mit jeweils einem Grat nach dem Schneiden eines doppeltlangen Stranges; und
- 2 ein Segment mit einem konischen Formungselement; und
- 3 das konische Formungselement in Sicht auf die Stirnseite
- 4 ein Segment mit einem doppelt konischen Formungselement; und
- 5 ein Segment mit einem Abzugselement in einer ersten Ausführungsform; und
- 6 ein Segment mit einem Abzugselement in einer zweiten Ausführungsform; und
- 7 eine Trommel mit einer nicht abrasiven Formungseinheit; und
- 8 und 9 eine Trommel mit mehreren Segmenten und einer abrasiven Formungseinheit in verschiedenen Ausführungsformen; und
- 10 und 11 eine Trommel mit verschiedenen nicht abrasiven Formungseinheiten; und
- 12 eine Trommel mit einem Segment und einer Laserbearbeitungseinheit.
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In der 1 sind zwei Segmente 1 und 2 zu erkennen, welche durch Schneiden eines doppeltlangen Stranges endlicher Länge z.B. mittels einer in der 10 zu erkennenden Schneideinheit 32 gebildet wurden. Es ist jedoch ebenso denkbar, die Segmente 1 und 2 und weitere nachfolgende Segmente von einem endlosen Strang zu schneiden. Die Schneideinheit 32 weist ein Schneidmesser auf, welches ein Schnittkante aufweist die so ausgerichtet ist, dass sie den Strang über den gesamten Querschnitt durchschneidet. Dabei kann das Schneidmesser entweder eine Rotationsbewegung zu dem Strang ausführen, wie dies z.B. bei dem eingangs beschriebenen Messerträger der Fall ist, oder das Schneidmesser kann ortsfest ausgebildet sein, und der Strang wird zu der Schnittkante bewegt, wie dies z.B. beim Schneiden der endlosen Stränge auf einer in der 10 zu erkennenden Trommel 19 der Fall ist.
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Der Strang kann z.B. rohrförmig aus einem Cellulosematerial mit einer Stärke von ca. 200 g/qm gebildet sein und weist damit einen vergleichsweise hohen Schnittwiderstand auf. Dieser hohe Schnittwiderstand führt dazu, dass an den Schnittflächen 3 und 4 der Segmente 1 und 2 an der Eintrittsseite des Schneidmessers ein geringfügiger zu der radial inneren Seite gerichteter und an der Austrittsseite des Schneidmessers ein geringfügiger zu der radial äußeren Seite gerichteter Grat 5 und 6 gebildet wird. Dabei ist der zu der radial äußeren Seite hin gerichtete Grat 5 und 6 besonders störend, da dieser bei dem fertigen Produkt zu einer nach außen gerichteten Erhebung führen würde. Entgegen der Erkenntnis, dass dieser äußere Grat 5 und 6 störend ist, wird dieser hier aber zur Verwirklichung einer hohen Schnittgeschwindigkeit bewusst akzeptiert, und es ist eine nachfolgend noch beschriebene Manipulationseinheit vorgesehen, mit der der Grat 5 und 6 nachträglich aktiv beseitigt wird.
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Die Manipulationseinheit kann durch eine oder mehrere der folgenden Einheiten gebildet sein, eine in den 2 bis 7 und 10 und 11 gezeigte nicht abrasive Formungseinheit, eine in den 8 und 9 gezeigte abrasive Formungseinheit, eine in der 12 zu erkennende Laserbearbeitungseinheit 30 oder eine Befeuchtungseinheit.
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In der 2 und 3 ist die nicht abrasive Formungseinheit in Form eines haubenförmigen Konus 7 mit einem Innenkonus 8 ausgebildet, welcher derart bemessen ist, dass er sich von einem äußeren Radius, der größer als der Außendurchmesser der Segmente 1 und 2 ist, bis zu einem inneren Radius erstreckt, der kleiner als der Außendurchmesser der Segmente 1 und 2 ist. Der Konus 7 wird zur Nachbearbeitung der Schnittfläche 3 und zur Beseitigung des Grates 5 koaxial auf die Schnittfläche 3 geprägt. Dadurch wird der Grat 5 radial nach innen verdrängt. Das Segment 1 kann hier aus einem Vollmaterial oder auch als Rohrkörper ausgebildet sein.
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In der 4 ist ein ähnlicher Konus 7 als nicht abrasive Formungseinheit zu erkennen, welcher zusätzlich einen inneren axial vorstehenden Dom 9 mit einem darauf angeordneten konzentrischen Außenkonus 10 aufweist. Das Segment 1 ist hier als Rohrkörper ausgebildet und weist einen Hohlraum auf, in welchen der Konus 7 mit dem Dom 9 zur Nachbearbeitung der Schnittfläche 3 einfährt. Der Außenkonus 10 bildet während des Nachbearbeitungsvorganges ein konzentrisches Widerlager für die Innenseite der ringförmigen Schnittfläche 3 des Segmentes 1, wodurch auch der radial nach innen gerichtete Anteil des Grates 5 nachgeformt werden kann, und es ferner verhindert werden kann, dass das Segment 1 an der Randseite beim Umformen nach innen einknickt.
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In der 5 ist eine weitere alternative Ausführungsform einer nicht abrasiven Formungseinheit zu erkennen, welche durch ein axial parallel zu der Längsachse des Segmentes 1 verfahrbares Abzugselement 11 gebildet ist, welches derart geformt und angeordnet ist, dass es bei der Axialbewegung über den Grat 5 hinwegfährt und den Grat 5 dabei zurückverformt. Damit sich das Segment 1 dabei nicht axial verschiebt, ist ein Anschlag 12 vorgesehen, an welchem das Segment 1 mit der Schnittfläche 3 in Richtung der Axialbewegung des Abzugselementes 11 anliegt. Alternativ kann zum Ausgleich der Axialkräfte aber auch eine zweites, entgegengesetzt bewegtes Abzugselement 11 vorgesehen sein, sofern auf der gegenüberliegenden Randseite des Segmentes 1 auch eine Grat 5 nachgearbeitet werden muss, wie dies z.B. bei mittig aus einen Strang mit zwei Schnittflächen 3 herausgeschnittenen Segmenten 1 der Fall ist.
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In der 6 ist ein weiteres Beispiel einer nicht abrasiven Formungseinheit zu erkennen, welche durch eine Klemme 13 mit zwei Klemmarmen 14 und 15 sowie einen radial inneren axial vorstehenden Dorn 18 gebildet ist. Die Klemmarme 14 und 15 weisen an ihren Enden radial nach innen gerichtete Vorsprünge 16 und 17 auf, welche derart ausgerichtet und angeordnet sind, dass sie einer Klemmstellung auf einen Endabschnitt des Dornes 18 gerichtet sind. Die Klemme 13 wird zur Nachbearbeitung des Grates 5 mit dem Dorn 18 mit nach außen verschwenkten Klemmarmen 14 und 15 in den Endabschnitt des in diesem Fall rohrförmigen Segmentes 1 eingeführt. Anschließend werden die Klemmarme 14 und 15 in Richtung des Dornes 18 aufeinander zu verschenkt, bis die Wandung des rohrförmigen Segmentes 1 mit einem geringfügigen Spiel in dem Ringspalt zwischen den Stirnseiten der Vorsprünge 16 und 17 und dem Dorn 18 angeordnet ist. Anschließend wird die Klemme 13 axial in Richtung der Längsachse des Segmentes 1 zur Außenseite hin abgezogen, und der Grat 5 wird durch den engen Ringspalt zwischen dem Dorn 18 und den Klemmarmen 14 und 15 plan gezogen. Der Dorn 18 bildet dabei ein Widerlager, ähnlich den Dom 9 in der 4 und verhindert dabei, dass der Grat 5 beim Verformen radial nach innen einknickt.
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Grundsätzlich kann der in den Ausführungsbeispielen der 2 und 4 vorgesehene Konus 7 oder auch die in dem Ausführungsbeispiel der 6 zu erkennende Klemme 13 während des Umarbeitungsprozesses auch eine Drehbewegung zu der Längsachse des Segmentes 1 ausführen, wodurch der Grat 5 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung umgeformt und weggedrückt wird.
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In der 7 ist ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer nicht abrasiven Formungseinheit dargestellt, bei welcher die Segmente 1 in Aufnahmen gehalten sin, welche an einer Mantelfläche einer zu einer Drehbewegung antreibbaren Trommel 19 vorgesehen sind. Die Aufnahmen sind so ausgerichtet, dass die Segmente 1 mit parallel zu der Drehachse der Trommel 19 ausgerichteten Längsachsen angeordnet sind. Ferner ist eine Führung 20 mit einer zu der Drehachse der Trommel 19 konzentrischen, gekrümmten Abrollfläche 27 vorgesehen, an welcher die Segmente 1 während der Rotation der Trommel 19 vorbeigeführt werden. Die Abrollfläche 27 der Führung 20 kann wie in den rechten Darstellungen der 7 zu erkennen ist, verschiedene Formgebungen aufweisen. So kann sie z.B. eine gegenüber der Länge der Segmente 1 vorgesehene Überbreite 24 aufweisen, so dass auf die Segmente 1 über die gesamte Länge eine Andruckkraft ausgeübt werden kann, und der Grat 5 durch die Abrollfläche 27 plattgedrückt wird. Ferner kann die Führung 20 auch eine in Richtung der Längsachsen der Segmente 1 gerichtete, oszillierende Querbewegung 23 ausführen, durch welche der Grat 5 seitlich verdrängt wird. Alternativ kann die Abrollfläche 27 auch einen die Schnittfläche 3 seitlich und nach innen überragenden Radius 22 aufweisen, durch welchen der Grat 5 radial nach innen geprägt wird. Ferner kann an der Abrollfläche 27 auch eine Bürste 21 vorgesehen sein, durch welche der Grat 5 elastisch nach innen gebürstet wird.
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In der 8 ist eine Ausführungsform einer abrasiven Formungseinheit zu erkennen, bei welcher der Grat 5 durch ein mechanisches Rotationswerkzeug 25 z.B. in Form einer Schleifscheibe oder eines Fräsers entfernt wird. Das Rotationswerkzeug 25 ist ortsfest in einer vorgegebenen Ausrichtung und Stellung angeordnet, in welcher die Segmente 1 beim Umlaufen der Trommel 19 zwangsläufig mit dem Grat 5 an einer Arbeitsfläche des Rotationswerkzeuges 25 vorbeigeführt werden und daran zur Anlage gelangen. Der Grat 5 wird dabei aktiv durch einen abrasiven Materialabtrag entfernt, und die Schnittfläche 3 wird zu einer durch die Formgebung der Arbeitsfläche des Rotationswerkzeuges 25 vorgegebenen Form umgearbeitet. Zusätzlich kann der Grat auch durch einen nicht abrasiven Verdrängungsprozess aufgrund des von dem Rotationswerkzeuges 25 ausgeübten Druckes zurückverformt werden. Das Rotationswerkzeug 25 rotiert um eine parallel zu der Drehachse der Trommel 19 ausgerichtete Drehachse in gleichsinniger Drehrichtung, wodurch die Bearbeitungsgeschwindigkeit der Oberfläche des Segmentes 1 erhöht werden kann, da dadurch die Relativgeschwindigkeit der Arbeitsfläche zu den Segmenten 1 erhöht wird. Damit kann der Grat 5 in einem sehr kleinen Bogenabschnitt der Drehbewegung der Trommel 19 nachgearbeitet werden. Die Arbeitsfläche des Rotationswerkzeuges 25 kann dabei je nach der Form, Ausrichtung und Größe des nachzubearbeitenden Grates 5 unterschiedlich ausgerichtet oder unterschiedlich profiliert sein.
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In der 9 ist eine weitere Form einer abrasiven Formungseinheit zu erkennen, bei der eine feststehende, entsprechend des zu entfernenden Grates 5 ausgerichtete Klinge 33 vorgesehen ist. Die Segmente 1 werden während des Umlaufens der Trommel 19 mit dem Grat 5 an der Klinge 33 vorbeigeführt, und der Grat 5 wird aktiv abgetrennt.
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In der 10 ist eine weitere alternative Ausführungsform einer nicht abrasiven Formungseinheit in Form einer statischen Führungsfläche 26 mit einer zu der Drehachse der Trommel 19 konzentrisch und in einem im Wesentlichen konstanten Abstand angeordneten Abrollfläche 27 zu erkennen. Ferner ist eine in Bezug zu der Transportrichtung T der Trommel 19 stromaufwärts zu der Abrollfläche 27 angeordnete Schneideinheit 32 vorgesehen, welche den Strang in zwei oder mehrere Segmente 1 schneidet. Ferner weist die Abrollfläche 27 an der Eintrittsseite eine Startleiste 32 auf, welche in den Transportweg der Segmente 1 hineinragt. Die Abrollfläche 27 ist hier in einem Abstand zum Grund der Aufnahmen der Trommel 19 angeordnet, welcher dem Durchmesser der Segmente 1 minus 0,2 bis 1,5 mm beträgt. Der Abstand weist damit bewusst ein Untermaß gegenüber dem Durchmesser der Segmente 1 auf, welcher durch die Startleiste 32 an der Eintrittsseite weiter verringert wird. Durch die Startleiste 32 und den gewählten Abstand werden die Segmente 1 aufgrund der Drehbewegung der Trommel 19 zu einer Abrollbewegung auf der Abrollfläche 27 gezwungen. Während dieser Abrollbewegung werden die Segmente 1 aufgrund des Untermaßes komprimiert und gegen die Abrollfläche 27 gedrückt, so dass sich der Grat 5 selbsttätig wegdrückt. Dabei kann auf der Abrollfläche 27 eine Führungsbahn 31 mit einer der Länge L der Segmente 1 entsprechenden Breite B vorgesehen sein, in der die Segmente 1 während der Verformungsbewegung seitlich geführt abrollen.
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Alternativ kann die Führungsfläche 26 auch an einer drehbar gelagerten Walze mit einer entsprechenden Profilierung vorgesehen sein, wie in der rechten Darstellung der 10 zu erkennen ist.
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In der 11 ist eine weitere alternative Ausführungsform einer nicht abrasiven Formungseinheit zu erkennen, bei der die Führungsfläche 26 wieder an einer drehbar angetriebenen und gegen die Außenseite der Segmente 1 gedrückte Walze angeordnet ist. Zusätzlich ist als Widerlager ein in das Segment 1 eingeführter Dorn 28 vorgesehen, so dass die Schnittfläche 3 mit dem Grat 5 in einem Spalt zwischen der Walze und dem Dorn 28 zusammengedrückt und in eine rohrförmige Formgebung verdrängt wird.
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In der 12 ist eine weitere Ausführungsform der Manipulationseinheit in Form einer Laserbearbeitungseinheit 30 und einer die Segmente 1 zu einer Drehbewegung um ihre Längsachsen antreibbaren Rolle 29 zu erkennen. Die Laserbearbeitungseinheit 30 ist mit einem Laserstrahl auf den seitlichen Rand der Segmente 1 gerichtet und schneidet den Grat 5 dadurch ab.
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Ferner kann die Manipulationseinheit eine Befeuchtungseinheit aufweisen, mit der die Schnittfläche 3 vor der Nachbearbeitung befeuchtet wird. Diese Befeuchtungseinheit kann z.B. in Form eines Flüssigkeitsvorrates gebildet sein, durch den das oder die Schneidmesser vor dem Schnittvorgang eintauchen, so dass die Feuchtigkeit bereits beim Schnittvorgang durch das Schneidmesser in die Schnittfläche 3 eingebracht wird. Sofern dies nicht möglich ist, kann die Schnittfläche 3 auch nach dem Schnittvorgang aktiv aufgetragen werden. Wichtig ist hier, dass die Schnittfläche 3 vor der Nachbearbeitung befeuchtet wird, damit die Feuchte den für die Nachbearbeitung positiven Effekt der vergrößerten Elastizität der Schnittfläche 3 hat.
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Alternativ kann der Strang auch im Bereich des Schnittbereichs des Schneidmessers vor dem Schnittvorgang befeuchtet werden, wobei eine Befeuchtung des Stranges außerhalb des Schnittbereichs vermieden werden sollte.
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Die Manipulationseinheit kann eine oder mehrere der beschriebenen Einheiten umfassen. So ist es z.B. sinnvoll eine nicht abrasive Formungseinheit mit einer vorgelagerten Befeuchtungseinheit zu kombinieren. Ferner können auch eine nicht abrasive Formungseinheit mit einer nachgelagerten abrasiven Formungseinheit kombiniert werden, um z.B. einen von der nicht abrasiven Formungseinheit nicht zurückverformten Restgrat abrasiv zu entfernen, wodurch die Formgenauigkeit der Segmente 1 weiter verbessert werden kann.
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Die Manipulationseinheit ist bevorzugt in Bezug zu der Transportrichtung T der Segmente 1 stromaufwärts zu einer Kombinationseinheit und einer Umhüllungseinheit angeordnet, so dass die bereits nachgearbeiteten Segmente 1 mit der qualitativ verbesserten Oberfläche in der Kombinationseinheit mit den anderen Segmenten 1 kombiniert und durch den Umhüllungsstreifen zu einem fertigen Produkt miteinander verbunden werden.
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Sofern fertige Produkte doppelter oder mehrfacher Länge, also doppelt oder mehrfachlange Stränge geschnitten werden sollen, ist die erfindungsgemäße Lösung ebenso anwendbar. In diesem Fall kann die Schnittfläche des fertigen Produktes ebenso nachbearbeitet werden, wodurch die Oberflächenqualität des fertigen Produktes ebenso verbessert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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