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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie zum Verbinden einer ablaufenden Materialbahn mit einer zulaufenden neuen Materialbahn.
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Bei den Materialbahnen kann es sich beispielsweise um sog. Recon-Folien handeln, die zur Herstellung von sog. „Heat-not-burn“-Produkten oder -Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie verwendet werden, wozu sie insbesondere unter anderem in einer Bearbeitungseinrichtung weiterverarbeitet, anschließend quer zu ihrer Längserstreckung komprimiert und zu einem endlosen Strang mit rundem Querschnitt, insbesondere bevorzugt mithilfe eines Umhüllungsstreifens, formfixiert werden. Alternativ kann es sich bei den Materialbahnen auch um Filtermaterial handeln, das bevorzugt einer ähnlichen Weiterverarbeitung unterzogen wird. Des Weiteren kann es sich bei den Materialbahnen beispielsweise auch um Tabakartikelumhüllungsstreifen wie etwa Zigarettenpapierstreifen handeln. Schließlich sind auch andere Arten von Materialbahnen denkbar, sofern sie sich für die Verarbeitung in der Tabak verarbeitenden Industrie eignen und insbesondere als Endlosbahn zur Verfügung stehen müssen.
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Für den laufenden Herstellungsprozess ist eine ständige Bereitstellung der Materialbahn von hoher Bedeutung. Da die Materialbahn naturgemäß nur in einer endlichen Länge zur Verfügung steht, muss von Zeit zu Zeit die ablaufende alte Materialbahn mit einer zulaufenden neuen Materialbahn verbunden werden, wozu die eingangs genannte Vorrichtung vorgesehen ist. Die Materialbahnen werden zumeist von Bobinen abgezogen, auf denen sie aufgewickelt sind. Bei der maschinellen Verarbeitung der Materialbahnen tritt bei einem bevorstehenden Leerlaufen einer Bobine das Problem auf, die ablaufende alte Materialbahn mit einer von einer neuen Bobine zulaufenden neuen Materialbahn verbinden zu müssen. Um dabei eine Unterbrechung des Fertigungsprozesses zu vermeiden, sollte dies bei laufenden Materialbahnen geschehen, insbesondere wenn kein Zwischenspeicher zum Einsatz kommt.
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Die
EP 1 389 603 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbinden von zwei sich in einem Abschnitt parallel bewegenden Materialbahnen, insbesondere Papierbahnen, mittels Rändeln, wobei das vorauslaufende Ende der zweiten Bahn und das nachlaufende Ende der ersten Bahn beim Rändeln abgetrennt und ausgeschleust werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der sich eine Verbindung von Materialbahnen auf wirkungsvolle sowie sichere und zugleich einfache Weise realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen der Tabak verarbeitenden Industrie, mit
einer Verbindungseinrichtung, die mindestens ein bewegbar gelagertes erstes Andrückmittel und ein Widerlager aufweist, wobei das erste Andrückmittel mit einer Eingriffsfläche versehen und in eine Arbeitsstellung verbringbar ist, in der es mit seiner Eingriffsfläche in Eingriff mit einer Materialbahnanordnung von übereinander angeordneten, zu verbindenden Materialbahnen gelangt, die sich in der Richtung ihrer Längserstreckung entsprechenden Bewegungsrichtung bewegen und eine ablaufende erste Materialbahn und eine zulaufende neue zweite Materialbahn umfassen, und Druck auf die Materialbahnanordnung gegen das Widerlager ausübt, und wobei die Eingriffsfläche zur Herstellung eines die Materialbahnen miteinander verbindenden Verbindungsbereiches in der Materialbahnanordnung durch Rändelung einen Rändelflächenbereich aufweist
einer Antriebseinrichtung zur Bewegung des ersten Andrückmittels,
einer Steuerungseinrichtung, die zur Steuerung der Antriebseinrichtung derart ausgebildet ist, dass das erste Andrückmittel in die Arbeitsstellung verbracht und anschließend von der Arbeitsstellung entfernt wird, und
einer Schwächungseinrichtung, die ausgebildet ist, in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Materialbahnen stromaufwärts vor dem von der Verbindungseinrichtung in der Materialbahnanordnung herzustellenden Verbindungsbereich in einem Endabschnitt der ersten Materialbahn und stromabwärts nach dem von der Verbindungseinrichtung in der Materialbahnanordnung herzustellenden Verbindungsbereich in einem Anfangsabschnitt der zweiten Materialbahn jeweils eine geschwächte Stelle zu erzeugen.
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Mithilfe der Erfindung lässt sich eine Verbindung von Materialbahnen auf einfache und zugleich effektive Weise erzielen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Verbindungseinrichtung zur Rändelung der zu verbindenden Materialbahnen ausgebildet ist, indem sie mindestens ein bewegbar gelagertes erstes Andrückmittel und ein Widerlager aufweist, das erste Andrückmittel mit einer Eingriffsfläche versehen und in eine Arbeitsstellung verbringbar ist, in der es mit seiner Eingriffsfläche in Eingriff mit einer Materialbahnanordnung von übereinander angeordneten, zu verbindenden Materialbahnen gelangt, die sich in einer im Wesentlichen der Richtung ihrer Längserstreckung entsprechenden Bewegungsrichtung bewegen und eine ablaufende erste Materialbahn und eine zulaufende neue zweite Materialbahn umfassen, und Druck auf die Materialbahnanordnung gegen das Widerlager ausübt, wobei die Eingriffsfläche zur Rändelung der zu verbindenden Materialbahnen einen Rändelflächenbereich aufweist. In diesem Zusammenhang wird unter Rändeln das Verbinden von Materialbahnen durch Zusammenpressen und/oder Verspleißen und/oder Verfalzung und/oder Prägung der miteinander zu verbindenden Materialbahnen verstanden. Die Rändelung erfolgt dadurch, dass das erste Andrückmittel mit seiner Eingriffsfläche nicht nur in Eingriff mit der Materialbahnanordnung gelangt, sondern diese gegen das Widerlager drückt, wodurch die Materialbahnanordnung zusammengepresst und durch den in der Eingriffsfläche des ersten Andrückmittels ausgebildeten Rändelflächenbereich gerändelt wird, was dort zu einer Verbindung der Materialbahnen führt. Insbesondere umfasst die Vorrichtung bevorzugt keine Einrichtung zum Aufbringen von Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, auf die mindestens eine Materialbahn im Verbindungsbereich.
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Des Weiteren ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Schwächung des Vorspannmaterials und des Nachspannmaterials an einer definierten Stelle, um dort auf einfache und zugleich wirkungsvolle Weise eine Trennung durch Abreißen insbesondere unter Einfluss einer dann entsprechend einzustellenden Über- oder Untergeschwindigkeit oder auch durch kurzzeitiges Festhalten zu bewirken, wodurch ein sauber definierter Vor- und Nachspannabriss ohne Messereinsatz entsteht. Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Schwächungseinrichtung auf, die ausgebildet ist, in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Materialbahnen stromaufwärts vor dem Rändelflächenbereich in einem Endabschnitt der ersten Materialbahn und stromabwärts nach dem Rändelflächenbereich in einem Anfangsabschnitt der zweiten Materialbahn jeweils eine geschwächte Stelle, insbesondere in Form einer winklig oder quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahnen orientierten Einkerbung oder Rändelung oder Perforation oder Einschnürung oder eines entsprechend orientierten Einschnittes, zu erzeugen. Aufgrund der Erzeugung jeweils einer geschwächten Stelle der Materialbahnen, wobei es sich nicht um eine vollständige Durchtrennung der Materialbahnen handelt, sind bevorzugt keine Unterbrechung der Bewegung der Materialbahnen und bevorzugt keine Transporteinrichtung mit einem Förderband und/oder einer Saugführung erforderlich.
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Nach alledem lässt sich auf besonders effektive Weise mithilfe der Erfindung eine Verbindung von Materialbahnen miteinander durch Rändelung unter Vermeidung der Bildung einer in Richtung der Längserstreckung der Materialbahnen verlaufenden Stufe in Kombination mit einer Schwächung des Vorspannmaterials und des Nachspannmaterials zur Erzielung eines sauber definierten Vor- und Nachspannabrisses ohne Messereinsatz realisieren.
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Bevorzugte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der Rändelflächenbereich in der Eingriffsfläche des ersten Andrückmittels erstreckt sich bevorzugt in einem Winkel von mehr als 0° und weniger als 90° und somit diagonal gegenüber der Bewegungsrichtung der Materialbahnen. Hierdurch wird ein schräg zur Längsrichtung der Materialbahnen ausgerichteter Überlappungsbereich geschaffen, der einen Verbindungsbereich zwischen den Materialbahnen bildet. Aufgrund der schrägen Ausrichtung bildet der Überlappungsbereich anschließend keine senkrecht zur Längserstreckung der Materialbahnen verlaufende Stufe aus. Dadurch wird die Dicke und die Menge des Materials der Materialbahnen im Verbindungsbereich in Längsrichtung nicht sprungartig, sondern stattdessen, über einen längeren Abschnitt der Längserstreckung der Materialbahnen verteilt, um einen geringeren Betrag vergrößert, um somit ansonsten durch eine doppelte Materiallage hervorgerufene stoßartige Belastungen insbesondere beim Einlauf in ein Format zu vermeiden. Ferner kann dadurch die Fläche des Überlappungsbereiches bei einer vorgegebenen Breite von aus den Materialbahnen hergestellten Streifen sowie auch des Überlappungsbereiches vergrößert werden. Schließlich können dadurch hinsichtlich der Festigkeit des Überlappungsbereiches günstigere Spannungszustände im Überlappungsbereich verwirklicht werden, wodurch die Festigkeit der Verbindung insgesamt noch vergrößert werden kann.
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Eine besonders bevorzugte Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Widerlager als bewegbar gelagertes zweites Andrückmittel ausgebildet, mit einer Eingriffsfläche versehen und in eine Arbeitsstellung verbringbar ist, in der es mit seiner Eingriffsfläche in Eingriff mit der in Bezug auf das erste Andrückmittel entgegengesetzten Seite der Materialbahnanordnung gelangt und Druck auf die Materialbahnanordnung gegen das erste Andrückmittel ausübt, die Antriebseinrichtung ebenfalls zur Bewegung des zweiten Andrückmittels vorgesehen ist und die Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Antriebseinrichtung zusätzlich derart ausgebildet ist, dass das zweite Andrückmittel im Wesentlichen synchron zum ersten Andrückmittel in die Arbeitsstellung verbracht und anschließend von der Arbeitsstellung entfernt wird. Somit ist bei dieser bevorzugten Ausführung das Widerlager entsprechend dem ersten Andrückmittel gestaltet.
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Bei einer Weiterbildung dieser Ausführung weist die Eingriffsfläche des zweiten Andrückmittels zur Herstellung eines die Materialbahnen miteinander verbindenden Verbindungsbereiches in der Materialbahnanordnung durch Rändelung einen Rändelflächenbereich auf, der im Wesentlichen in einer ähnlichen oder gleichen Orientierung und/oder im Wesentlichen in einer ähnlichen oder gleichen Anordnung wie der Rändelflächenbereich in der Eingriffsfläche des ersten Andrückmittels ausgebildet ist, sodass in der Arbeitsstellung der ersten und zweiten Andrückmittel deren Rändelflächenbereiche im Wesentlichen einander gegenüberliegen. Somit beteiligt sich das als zweites Andrückmittel ausgebildete Widerlager ebenfalls an der Rändelung der miteinander zu verbindenden Materialbahnen in ähnlicher oder gleicher Weise wie das erste Andrückmittel.
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Alternativ ist es aber auch denkbar, das Widerlager nur mit einer glatten Eingriffsfläche zu versehen, gegen die das erste Andrückmittel die Materialbahnanordnung drückt, sodass in diesem alternativen Fall die Eingriffsfläche des Widerlagers lediglich als Anlagefläche dient und die Rändelung ausschließlich vom Rändelflächenbereich in der Eingriffsfläche des ersten Andrückmittels erzeugt wird.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der Rändelflächenbereich von einer Mehrzahl von, bevorzugt diskret ausgebildeten, Rändelflächenabschnitten gebildet, die in einer Richtung nebeneinanderliegen, welche in einem Winkel von mehr als 0° und weniger als 90° und somit diagonal gegenüber der Bewegungsrichtung der Materialbahnen orientiert ist.
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Bei einer Weiterbildung dieser Ausführung weist das erste Andrückmittel mehrere quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahnen nebeneinanderliegende erste Andrückelemente auf, die jeweils mit einem Rändelflächenabschnitt versehen sind. Mit dieser Ausführung lässt sich somit ein kaskadiertes diagonales Rändeln erzielen, wodurch bevorzugt die ersten Andrückelemente in Bewegungsrichtung der Materialbahnen zueinander versetzt angeordnet sind.
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Alternativ kann der Rändelflächenbereich auch einen im Wesentlichen zusammenhängenden, vorzugsweise streifenförmigen, Rändelflächenbereich bilden.
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Zur Erzielung einer besonders sicheren und zuverlässigen Verbindung der Materialbahnen miteinander sollte sich bevorzugt der Rändelflächenbereich im Wesentlichen über die gesamte Breite der Materialbahnanordnung erstrecken.
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Eine weitere bevorzugte Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, das erste Andrückmittel auf eine Bewegung der Materialbahnanordnung derart abzustimmen, dass in der Arbeitsstellung das erste Andrückmittel mit seiner Eingriffsfläche über eine bestimmte Distanz in Bewegungsrichtung der Materialbahnanordnung mit etwa synchroner Geschwindigkeit und etwa parallel zur Materialbahnanordnung bewegt wird und dabei in Eingriff mit der Materialbahnanordnung bleibt. Hiernach müssen die Materialbahnen zumindest für eine gewisse Zeit möglichst synchron und parallel zueinander laufen, um sie dann mittels Rändelung durch Beaufschlagung von Druck zumindest vonseiten des ersten Andrückmittels miteinander verbinden zu können, währenddessen also die Bewegungsgeschwindigkeit der zulaufenden neuen Materialbahn zumindest in etwa der Bewegungsgeschwindigkeit der ablaufenden alten Materialbahn und zugleich auch der Eingriffsfläche des ersten Andrückmittels entspricht. Dies erlaubt eine besonders effektive und zuverlässige Herstellung einer Verbindung zwischen den Materialbahnen. Durch das Verbinden der sich bewegenden Materialbahnen ist bevorzugt kein Zwischenspeicher für die Materialbahnen erforderlich. Das Verbinden der Materialbahnen erfolgt bevorzugt bei einer Geschwindigkeit zwischen 50 und 700, 80 und 600, 150 und 500, 200 und 500, sowie besonders bevorzugt zwischen 300 und 400 m/min. In einer alternativen Ausführungsform können sich die Bahngeschwindigkeiten der alten und neuen Materialbahnen derart unterscheiden, dass sich beim Verbinden der Materialbahnen durch die Geschwindigkeitsdifferenz der Vorspann und der Nachspann abtrennen.
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Gleiches gilt auch bevorzugt für den Fall, dass als Widerlager ein bewegbar gelagertes zweites Andrückmittel verwendet wird, wonach dann die Steuerungseinrichtung ausgebildet sein kann, das zweite Andrückmittel auf eine Bewegung der Materialbahnanordnung derart abzustimmen, dass in der Arbeitsstellung das zweite Andrückmittel mit seiner Eingriffsfläche über eine bestimmte Distanz in Bewegungsrichtung der Materialbahnanordnung mit etwa synchroner Geschwindigkeit und etwa parallel zur Materialbahnanordnung bewegt wird und dabei in Eingriff mit der Materialbahnanordnung bleibt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung sind die Antriebseinrichtung und die Steuerungseinrichtung derart ausgebildet, dass das erste Andrückmittel von einer Anfangsruhestellung in die Arbeitsstellung beschleunigt, von der Arbeitsstellung in eine Endruhestellung abgebremst und anschließend einer entgegengesetzten Bewegung von der Endruhestellung in die Anfangsruhestellung unterworfen wird.
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Gleiches gilt auch bevorzugt für den Fall, dass als Widerlager ein bewegbar gelagertes zweites Andrückmittel verwendet wird, wonach die Antriebseinrichtung und die Steuerungseinrichtung derart ausgebildet sein können, dass das zweite Andrückmittel von einer Anfangsruhestellung in die Arbeitsstellung beschleunigt, von einer Arbeitsstellung in eine Endruhestellung abgebremst und anschließend einer entgegengesetzten Bewegung von der Endruhestellung in die Anfangsruhestellung unterworfen wird.
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Eine besonders vorteilhafte bewegliche Lagerung des ersten Andrückmittels lässt sich dadurch realisieren, dass die Verbindungseinrichtung ein erstes Lagerelement und ein im Wesentlichen in Bewegungsrichtung der Materialbahnen verschwenkbares erstes Parallelogrammgerüst aufweist, das von zwei in Bewegungsrichtung der Materialbahnen hintereinanderliegenden Schenkeln gebildet wird, die mit einem ersten Ende am ersten Lagerelement gelenkig gelagert sind und an einem vom ersten Ende entfernt gelegenen zweiten Ende das erste Andrückmittel gelenkig haltern. Dabei kann vorzugsweise das erste Ende mindestens eines der beiden Schenkel um einen ersten Drehpunkt gelenkig gelagert sein, der wiederum um einen beabstandeten zweiten Drehpunkt am ersten Lagerelement drehbar gelagert ist, wodurch sich auf einfache Weise der Bewegungsweg der Eingriffsfläche des ersten Andrückmittels an einen gewünschten Verlauf anpassen lässt, und zwar wahlweise durch eine Fixierung des zweiten Drehpunktes in einer bestimmten Drehstellung gegenüber dem ersten Drehpunkt oder eine bevorzugt von der Antriebseinrichtung bewirkte rotatorische Bewegung des ersten Drehpunktes zumindest teilweise um den zweiten Drehpunkt herum. Eine solche exzentrische Lagerung des ersten Drehpunktes kann bei Bedarf auch für beide Schenkel vorgesehen sein.
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Gleiches gilt auch bevorzugt für die Ausbildung des Widerlagers als bewegbar gelagertes zweites Andrückmittel, wonach dann die Verbindungseinrichtung ein zweites Lagerelement und ein im Wesentlichen in Bewegungsrichtung der Materialbahnen verschwenkbares zweites Parallelogrammgerüst aufweisen kann, das von zwei in Bewegungsrichtung der Materialbahnen hintereinanderliegenden Schenkein gebildet wird, die mit einem ersten Ende am zweiten Lagerelement gelenkig gelagert sind und an einem vom ersten Ende entfernt gelegenen zweiten Ende das zweite Andrückmittel gelenkig haltern, wobei vorzugsweise das erste Ende mindestens eines der beiden Schenkel um einen ersten Drehpunkt gelenkig gelagert ist, der wiederum um einen beabstandeten zweiten Drehpunkt am zweiten Lagerelement drehbar gelagert ist, wodurch sich auf einfache Weise der Bewegungsweg der Eingriffsfläche auch des zweiten Andrückmittels an einen gewünschten Verlauf anpassen lässt, und zwar ebenfalls wahlweise durch eine einfache Fixierung des zweiten Drehpunktes in einer bestimmten Drehstellung gegenüber dem ersten Drehpunkt oder eine bevorzugt von der Antriebseinrichtung bewirkte rotatorische Bewegung des zweiten Drehpunktes zumindest teilweise um den ersten Drehpunkt herum.
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Eine weitere bevorzugte Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Andrückmittel um eine erste Gelenkachse verschwenkbar gelagert ist, die im Wesentlichen parallel zu einer von der Materialbahnanordnung aufgespannten Ebene und im Wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Materialbahnen orientiert ist, und die Eingriffsfläche des ersten Andrückmittels konvex gekrümmt ist, wobei der Krümmungsradius im Wesentlichen mit dem zwischen der Eingriffsfläche und der ersten Gelenkachse definierten Schwenkradius zusammenfällt. Der Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass das erste Andrückmittel mit seiner Eingriffsfläche entlang der Materialbahnanordnung im Wesentlichen abrollen kann.
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Gleiches kann bevorzugt auch bei Ausbildung des Widerlagers als bewegbares zweites Andrückmittel gelten, wonach dann das zweite Andrückmittel um eine zweite Gelenkachse verschwenkbar gelagert ist, die im Wesentlichen parallel zu einer von der Materialbahnanordnung aufgespannten Ebene und im Wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Materialbahnen orientiert ist, und die Eingriffsfläche des zweiten Andrückmittels konvex gekrümmt ist, wobei der Krümmungsradius im Wesentlichen mit dem zwischen der Eingriffsfläche und der zweiten Gelenkachse definierten Schwenkradius zusammenfällt.
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Alternativ ist es aber auch denkbar, die Eingriffsfläche als ebene Fläche auszubilden, die sich in der Arbeitsstellung in im Wesentlichen flächigem Eingriff mit der Materialbahnanordnung befindet. Dies kann beispielweise auch nur für das Widerlager gelten, während die Eingriffsfläche des ersten Andrückmittels gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel konvex gestaltet sein kann. Bei Ausbildung des Widerlagers als bewegbar gelagertes zweiten Andrückmittel kann dessen Eingriffsfläche gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel konvex gestaltet sein, während die Eingriffsfläche des ersten Andrückmittels als ebene Fläche ausgebildet sein kann. Schließlich ist es auch denkbar, die Eingriffsfläche sowohl des ersten Andrückmittels als auch des Widerlagers bzw. des das Widerlager bildenden zweiten Andrückmittels jeweils als ebene Fläche auszubilden.
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Eine bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Lagerelement unter Veränderung des Abstandes von der Materialbahnanordnung bewegbar angeordnet, die Antriebseinrichtung zusätzlich zu einer den Abstand von der Materialbahnanordnung veränderlichen Bewegung des ersten Lagerelementes vorgesehen und die Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Antriebseinrichtung zusätzlich derart ausgebildet ist, dass das erste Lagerelement in einen solchen Abstand von der Materialbahnanordnung verbracht wird, dass während der entgegengesetzten Bewegung von der Endruhestellung in die Anfangsruhestellung das erste Andrückmittel mit seiner Eingriffsfläche außer Eingriff von der Materialbahnanordnung oder der Materialbahn bleibt. Mit dieser Weiterbildung wird sichergestellt, dass der Eingriff des ersten Andrückmittels mit der Materialbahnanordnung zum Rändeln für die Herstellung einer Verbindung der Materialbahnen nur in der Arbeitsstellung stattfindet.
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Gleiches kann bevorzugt auch bei Ausbildung des Widerlagers als bewegbar gelagertes zweites Andrückmittel gelten, wonach dann das zweite Lagerelement unter Veränderung des Abstandes von der Materialbahnanordnung bewegbar angeordnet, die Antriebseinrichtung zusätzlich zu einer den Abstand von der Materialbahnanordnung veränderlichen Bewegung des zweiten Lagerelementes vorgesehen und die Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Antriebseinrichtung zusätzlich derart ausgebildet sein kann, dass das zweite Lagerelement in einen solchen Abstand von der Materialbahnanordnung verbracht wird, dass während der entgegengesetzten Bewegung von der Endruhestellung in die Anfangsruhestellung das zweite Andrückmittel mit seiner Eingriffsfläche außer Eingriff von der Materialbahnanordnung oder Materialbahn bleibt.
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Eine weitere bevorzugte Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerungseinrichtung zusätzlich zur Steuerung der Schwächungseinrichtung und/oder die Schwächungseinrichtung ausgebildet ist, die geschwächten Stellen von der Schwächungseinrichtung derart zu erzeugen und anzuordnen, dass der von der Verbindungseinrichtung in der Materialbahnanordnung herzustellende Verbindungsbereich in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Materialbahnen stromaufwärts und/oder stromabwärts von einer geschwächten Stelle begrenzt wird. Diese Ausführung hat insbesondere den Vorteil, dass sowohl das Vorspannmaterial als auch das Nachspannmaterial direkt am Verbindungsbereich abgerissen werden kann, somit ein sauber definierter Vor- und/oder Nachspannabriss direkt am Verbindungsbereich entsteht und die Bildung von überstehendem und dadurch die Weiterverarbeitung der Materialbahn eventuell störendem Vorspann und/oder Nachspann vermieden wird.
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Die Schwächungseinrichtung kann in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Materialbahnen stromaufwärts vor der Verbindungseinrichtung vorgesehen sein, so dass bei dieser Ausführung die Schwächung der Materialbahnen vor deren Verbindung erfolgt. Bei einer alternativen Ausführung kann die Schwächungseinrichtung ein erstes Schwächungsmittel, das in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Materialbahnen stromaufwärts vor dem Rändelflächenbereich angeordnet und zur Erzeugung einer geschwächten Stelle im Endabschnitt der ersten Materialbahn vorgesehen ist, und ein zweites Schwächungsmittel aufweisen, das in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Materialbahnen stromabwärts nach dem Rändelflächenbereich angeordnet und zur Erzeugung einer geschwächten Stelle im Anfangsabschnitt der zweiten Materialbahn vorgesehen ist.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung zu dieser alternativen Ausführung ist (1.) das erste Schwächungsmittel am ersten Andrückmittel und das zweite Schwächungsmittel am Widerlager oder (2.) das erste Schwächungsmittel am Widerlager und das zweite Schwächungsmittel am ersten Andrückmittel angeordnet ist. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass die Schwächungseinrichtung sowohl in das erste Andrückmittel als auch in das Widerlager integriert ist und dadurch die Verwendung einer weiteren separaten Baugruppe entfällt, sodass die Beaufschlagung der Materialbahnanordnung mit Druck durch das erste Andrückmittel gegen das Widerlager nicht nur eine Rändelung zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Materialbahnen, sondern gleichzeitig auch noch eine Schwächung der Materialbahnen bewirkt.
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Bei Ausbildung des Widerlagers als bewegbar gelagertes zweites Andrückmittel kann bevorzugt (1.) das erste Schwächungsmittel an der Eingriffsfläche des ersten Andrückmittels und das zweite Schwächungsmittel an der Eingriffsfläche des zweiten Andrückmittels oder (2.) das erste Schwächungsmittel an der Eingriffsfläche des zweiten Andrückmittels und das zweite Schwächungsmittel an der Eingriffsfläche des ersten Andrückmittels angeordnet sein. Diese Weiterbildung führt zu einer besonders geschickten Integration der Schwächungseinrichtung in die Andrückmittel, indem deren Eingriffsfläche nicht nur zur Ausbildung eines Rändelflächenbereiches, sondern zugleich auch noch zur Ausbildung eines entsprechenden Schwächungsmittels benutzt wird.
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Eine konstruktiv besonders einfache und zugleich wirkungsvolle Gestaltung der Schwächungsmittel lässt sich bevorzugt durch Ausbildung als länglicher Vorsprung realisieren.
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Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der Rändelflächenbereich in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Materialbahnen stromaufwärts vom ersten Schwächungsmittel und/oder stromabwärts vom zweiten Schwächungsmittel begrenzt. Diese Weiterbildung hat nicht nur den Vorteil, dass sowohl das Vorspannmaterial als auch das Nachspannmaterial direkt am Verbindungsbereich abgerissen werden kann, somit ein sauber definierter Vor- und/oder Nachspannabriss direkt am Verbindungsbereich entsteht und die Bildung von überstehendem und dadurch die Weiterverarbeitung der Materialbahn eventuell störendem Vorspann und/oder Nachspann vermieden wird, sondern führt auch zu einer besonders Platz sparenden Anordnung und Ausbildung der Schwächungseinrichtung.
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Zweckmäßigerweise ist in der Arbeitsstellung der Abstand zwischen dem ersten Andrückmittel und dem Widerlager größer als 0 und kleiner als die Summe der Dicken der Materialbahnen, wodurch besonders vorteilhaft gewährleistet wird, dass für die Rändelung genug Druck auf die Materialbahnanordnung erzeugt werden kann, ohne dass das Risiko einer Zerstörung der Materialbahnanordnung besteht.
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Vorzugsweise weist die Verbindungseinrichtung Mittel zur Erzeugung von Ultraschall und/oder einer elektrischen Spannung für die Rändelung der miteinander zu verbindenden Materialbahnen auf, was zu einer noch festeren Verbindung der Materialbahnen miteinander führt.
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Bei Ausbildung des Widerlagers als bewegbar gelagertes zweites Andrückmittel kann bevorzugt der Rändelflächenbereich des ersten Andrückmittels mehrere nebeneinanderliegende, vorzugsweise parallel zueinander verlaufende, längliche erste Rillen und der Rändelflächenbereich des zweiten Andrückmittels mehrere nebeneinanderliegende, vorzugsweise parallel zueinander verlaufende, längliche zweite Rillen, die winklig, vorzugsweise quer, zu den ersten Rillen orientiert sind, aufweisen. Alternativ sind natürlich aber auch andere Rändelungsmuster wie beispielsweise Perforationen oder die Ausbildung von Spitzen denkbar.
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Vorzugsweise ist eine Materialbahnbereitstellungseinrichtung vorgesehen, die mindestens zwei Bobinenlagerelemente aufweist, von denen jedes Bobinenlagerelement zur drehbaren Lagerung einer Bobine mit einer Materialbahn vorgesehen ist. Die Bobinenlagerelemente können stationär angeordnet sein. Alternativ ist es aber auch denkbar, die Bobinenlagerelemente an einer bewegbaren, vorzugsweise drehbar gelagerten und als Teller ausgebildeten, Halterung anzuordnen, wodurch sich ein Bobinenwechsel leichter bewerkstelligen lässt. Im Falle der zuletzt genannten Alternative weist bevorzugt die Halterung benachbart zu jedem Bobinenlagerelement ein, vorzugsweise als Rolle ausgebildetes, Führungselement auf, das zur leichteren Führung der von der Bobine abzuwickelnden Materialbahn in Richtung auf die Verbindungseinrichtung vorgesehen ist. Für den Fall, dass die Bobine breiter als die dort aufgewickelte Materialbahn ist und insbesondere die Breite der Bobine ein Vielfaches der Breite der Materialbahn beträgt, ist es von Vorteil, die Materialbahnbereitstellungseinrichtung mit einer Zentriereinrichtung zu versehen, die ausgebildet ist, die Materialbahnen in einer definierten Orientierung zu der Verbindungseinrichtung zu führen, wo sie ja dann miteinander verbunden werden, wobei vorzugsweise die Zentriereinrichtung eine winklig oder quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahnen beweglich gelagerte Rolle aufweist.
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Wenn Führungsrollen zur Führung der Materialbahn vorgesehen sind, ist es von Vorteil, zumindest die nach der Materialbahnbereitstellungseinrichtung stromabwärts nächstgelegene Rolle ballig zu gestalten, indem deren Umfangsfläche über ihre Breite, die bevorzugt im Wesentlichen der Breite der geführten Materialbahn entspricht, im Querschnitt zumindest geringfügig nach außen gewölbt ist. Dadurch lässt sich besonders wirksam eine in Querrichtung wirkende, oszillierende Bewegung, der die Materialbahn beim Abziehen von der jeweiligen Bobine unterworfen wird, beseitigen, so dass nach Passieren einer ersten ballig ausgeführten Rolle die Materialbahn in einen ruhigen Geradeauslauf überführt wird und somit dann ohne störende Querbewegungen läuft.
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Eine weitere bevorzugte Ausführung weist eine erste Aussonderungseinrichtung, die in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Materialbahnen stromabwärts vor der Verbindungseinrichtung vorgesehen und ausgebildet ist, den vorlaufenden Anfangsabschnitt der zulaufenden neuen Materialbahn auszusondern, und eine zweite Aussonderungseinrichtung auf, die in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Materialbahnen stromaufwärts vorgesehen und ausgebildet ist, den nachlaufenden Endabschnitt der ablaufenden Materialbahn auszusondern, wobei die Steuerungseinrichtung zur Steuerung der beiden Aussonderungseinrichtungen derart ausgebildet ist, dass zumindest temporär in der ersten Aussonderungseinrichtung der vorlaufende Anfangsabschnitt der zulaufenden neuen Materialbahn mit einer Bewegungsgeschwindigkeit transportiert wird, die höher als die Bewegungsgeschwindigkeit der Materialbahnen im Bereich der Verbindungseinrichtung ist, und in der zweiten Aussonderungseinrichtung der nachlaufende Endabschnitt der ablaufenden Materialbahn mit einer Bewegungsgeschwindigkeit transportiert wird, die geringer als die Bewegungsgeschwindigkeit der Materialbahnen im Bereich der Verbindungseinrichtung ist. Diese Aussonderungseinrichtungen sorgen somit für einen Abriss bzw. eine Trennung des Vorspanns bzw. des Nachspanns mittels Übergeschwindigkeit bzw. Untergeschwindigkeit von der zugehörigen Materialbahn. Bevorzugt weist die erste Aussonderungseinrichtung einen Vorspannwickler und die zweite Aussonderungseinrichtung einen Nachspannwickler auf.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Ansicht (a) und eine schematische Seitenansicht (b) einer Vorrichtung zum Bereitstellen und Verbinden von Materialbahnen in einer ersten Ausführung und eine schematische Seitenansicht einer solchen Vorrichtung in einer zweiten Ausführung (c);
- 2a bis g eine schematische perspektivische Seitenansicht einer Verbindungseinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführung in verschiedenen Betriebszuständen;
- 3a bis 3c eine schematische Seitenansicht eines Teils einer Verbindungseinrichtung in einer gegenüber der Ausführung gemäß den 2a bis 2g modifizierten Ausführung;
- 4 eine Ansicht auf die Eingriffsfläche von Andrückmitteln der Verbindungseinrichtung gemäß einer bevorzugten ersten Ausführung;
- 5 eine schematische Draufsicht auf eine Materialbahnanordnung mit miteinander verbundenen Materialbahnen und noch vorhandenem Vorspann und Nachspann (a) und nach Abtrennung des Vorspanns und Nachspanns (b);
- 6 eine Ansicht auf die Eingriffsfläche von Andrückmitteln der Verbindungseinrichtung gemäß einer bevorzugten zweiten Ausführung; und
- 7 eine schematische perspektivische Ansicht einer Verbindungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführung.
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In den 1a und 1b ist schematisch eine Vorrichtung zum Bereitstellen und Verbinden von Materialbahnen gemäß einer ersten Ausführung dargestellt. Diese Vorrichtung weist eine Materialbahnbereitstellungseinrichtung 2 auf, in der gemäß dem in den 1 a und 1 b gezeigten Ausführungsbeispiel ein Drehteller 4 drehbar gelagert ist. Auf dem Drehteller 4 sind in einem diametralen Abstand voneinander zwei Lagerdorne 6 angeordnet, die parallel zu der in den Figuren nicht gezeigten Drehachse des Drehtellers 4 orientiert sind. Die Lagerdorne 6 dienen zur lösbaren Aufnahme von Bobinen, die in den 1a und 1b mit dem Bezugszeichen „8a“ und „8b“ gekennzeichnet sind. Ferner sind am Drehteller 4 noch zwei diametral gegenüberliegende Leitrollen 10 angeordnet, deren Drehachsen ebenfalls parallel zur Drehachse des Drehtellers 4 orientiert sind.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß den 1a und 1b enthalten die Bobinen 8a und 8b jeweils eine aufgewickelte streifenförmige Materialbahn 12a bzw. 12b. Die Bobinen 8a, 8b sind an den Lagerdornen 6 drehbar gelagert, um die Materialbahnen 12a bzw. 12b abziehen zu können.
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Bei den Materialbahnen kann es sich beispielsweise um sog. Recon-Folien handeln, die zur Herstellung von sog. „Heat-not-burn“-Produkten oder -Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie verwendet werden, wozu sie insbesondere unter anderem in einer Bearbeitungseinrichtung weiterverarbeitet, anschließend quer zu ihrer Längserstreckung komprimiert und zu einem endlosen Strang mit rundem Querschnitt, insbesondere bevorzugt mithilfe eines Umhüllungsstreifens, formfixiert werden. Alternativ kann es sich bei den Materialbahnen auch um Filtermaterial handeln, das bevorzugt einer ähnlichen Weiterverarbeitung unterzogen wird. Des Weiteren kann es sich bei den Materialbahnen beispielsweise auch um Tabakartikelumhüllungsstreifen wie etwa Zigarettenpapierstreifen handeln. Ebenfalls ist beispielsweise auch die Verwendung von Materialbahnen denkbar, die Polylaktoseacetat (PLA) aufweisen oder aus diesem Material bestehen. Schließlich sind auch andere Arten von Materialbahnen denkbar, sofern sie sich für die Verarbeitung in der Tabak verarbeitenden Industrie eignen und insbesondere als Endlosbahn zur Verfügung stehen müssen.
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Wenn die bisher benutzte „alte“ Bobine droht leer zu laufen, muss auf eine „neue“ Bobine gewechselt werden, wobei dieser Wechsel ohne Unterbrechung des Prozesses und somit sozusagen nahtlos stattzufinden hat. In den 1a und 1b handelt es sich beispielhaft bei der rechts oben dargestellten Bobine 8a um die alte Bobine, von der im dargestellten Betriebszustand bereits ein Endabschnitt (oder späteren Nachspann) 12aa der ablaufenden (und dann langsam zur Neige gehenden) alten ersten Materialbahn 12a abgezogen wird, und bei der rechts unten dargestellten Bobine 8b um die neue Bobine, die die zulaufende neue zweite Materialbahn 12b bereitstellt. Im Zuge des Wechsels von der alten Bobine 8a und somit von der alten ersten Materialbahn 12a auf die neue Bobine 8b und somit die neue zweite Materialbahn 12b wird der Drehteller 4 einer Drehbewegung in der Ansicht der 1a und 1b in Richtung des Uhrzeigersinns gemäß Pfeil A unterworfen, wodurch die neue Bobine 8b die Position der alten Bobine 8a übernimmt und die alte Bobine 8a auf die Position der neuen Bobine 8b verbracht wird, um dort gegen eine weitere neue Bobine ausgewechselt zu werden, die dann auf den zugehörigen Lagerdorn 6 aufgesetzt wird. Dabei dient die benachbart zur neuen Bobine 8b befindliche Leitrolle 10 dazu, die neue Materialbahn 12b für den nachfolgenden, noch zu beschreibenden Prozess entsprechend korrekt zu führen. Während der Drehbewegung des Drehtellers 4 gelangt dann die neue zweite Materialbahn 12b in Eingriff mit der Leitrolle 10 und erhält im Wesentlichen die gleiche Orientierung wie zuvor die alte erste Materialbahn 12a.
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In Bezug auf die Bewegungsrichtung der beiden Materialbahnen 12a, 12b gemäß Pfeil B stromabwärts sind zwei Führungsrollen 14 vorgesehen, die die Aufgabe einer Führung und gegebenenfalls auch einer Zentrierung der beiden Materialbahnen 12a, 12b übernehmen, um anschließend die Materialbahnen 12a, 12b in einer definierten Orientierung für den weiteren nachfolgenden Prozess zu führen.
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In Bezug auf die in den 1a und 1b von rechts nach links orientierte Bewegungsrichtung der Materialbahnen 12a, 12b stromabwärts ist eine Schwächungseinrichtung 16 vorgesehen, die eine erste Schwächungseinheit 16a für die ablaufende alte erste Materialbahn 12a und eine zweite Schwächungseinheit 16b für die zulaufende neue zweite Materialbahn 12b aufweist. In dem in den 1a und 1 b dargestellten Ausführungsbeispiel weist die erste Schwächungseinheit 16a eine Eingriffswalze 17a und eine in Richtung auf die Eingriffswalze 17a vorgespannte Andrückwalze 18a auf, wobei zwischen diesen beiden Walzen 17a, 18a die ablaufende alte erste Materialbahn 12a geführt wird. In gleicher Weise weist die zweite Schwächungseinheit 16b eine Eingriffswalze 17b und eine Andrückwalze 18b auf, wobei ebenfalls zwischen diesen beiden Walzen 17b, 18b die zulaufende neue zweite Materialbahn 12b geführt wird. Die Eingriffswalzen 17a, 17b der beiden Schwächungseinheiten 16a, 16b sind, bevorzugt nach Art einer Prägewalze, so ausgebildet, dass sie in der jeweiligen Materialbahn 12a bzw. 12b eine geschwächte Stelle, insbesondere in Form einer winklig oder quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahnen 12a, 12b orientierten Einkerbung oder Einschnürung oder eines entsprechenden Einschnittes oder mindestens eines Loches oder einer Perforation, erzeugt. Weitere Einzelheiten hinsichtlich der Funktion der Schwächungseinrichtung 16 werden an späterer Stelle in dieser Beschreibung näher erläutert.
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Des Weiteren weist die Vorrichtung gemäß dem in den 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispiel einen Nachspannwickler 20 auf, der nur in 1b schematisch abgebildet ist und dazu dient, einen verbleibenden Rest (Nachspann) der ablaufenden alten ersten Materialbahn 12a aus dem Prozess auszusondern und aufzuwickeln. In dem in 1b dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser Nachspannwickler 20 im Bereich der Schwächungseinrichtung 16 vorgesehen.
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In Bewegungsrichtung der Materialbahnen 12a, 12b betrachtet, ist stromabwärts von der Schwächungseinrichtung 16 ein Paar von weiteren Führungsrollen 22 und stromabwärts von diesen eine Verbindungseinrichtung 24 vorgesehen. Die Führungsrollen 22 dienen insbesondere dazu, die Materialbahnen 12a, 12b in einer definierten Orientierung zur Verbindungseinrichtung 24 zu führen. Die Verbindungseinrichtung 24 hat die Aufgabe, an die ablaufende alte erste Materialbahn 12a die zulaufende neue zweite Materialbahn 12b anzuheften, und wird nachfolgend noch im Einzelnen näher beschrieben.
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In Bezug auf die Bewegungsrichtung der Materialbahnen 12a, 12b stromabwärts von der Verbindungseinrichtung 24 sind mehrere Führungsrollen 26 vorgesehen, um die dann einzige Materialbahn 12 zu weiteren Prozessen in nachfolgenden (nicht dargestellten) Stationen zu transportieren.
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Ebenfalls stromabwärts von der Verbindungseinrichtung 24 sind weitere Führungsrollen 28 vorgesehen, um einen von der zulaufenden neuen zweiten Materialbahn 12b abzutrennenden Anfangsabschnitt oder Vorspann 12ba zu einem Vorspannwickler 30 zu leiten, der die Funktion hat, den Vorspann aufzuwickeln und dadurch aus dem Prozess auszusondern.
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Die in 1c dargestellte Ausführung unterscheidet sich von der Ausführung gemäß den 1a und 1 b lediglich durch eine andere Relativanordnung der Leitrollen 10 gegenüber den Lagerdornen 6, wie ein Vergleich von 1c mit den 1 a und 1 b erkennen lässt. Im Übrigen entspricht die Konstruktion der Ausführung gemäß 1c im Wesentlichen der Konstruktion der Ausführung gemäß den 1a und 1b, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen insoweit auf die zuvor erfolgte Beschreibung der Ausführung gemäß den 1a und 1b verwiesen wird.
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In den 2a bis 2g ist die Verbindungseinrichtung 24 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung im Einzelnen gezeigt, und zwar in unterschiedlichen Betriebszuständen, wobei in diesem Zusammenhang jede der 2a bis 2g eine Momentaufnahme abbildet. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit enthalten die 1a bis 1c und 2b bis 2g nicht sämtliche Bezugszeichen aus 2a.
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Die Verbindungseinrichtung 24 weist ein (in der Ansicht der 1 und 2 oberes) erstes Lagerelement 40a und ein (in der Ansicht der 1 und 2 unteres) zweites Lagerelement 40b auf. An jedem der beiden Lagerelemente 40a, 40b ist ein Parallelogrammgerüst 42 in Bewegungsrichtung B der Materialbahnen 12a, 12b verschwenkbar angeordnet, wobei das am ersten Lagerelement 40a verschwenkbar angeordnete (in der Ansicht der 1 und 2 obere) Parallelogrammgerüst 42 ein erstes Andrückmittel 44 und das am zweiten Lagerelement 40b verschwenkbar angeordnete (in der Ansicht der 1 und 2 untere) Parallelogrammgerüst 42 ein zweites Andrückmittel 46 gelenkig haltert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Parallelogrammgerüste 42 identisch, jedoch spiegelverkehrt zueinander ausgebildet und weisen zwei in Bewegungsrichtung B der Materialbahnen 12a, 12b hintereinanderliegende Schenkel 48, 50 auf. Der erste Schenkel 48 ist mit einem ersten Ende 48a und der zweite Schenkel 50 mit einem ersten Ende 50a jeweils um einen ersten Drehpunkt 48aa bzw. 50aa gelenkig am jeweiligen Lagerelement 40a bzw. 40b gelagert. Des Weiteren ist der erste Schenkel 48 mit einem zweiten Ende 48b und der zweite Schenkel 50 mit einem zweiten Ende 50b jeweils über ein Gelenk 48bb bzw. 50bb mit dem ersten bzw. zweiten Andrückmittel 44 bzw. 46 gelenkig verbunden. Die Drehachsen der Drehpunkte 48aa, 50aa und Gelenke 48bb, 50bb sind im Wesentlichen parallel zu einer von den Materialbahnen 12a, 12b aufgespannten Ebene und im Wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung B der Materialbahnen 12a, 12b orientiert.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Andrückmittel 44, 46 plattenförmig ausgebildet und an ihrer den Materialbahnen 12a, 12b zugewandten Seite mit einer Eingriffsfläche 52 bzw. 54 versehen, mit der die Andrückmittel 44, 46 in Eingriff mit der jeweils benachbarten Materialbahn 12a bzw. 12b bringbar sind. Wie die 2a bis 2g des Weiteren erkennen lassen, sind in dem dort dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Eingriffsflächen 52, 54 im Wesentlichen eben gestaltet. Zur Herstellung des Eingriffes werden die Parallelogrammgerüste 48 einer Schwenkbewegung unterworfen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils von einem Rotationsmotor 56, bei dem es sich bevorzugt um einen Elektromotor handelt, und einer Gelenkstange 58 erzeugt wird. Die Gelenkstange 58 ist mit ihrem einen Ende 58a am ersten Schenkel 48 des jeweiligen Parallelogrammgerüstes und mit ihrem anderen Ende 58b am äußeren Ende eines umlaufenden und vom Rotationsmotor 56 rotierend angetriebenen Armes 59 angelenkt. Somit arbeitet und bewegt sich die Gelenkstange 58 nach Art einer Pleuelstange, wodurch die vom Rotationsmotor 56 erzeugte Rotation in eine reziproke translatorische Bewegung umgewandelt wird, die zu einer entsprechenden Schwenkbewegung der Parallelogrammgerüste 42 führt, wie die 2a bis 2g schematisch erkennen lassen, in denen die Parallelogrammgerüste 42 in unterschiedlichen Schwenkstellungen und somit die Andrückmittel 44, 46 in unterschiedlichen Positionen abgebildet sind.
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In 2a sind die beiden Andrückmittel 44, 46 und somit die sie tragenden Parallelogrammgerüste 42 in ihrer Anfangsruhestellung abgebildet, in der die Andrückmittel 44, 46 in einem Abstand von den Materialbahnen 12a, 12b angeordnet sind und sich demnach mit ihren Eingriffsflächen 52, 54 außer Eingriff von den Materialbahnen 12a, 12b befinden. Ergänzend sei in diesem Zusammenhang noch angemerkt, dass im Bereich der Verbindungseinrichtung 24 die beiden Materialbahnen 12a, 12b übereinander angeordnet sind und somit in diesem Bereich gemeinsam eine sog. Materialbahnanordnung 12c bilden und im Übrigen auch parallel zueinander verlaufen, sofern sie keinem Eingriff durch die Andrückmittel 44, 46 unterworfen sind, wie es ja in der in 2a gezeigten Anfangsruhestellung der Fall ist. Werden die Andrückmittel 44, 46 und die sie tragenden Parallelogrammgerüste 42 aus ihrer Anfangsruhestellung gemäß 2a in Bewegungsrichtung B der Materialbahnen 12a, 12b verschwenkt, so gelangen die Andrückmittel 44, 46 mit ihrer Eingriffsfläche 52 bzw. 54 in Anlage an die Materialbahnanordnung 12c, wie die in 2b abgebildete Momentaufnahme erkennen lässt. Wie bereits die 2a und 2b des Weiteren erkennen lassen, ist die Anordnung und Ausbildung der beiden Parallelogrammgerüste 42 so getroffen, dass die Schwenkbewegung der beiden Parallelogrammgerüste 42 synchron zueinander stattfindet und dadurch die beiden Andrückmittel 44, 46 stets einander gegenüberliegen und des Weiteren stets ihre Eingriffsflächen 52, 54 parallel zueinander und zu der von der Materialbahnanordnung 12c aufgespannten Ebene orientiert sind.
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Mit fortgesetzter synchroner Schwenkbewegung der beiden Parallelogrammgerüste 42 in Bewegungsrichtung B der der Materialbahnen 12a, 12b findet eine weitere Verringerung des Abstandes zwischen den Eingriffsflächen 52, 54 der Andrückmittel 44, 46 statt, wodurch nun die Eingriffsflächen 52, 54 in einen solchen Eingriff mit der Materialbahnanordnung 12c gelangen, dass diese von beiden Seiten mit höher werdendem Druck beaufschlagt wird mit der Folge, dass die beiden Materialbahnen 12a, 12b in Anlage aneinander gelangen und dadurch die Materialbahnanordnung 12c zusammengedrückt wird, wie die Momentaufnahme gemäß 2c erkennen lässt. Dabei dient das eine Andrückmittel (z.B. 46) als Widerlager in Bezug auf das gegenüberliegende andere Andrückmittel (z.B. 44). Bei fortgesetzter Schwenkbewegung der beiden Parallelogrammgerüste 42 in Bewegungsrichtung B der Materialbahnen 12a, 12b gelangt die Anordnung in die in 2d dargestellte Stellung, in der sich die beiden Parallelogrammgerüste 42 in gerader Ausrichtung zueinander befinden und dadurch der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Eingriffsflächen 52, 54 der Andrückmittel 44, 46 am geringsten und somit die Druckbeaufschlagung auf die Materialbahnanordnung 12c am höchsten ist. Aufgrund der Druckbeaufschlagung der Materialbahnanordnung 12c durch die Andrückmittel 44, 46 findet ein Verpressen der Materialbahnen 12a, 12b miteinander statt, wodurch in an späterer Stelle der Beschreibung noch näher erörterter Weise die Materialbahnen 12a, 12b aneinander angeheftet und somit miteinander verbunden werden. Bei fortgesetzter Schwenkbewegung der Parallelogrammgerüste 42 in Bewegungsrichtung B der Materialbahnen 12a, 12b vergrößert sich dann wieder der Abstand zwischen den Eingriffsflächen 52, 54 der Andrückmittel 44, 46, wie die 2e und 2f erkennen lassen, wobei sich in der in 2f gezeigten Stellung die Andrückmittel 44, 46 mit ihren Eingriffsflächen 52, 54 nur noch in loser Anlage an den Materialbahnen 12a, 12b befinden. Bei fortgesetzter Schwenkbewegung der Parallelogrammgerüste 42 in Bewegungsrichtung B der Materialbahnen 12a, 12b lösen sich die Andrückmittel 44, 46 von der Materialbahnanordnung 12c und gelangen unter sich weiter vergrößerndem Abstand von der Materialbahnanordnung 12c in eine Endruhestellung, wie 2g erkennen lässt. In den 2e bis 2g sind der Nachspann 12aa und der Vorspann 12ba durch die Nach- und Vorspannwickler 20, 30 aufgenommen, sodass in diesen Figuren der Vor- und Nachspann 12ba, 12aa nicht mehr gezeigt sind.
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Während sich die Andrückmittel 44, 46 mit ihren Eingriffsflächen 52, 54 in Eingriff mit der Materialbahnanordnung 12c befinden, muss die Schwenkbewegung der Parallelogrammgerüste 42 auf die Bewegungsgeschwindigkeit der Materialbahnanordnung 12c bzw. der Materialbahnen 12a, 12b derart abgestimmt werden, dass sich die Andrückmittel 44, 46 synchron mit der Materialbahnanordnung 12c bzw. den Materialbahnen 12a, 12b bewegen. Zumindest dann müssen sich auch die Materialbahnen 12a, 12b synchron zueinander, also mit derselben Bewegungsgeschwindigkeit, bewegen. Solange zwischen den Eingriffsflächen 52, 54 der Andrückmittel 44, 46 einerseits und der Materialbahnanordnung 12c andererseits ein Eingriff besteht, befinden sich die Andrückmittel 44, 46 im Sinne der vorliegenden Anmeldung in ihrer Arbeitsstellung, auch wenn sie währenddessen mit einer zur Bewegung der Materialbahnen 12a, 12b synchronen Bewegung beaufschlagt werden. Hiernach bilden die in den 2b bis 2f abgebildeten Betriebsstellungen gemeinsam die Arbeitsstellung, die somit bei der in 2b gezeigten Betriebsstellung beginnt und mit der in 2f gezeigten Betriebsstellung endet und daher über eine bestimmte Distanz entlang des Bewegungspfades der Materialbahnanordnung 12c zwischen den stromaufwärts gelegenen Führungsrollen 22 und den stromabwärts gelegenen Führungsrollen 26, 28 definiert ist.Demnach werden die Andrückmittel 44, 46 von der Anfangsruhestellung gemäß 2a auf die Bewegungsgeschwindigkeit der Materialbahnanordnung 12c in der in 2b gezeigten Betriebsstellung beschleunigt, anschließend in ihrer Arbeitsstellung synchron zu den Materialbahnen 12a, 12b über eine bestimmte Distanz in deren Bewegungsrichtung B bewegt und ab der in 2f gezeigten Betriebsstellung in die Endruhestellung gemäß 2g wieder abgebremst.
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Zur Wiederholung des zuvor geschilderten Bewegungsablaufes müssen die Parallelogrammgerüste 42 und die daran gehalterten Andrückmittel 44, 46 von der Endruhestellung gemäß 2g in die Anfangsruhestellung gemäß 2a zurück verbracht werden. Dies kann durch fortgesetzten Betrieb des Rotationsmotors 56 erfolgen. Um während dieser Rückwärtsbewegung allerdings einen dann unerwünschten Eingriff der Andrückmittel 44, 46 mit der Materialbahnanordnung 12c zu vermeiden, sind die Lagerelemente 40a, 40b unter Veränderung ihres Abstandes von der Materialbahnanordnung 12c bewegbar angeordnet, sodass sie in einen solchen Abstand von der Materialbahnanordnung 12c verbracht werden, dass während der Rückwärtsbewegung von der Endruhestellung gemäß 2g in die Anfangsruhestellung gemäß 2a die Andrückmittel 44, 46 mit ihrer Eingriffsfläche 52 bzw. 54 außer Eingriff von der Materialbahnanordnung 12c bleiben.
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In einer Abwandlung der in 2 a bis g dargestellten Ausführungsform sind wahlweise die Lagerelemente 40a, 40b ortsfest an der Maschine angeordnet und umfassen wahlweise mindestens ein Exzenterelement, durch das/die die Bewegungsbahnen der Andrückmittel 44, 46 beeinflussbar und/oder steuerbar sind, insbesondere durch das/die die Bewegungsbahnen explizit festlegt sind. Wahlweise umfasst das mindestens eine Exzenterelement jeweils mindestens ein Kraftpuffer, der in Abhängigkeit eines definierten Kraftprofils die Bewegungsbahnen der Andrückmittel 44, 46 basierend auf den die Andrückmittel 44, 46 einwirkende Kräfte beeinflusst. Alternativ zu einem derartigen Exzenterelement sind die Bewegungsbahnen der Andrückmittel 44, 46 durch jeweils mindestens ein Federelement beeinflussbar.
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Die 3a bis 3c zeigen die Verbindungseinrichtung 24 in einer gegenüber der Ausführung gemäß den 2a bis 2g modifizierten Ausführung. Konkret ist von der modifizierten Ausführung der Verbindungseinrichtung 24 in den 3a bis 3c nur die eine (in der mit den 2a bis 2g übereinstimmenden Ansicht der 3a bis 3c obere) Hälfte abgebildet, die benachbart zu bzw. oberhalb der ersten Materialbahn 12a ausgebildet ist. In gleicher Weise wie bei der in den 2a bis 2g dargestellten Ausführung ist aber auch bei der modifizierten Ausführung gemäß den 3a bis 3c die zweite bzw. untere Hälfte identisch, jedoch spiegelverkehrt zu der in den 3a bis 3c dargestellten Anordnung ausgebildet. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit enthalten die 3b und 3c nicht sämtliche Bezugszeichen aus 3a. Schließlich ist die modifizierte Ausführung der Verbindungseinrichtung 24 in den 3a bis 3c in unterschiedlichen Betriebszuständen gezeigt, welche wieder jeweils eine Momentaufnahme abbilden.
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Während die Eingriffsflächen 52, 54 in der Ausführung gemäß den 2a bis 2g eben gestaltet und in jeder Schwenkstellung der Parallelogrammgerüste 42 im Wesentlichen parallel zu einer von der Materialbahnanordnung 12c aufgespannten virtuellen Ebene orientiert sind, sind diese Eingriffsflächen bei der modifizierten Ausführung konvex gekrümmt, wie beispielhaft die Eingriffsfläche 52 in den 3a bis 3c erkennen lässt. Dabei fällt bevorzugt der Krümmungsradius der konvexen Eingriffsfläche 52 im Wesentlichen mit einem Schwenkradius zusammen, der zwischen der konvexen Eingriffsfläche 52 und einer in den Figuren nicht abgebildeten virtuellen Gelenkachse definiert ist, wobei diese virtuelle Gelenkachse im Wesentlichen parallel zu der von der Materialbahn 12a bzw. der Materialbahnanordnung 12c aufgespannten virtuellen Ebene und im Wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung B der Materialbahnen 12a, 12b orientiert ist. Wie die 3a bis 3c ferner erkennen lassen, führt die konvexe Krümmung der Eingriffsfläche 52 dazu, dass sie nicht plan auf der benachbarten Materialbahn 12a aufliegt, sondern entlang dieser sozusagen abrollt, sodass sich die Eingriffsfläche 52 immer nur jeweils mit einem Abschnitt in Eingriff mit der Materialbahn 12a befindet. Hierzu muss nicht nur das Parallelogrammgerüst 42 hinsichtlich seiner Ausbildung und gelenkigen Anordnung, sondern auch die Schwenkbewegung entsprechend angepasst sein, sodass die erwähnte Abrollbewegung der konvexen Eingriffsfläche 52 synchron zur Bewegung der Materialbahn 12a stattfindet.
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Des Weiteren ist bei der modifizierten Ausführung gemäß den 3a bis 3c der erste Drehpunkt 48aa bzw. 50aa des ersten Endes 48a bzw. 50a der ersten und zweiten Schenkel 48, 50 am Lagerelement 40a nicht unmittelbar angeordnet, sondern exzentrisch gelagert. Hiernach ist der erste Drehpunkt 48aa bzw. 50aa um einen beabstandeten zweiten Drehpunkt 60 bzw. 62 drehbar gelagert, welcher wiederum ortsfest am Lagerelement 40a angeordnet ist. Mit einer solchen exzentrischen Lagerung lässt sich die Schwenkbewegung des Parallelogrammgerüstes 42 und somit der Bewegungsweg des Andrückmittels 44 mit seiner Eingriffsfläche 52 auf einen bestimmten gewünschten Verlauf einstellen. Dies kann wahlweise durch eine Fixierung des zweiten Drehpunktes 60 bzw. 62 in einer bestimmten Drehstellung gegenüber dem ersten Drehpunkt 48aa bzw. 50aa oder eine während der Schwenkbewegung des Parallelogrammgerüstes 42 von einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung bewirkte rotatorische Bewegung des ersten Drehpunktes 48aa bzw. 50aa zumindest teilweise um den zweiten Drehpunkt 60 bzw. 62 herum erfolgen. Ferner kann die exzentrische Lagerung bei Bedarf auch nur am ersten Ende 48a bzw. 50a eines der beiden Schenkel 48, 50 realisiert sein. Beispielsweise kann der in Bewegungsrichtung B der Materialbahn 12a stromaufwärts gelegene Schenkel 50 mit seinem ersten Ende 50a direkt am Lagerelement 40a angelenkt und nur der stromabwärts gelegene Schenkel 48 mit seinem ersten Ende 48a exzentrisch am Lagerelement 40a gelagert sein, und zwar beispielsweise derart, dass in der in 3a gezeigten Schwenkstellung des Parallelogrammgerüstes 42 der erste Drehpunkt 48aa unterhalb des zweiten Drehpunktes 60 und somit zwischen dem zweiten Drehpunkt 60 und dem ersten Ende 48a dieses Schenkels 48, in der in 3b gezeigten Schwenkstellung auf gleicher Höhe zum zweiten Drehpunkt 60 und in der in 3c gezeigten Schwenkstellung des Parallelogrammgerüstes 42 oberhalb des zweiten Drehpunktes 60 liegt. Im Übrigen ist es grundsätzlich auch denkbar, die zuvor beschriebene exzentrische Lagerung auch bei der Ausführung gemäß den 2a bis 2g vorzusehen.
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An dieser Stelle sei noch zum besseren Verständnis angemerkt, dass hinsichtlich der Schwenkstellung des Parallelogrammgerüstes 42 die Darstellung von 3a der Darstellung von 2c, die Darstellung von 3b der Darstellung von 2d und die Darstellung von 3c der Darstellung von 2e entspricht, wobei abweichend von den Darstellungen der 3a bis 3c die dort abgebildete Materialbahn 12a vom Andrückmittel 44 mit einem solchen Druck beaufschlagt wird, dass sie gegen die nicht abgebildete Materialbahn 12b gedrückt und somit die Materialbahnanordnung 12c in ähnlicher Weise wie in den Abbildungen der 2c bis 2e zum Zwecke einer Verbindung der Materialbahnen 12a, 12b miteinander zusammengedrückt wird.
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Im Übrigen entspricht die Konstruktion der modifizierten Ausführung gemäß den 3a bis 3c im Wesentlichen der Konstruktion der Ausführung gemäß den 2a bis 2g, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen insoweit auf die zuvor erfolgte Beschreibung der Ausführung gemäß den 2a bis 2g verwiesen wird.
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Dadurch, dass die Andrückmittel 44, 46 mit ihrer Eingriffsfläche 52 bzw. 54 in Eingriff mit der dazwischenliegenden Materialbahnanordnung 12c gebracht werden und auf diese Weise beidseitig Druck auf die Materialbahnanordnung 12c ausüben, findet, wie bereits zuvor angedeutet, ein Verbindungsprozess statt, um die Materialbahnen 12a, 12b im Bereich der Eingriffsflächen 52, 54 der Andrückmittel 44, 46 durch Pressung miteinander zu verbinden. Demnach übernehmen die Andrückmittel 44, 46 die Funktion von Stempeln und können somit alternativ auch als solche bezeichnet werden. Wie 4 schematisch zeigt, ist hierfür die Eingriffsfläche 52 des ersten Andrückmittels 44 mit einem Rändelflächenbereich 52a und die Eingriffsfläche 54 des zweiten Andrückmittels 46 ebenfalls mit einem Rändelflächenbereich 54a versehen. Die Rändelflächenbereiche 52a, 54a sind im dargestellten Ausführungsbeispiel streifenförmig ausgebildet und diagonal zur Bewegungsrichtung B der Materialbahnanordnung 12c orientiert. Ferner weist der Rändelflächenbereich 52a nebeneinanderliegende und in Längsrichtung in Bezug auf die Bewegungsrichtung B verlaufende Rillen 52aa und der Rändelflächenbereich 54a nebeneinanderliegende, quer verlaufende Rillen 54aa auf, sodass die Rillen 52aa des Rändelflächenbereiches 52a an der Eingriffsfläche 52 des ersten Andrückmittels 54 winklig bzw. quer zu den Rillen 54aa des Rändelflächenbereiches 54a an der Eingriffsfläche 54 des zweiten Andrückmittels 54a orientiert sind.
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Die Verbindung der beiden Materialbahnen 12a, 12b erfolgt somit durch Rändelung mithilfe der Rändelflächenbereiche 52a, 54a. In diesem Zusammenhang wird unter Rändeln das Verbinden der Materialbahnen 12a, 12b durch Zusammenpressen und/oder Verspleißen und/oder Verfalzung und/oder Prägung der miteinander zu verbindenden Materialbahnen 12a, 12b verstanden. Die Rändelung erfolgt dadurch, dass jeweils das eine Andrückmittel (z.B. 44) mit seiner Eingriffsfläche (z.B. 52) nicht nur in Eingriff mit der Materialbahnanordnung 12c gelangt, sondern diese gegen das gegenüberliegende Andrückmittel (z.B. 46) drückt, wodurch die Materialbahnanordnung 12c zusammengepresst und von den Rändelflächenbereichen 52a, 54a gerändelt wird, was dann im Bereich der Rändelflächenbereiche 52a, 54a zu einer Verbindung der Materialbahnen 12a, 12b führt. Dabei erstrecken sich die Rändelflächenbereiche 52a, 54a über die gesamte Breite der Materialbahnen 12a, 12b bzw. der Materialbahnanordnung 12c und sind des Weiteren so zueinander angeordnet und ausgerichtet, dass sie in der Arbeitsstellung der Andrückmittel 44, 46 im Wesentlichen einander gegenüberliegen, sodass zwischen diesen in der Materialbahnanordnung 12c ein entsprechender, diagonal zur Bewegungsrichtung B verlaufender, streifenförmiger Verbindungsbereich gebildet wird, durch den dann die Materialbahnen 12a, 12b miteinander verbunden werden. Schließlich soll die Konstruktion der Verbindungseinrichtung 24 so gestaltet sein, dass in der Arbeitsstellung der Andrückmittel 44, 46 der minimale Abstand zwischen den beiden Andrückmitteln 44, 46 zwar kleiner als die Summe der Dicke der Materialbahnen 12a, 12b, jedoch größer als 0 ist. Somit wird eine direkte Berührung der beiden Andrückmittel 44, 46 mit ihren Eingriffsflächen 52, 54 vermieden, was zu einer Zerstörung der Materialbahnanordnung 12c führen würde, jedoch wird eine ausreichende Druckbeaufschlagung der Materialbahnanordnung 12c gewährleistet, um durch Pressung und dabei erfolgter Rändelung eine zuverlässige Verbindung zwischen den Materialbahnen 12a, 12b herzustellen.
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Des Weiteren kann die Verbindungseinrichtung 24 noch (in den Figuren nicht dargestellte) Mittel zur Erzeugung von Ultraschall und/oder eine elektrische Spannung für die Rändelung der miteinander zu verbindenden Materialbahnen 12a, 12b aufweisen.
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In 5a ist schematisch in Draufsicht ein Abschnitt der Materialbahnanordnung 12c im Bereich der Verbindung der beiden Materialbahnen 12a, 12b abgebildet, wobei des Weiteren der bereits zuvor angesprochene diagonal zur Bewegungsrichtung B verlaufende streifenförmige Verbindungsbereich 12d ebenfalls erkennbar abgebildet ist. Wie ein Vergleich von 5a mit 4 des Weiteren erkennen lässt, entspricht hinsichtlich Formgebung und Orientierung der Verbindungsbereich 12d im Wesentlichen den Rändelflächenbereichen 52a, 54a.
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Des Weiteren lässt 5a zwei sog. geschwächte Stellen 12ab und 12bb erkennen, die bereits vor Eintritt in die Verbindungseinrichtung 24 von der Schwächungseinrichtung 16 in der Materialbahnanordnung 12c eingebracht worden sind, und zwar im dargestellten Ausführungsbeispiel als sich über die gesamte Breite der Materialbahnanordnung 12c erstreckende längliche Einkerbung oder Einschnürung.
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Dabei ist die erste geschwächte Stelle 12ab stromaufwärts vor dem Verbindungsbereich 12d an der Seite der ersten Materialbahn 12a in diese eingebracht, um einen Endabschnitt oder Nachspann 12aa von der übrigen ersten Materialbahn 12a zu separieren, und ist die zweite geschwächte Stelle 12bb stromabwärts nach dem Verbindungsbereich 12d an der Seite der zweiten Materialbahn 12b und somit an der gegenüberliegenden Seite der Materialbahnanordnung 12c in die zweite Materialbahn 12b eingebracht, um einen Anfangsabschnitt oder Vorspann 12ba von der übrigen zweiten Materialbahn 12b zu separieren. Wie 5a ferner erkennen lässt, wird im dargestellten Ausführungsbeispiel der Verbindungsbereich 12d zu beiden Seiten stromaufwärts und stromabwärts in Bezug auf die Bewegungsrichtung B von jeweils einer der beiden geschwächten Stellen 12ab, 12bb begrenzt, sodass die geschwächten Stellen 12ab, 12bb ebenfalls entsprechend diagonal verlaufen; demnach sind hierzu die Schwächungseinrichtung 16 und die Verbindungseinrichtung 24 so auszubilden und einzustellen, dass die Schwächungseinrichtung 16 die beiden geschwächten Stellen 12ab, 12bb an einer Stelle, wo dann nachfolgend von der Verbindungseinrichtung 24 die Materialbahnen 12a, 12b miteinander verbunden werden, und dabei in einer Ausrichtung und in einem Abstand voneinander platziert, dass in dem dazwischen befindlichen Bereich die Verbindungseinrichtung 24 den Verbindungsbereich 12d erzeugt.
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Die geschwächten Stellen 12ab, 12bb erleichtern einen Abriss des nachlaufenden Endabschnittes oder Nachspanns 12aa von der ablaufenden ersten Materialbahn 12a und den Abriss des vorlaufenden Anfangsabschnittes oder Vorspanns 12ba von der nachlaufenden zweiten Materialbahn 12b. Somit entsteht aus der ersten geschwächten Stelle 12ab eine erste Abrisskante 12ac, an der die vorlaufende erste Materialbahn 12a endet und die in einem, bevorzugt geringen, Abstand vom stromaufwärts gelegenen Rand des Verbindungsbereiches 12d entlang verläuft oder diesen gleichzeitig bildet, und aus der zweiten geschwächten Stelle 12bb eine zweite Abrisskante 12bc, an der die nachlaufende zweite Materialbahn 12b beginnt und die in einem, bevorzugt geringen, Abstand vom stromabwärts gelegenen vorderen Rand des Verbindungsbereiches 12d entlangverläuft oder diesen gleichzeitig bildet, wie 5b erkennen lässt.
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6 zeigt eine gegenüber 4 alternative Ausgestaltung der Eingriffsflächen 52, 54 der Andrückmittel 44, 46. Im Gegensatz zu den in 4 dargestellten Eingriffsflächen 52, 54 weisen die in 6 dargestellten Eingriffsflächen 52, 54 jeweils zusätzlich zu dem Rändelflächenbereich 52a bzw. 54a auch noch ein Schwächungselement 160 bzw. 162 auf, das als länglicher Vorsprung ausgebildet ist.
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Dabei begrenzt ein erstes Schwächungselement 160 den ersten Rändelflächenbereich 52a an der Eingriffsfläche 52 des ersten Andrückmittels 44 entlang des in Bezug auf die Bewegungsrichtung B stromaufwärts gelegenen Randes des ersten Rändelflächenbereiches 52a und ein zweites Schwächungselement 162 den zweiten Rändelflächenbereich 54a an der Eingriffsfläche 54 des zweiten Andrückmittels 46 entlang des stromabwärts gelegenen Randes des zweiten Rändelflächenbereiches 54a. Bei dieser modifizierten Ausführung übernimmt somit die Verbindungseinrichtung 24 neben der Verbindung mit den Materialbahnen 12a, 12b auch die Schwächung, da mit Eingriff der Eingriffsflächen 52, 54 der Andrückmittel 44, 46 nicht nur die Rändelflächenbereiche 52a, 54a, sondern auch gleichzeitig die Schwächungselemente 160, 162 in Eingriff mit der Materialbahnanordnung 12c gelangen, und zwar das erste Schwächungselement 160 mit der ersten Materialbahn 12a und das zweite Schwächungselement 162 mit der zweiten Materialbahn 12b. Somit entfällt bei dieser Ausführung die Anordnung einer Schwächungseinrichtung 16 stromaufwärts vor der Verbindungseinrichtung 24, wie sie in den Ausführungen gemäß den 1a bis 1c vorgesehen ist.
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Sofern erforderlich, jedoch in den Figuren nicht dargestellt, sind für den Antrieb der bewegbaren Komponenten entsprechende Antriebseinrichtungen, die in der Regel Elektromotoren aufweisen, und zur Steuerung der Antriebe eine in den Figuren ebenfalls nicht abgebildete Steuerungseinrichtung vorgesehen.
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Wenn ein Bobinenwechsel ansteht, wird zunächst von der neuen Bobine 8b die neue zweite Materialbahn 12b durch die Verbindungseinrichtung 24 und in der Ausführung gemäß den 1a bis 1c zuvor auch noch durch die Schwächungseinrichtung 16 geführt und in den Vorspannwickler 30 eingefädelt. Ferner erhält nun auch der Nachspannwickler 20 Zugriff auf die ablaufende alte erste Materialbahn 12a. Dieser Zustand ist insbesondere in den 1b und 1c gezeigt. Anschließend wird die Verbindungseinrichtung 24 und bei der Ausführung gemäß den 1a bis 1c auch die Schwächungseinrichtung 16 von der Steuerungseinrichtung derart angesteuert, dass in der zuvor beschriebenen Weise die Materialbahnanordnung 12c mit den geschwächten Stellen 12ab, 12bb und dem Verbindungsbereich 12d versehen wird.
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Wie bereits zuvor angesprochen, dient die Ausbildung der geschwächten Stellen 12ab, 12bb dazu, die Materialbahnen 12a, 12b entsprechend zu schwächen, um dort eine Trennung durch Abreißen zu bewirken. Hierzu wird der Vorspannwickler 30 auf eine Übergeschwindigkeit eingestellt, um den vorlaufenden Anfangsabschnitt bzw. Vorspann 12ba der neuen zweiten Materialbahn 12b mit einer etwas höheren Geschwindigkeit als die normale Bewegungsgeschwindigkeit der Materialbahnen 12a, 12b, welche im Übrigen ja der Prozessgeschwindigkeit entspricht und auch als Nenngeschwindigkeit bezeichnet werden kann, zu beaufschlagen, was zu einem Abriss des vorlaufenden Anfangsabschnittes bzw. Vorspanns 12ba der neuen zweiten Materialbahn 12b von dieser an der geschwächten Stelle 12bb führt. Demgegenüber wird der nachlaufende Endabschnitt bzw. Nachspann 12aa der alten ersten Materialbahn 12a vom Nachspannwickler 20 mit einer Untergeschwindigkeit beaufschlagt, die geringer ist als die normale Bewegungsgeschwindigkeit der Materialbahnen 12a, 12b, was zu einem Abbremsen und dadurch bedingten Abriss des nachlaufenden Endabschnittes bzw. Nachspanns 12aa der alten ersten Materialbahn 12a von dieser an der geschwächten Stelle 12ab führt.
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Alternativ kann die Aufgabe des Nachspannwicklers auch vom Dorn 6 der ablaufenden alten ersten Bobine 8a übernommen werden, wozu die Dornen 6 jeweils mit einem eigenen Antrieb versehen sein müssen, der nicht nur in der Lage ist, den nachlaufenden Endabschnitt bzw. Nachspann 12aa der alten ersten Materialbahn 12a mit einer Untergeschwindigkeit zu beaufschlagen oder sogar auf Stillstand abzubremsen, sondern auch mit entgegengesetzter Drehzahl betrieben zu werden, um den nachlaufenden Endabschnitt bzw. Nachspann 12aa der alten ersten Materialbahn 12a aufzuwickeln und dadurch aus dem Prozess zu entfernen.
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In 7 ist schematisch eine weitere Ausführung einer Verbindungseinrichtung dargestellt, bei der das Andrückmittel mehrere quer zur Bewegungsrichtung B der Materialbahn 12a nebeneinanderliegende Andrückelemente 44a aufweist, deren zur Materialbahn 12a benachbarter Endabschnitt jeweils mit einem Eingriffsflächenabschnitt 52a versehen ist. Die Eingriffsflächenabschnitte 52a sind ähnlich wie beispielsweise bei der Ausführung gemäß den 3a bis 3c konvex gekrümmt. Dabei fällt bevorzugt der Krümmungsradius der konvexen Eingriffsflächenabschnitte 52a im Wesentlichen mit einem Schwenkradius zusammen, der zwischen dem jeweiligen konvexen Eingriffsflächenabschnitt 52aa und der Gelenkachse eines zugehörigen Gelenkes 44aa definiert ist, wobei diese Gelenkachse im Wesentlichen parallel zu der von der Materialbahn 12a aufgespannten virtuellen Ebene und im Wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung B der Materialbahn 12a orientiert ist. Jeder Eingriffsflächenabschnitt 52a ist mit einem in 7 nicht erkennbaren Rändelflächenabschnitt versehen. Da, wie 7 ferner erkennen lässt, die Andrückelemente 44a versetzt zueinander angeordnet sind und somit in einer Richtung nebeneinanderliegen, die diagonal gegenüber der Bewegungsrichtung B der Materialbahn 12a orientiert ist, liegen auch die Eingriffsflächenabschnitte 52a und die darauf ausgebildeten Rändelflächenabschnitte in einer Richtung nebeneinander, die diagonal gegenüber der Bewegungsrichtung B der Materialbahn 12a orientiert ist. Mit dieser Ausführung lässt sich somit ein kaskadiertes diagonales Rändeln der Materialbahnen erzielen. Dabei bilden die einzelnen Rändelflächenabschnitte an den Eingriffsflächenabschnitten 52a der Andrückelemente 44a gemeinsam einen Rändelflächenbereich, der ähnlich wie in der Abbildung von 4 ausgebildet ist, allerdings mit dem Unterschied, dass der Rändelflächenbereich aus den einzelnen Rändelflächenabschnitten zusammengesetzt wird.
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Aufgrund der um die Gelenke 44aa schwenkbaren Lagerung der Andrückelemente 44a ist deren Bewegung vergleichbar mit der Bewegung des ersten Andrückmittels 44 bei der modifizierten Ausführung gemäß den 3a bis 3c. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Andrückmittel 44a an einem Gerüst 80 schwenkbar gelagert und mit ihrem gegenüberliegenden Ende 44ab jeweils an einer Antriebsstange 82 angelenkt. Die Antriebsstangen 82 sind wiederum an einem Schwenkmechanismus 84 schwenkbar gelagert, welcher von einem Antrieb 86 in eine Drehbewegung versetzt wird, die zu einer reziproken Schwenkbewegung der Andrückelemente 44a führt.
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Schließlich sei noch angemerkt, dass anstelle des über ein Parallelogrammgerüst 42 verschwenkbar gelagerten zweiten Andrückmittels 46 bei Bedarf auch nur ein stationär angeordnetes, einfaches, plattenförmiges Widerlager verwendet werden kann, auf dem die zweite Materialbahn 12b entlang geführt wird.
