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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Rillverfahren, bei dem zu rillendes
Material zwischen zwei sich gegenläufig drehenden Rollen transportiert
wird, sowie eine Rolle und eine Rilleinrichtung dafür. Während des
Transports wird das Material mittels mindestens eines Vorsprungs
der zweiten Rolle in eine korrespondierende Nut der ersten Rolle
gedrückt,
so daß in
dem Material mindestens eine Rille gebildet wird.
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Zu
falzendes Material, wie z. B. Papier oder Karton, wird im allgemeinen
vor dem Falzen gerillt, um das Brechen oder Platzen des betreffenden
Materials während
des Falzvorgangs zu verhindern.
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Die
Druckschrift
DE 37
30 631 C2 bezieht sich auf eine Quetschmesser-Schneidevorrichtung zum
Schneiden von dünnen
Folien, Papieren, Geweben oder dergleichen, mit einer angetriebenen
Messerwelle, auf der durch Abstandsringe voneinander axial getrennt
Quetschmesser-Ringe angeordnet sind, gegen deren Schneiden unter
Zwischenschaltung des zu schneidenden Substrates nebeneinander angeordnete,
relativ zueinander bewegbare Gegendruckringe elastisch drücken.
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Aus
der
DE 200 22 488
U1 ist eine Rilleinrichtung bekannt, bei der der ringförmige Vorsprung der
zweiten Rolle als nachgiebiger Ring ausgebildet ist, der in einer
um den Umfang der zweiten Rolle vorgesehenen Nut aufgenommen ist
und radial nach außen
vorragt. Durch die Verwendung eines sol chen nachgiebigen Rings soll
das Einreißen
des zu rillenden Materials beim Rillvorgang verhindert werden. Ein
derartiger elastischer Ring ist jedoch aufgrund der ständigen Zusammenwirkung
mit der Nut der ersten Rolle einer hohen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt
und daher sehr verschleißanfällig. Das Auswechseln
eines solchen an sich kostengünstigen elastischen
Rings ist mit hohen Kosten verbunden, da hierzu ein Stillegen der
Rilleinrichtung zum Ausbau der betreffenden Rolle durch ausgebildetes
Personal erforderlich ist.
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Demgegenüber liegt
der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Verfahren
zum Rillen von zugeführtem
Material bzw. bei einer gattungsgemäßen Rilleinrichtung die Gefahr
der Beschädigung
des zu rillenden Materials als auch den Verschleiß der Rollen
zu verringern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Rillverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Rolle mit
den Merkmalen des Anspruchs 4 und eine Rilleinrichtung mit den Merkmalen
der Ansprüche
11 oder 12 gelöst.
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Demnach
wird das zu rillende Material in einer erfindungsgemäßen Rilleinrichtung
zwischen einer ersten sich drehenden Rolle, die mindestens eine ringförmig um
den Umfang der ersten Rolle verlaufende Nut aufweist, und einer
achsparallel zu der ersten Rolle angeordneten zweiten sich gegenläufig drehenden
Rolle, die mindestens einen ringförmig um den Umfang der zweiten
Rolle verlaufenden Vorsprung aufweist, der in die Nut der ersten
Rolle zumindest teilweise eingreift, transportiert. Aufgrund der
Druckbeaufschlagung des Materials zwischen Nut und Vorsprung erfolgt
eine örtliche
Komprimierung des zugeführten
Materials, so daß während des Transports
in dem Material mindestens eine Rille gebildet wird. Erfindungsgemäß ist der
Vorsprung der zweiten Rolle dazu ausgelegt, sich unter Druckbeaufschlagung
der Lauffläche
des Vorsprungs mit anderer Winkelgeschwindigkeit als der Winkelgeschwindigkeit
der zweiten Rolle um die Achse der zweiten Rolle zu bewegen. Dadurch
kann die Oberflächengeschwindigkeit
der Lauffläche
des Vorsprungs zu Beginn des Rillvorgangs auf etwa die Oberflächengeschwindigkeit
der Transportflächen
der Rollen abgebremst werden. Gegenüber einer Rolle mit einem unbeweglich
angeordneten Vorsprung, bei der aufgrund der größeren Umfangsgeschwindigkeit
der Lauffläche
des Vorsprungs gegenüber
der Umfangsgeschwindigkeit der Transportfläche der Rolle die zugeführte Materialbahn
am Beginn des Rillvorgangs häufig
einreißt,
kann sich die Winkelgeschwindigkeit der Drehbewegung des Vorsprungs
gegenüber
der durch die Welle übertragenen
Drehbewegung der Rolle verringern. Somit erfolgt ein Abbremsen der
Umfangsgeschwindigkeit der Rillscheibe zu Beginn des Rillvorgangs
und es wird daher die Entstehung von Rissen am Anfang der Materialbahn
vermieden.
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Vorteilhafterweise
verringert sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Oberflächengeschwindigkeit
der Lauffläche
des Vorsprungs bei einer Druckbeaufschlagung der Lauffläche unter gleichbleibender
Oberflächengeschwindigkeit
der Transportfläche
der zweiten Rolle zumindest kurzzeitig, um der starken Druckbeanspruchung,
die insbesondere zu Beginn des Rillvorgangs auf das zugeführte Material
wirkt, Rechnung zu tragen.
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Erfindungsgemäß kann die
Nut der ersten Rolle und/oder der Vorsprung der zweiten Rolle elastisch
gelagert sein. Insbesondere ist vorgesehen, die elastische Lagerung
in Form einer Manschette aus elastischem Material um einen trommelförmigen Basiskörper der
Rolle unterhalb der Nut bzw. des Vorsprungs anzuordnen. In einer
derartigen Anordnung kann der elastisch gelagerte Bereich bei einer
Druckbeanspruchung des Vorsprungs und/oder der Nut während des
Rillvorgangs in gewissem Umfang nachgeben und somit ist die Gefahr
der Beschädigung
des zu rillenden Materials reduziert. Gleichzeitig muß nicht
auf die Verwendung verschleißarmer metallischer
Materialien zur Ausbildung des Vorsprungs bzw. der Nut verzichtet
werden.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht der Vorsprung
der zweiten Rolle aus dem äußeren Kantenbereich
einer ringförmigen
Rillscheibe, die auf der elastischen Lagerung angeordnet ist. Eine solche
Rillscheibe kann bei Bedarf je nach Anwendungsfall durch eine Rillscheibe
anderer Größe oder Dicke
oder im Verschleißfall
leicht ausgetauscht werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Rillscheibe durch Haltesegmente
in der Position festgelegt, die zumindest zum Teil auf der elastischen Manschette
angeordnet sind. Die Haltesegmente verhindern das Verrutschen der
Rillscheibe auf der elastischen Manschette und bilden mit ihrer
Umfangsfläche
zumindest einen Teil der Transportfläche der Rolle.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen
der Rillscheibe und der elastischen Manschette mindestens ein Metallplättchen angeordnet,
um den durch die Rillscheibe ausgeübten Druck über die gesamte Breite der
Manschette zu verteilen. Auf diese Weise wird ein örtlich begrenzter Verschleiß der Manschette
in dem Kontaktbereich mit der Rillscheibe verhindert. Um ein Verrutschen der
Metallplättchen
insbesondere beim Zusammenbau der erfindungsgemäßen Rolle zu vermeiden, sind
die Metallplättchen
mit der elastischen Manschette positionsfest verbunden, vorzugsweise
verklebt.
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In
anderer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens
eine ringförmige
Nut der ersten Rolle in einer Transporttrommel ausgebildet, die
auf der elastischen Manschette angeordnet ist. Eine solche Transporttrommel
kann für
einen konkreten Anwendungsfall durch eine Transporttrommel mit einer
oder mehreren Nuten anderer oder unterschiedlicher Breite ausgetauscht
werden und ist auch als Verschleißteil leicht auswechselbar.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und
der beiliegenden Zeichnung.
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Die
Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels
in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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1 zeigt
eine zweite Rolle in Seitenansicht,
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2 zeigt
eine erste Rolle in Seitenansicht,
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3 zeigt
eine weitere erste Rolle in Seitenansicht,
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4 zeigt
eine weitere zweite Rolle in Seitenansicht,
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5 zeigt
einen ersten Teil einer zweiten Rolle in perspektivischer Darstellung,
und
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6 zeigt
einen zweiten Teil einer zweiten Rolle in perspektivischer Darstellung.
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1 zeigt
eine zweite Rolle 10, die in einer Rilleinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in Zusammenwirkung mit entweder einer ersten Rolle 30', die beispielhaft
in 2 dargestellt ist, oder einer ersten Rolle 30,
die beispielhaft in 3 dargestellt ist, verwendet
werden kann.
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Die
in 1 in Seitenansicht und in den 5 und 6 in
perspektivischer Teilansicht dargestellte zweite Rolle 10 weist
einen trommelförmigen
Basiskörper 16 auf,
der zum Einbau der Rolle 10 auf einer Welle in der erfindungsgemäßen Rilleinrichtung
eine Bohrung entlang der Achse A der Rolle 10 aufweist.
Um den Basiskörper 16 der
Rolle 10 herum ist eine Manschette 12 aus elastischem
Material, z. B. Gummi oder jedem anderen geeigneten nachgiebigen
Material, vorgesehen. Diese Manschette 12 bildet eine elastische
Lagerung für
eine Rillscheibe 14, die auf der Manschette 12 angeordnet
ist und mittels zweier jeweils seitlich an der Rillscheibe 14 angreifenden
Haltesegmente 18, 18' in ihrer Position festgelegt ist.
Die Haltesegmente 18, 18' und die Manschette 12 sind
durch Endstücke 20, 20', die mittels einer
Schraubverbindung 28 oder jedes anderen geeigneten Verbindungsmittels
mit dem Basiskörper 16 verbunden
sind, in ihrer Position bezüglich
des Basiskörpers 16 der
Rolle 10 festgelegt. Selbstverständlich können entsprechend dem jeweiligen
Anwendungsfall entlang des Basiskörpers 16 der zweiten Rolle 10 weitere
mittels Haltesegmenten 18, 18' positionierte Rillscheiben unterschiedlicher
oder gleicher Breite vorgesehen sein.
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Der
Durchmesser der Rillscheibe 14 ist etwas größer als
der Durchmesser der Haltesegmente 18, 18', so daß der äußere Kantenbereich
der Rillscheibe 14 einen ringförmigen Vorsprung bezüglich der
Außenfläche der
Haltesegmente 18, 18' bildet. Die Endstücke 20, 20' weisen zweckmäßigerweise den
gleichen Durchmesser wie die Haltesegmente 18, 18' auf.
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Wie
insbesondere aus der perspektivischen Detailansicht der zweiten
Rolle 10, 10' in
einem teilweise auseinandergebauten Zustand der 5 und 6 ersichtlich
ist, können
beispielsweise das Endstück 20' und der Basiskörper 16 einteilig
ausgebildet sein (5). Ebenso können das Endstück 20 und das
Haltesegment 18 einteilig ausgebildet sein (6).
Die zweite Rolle 10, 10' ist in diesem Fall durch Zusammensetzen
des mit dem Basiskörper 16 verbundenen
Endstücks 20', der Manschette 12,
des Haltesegments 18',
der Rillscheibe 14 und des mit dem Haltesegment 18 verbundenen
Endstücks 20 und
Fixieren der so erhaltenen Rolle 10, 10' durch Anziehen
einer im Endstück 20 vorgesehenen Schraube 28,
die das Endstück 20 mit
dem Basiskörper 16 verbindet,
montierbar.
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Weiterhin
können
im Rahmen der Erfindung auch die Rillscheibe 14 und mindestens
eines der Haltesegmente 18, 18' einteilig ausgebildet sein. Wesentlich
ist hierbei, daß der
den Vorsprung aufweisende Bereich der zweiten Rolle 10 vollständig auf dem
elastischen Material gelagert ist und somit bei einer Druckbeaufschlagung
des Vorsprungs in gewissem Umfang nachgeben kann.
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Wenn
die Rillscheibe 14 als separates Bauteil ausgebildet ist,
ist es vorteilhaft, auf der elastischen Manschette 12 mehrere über den
Umfang des Manschette 12 verteilte Metallplättchen 19 (5) anzuordnen,
die vorzugsweise mit dem elastischen Material verklebt sind, um
nicht zu verrutschen. Diese Metallplättchen 19 bewirken
eine gleichmäßige Verteilung
des durch die Rillscheibe 14 auf das elastische Material
ausgeübten
Drucks über
die Umfangsfläche
der Man schette 12 und tragen somit zu einer verringerten
Verschleißanfälligkeit
der Manschette 12 bei.
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Wie
aus den 1, 5 und 6 ersichtlich
ist, bildet beim Betrieb der zweiten Rolle 10 die Außenfläche der
Haltesegmente 18, 18' und ggf. der Endstücke 20, 20' die Transportfläche 17 für das zu rillende
Material. Der äußere Kantenbereich
der Rillscheibe 14 bildet bezüglich der Transportfläche einen ringförmigen Vorsprung.
Dieser Vorsprung greift zumindest teilweise in eine Nut 34, 35, 37, 39 ein,
die in einer achsparallel angeordneten ersten Rolle 30, 30' vorgesehen
ist. Somit entsteht beim Zuführen
von zu rillendem Material und Drehen der zweiten Rolle 10 und
der ersten Rolle 30, 30' in entgegengesetztem Sinn eine
Rillung des zugeführten
Materials, indem das Material durch den Vorsprung der zweiten Rolle 10 in
die Nut 34, 35, 37, 39 der ersten
Rolle 30, 30' gedrückt wird.
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Um
das Auseinanderbauen der Rolle 10 zu erleichtern, können sowohl
die Haltesegmente 18, 18' als auch die Endstücke 20, 20' an den Kanten
zu der Transportfläche 17 leicht
abgeschrägt
sein, so daß ein
manuelles Greifen dieser Bauteile einfacher möglich ist (5).
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Eine
erste Rolle 30' ist
beispielhaft in 2 dargestellt. Die erste Rolle 30' weist einen
trommelförmigen
Aufbau mit einer Bohrung (nicht dargestellt) entlang der Achse B
der Rolle 30' auf,
um den Einbau auf einer Welle in einer erfindungsgemäßen Rilleinrichtung
zu ermöglichen.
Entlang des Umfangs der Rolle 30' sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
drei ringförmige
Nuten 35, 37, 39 mit jeweils unterschiedlicher
Breite vorgesehen, so daß die
Rolle für
unterschiedliche Anforderungen bezüglich der Rillenbreite genutzt
werden kann.
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Im
eingebauten Zustand greift der vorstehende Kantenbereich der Rillscheibe 14 einer
zweiten Rolle 10, 10' zumindest teilweise in eine der
Nuten 35, 37, 39 der ersten Rolle 30' ein. Beim Betrieb der
erfindungsgemäßen Rilleinrichtung
wird zu rillendes Material zwischen der ersten Rolle 30' und der zweiten
Rolle 10, 10',
die sich in entgegengesetzter Richtung drehen, durchgeführt und
das Material wird hierbei in die betreffende Nut gedrückt, so
daß eine fortlaufende
Rillung des Materials entsteht. Vorzugsweise ist der Kantenbereich
der Rillscheibe 14 und der Nuten 35, 37, 39 leicht
abgerundet, um das zu rillende Material zu schonen. Aufgrund der
elastischen Lagerung der zweiten Rolle 10, 10' gibt die Rillscheibe 14 beim
Eindrücken
des Materials in die betreffende Nut in gewissem Umfang nach, so
daß die
Gefahr einer Beschädigung
des Materials, z. B. durch Einreißen, weiter verringert wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann in einer Rilleinrichtung die zweite Rolle 10, 10' vorteilhafterweise
mit einer ersten Rolle 30 kombiniert sein. 3 zeigt
eine erste Rolle 30. Die erste Rolle 30 weist, ähnlich wie
die zweite Rolle 10, 10', einen trommelförmigen Basiskörper 36 mit
einer Bohrung (nicht dargestellt) entlang der Achse C auf, die zum Einbau
der Rolle 30 auf einer Welle in der erfindungsgemäßen Rilleinrichtung
dient. Ebenso ist um den Basiskörper 36 der
ersten Rolle 30 herum eine Manschette 32 aus elastischem
Material, z. B. Gummi oder jedem anderen geeigneten nachgiebigen
Material, vorgesehen. Die Manschette 32 bildet eine elastische
Lagerung für
eine Transporttrommel 38, die auf der Manschette 32 aufliegt.
Die Transporttrommel 38 und die Manschette 32 sind
mittels zweier jeweils seitlich an der Transporttrommel 38 und
der Manschette 32 angreifender Endstücke 40, 40' in ihrer Position
bezüglich
des Basiskörpers 36 der
Rolle 30 festgelegt. Die Endstücke 40, 40' können, wie
bereits unter Bezugnahme auf die erste Rolle 10 erläutert, entweder
mittels eines geeigneten Verbindungsmittels, z. B. einer Schraubverbindung 28,
oder fest mit dem Basisköper 36 verbunden
sein.
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Entlang
des Umfangs der Transporttrommel 38 ist in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
eine ringförmige
Nut 34 vorgesehen, in die im Betriebszustand der ringförmige Vorsprung
einer zweiten Rolle zumindest zum Teil eingreift. Selbstverständlich können auch
mehrere Transporttrommeln 38 in einer ersten Rolle 30 segmentweise
aneinandergereiht sein oder die Transporttrommel 38 selbst
kann einen segmentweisen Aufbau aus mehreren Einzeltrommeln aufweisen,
die sich ggf. in ihrer Breite und in ihrem Durchmesser unterscheiden,
um entsprechend dem konkreten Anwendungsfall eine oder mehrere Nuten
mit der gewünschten
Breite an der gewünschten
Stelle der ersten Rolle 30 bereitzustellen. Es ist jedoch
wesentlich, daß ein
eine oder mehrere Nuten bildender Bereich der Transporttrommel 38 vollständig auf
dem elastischen Material gelagert ist und somit bei einer Druckbeanspruchung
der Nut bzw. Nuten in gewissem Umfang, soweit es das elastische Material
erlaubt, nachgeben kann.
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Es
ist ersichtlich, daß der
Betrieb einer erfindungsgemäßen Rilleinrichtung
mit einer zweiten Rolle 10, 10' in Zusammenwirkung mit einer ersten
Rolle 30, 30' erfolgen
kann. Somit wird erreicht, daß zumindest
entweder die Nut oder der Vorsprung beim Auftreffen auf das zu rillende
Material eine gewisse Elastizität
aufweist und somit die Gefahr einer Beschädigung des zu rillenden Materials
verringert wird. Gleichzeitig ist auch der Verschleiß an den
Rollen gering, da übliche
verschleißarme
metallische Materialien, z. B. Stahl und dergleichen, zur Ausbildung
des Vorsprungs bzw. der Nut verwendet werden können.
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4 zeigt
eine weitere zweite Rolle 10'.
Der Aufbau der zweiten Rolle 10' entspricht im wesentlichen dem
der zweiten Rolle 10, wobei jedoch die Haltesegmente 18, 18' beabstandet
von der Rillscheibe 14 angeordnet sind. Durch diese Anordnung
wird erreicht, daß die
Rillscheibe in Umfangsrichtung eine gewisse Beweglichkeit auf der
elastischen Manschette 12 aufweist. Beim Betrieb der Rolle 10' in einer erfindungsgemäßen Rilleinrichtung
kann somit die Geschwindigkeit der Drehbewegung der Rillscheibe 14 gegenüber der
durch die Welle übertragenen
Drehbewegung der Rolle 10' abgebremst
werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine neue Materialbahn
in die Rilleinrichtung eingeführt
wird, da bei einer unbeweglichen Rillscheibe 14 aufgrund
der größeren Umfangsgeschwindigkeit
der Lauffläche 15 der
Rillscheibe 14 gegenüber
der Umfangsgeschwindigkeit der Transportfläche 17 der Rolle 10 die
Materialbahn am Anfang häufig
einreißt. Durch
das Abbremsen der Umfangsgeschwindigkeit der Rillscheibe 14 wird
daher die Entstehung von Rissen am Anfang der Materialbahn vermieden.
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Es
ist ersichtlich, daß bereits
ein sehr kleiner Abstand zwischen der Rillscheibe und dem jeweiligen
Haltesegment 18, 18',
z. B. in der Größenordnung
von wenigen Mikrometern, genügt,
um eine Beweglichkeit der Rillscheibe 14 um die Rollenachse
zu ermöglichen.