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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Schneidvorrichtung zum Schneiden von Griffstreifen für Kunststoffbeutel,
bei der ein Griffstreifen von Förderelementen
durch eine Schneidezone förderbar
ist, ein Schneidmesser in der Schneidezone gelagert ist, und das
Schneidmesser so verlagerbar ist, daß es mit seiner Klinge in den
Querschnitt des Griffstreifens in der Schneidezone hineinragt, ein
entsprechendes Verfahren sowie eine Maschine zur Herstellung von Kunststoffbeuteln.
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Die mit der Vorrichtung herstellbaren Griffstreifen
bestehen in der Regel aus flexiblem Kunststoffmaterial und werden
beim Produktionsvorgang von einer Endlosrolle abgezogen, in eine
seitliche Falte des Kunststoffbeutels eingelegt und mit dem Material
des Kunststoffbeutels verschweißt.
Die Griffstreifen finden beispielsweise als Tragegriffe für Windelverpackungen
Verwendung. Ein Kunststoffbeutel mit Griffstreifen ist beispielsweise
aus der Druckschrift
DE
43 07 842 C2 bekannt. Der Griffstreifen wird bevorzugt
endseitig mit dem Material des Kunststoffbeutels verschweißt, damit
man mittig den Griffstreifen fassen kann. Bei höheren Gewichten der im Kunststoffbeutel
transportierten Ware sollte der Griffstreifen so breit sein, daß er jeweils
an den äußeren Ecken
des Kunststoffbeutels befestigt werden kann, um gleichmäßig das
Tragegewicht aufnehmen zu können.
Damit der Griffstreifen besser an die Form des Kunststoffbeutels
angepaßt
ist und ein optimaler Fluß der
Tragekräfte
erreicht wird, werden die Griffstreifen endseitig längs eingeschnitten,
damit sich diese beim Tragen des Kunststoffbeutels V-förmig aufspreizen
können.
Eine mit einem rotierend angetriebenen Schneidmesser versehene Schneidanlage
ist aus dem Gebrauchsmuster
DE
87 18 129 U1 bekannt.
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Bisher werden die Einschnitte in
den Griffstreifen hergestellt, indem durch Betätigung eines Pneumatikzylinders
ein endseitig an diesem befestigtes Messer in einen vorbeigeförderten
Griffstreifen einsticht und bei Erreichen der gewünschten Schnittlänge von
dem Pneumatikzylinder wieder aus der Schnittposition hinausgezogen
wird. Dabei kommt es jedoch immer wieder zu Funktionsstörungen,
weil sich das Messer in dem Folienmaterial verhakt oder überhaupt
kein Schnitt in den Griffstreifen eingebracht wird. Da das Messer
für den
Schnitt immer nur in einer Position gehalten ist, wird das Messer
zudem an der Schnittstelle schnell stumpf und muss frühzeitig
ausgewechselt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß ein Pneumatikzylinder abhängig von
seinem Verschleißzustand
und den Betriebsbedingungen mit unterschiedlichen Taktzeiten arbeitet,
weshalb die mit ihm hergestellten Schnitte unterschiedlich lang
ausfallen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die
sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile möglichst
zu vermeiden.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem
in einer Schneidvorrichtung das Schneidmesser rotierend antreibbar
gelagert ist und während
eines Schnittes mittels Betätigung
des Motors mit einer Geschwindigkeit bewegbar ist, die ungleich
ist zur Fördergeschwindigkeit
des Griffstreifens in der Schneidezone. Das entsprechende Verfahren
sieht die Schritte: Durchfördern
von Griffstreifen durch eine Schneidezone und Bereitstellen eines
rotierend antreibbaren Schneidmessers in einer Startposition in
der Schneidezone, rotierende Bewegung des Schneidmessers von einer
Startposition in eine Endposition zur Ausführung eines Schnittes in den
Griffstreifen, wobei während
dieser Bewegung das Schneidmesser in den Querschnitt des Griffstreifens
eintaucht, vor, wobei in der Schneidzone der Griffstreifen und das Schneidmesser
mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt werden.
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Die erfindungsgemäße rotierende Bewegung des
Schneidmessers ermöglicht
es, die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem durch die Schneidezone
geförderten
Griffstreifen und dem Schneidmesser während des Schneidvorgangs zu variieren.
Dabei kann das Schneidmesser sich in oder auch entgegen der Förderrichtung
des zu schneidenden Griffstreifens bewegen. Infolge der Rotationsbewegung
verändert
sich zudem der Schnittwinkel der Schneide des Schneidmessers relativ
zur Oberfläche
des Griffstreifens. Infolge der Bewegung des Schneidmessers sinkt
dessen Neigung, sich in dem Material des Griffstreifens zu verhaken, erheblich.
Geschnitten werden die Griffstreifen bei Auswahl geeigneter Geschwindigkeiten
praktisch immer. Durch die Kombination der Variablen Geschwindigkeitsdifferenz
und Schnittwinkel ist es möglich,
die Schneidvorrichtung auf unterschiedliches Material der Griffstreifen
und unterschiedliche Abmessungen, Schnittlängen und Fördergeschwindigkeiten einzustellen,
ohne dadurch an Schnittqualität
einzubüssen.
Die Rotationsbewegung des Messers bewirkt zudem, daß es in
den Querschnitt des Griffstreifens eintaucht, durchgezogen wird,
bis es seinen Scheitel erreicht, und dann wieder aus dem Querschnitt
des Materials des Schnittstreifens herausgezogen wird. Dadurch ergibt
sich eine gleichmäßige Abnutzung des
Messers über
die gesamte schnittaktive Klingenlänge. Zudem bewegen sich die
Reaktionszeiten eines Rotationsantriebes in einem schmaleren Schwankungsbereich
als Pneumatikzylinder, wodurch die tatsächlich erzielten Schnittlängen genauer gesteuert
und der Schnittprozess einfacher auf unterschiedliche Kunststoffbeutel
in der Fertigung angepasst werden können.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf einen Kunststoffbeutel mit eingelegten Griffstreifen,
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2 einen
Querschnitt durch einen Kunststoffbeutel entlang der Linie A-B in 1,
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3 eine
Detailansicht eines Griffstreifens in einer aufgeklappten Falte,
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4 eine
Seitenansicht einer Schneidevorrichtung,
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5 eine
Draufsicht auf eine Schneidezone der Schneidvorrichtung,
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6 einen
Bewegungszyklus des Schneidmessers als vergrösserte Ansicht des Kreises
II in 5,
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7 einen
Querschnitt durch einen Schneidteller und
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8 eine
Detailansicht auf die Messerführung
als vergrösserte
Ansicht des Kreises 1 in 4.
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1 zeigt,
wie ein Griffstreifen 2 in einem Kunststoffbeutel 4 angeordnet
sein kann. Im Ausführungsbeispiel
ist der Griffstreifen 2 in eine Falte 6 eingelegt.
Die Materiallagen des Kunststoffbeutels 4 sind an den Endseiten
durch Schweißnähte 8 zusammengefügt. Die
Endbereiche des Griffstreifens 2 ragen bis in die Schweißnaht 8 hinein,
wo sie mit dem Material des Kunststoffbeutels 4 verschweißt sein können. Alternativ
oder zusätzlich
kann der Griffstreifen 2 über Anschweißpunkte 10 mit
dem Material des Kunststoffbeutels 4 verbunden sein. Im
Ausführungsbeispiel
weist der Kunststoffbeutel 4 zusätzlich eine Aufreißperforation 12 auf,
um die im Kunststoffbeutel 4 befindliche Ware leicht entnehmen
zu können.
Der Kunststoffbeutel 4 durchläuft die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung
während
seiner Herstellung in Durchlaufrichtung D. Die in der Falte 6 verborgene Falzkante
a des Kunststoffbeutels 4, die Falzkante b des Griffstreifens 2 und
die Außenkante
d des Griffstreifens 2 sind in gestrichelten Linien dargestellt,
weil diese in der Draufsicht nicht sichtbar sind. Sichtbar ist jedoch
die Außenkante
c des Kunststoffbeutels 4.
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2 zeigt
einen Querschnitt durch den Kunststoffbeutel 4 entlang
der Linie A-B in 1.
Es ist gut zu erkennen, wie der Griffstreifen 2 um die Falzkante
b gefaltet in der Falte 6 zu liegen kommt, deren Tiefe
von der Außenkante
c und der Falzkante a seitlich begrenzt wird. Der Griffstreifen 2 ist
in seiner Breite so gewählt,
daß seine
Außenkanten
d noch innerhalb der Falte 6 zu liegen kommen.
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In 3 ist
die Falte 6 in aufgeklappter Form mit Blick auf den Griffstreifen 2 dargestellt.
Der Griffstreifen 2 ist mit Anschweißpunkten 10 mit dem Material
des Kunststoffbeutels 4 verbunden. Gleichfalls sind die
Falzkanten a, b und die Außenkanten
c, d gut sichtbar. Der Griffstreifen 2 weist endseitig
jeweils einen Schnitt 14 mit einer Länge L auf. Die doppelte Länge L entspricht
jeweils der Länge
eines Schnittes, der mit der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung in den
Griffstreifen 2 eingebracht wird. Da bei der Herstellung
des Kunststoffbeutels 4 das Schneiden des Griffstreifens 2 an
einer anderen Stelle erfolgt als das Zusammenschweißen des
Griffstreifens 2 mit übrigen
Material des Kunststoffbeutels 4, kann ein Schnitt mit
der Länge
(2 x L) während
einer Förderbewegung
des Griffstreifens 2 durch eine Schneidezone C erfolgen.
Der fertiggeschnittene Griffstreifen 2 wird dann der Schweißvorrichtung
so zugeführt,
daß beide
Endseiten des Griffstreifens 2 mit einem etwa gleichen
Abstand L zur Schweißnaht 8 in
den Kunststoffbeutel 4 eingeschweißt werden können.
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In 4 ist
eine erfindungsgemäße Schneidvorrichtung
in der Seitenansicht dargestellt. Ein Motor 20 treibt über eine
Drehachse 22 einen Schneidteller 24 an. Motor 20,
Drehachse 22 und Schneidteller 24 sind auf einen
Verschiebeschlitten 26 aufgebaut, der über Führungsstangen 28 lageveränderbar
im Traggestell 30 angeordnet ist. Seitlich werden die Führungsstangen 28 in
Konsolen 34 gehalten, die auf Holmen 32 befestigt
sind. Der Griffstreifen 2 und der Kunststoffbeutel 4 werden
so durch die Schneidezone C hindurchbefördert, daß sie bereits eine Falte 6 ausbilden.
Der Motor 20 kann elektrisch, hydraulisch oder auf sonstige
Art angetrieben sein, wobei elektrische Motoren bevorzugt Verwendung
finden. Der Motor 20 kann mit konstanter oder variabler
Drehzahl betreibbar sein.
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5 zeigt
eine Draufsicht auf die Schneidezone C. Gut erkennbar ist, wie der
Griffstreifen 2 von dem Führungsblech 36 in
einer Durchlaufposition gehalten wird, in der er den Schneidteller 24 in
einem definierten Abstand passiert. Durch eine Drehbewegung des
Schneidtellers 24 bewegt sich das Schneidmesser 40 auf
die Falzkante b des Griffstreifens 2 zu und durchsticht
diese, wenn die Rotationsbewegung weiter fortgeführt wird. Bei einer weiteren
Rotation des Schneidmessers 40 taucht dieses aus dem Querschnitt
des Griffstreifens 2 wieder heraus. Etwa ab der Position,
in der das Schneidmesser 40 aus dem Querschnitt des Griffstreifens 2 hinausbewegt wird,
wird der Griffstreifen 2 nicht mehr geschnitten.
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Dieser Bewegungsablauf ist in einem
größeren Maßstab in 6 dargestellt, die dem Kreis
II aus der 5 entspricht.
Das Schneidmesser 40 ist in einer Startposition S dargestellt,
in der es den durchgeförderten
Strang des Griffstreifens 2 in der Falzkante noch nicht
schneidet. Bei einer weiteren Drehbewegung des Schneidtellers 24 durchstößt die Spitze
des Schneidmessers 40 die Falzkante und erreicht die Zwischenposition 1.
Bis zu dieser Zwischenposition hat der Schnitt 14 im Griffstreifen 2 etwa
eine Länge L
erreicht. Bei Fortsetzung der Rotationsbewegung des Schneidtellers 24 um
die Drehachse 22 taucht das Schneidmesser 40 allmählich wieder
aus der Falzkante b heraus und erreicht schließlich eine Endposition E, in
der der durchgeförderte
Griffstreifen 2 nicht mehr eingeschnitten wird.
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Hinsichtlich der Förder- und
Drehgeschwindigkeiten hat sich eine Ausführung bewährt, bei der das Folienmaterial
der Griffstreifen 2 in der Schneidezone C etwa 3 bis 6
mal schneller durch die Schneidezone C bewegt werden als die Umfangsgeschwindigkeit
des Schneidmessers 40. Erhält eine Steuerungs/Regelungseinheit
von den Förderelementen zur
Förderung
der Griffstreifen 2 von einem Sensor, der die Drehgeschwindigkeit
der Förderelemente überwacht,
eine Impulsanzahl von 255 übermittelt, wobei
jeder Impuls einem Förderweg
von 1 mm entspricht, und übermittelt
ein Sensor, der die Drehgeschwindigkeit des Schneidtellers 24 überwacht,
eine Impulszahl von 55 Impulsen, so errechnet sich aus diesen Zahlen
eine gesamte Schnittlänge
von 200 mm, wobei sich die Griffstreifen 2 in diesem Beispiel mit
etwa fünffacher
Geschwindigkeit der Geschwindigkeit des Schneidmesser 40 durch
die Schneidezone C bewegen. Je nach Auswahl des Durchmessers des
Schneidtellers 24 kann dabei ein Drehwinkel von maximal
60°, in
bevorzugter Ausgestaltung maximal 40°, überwunden worden sein, der
dem zurückgelegten
Weg von 55 mm entspricht. Je geringer der schnittaktive Drehwinkel
ausfällt,
umso weniger tief taucht das Schneidmesser 40 in die Falte 6 ein.
Danach kann das Schneidmesser 40 vom Motor 20 wieder
in die Startposition S zurückgefahren
werden. Dieses Zurückfahren
in die Startposition kann mit einer höheren oder niedrigeren Geschwindigkeit
erfolgen als die eigentliche Schnittgeschwindigkeit, was wiederum
davon abhängt,
wann der nächste Schnitt erfolgen
muss und wie schnell der Schneidteller 24 die Startposition
erreichen kann.
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Zur Ermittlung der Bewegung des Schneidmessers 40 kann
ein Drehwinkel- oder Drehwegmesssensor eingesetzt werden, der an
geeigneter Stelle positioniert ist, beispielsweise am Motor 20, der
Drehachse 22, oder der Schneidteller 24 ist mit entsprechenden
Sensorelementen ausgestattet. Aus dem ermittelten Drehwinkel bzw.
Drehweg und dem Zeitintervall, das für die entsprechende Drehung
benötigt
wurde, kann dann die Geschwindigkeit des Schneidmessers 40 errechnet
werden. Dieser Geschwindigkeitswert kann von einer Steuerung/Regelung
mit dem Geschwindigkeitswert verglichen werden, der für die Förderung
des Griffstreifens 2 in der Schneidezone C ermittelt ist.
Der ermittelte Vergleichswert ist nutzbar für eine Prozessüberwachung und
Justierung der Geschwindigkeiten der beteiligten Antriebe.
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Um eine Verletzung des übrigen Kunststoffbeutels 4 in
der Schneidezone C durch das Schneidmesser 40 zu vermeiden,
wird die gesamte Bewegungsbahn des Schneidmessers 40 im
Bereich der Falte 6 durch ein Leitblech 38 abgedeckt,
dessen vorderste Kante sich tiefer in die Falte 6 hineinerstreckt als
die äußerste Spitze
des Schneidmessers 40 in seinem äußersten Totpunkt reicht. Um
leichter einen neuen Griffstreifen 2 in die Vorrichtung
einlegen zu können,
beispielsweise beim Einlegen einer neuen Materialrolle, bei anderen
Abmessungen eines anderen zu fertigenden Kunststoffbeutels oder
zu Wartungszwecken, ist es vorteilhaft, wenn das Führungsblech 36 und/oder
das Leitblech 38 verschwenkbar oder verschiebbar angeordnet
sind. Auch der Motor 20 sollte um die Schwenkachse 44 klappbar
angebracht werden, um für
Wartungsarbeiten leichter zugänglich
zu sein.
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Die genaue Lage der einzelnen Elemente während des
Schneidevorgangs kann einer vergrößerten Darstellung des Kreises 1 aus 4, die in 8 dargestellt ist, entnommen werden.
Das Leitblech 38 ist so angeordnet, daß es räumlich zwischen dem Griffstreifen 2 und
dem außenliegenden
Material des Kunststoffbeutels 4, das die Falte 6 ausbildet, liegt.
Das Leitblech 38 weist im Ausführungsbeispiel ein oberes und
unteres Element auf, die zwischen sich den durchzufördernden
Griffstreifen 2, das Schneidmesser 40 sowie die
Außenkontur
des Schneidtellers 24 aufnehmen.
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In 7 ist
ein Beispiel gezeigt, wie das Schneidmesser 40 mit Hilfe
einer Klemmplatte 42 auf dem Schneidteller 24 auf
einfache Art und Weise befestigt werden kann. Anstelle des im Ausführungsbeispiel
gezeigten einzelnen Schneidmessers 40 können auch eine Mehrzahl von
Schneidmessern 40 auf dem Schneidteller 24 befestigt
sein. Anstelle von separaten Schneidmessern 40 als Schneidelementen kann
der Schneidteller 24 selbst mit Schnittkanten versehen
sein. Um über
einen definierten Drehwinkel ein definiertes Schnittverhalten zu
erzielen, kann der Schneidteller 24 dann eine ovale Form
aufweisen, exzentrisch gelagert sein oder über eine Kulissensteuerung
verfügen,
um mit der Schnittkante zeitweise zu schneiden und nicht zu schneiden.
Auch ist es möglich,
den Verschiebeschlitten 26 seitlich zu verfahren, um den
rotierenden Schneidteller 24 in eine Schnittposition bzw.
Nicht-Schnittposition zu bringen.