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Vorrichtung zum Lochen von Material-
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bahnen Es ist beka-nnt, Materialbahnen durch Stanzwerkzeuge zu lochen.
Hierbei wird die Materialbahn zwischen einem Lochwerkzeug und einer Gegenmatrize
hindurchgeführt. Das Lochwerkzeug taucht beim Lochvorgang in eine Aussparung der
Gegenrnatrize ein. Da Lochwerkzeug und Gegenmatrize aus Stahl gefertigt werden,
ist nach einer gewissen Betriebsdauer ein Nachschleifen des Lochwerkzeuges und der
Matrize erforderlich.
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Sofern man mehrere übereinander gelegte Kunststoffbahnen mit den bekannten
Stanzwerkzeugen locht, besteht die Gefahr, daß mehrere Lagen miteinander verschweißen,
da die beim Stanzvorgang entstehende Wärme nicht unerheblich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Lochen
von Materialbahnen so zu gestalten, daß sie geräuscharm arbeitet, die Lochung nicht
nur diskontinuierlich, sondern auch kontinuierlich durchgeführt werden kann, der
Werkzeugverschleiß ist gering ist und eine Vielzahl von'Lochungen in der Laufrichtung
der Materialbahn unter Verwendung nur
einer Werkzeugwalze vorgenommen
werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Gestell
eine antreibbare, mit Lochwerkzeugen versehene Walze drehbar gelagert ist, der mindestens
zwei, über den Umfang der Werkzeugwalze verteilte, mit einem aus einem Verschleißstoff
gefertigten Mantel versehene, verstellbar im Gestell gelagerte Gegendruckwalzen
zugeordnet sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der Werkzeugwalze
zwei Gegendruckwalzen zugeordnet, die einander diametral gegenüberliegen. Die Materialbahn
wird oberhalb der Werkzeugwalze über zwei Leitwalzen geführt, die in einem, um eine
parallel zu Achse der Werkzeugwalze verlaufende Achse schwenkbaren, über ein Verstellaggregat
oder ein Verstellelement arretierbaren Rahmen gelagert sind. D-urch die Verschwenkung
des Rahmens kann der Abstand zweier benachbarter Lochungen beeinflußt werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Lochung durch ein Abwälzen
des Lochwerkzeuges vorgenommen. Auch wenn eine mehrlagige Materialbahn zwischen
der Werkzeugwalze und den Gegendruckwalzen hindurchgeführt wird, ist die sich beim
Lochen entwickelnde Wärme so gering, daß ein Verschweißen zweier oder mehrerer Materiallagen
nicht auftreten kann.
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Es ist ferner vorteilhaft, den Gegendruckwalzen Schleifaggregate zuzuordnen,
die über die Länge der Gegendruckwalzen verfahrbar sind. Während des Betriebes oder
in einer Betriebspause kann die abgenutzte Aussenschicht der Gegendruckwalzen abgeschliffen
werden.
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Die Materialbahn kann aus Kunststoff, Papier oder aus einem Textil
bestehen. Sie kann auch als dünne Metallfolie ausgebildet sein.
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Gelochte Kunststoffolien werden z.B. in der Landwirtschaft als Mulchfolien,
als Schattierfolien oder in der Verpackungsindustrie als Schrumpfhauben oder zur
Aufhängung von Packgut verwendet.
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Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den
Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die
Vorrichtung in schematischer Darstellung im Aufriß, Fig. 2 mit den Fig. 2a,2b und
2c gelochte Streifen, bei denen die Anzahl der Lochung in der Laufrichtung bzw.
die Art der Lochung unterschiedlich ist, Fig. 3 die Werkzeugwalze und eine zugeordnete
Gegendruckwalze in Seitenansicht, wobei die Gegendruckwalze geschnitten ist, Fig.
4 eine Gegendruckwalze im Schnitt, Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Werkzeugwalze im Schnitt, Fig. 6 mit den Fig. 6a und 6b Ausführungsbeispiele für
Lochwerkzeuge im Schnitt, Fig. 7 eine Werkzeugwalze für mehrere Lochreihen, Fig.
8 eine Werkzeugwalze, der ein Drehkreuz mit zwei Gegendruckwalzen zugeordnet ist,
Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Werkzeugwalze,
Fig.
10 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Wiederverwendung des beim Lochen
einer Kunststoffbahn anfallenden Abfalls.
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In einem Gestell 1 ist eine Werkzeugwalze 2 drehbar gelagert, die
mit Lochwerkzeugen 3 versehen ist. In der Höhe der Mittelachse der Werkzeugwalze
sind zwei Gegendruckwalzen 4,5 angeordnet, die einander diametral gegenüberliegen
und die in verstellbaren Lagerböcken 6 drehbar gelagert sind.
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Die Lagerböcke 6 sind auf einem Halteprofil 7 angeordnet, das an der
Unterseite mit einer Zahnstange 8 versehen ist, mit der ein Zahnrad 9 kämmt, das
über ein Handrad 10 betätigt werden kann. Die Gegendruckwalzen 4,5 sind somit über
das Handrad 10, das Zahnrad 9 und die Zahnstange 8 in axialer Richtung verstellbar.
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Das aus der Gegendruckwalze, dem Lagerbock und dem Halteprofil bestehende
System ist auf einem Tragbalken 11 angeordnet, der über Haltestangen 12 um eine
Achse 13 drehbar gelagert ist.
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Eine derartige Anordnung erlaubt ein schnelles An- und Abschwenken
der Gegendruckwalze von der Werkzeugwalze und zwar dann, wenn über eine Kolben-Zylinder-Einheit
14 ein Hebel 15 in seiner Lage so verändert wird, daß die Haltestange 12 entgegen
dem Uhrzeigersinn um die Achse 13 verschwenken kann. Der Hebel 15 ist um eine Achse
15a drehbar im Gestell 1 gelagert.
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Die Bewegung der Gegendruckwalze 4 bzw. 5 in Richtung auf die Werkzeugwalze
2 wird durch einen Anschlag 16 begrenzt, der einstellbar ist.
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Im übrigen erlaubt dieser Anschlag 16 auch eine Einstellung des Winkels
17, in dem die Gegendruckwalze gegenüber der Werkzeugwalze in der Wegbeschreitung
des Bogens 18 steht. Dieser einstellbare Winkel gestattet unterschiedliche Anschnittssituationen
beim kontinuierlichen Lochvorgang.
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Die Gegendruckwalzen 4 und 5 können gegenüber den Lochwerkzeugen 3
fein eingestellt werden. Diese Feineinstellung erfolgt entweder über eine Spindel
19 oder über eine Kolbenstange 20. Die Einstellung über eine Kolbenstange erlaubt
ausserdem eine gewisse Regulierung, wodurch der Verschleiß der Gegendruckwalze sehr
klein gehalten werden kann. Darüber hinaus ist es mit einem pneumatischen Zylinder
auch möglich, die Lochung in intermittierendem Rhythmus s entsprechend einer gewünschten
Lochposition durchzuführen.
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Die Werkzeugwalze 2 kann über einen Motor 21 und über einen Antriebsriemen
22 angetrieben werden. Damit die Drehzahl der Werkzeugwalze mit der Oberflächengeschwindigkeit
der lochenden Materialbahn 23 übereinstimmt, wird an der ersten Leitwalze 24 über
die Materialbahn 23 ein Tachogenerator 25 angetrieben, dessen Spannung eine Regelgröße
für die Geschwindigkeit des Motors 21 und damit der Werkzeugwalze 2 und deren Oberflächengeschwindigkeit
ist.
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Die Lochung in einer Materialbahn wird folgendermaßen durchgeführt.
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Die Materialbahn 23 wird in die Vorrichtung eingezogen, nach dem durch
entsprechende Betätigungen der Kolben-Zylinder-Einheiten 14 die Gegendruckwalzen
4 und 5 von der Werkzeugwalze abgeschwenkt sind. Die Materialbahn wird dann über
Leitwalzen 24,26,27 und 28 geführt.
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Aus der Zeichnung ergibt sich, daß die Leitwalzen 26 und 27 in einem
Rahmen 29a drehbar gelagert sind, der um eine Achse 29 verschwenkbar ist und und
in den verschiedenen Stellungen über ein Stellelement, z.B. über eine Stellschraube
30 arretierbar ist. Die Achse 29 verläuft parallel zu der Drehachse der Werkzeugwalze.
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Durch dieses System wird es ermöglicht, daß mit einer Werkzeugwalze
und einer entsprechenden Lochwerkzeugzahl eine Verdoppelung der Lochzahl in der
Laufrichtung der Materialbahn erreicht wird.
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Am Einlauf der Materialbahn und an ihrem Auslauf aus der Vorrichtung
sind Kontrollvorrichtungen 31 und 32 vorgesehen. Über die Kontrollvorrichtung 31
wird die Lochposition kontrolliert, wobei die Erfassung beispielsweise mittels einer
Fotozelle vorgenommen werden kann. Durch die Konitrollvorrichtung wird kontrolliert,
ob alle Löcher ordnungsgemäß gestanzt sind. Die Kontrolle kann sowohl fotoelektrisch
als auch mit pneumatischen Mitteln erfolgen.
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In der Fig. 2a ist eine gelocht Materialbahn 23 aufgezeigt, bei deren
Lochung nur die Gegendruckwalze 4 im Eingriff war.
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In der Fig. 2b ist eine gelochte Materialbahn aufgezeigt, bei deren
Lochung sowohl die Gegendruckwalze 4 als auch die Gegendruckwalze 5 in Betrieb waren.
Die
Anzahl der Löcher ist im Vergleich mit der Materialbahn nach
der Fig. 2a doppelt so groß.
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Bei der in der Fig. 2c aufgezeigten Materialbahn wurde die Ausstanzung
mit einem Lochwerkzeug vorgenommen, durch das nur ein Teil des Lochkreises ausgestanzt
wurde. Hierdurch entsteht eine sog. Ventilklappe im Lochbereich.
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Aus der Fig. 3 ergibt sich die Konstruktion und die Verstellbarkeit
der Gegendruckwalze 4 bzw. 5. Die Gegendruckwalzen 4,5 werden aus einem Verschleißstoff
gefertigt, und zwar aus Gummi oder aus elastischen Kunststoffen. Die Gegendruckwalzen
weisen zu den Stirnseiten geöffnete Aussparungen 34,35 auf, die zur Aufnahme von
Lagern 33 dienen. Auf einer Achse 33a des Lagerbocks 6 sind die Gegendruckwalzen
4,5 drehbar gelagert. Der Lagerbock 6 wird von einem Halteprofil 7 getragen, das
mit einer Zahnstange 8 versehen ist, mit der das Zahnrad 9 kämmt. Durch diese Ausrichtmöglichkeit
der Gegendruckwalze gegenüber den Lochwerkzeugen 3 wird gewährleistet, daß die Gegendruckwalzen
über ihre gesamte Breite einem gleichmäßigen Verschleiß unterworfen werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 5 fällt der beim Lochen
der Materialbahn entstehende Abfall 36 durch die Bohrung des Lochwerkzeuges 3 in
den Hohlraum der Werkzeugwalze 2. Aus diesem Hohlraum der Werkzeugwalze wird der
Abfall 36 pneumatisch abtransportiert.
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In der Fig. 6 werden unter a und b verschiedene Ausführungen von Lochwerkzeugen
3 im Schnitt dargestellt.
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Bei der Ausführung nach der Fig. 6a vergrößert sich der
Querschnitt
des Innenraums ausgehend von der Schneidkante. Hierdurch wird vermieden, daß die
Abfallplättchen 36 sich im Innenraum des Lochwerkzeuges 3 festklemmen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 6b ist die Schneidkante
an einer Stelle eingeschliffen, so daß beim Lochen in diesem Bereich ein Durchschneiden
der Materialbahn nicht erfolgt. Es entstehen somit die in der Fig. 2c dargestellten
Ventilklappen.
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In der Laufrichtung der Materialbahn können mehrere Lochreihen nebeneinander
vorgesehen werden. Eine entsprechende Werkzeugwalze für eine derartige Fertigung
ist in der Fig. 7 aufgezeigt. Hierbei ist zu beachten, daß kein ruckweises Arbeiten
beim Lauf der Vorrichtung auftritt. Aus diesem Grund sind die Lochwerkzeuge 3 nicht
in einer parallel zur Drehachse der Werkzeugwalze 2 verlaufenden Linie am Umfang
der Werkzeugwalze angeordnet. Die Werkzeuge 3 sind spiralförmig am Umfang der Werkzeugwalze
vorgesehen. Die Lochwerkzeuge liegen in Positionslinien 37,38 und 39.
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Aus Bedienungstechnischen Gründen kann es zweckmäßig sein, daß man
verschiedene Lochwerkzeugwalzen mit unterschiedlichen Lochwerkzeugen schnell einsetzen
möchte.
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Deshalb sind die Werkzeugwalzen in einem halbierten Lager gelagert,
das sich aus den Lagerhalbschalen 40,41 zusammensetzt.
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Es besteht auch die Möglichkeit, Lochungen intermittierend durchzuführen.
Dies wird durch eine Schaltvorrichtung 42 erreicht. Diese Schaltvorrichtung ist
so ausgelegt, daß jeweilig ein Bedienungselement 43 welches jeder Gegendruck-
walze
zugeordnet ist, z.B. ein pneumatischer Zylinder, über ein Auswahlschaltsystem 44
gesteuert werden kann und somit die intermittierende Lochung zum gewünschten Positionspunkt
gesichert ist.
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In der Fig. 8 ist eine Vorrichtung aufgezeigt, bei der der Werkzeugwalze
2 eine Gegendruckwalze 4 zugeordnet ist, die kurzfristig ausgewechselt werden kann.
Die Gegendruckwalze 4 ist in einem Schwenkkreuz 45 gelagert, das um eine Achse 46
verschwenkbar ist und mit einer Ersatzgegendruckwalze 47 ausgerüstet ist. Sofern
der Verschleiß an der Gegendruckwalze 4 fortgeschritten ist, daß eine neue Spureinstellung
erfolgen muß, wird die Ersatzgegendruckwalze in die Betriebsstellung geschwenkt,
so daß die Gegendruckwalze 4 ausgewechselt oder durch ein Schleif aggregat 48 überholt
werden kann.
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Es ist jedoch auch denkbar, die verschlissene Oberflächenschicht einer
Gegendruckwalze während des Betriebes oder in einer kurzen Betriebsunterbrechung
abzuschleifen.
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Bisher wurde die Werkzeugwalze 2 so dargestellt, daß in einen bestehenden
Walzenkörper Bohrungen eingebracht wurden, die bezüglich ihres Lochrasters radial
sowie axial fest fixiert sind.
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Es ist jedoch auch möglich, die Werkzeugwalze so zu gestalten, daß
sie durch Aneinanderreihung von mit Lochwerkzeugen versehenen Segmenten 49 entsteht,
die auf einem Rohr 50 oder einem anderen Tragkörper festgelegt werden. Mittels dieser
Segmente ist in einfacher Weise das Lochraster für die Materialbahn abzuändern.
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Sofern die Materialbahn aus Kunststoff besteht, kann der Abfall 36
wieder-verwendet werden. Über einen Ventilator 51 wird der Abfall aus dem Innenraum
der Werkzeugwalze 2 abgesaugt und einem Kleinabscheider 52 zugeführt. Aus diesem
Kleinabscheider fällt der Abfall 36 in den Trichter eines Kleinextruders 53, in
dem er plastifiziert und durch Heißabschlag im Werkzeug 54 in einen granulatförmigen
verdichteten Zustand 55 gebracht wird. Dieser granulatförmig veränderte Abfall 36
fällt in den Trichter 56 des Produktionsextruders 57, aus dem über ein Werkzeug
58 die Materialbahn 23 entsteht.
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Der Lochabfall mischt sich in dem Trichter 56 mit dem Originalmaterial
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Es ist auch möglich, diesen Prozeß nicht in stdiger Form durchzuführen,
sondern den Abfall in geeigneten Behältern zu sammeln.
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Um einen gleichmäßigen Verschleiß der Gegendruckwalzen zu erzielen,
besteht auch die Möglichkeit, die Gegendruckwalzen über eine Seitenkantensteuerung
während des Betriebes in axialer Richtung zu verstellen.