DE3103958A1 - "vorrichtung zur dickenverringerung einer bewegten materialbahn" - Google Patents
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Description
Patentanwälte Q 1 η Q Q C Q
Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Müller ν I U O α O
DipL-Chem. Dr. Gerhard Schupfner 3
Dipl.-Ing. Hana-Peter Gauger
LucHe-ßrahn-Str. 38 - D 8000 Münchin 80 mp
TETRA PAK INTERNATIONAL AB LUND / SCHWBDiBN
Vorrichtung zur Dickenverringerung einer bewegten
Materialbahn
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— φ —
Vorrichtung zur Dickenverringerung einer bewegten
Materialbahn
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Dickenverringerung
einer bewegten Materialbahn entlang einem Längsabschnitt derselben, wobei ein Materialstreifen mittels
eines umlaufenden zylindrischen Abschneiders abgeschnitten wird, der auf einer Seite der Materialbahn so
angeordnet ist, daß seine Rotationsachse im wesentlichen in Laufrichtung der Materialbahn verläuft.
In der Verpackungsindustrie wird zur Herstellung von Verpackungsbehältern, z. B. für flüssiges Füllgut wie
Milch, ein Verpackungsmaterial verwendet, das u. a.
Lagen von Papier und thermoplastischem Kunststoff aufweist. Bei der Verarbeitung des Verpackungsmaterials zu
fertigen Verpackungsbehältern werden die Längskanten des Materials miteinander in einer Überlappungsverbindung verschweißt.
Um einen Kontakt des Füllguts im Verpackungsbehälter mit der zentral vorgesehenen Trägerlage des
Materials zu vermeiden, wird der dem Inneren des Verpackungsbehälters zugewandte Randbereich der Materiallage
doppelt umgefaltet, so daß beim Verschweißen der
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Rand innen endet und somit nicht mit dem Füllgut in Kontakt gelangen kann. Selbst wenn das Verpackungs-Schichtmaterial
nur eine Gesamtstärke von ca. 0,4 mm hat,
bedeutet das doppelte Umfalten doch, daß das Material in den Schweißbereichen eine unerwünschte Dicke erhält,
was insbesondere dann nachteilig ist, wenn zwei Schweißbereiche einander kreuzen, da in diesem Fall leicht
Kanäle entstehen können, durch die ein Austreten von Flüssigkeit erfolgen kann.
Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde bereits vorgeschlagen, daß die Materialdicke in einem Längsbereich, der dem
Randbereich entspricht, in dem das Umfalten anschließend stattfindet, verringert wird. Diese Dickenverringerung der
Materialbahn erfolgt zweckmäßigerweise unter Anwendung
eines umlaufenden zylindrischen Abschneiders, der während der Herstellung des Verpackungsbehälters in Anlage an
die vorbeilaufende Materialbahn gebracht wird, und zwar
derart, daß durch den wirksamen Teil seines Umfangs ein
Streifen erwünschter Dicke von einer Seite der Materialbahn abgeschnitten wird. Die vorbeilaufende Materialbahn
kann auf diese Weise eine oder mehrere Längsbereiche verringerter Dicke an den Materialbahnrändern oder an solchen
Teilen der Materialbahn erhalten, die nach dem Aufteilen der Materialbahn in schmalere Materialbahnen die Randbereiche
bilden.
Das Abschneiden eines Materialstreifens mittels eines
umlaufenden zylindrischen Abschneiders kann bei sehr hohen Materialbahngeschwindigkeiten erfolgen, was auch
erforderlich ist, da die Materialbahn in dem Stadium des Herstellungsverfahrens, in dem die Dickenverringerung
erfolgt, mit einer Geschwindigkeit von mehr als 300 m/min
durch die Fertigungsmaschinen läuft. Bei dieser hohen Geschwindigkeit muß der zylindrische Abschneider mit ent-
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sprechend hoher Geschwindigkeit umlaufen; seine Umfangsgeschwindigkeit
sollte ca. 50 m/min betragen. Es ist offensichtlich, daß es bei derart hohen Arbeitsgeschwindigkeiten
sehr schwierig ist, eine exakte Schnitttiefe von z. B. 0f25 mm einzuhalten, da diese durch
Unregelmäßigkeiten in der vorbeilaufenden Materialbahn sowie durch Ungenaiuigkeiten in der Halterung und der
Konstruktion des umlaufenden zylindrischen Abschneiders beeinflußt wird. Tatsächlich hat es sich als praktisch
unmöglich erwiesen, unter solchen Bedingungen und mit den bisher vorhandenen Vorrichtungen eine genaue Schnitttiefe
einzuhalten, da nämlich bisher eine Leitrolle innerhalb des umlaufenden zylindrischen Abschneiders vorgesehen
ist und in Bewegungsrichtung der Materialbahn frei drehbar ist, wobei der Abstand der Leitrolle zur
Schneidkante die Dicke des abgeschnittenen Materialstreifens bestimmte ferner ist auf gleicher Höhe wie die
Schneidkante, ^edobh auf der entgegengesetzten Seite der
Materialbahn, eine Luftdüse angeordnet, wobei der Luftstrom
die vorbeilaufende Materialbahn gegen die Leitrolle drückt. Zusätzlich zu den vorher erwähnten Unregelmäßigkeiten
hinsichtlich des Vorbeilaufs der Materialbahn und der Halterung des Abschneiders treten nunmehr also
auch Unregelmäßigkeiten hinsichtlich der Leitrolle auf, die das Unterhalten einer gleichbleibenden Schnittiefe
noch mehr erschweren. Selbst wenn eine gleichbleibende Schnittiefe unmittelbar nach einer Einstellung der Lage
der Leitrolle des Abschneiders und der übrigen zusammenwirkenden Parameter erzielbar wäre, würde eine solche
Genauigkeit doch nach kurzer Betriebszeit verlorengehen, so daß in dem dickenverringerten Bereich der Materialbahn
wiederum unannehmbare Dickenschwankungen auftreten wurden.
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Aufgabe der Erfindung ist - unter Beibehaltung der Grundkonstruktion der eingangs genannten Vorrichtung
zur Dickenverringerung einer bewegten Materialbahn die
Auslegung der verschiedenen J/orrichtungsteile
derart, daß das Abschneiden des Materialstreifens
auch während langer Betriebszeiten mit hinreichend großer Genauigkeit durchführbar ist. Dabei soll
eine einfache und wirksame Vorrichtung zum Einstellen der Dicke des abzuschneidenden Materialstreifens
und damit der Dicke des verbleibenden Materials im dickenverringerten Bereich der Materlalbahn geschaffen
werden; die Vorrichtung soll ferner bei sehr hohen Materialbahngeschwindigkeiten, insbesondere
bis zu 600 m/min, zuverlässig arbeiten, sie
soll unkompliziert und stabil ausgebildet sowie kostengünstig herzustellen und zu unterhalten sein.
Die Vorrichtung nach dec Erfindung zur Dickenverringerung
einer bewegten Materialbahn entlang einem Längsabschnitt derselben, wobei ein Materialstteifen mittels eines umlaufenden
zylindrischen Abschneiders abgeschnitten wird,
der auf einer Seite der Materialbahn so angeordnet ist, daß seine Rotationsachse im wesentlichen in Laufrichtung
der Materialbahn verläuft, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Leitorgan zur Dickenbestimmung des abzuschneidenden
Materialstreifens nahe an der Schneidkante des zylindrischen Abschneiders angeordnet und von einer
den zylindrischen Abschneider kontaktierenden Abstützeinheit gehalten ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Vorrichtung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Vorrichtung nach der Erfindung in Seitenansicht während der Bearbeitung
einer vorbeilaufenden Materialbahn;
Fig. 2 teilweise im Schnitt einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 in größerem
Haßstab; und
Fig. 3 die Vorrichtung nach der Erfindung in
Vorderansicht, d. h. von der Seite, von der die Materialbahn zugeführt wird.
Die Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt einen zylindrischen Abschneider 1, dessen eines freies Ende eine angeschliffene
Schneidkante 2 aufweist, die um den Zylindergesamtumfang
verläuft. Das andere Ende des zylindrischen Abschneiders ist als hohle Abschneiderwelle 3 ausgebildet,
die über ein Lager 4· und ein Befestigungselement 5 in
einem Maschinenrahmen 6 angeordnet ist.
Am freien Ende des zylindrischen Abschneiders 1 ist eine Abstützeinheit 7 vorgesehen, die über ein Befestigungselement
8 ebenfalls am Rahmen 6 befestigt ist. Die Abstützeinheit 7 weist eine Anzahl Stützrollen 9 auf, die
frei drehbar gelagert sind und den zylindrischen Abschneider umgeben und an dessen Zylinderaußenmantel mit
einem geringen Abstand innerhalb der Schneidkante 2 anliegen. Die Abstützeinheit 7 (vgl. Fig. 3) ist im wesentlichen
dreieckig, wobei an Jeder Spitze des Dreiecks eine Stützrolle vorgesehen ist. Zwischen den beiden unteren
Stützrollen 9 (also den der Materialbahn 12 zunächst befindlichen Stützrollen) trägt die Abstützeinheit 7 ein
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Leitorgan 10, das mittels einer Stellschraube 11 in Radialrichtung des zylindrischen Abschneiders zur Schneidkante
3 hin oder davon weg verstellbar ist. Dies wird ermöglicht, indem das Leitorgan 10 so gehaltert ist, daß
es in einem Teil der Abstützeinheit 7, das zwischen den beiden der zu bearbeitenden Materialbahn 12 nächstliegenden
Stützrollen 9 liegt, verschiebbar ist.Wie insbesondere
aus Fig. 1 ersichtlich 1st, ist die Materialbahn 12 über zwei Leitrollen 13, !^,geführt, und die Vorrichtung
nach der Erfindung ist so positioniert, daß das Bearbeiten
der Materialbahn 12 zwischen den beiden Leitrollen
13 und 14 stattfindet.
Fig. 2 zeigt einen größeren Teil· des Leitorgans 10, das von der Abstützeinheit 7 gehaltert ist. Das Leitorgan 10
ist länglich und erstreckt sieh in Radialrichtung des zylindrischen Abschneiders 1 abwärts. Das der Schneidkante
2 zugewandte Ende des Leitorgans 10 umfaßt eine Arbeitsfläche
15, die mit der Materialkahn 12 einen spitzen Winkel
bildet. Die Arbeitsfläche hat im wesentlichen die gleiche
Breite wie der abzuschneidende Materialstreifen, kann aber auch gering breiter sein» In Querrichtung der Materialbahn
gesehen, ist die Arbeitsfläche leicht gewölbt und hat einen Radius, der im wesentlichen demjenigen des
Abschneiders entspricht. Die Arbeitsfläche 15, die zu sehr hoher Oberflächengüte beacfeeitet ist, erstreckt sich
zur ebenen Seite 16 des Leitorgans 10, die; dem zylindrischen Abschneider zugewandt ist* und endet auf gleicher
Höhe wie die Schneidkante. Die genannte Seite des Leitorgans 10 liegt in derselben Eb«ne wie die Schneidkante
Der Abstand zwischen der Arbeitsfläche 15 (insbesondere die zwischen der Arbeitsfläche. 15 und der Seite 16 des
Leitorgans gebildete Kante) ünä%er Schneidkante 2 bestimmt
die Schnittiefe, also deft Anteil an Materialbahn 12,
der mit Hilfe des umlaufenden zylindrischen Abschneiders abzuschneiden ist. Die Schneidkante 2 ist an die zur
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Innenseite des umlaufenden zylindrischen Abschneiders 1
weisende Seite angeschliffen und schneidet einen Streifen
17 der Materiaibahn 12 ab, der mittels einer Vorrichtung
(nicht gezeigt) und eines starken Luftstroms durch die hohle Abschneiderwelle 3 zu einer Sammelstelle
gefördert wird. Zttm besseren Abfiühren des Materialstreifens
17 von der Bearbeitungsstelle kann das Leitorgan 10 einen Luftauslaß aufweisen, der während des Betriebs aufgrund
einer Saugwirkung eine Hebekraft erzeugt, die den Materialstreifen 17 von der Schneidkante 2 weg treibt und
führt. Das Leitorg&n 10 weist ferner einen weiteren Luftauslaß
19 auf, der in einem Vorsprung 20 unmittelbar vor der Arbeitsfläche 15 vorgesehen ist. Mit Hilfe des
Luftauslasses 19 kann die Arbeitsfläche 15 gekühlt werden,
während gleichzeitig der Luftstrom die Reibung zwischen der Arbeitsfläche und der Materialbahn 12 vermindert,
was bei hohen Fertigungsgeschwindigkeiten vorteilhaft ist. Die Luftauslässe IS und 19 sind über Luftschläuche 21
mit einer Druckluftversorgung (nicht gezeigt) verbunden.
Fig. 1 verdeutlicht, wie die Vorrichtung während der Bearbeitung
der Materialbahn positioniert ist. Die Mittenachse des zylindrischen Abschneiders 1 verläuft im wesentlichen
in Bewegungsrichtung der Materialbahn 12, ist jedoch gering geneigt, so daß das die Schneidkante 2 aufweisende
Ende des Abschneiders 1 an der zwischen den Rollen 13 und 14· bewegten! Materialbahn 12 anliegt. Insbesondere
verläuft der aktive Teil der Schneidkante 2, der der Materiälbahn 12 zugewandt ist, etwas unterhalb der Normalebene,
in der die Materialbahn 12 zwischen den Rollen 13 und 14 laufen würde, wenn der zylindrische Abschneider
nicht auf sie einwirken würde. Infolgedessen wird die Materialbaltn
während1 der gesamten Bearbeitungsdauer gegen die Arbeitsfläche 15 des Leitorgans 10 gedrückt, so daß
ausschließlich der Abstand zwischen Arbeitsfläche 15 und
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Schneidkante 2 die Dicke des abgeschnittenen Materialstreifens
17 und damit die Dicke des dickeriverminderten Längsbereichs
der Materialbahn 12 bestimmt. Da nur ca, 0,25 mm der Gesamtdicke von ursprünglich; 0,5 mm der Materialbahn
abzuschneiden sind, ist die Führung der Materialbahn 12 an der Schneidkante 2 vorbei äußerst kritisch. Versuche
haben jedoch ergeben, daß die Vorspannung der Materialbahn 12, die sich dadurch ergibt, daß der zylindrische Abschneider
1 sowie das Leitorgan 10 zwischen den Rollen 13 und 14
gering nach unten bewegt wer;d$ft^ auswicht* um unter allen
normalen Arbeitsbedingungen eift$ft solchen Kontaktdruck der
Materialbahn 12 gegen die Apfee^§fiflache 15 sicherzustellen,
daß die Dicke des abzuschneidenden Materialstreifens ausschließlich
durch den Abstand iEwJlschen Arbeitsfläche 15
und Schneidkante 2 aufrechterhalten und bestimmt werden
kann. Um sicherzustellen, daß die ßlcke des abgeschnittenen Materialstreifens 17 dem Abel änit ,zwischen der Arbeitsfläche
15 und der Schneidkante 2 ents:|}E;ichtr ist es ferner von
großer Bedeutung, und zwar insbesondere im Fall hoher
Vorschubgeschwindigkeiten der M&terialbahn 12, daß die Materialbahn
nur an demjenigen Teil der Arbeitsfläche 15 anliegt,
der der Schneidkante 2 alt nächsten liegt, da andernfalls,
also wenn die MaterialbaiWi 12 an der Arbeitsfläche
in einer Entfernung vor der "Schneidkante 2 anliegen würde, die Materialbahn 12 von der Schneidkante 2 weggedrückt werden
würde, so daß die Dicke des Waterialstreifens 17 geringer
als der Abstand zwischen.der Arbeitsfläche und der
Schneidkante werden;'würde. Ähnliche Auswirkungen wurden bei Versuchen mit umlaufenden Leitorganen beobachtet, da
deren Durchmesser nicht ausreichend klein gemacht werden
können, um sicherzustellen, daß die Materialbahn an dem
Leitorgan nur in einem sehr eng begrenzten Bereich unmittelbar vor der Schneidkante aehliegt.
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Beim Betrieb 4er Vorrichtung nach der Erfindung wird die
Materialbahn 12 tit|t einer typischen Geschwindigkeit von
300-400 m/min bewegt, während gleichzeitig der zylindrische
Abschneider -ilit einer Drehzahl von 800 U/min umläuft
(entsprechend ein^r Umfangsgeschwindigkeit an der Schneidkante
2 von ca. 50 m/min), Bei so hohe;n Geschwindigkeiten
sowohl der Materialbahn als auch des Abschneiders ist es von besonderer Bedeutung, daß möglichst sämtliche Schwingungen
unterdrückt werden. Daher ist die Halterung des zylindrischen Abschneiders 1 ebenso wie die Lagerung der
Leitrollen 13 und 1^· wichtig. Trotz größtmöglicher Genauigkeit
ist es aber iiiLuhX möglich, eine bestimmte Schwingung
im zylindriS.&fcen Abschneider während des Betriebs
zu verhindere. Bei bereits bekannten Vorrichtungen hat diese Schwingung das Aufrechterhalten einer gleichmäßigen
Schnittiefe bei düsiitrt hohen Geschwindigkeiten unmöglich
gemacht; diese P|?j&bleme werden mit der Vorrichtung nach
der Erfindung: be$#it£jjft. Abgesehen von dem Leitorgan 10
und dessen spezie£|ei? Auslegung sowie der Auslegung der
Arbeitsfläche; 15 vtetst die Vorrichtung nach der Erfindung
ein System auf, mit dem einerseits die auftretenden Schwingungen
vermindert werden und andererseits die Auswirkung von Restschwingungen auf die Dicke des abzuschneidenden
Materialstreifens 17 beseitigt wird. Die Schwingungsverminderung wird dadurch erreicht, daß die Abstützeinheit
7, die das Leitorgan 10 haltert, mit Hilfe der Stützrollen
9 an der UmfangsfJMche des zylindrischen Abschneiders nahe
dem freien Ende desselben, das die Schneidkante 2 trägt,
anliegt. Hier wirken die Stützrollen 9 als Abstützung für das freie End^ des zylindrischen Abschneiders und
unterbinden eine Jtadiialbewegung desselben unabhängig davon,
ob eine .soic^i Radialbewegung durch Unregelmäßigkeiten
im Lager 4- oder dil£cft den Einfluß der Schneidkante 2 beim
Abschneiden der Materialbahn bedingt ist. Diese Konstruktion
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trägt erwiesenermaßen wirksam zu einem ruhigeren und gleichmäßigeren Lauf bei. Die Restschwingungen sind zwar
sehr klein, können jedoch im Hinblick auf die extrem kleinen Toleranzen einen negativen Einfluß auf die Schnitttiefe
haben. Durch Koppeln des zylindrischen Abschneiders 1 und der Abstützeinheit 7 mittels der Stützrollen 9
wird jedoch das Leitorgan 10 zwangläufig mit dem zylindrischen Abschneider 1 verbunden und bewegt sich
synchron mit diesem, so daß der Abstand zwischen der Arbeitsfläche 15 und der Schneidkante 2 unabhängig von
Radialbewegungen des Abschneiders zuverlässig mit hoher Genauigkeit aufrechterhalten wird. Da die Materialbahn an
der Arbeitsfläche 15 mit einer bestimmten Vorspannung anliegt, haben gleichmäßige Bewegungen der Arbeitsfläche
und der Schneidkante 2 keine Auswirkung auf die Schnitttiefe, da diese ausschließlich durch den freien Abstand
zwischen Arbeitsfläche und Schneidkante bestimmt ist. Somit ist. auch dann eine gleichmäßige Schnittiefe sichergestellt,
wenn während des Betriebs mit hoher Geschwindigkeit geringe Schwingungen nicht vollständig unterdrückbar
sind.
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Leerseite
Claims (1)
- Patentansprüche1. Vorrichtung zur Dickenverringerung einer bewegten Materialbahn entlang einem Längsabschnitt derselben,- wobei, ein Materialstreifen mittels eines umlaufenden zylindrischen Abschneiders abgeschnitten wird, der auf einer Seite der Materialbahn so angeordnet ist, daß seine Rotationsachse im wesentlichen in Laufrichtung der Materialbahn verläuft,dadurch gekennzeichnet,- daß ein Leitorgan (10) zur Diokenbestimmung des abzuschneidenden Materialstreifens (17) nahe an der Schneidkante (2) des zylindrischen Abschneiders (1) angeordnet und von einer den zylindrischen Abschneider (1) kontaktierenden Abstützeinheit (7) gehalten ist.2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,- daß die Abstützeinheit (7) mittels Stützrollen (9) ander Oberfläche des zylindrischen Abschneiders (1) anliegt.3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,- daß das Leitorgan (10) eine als Arbeitsfläche (15) dienende Gleitfläche aufweist;- die - in Bewegungsrichtung der Materialbahn (12) gesehen - auf gleicher Höhe wie die Schneidkante (2) endet.130061/0429ή·. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,- daß der Abstand zwischen der Arbeitsfläche (1.5) des Leitorgans (10) und der Schneidkante (2) durch Verschieben des Leitorgans (10) längs dem Radius des Abschneiders (1) mittels einer Stellschraube (11) verstellbar 1st.5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,- daß die Arbeitsfläche (15) des Leitorgans (10) mit der Materialbahn (12) einen spitzen Winkel bildet.6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet,- daß die Arbeitsfläche (15) des Leitorgans (10) gleiche oder gering größere Breite als der abzuschneidende Materialstreifen (17) hat.7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet,- daß die Arbeitsfläche (15) - gesehen in Querrichtung der Materialbahn (12) - einen Krümmungsradius entsprechend demjenigen des Abschneiders (1) aufweist.8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet,- daß das Leitorgan (10) Luftauslässe (19) zum Kühlen der Arbeitsfläche (15) aufweist.9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet,- daß sie Luftauslässe (18) zum Führen des abgeschnittenen Materialstreifens (17) aufweist.130061/0429
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