DE3834979A1 - Vorrichtung zum schneiden einer endlosbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden einer Endlosbahn mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Derartige bekannte Schneidemaschinen haben den Nach­ teil, daß der Schnitt nur bei Stillstand der Bahn durchgeführt werden kann, um Fehlschnitte oder Knautschungen des Papiers zu vermeiden. Hierdurch ent­ steht ein erheblicher Zeitverlust, bis die Bahn für einen weiteren Vorschub erneut gestart werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Schneide­ vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Zeitraum vom Erreichen des Stillstands der Bahn bis zum erneuten Starten, also die Dauer des Stillstands der Bahn auf ein Minimum verringert werden und damit die Schnittleistung, die Zahl der Schnitte pro Stunde, erhöht werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in der Ausbildung der Maschine gemäß der im Kennzeichen des Anspruches angegebenen Merkmalskombination. Erfin­ dungsgemäß finden also die Anlauf- und Bremsphasen des intermittierend bewegten, rotierenden Schneidelements parallel zum Bahnvorschub statt. Das Schneidelement wird bereits zur Schnittstelle heranbeschleunigt, während der Bahnvorschub noch läuft und dabei allmäh­ lich auf 0 verzögert wird. Außerdem wird, während das Messer nach dem Schnitt abgebremst und in seine vorge­ sehene Endstellung gebracht wird, die Bahn bereits wieder gestartet und auf ihre Höchstgeschwindigkeit beschleunigt. Im Idealfall ist für das Minimum der Zeitdifferenz zwischen Erreichen des Bahnstillstands und dem Schnitt der Wert 0 gewählt.

Wenn der Antrieb der Bahn bzw. der Vorschubeinrichtung und der Antrieb des Schneideelements nach einer vorge­ schriebenen Sollwertkurve ihrer Geschwindigkeit und ihr Weg in Abhängigkeit von der Zeit in bekannter Weise exakt geregelt werden, so daß sie bei jedem Ab­ weichen von dem augenblicklichen Sollwert sofort wie­ der auf die Sollkurve ihres vorgeschriebenen Wegs und ihrer vorgeschriebenen Geschwindigkeit zurückgeführt werden, genügt es bereits zur Realisierung der erfin­ dungsgemäßen Lösung den Start-Zeitpunkt für die Be­ wegung des Schneidelements zur Schnittstelle hin so zu wählen, daß das Schneidelement im gleichen Augenblick dort ankommt wie die Trennlinie der Endlosbahn, oder nur sehr kurz danach. Es erfolgt dann im gleichen Augenblick der Schnitt, die Bahn kann unmittelbar an­ schließend sofort wieder beschleunigt werden, während das Messer noch abgebremst wird, damit es in seiner vorgesehenen Endstellung zum Halten kommt. Aus dem an sich bekannten, genau geregelten zeitlichen Verlauf von Geschwindigkeit und/oder Weg sowohl des Schneid­ elements als auch der Bahn läßt sich dieser Startzeit­ punkt des Schneidelements im Verhältnis zur Bahnbewe­ gung leicht ermitteln. Geringfügige Störeinflüsse werden hierbei durch die Wirkung der jeweiligen Regel­ einrichtung des Messerantriebs oder/und des Antriebs für den Bahnvorschub ausgeregelt.

Wenn die Regelungsgenauigkeit des Weges und der Ge­ schwindigkeit von Bahn- und Messerbewegung nicht so hoch ist, daß bereits allein durch entsprechende zeit­ liche Verlegung des Messerstartzeitpunktes der genaue Zeitpunkt des Schnittes exakt in die zeitliche Mitte des Bahnstillstands fällt, besteht im Rahmen der Er­ findung die Möglichkeit, daß die Vorrichtung sich dem genauen Wert des (bei oder nahe an 0 zu wählenden) Zeitdifferenzminimums allmählich iterativ annähert. Dies kann beispielsweise durch Ausbildung der Vor­ richtung mit den in Anspruch 3 angegebenen Merkmalen verwirklicht werden. Durch entsprechendes Ändern der Beschleunigung des Schneidelements, der Verzögerung des Bahnvorschubs und/oder Verschiebung des Start­ zeitpunkts des Schneidelements läßt sich so ein Optimum erreichen. Für die Zwecke der Erfindung er­ weist es sich als vorteilhaft, das Schneidelement gemäß Anspruch 4 auszubilden. Auch eignet sich gut eine Ausführungsform gemäß Anspruch 5. In diesem Falle erweist sich eine Weiterbildung gemäß Anspruch 6 als besonders vorteilhaft. Für die Durchführung von Strei­ fenschnitten empfiehlt sich eine Ausführung gemäß An­ spruch 7.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise auch schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung der Schneidevorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Geschwindigkeit und des Wegs der Bahn und des Schneidelements und

Fig. 3 verschiedene Ausführungsformen des Schneide­ elements.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird eine Papierbahn 1 durch die Vorschubeinrichtung 2 von dem Stapel 3 in bekannter Weise abgezogen und der Schneid­ kante 4 zugeführt. Durch das auf dem Rotationskörper 5 angeordnete Messer 6 wird bei jeder Umdrehung der bei jedem Vorschub direkt über die Schneidkante 4 hinaus­ bewegte vordere Teil der Bahn, der jeweils einer For­ mularlänge entspricht, längs einer vorgegebenen Trenn­ linie abgeschnitten und fällt auf den Blattstapel 7. Die Vorschubeinrichtung 2 und damit die Bahn 1 wird durch einen Motor 8 mit der Geschwindigkeit v, der das Messer 6 tragende Rotationskörper 5 wird durch einen Motor 9 mit der Winkel-Geschwindigkeit angetrieben, was durch die Pfeile angedeutet ist.

Die jeweilige, augenblickliche Geschwindigkeit der Bahn 1 und die Winkel-Geschwindigkeit des Schneid­ elements bzw. des Messers 6 sowie die jeweils von einem bestimmten Zeitpunkt oder von einer bestimmten Stelle an zurückgelegten Wege von Bahn und Messer werden durch je einen Encoder 10 und 11 in bekannter Weise ermittelt und je einer zugeordneten Regelein­ richtung 12 und 13 zugeführt. Je nach Abweichung dieser Istgrößen von in der Regeleinrichtung vorge­ gebenen Sollwerten werden jeweils entsprechende Stell­ größen an die Antriebsmotoren 8 und 9 gegeben. Die Abstimmung der im folgenden noch beschriebenen Be­ wegungen von Bahn 1 und Messer 6 wird über die Ein­ richtung 14 bewirkt.

Die Geschwindigkeiten und zurückgelegten Wege der einzelnen Teile sind in Fig. 2 als Funktion der Zeit dargestellt. Wegen der besseren Übersichtlichkeit sind sie in mehreren, übereinander liegenden Zeilen aufge­ tragen, wobei die Zeit als Abzissenachse in allen Zeilen gleich ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Sollkurve der Bahngeschwindigkeit v einen an sich bekannten, etwa trapezförmigen Verlauf (Fig. 2, 1. Zeile) mit einer linearen Anstiegsrampe und einer linearen Abstiegsrampe. Die Bahn wird jeweils nach einem vorausgegangenen Schnitt zu einem bestimmten Zeitpunkt t ₁ gestartet, in bekannter Weise mit linear ansteigender Geschwindigkeit, also mit konstanter Be­ schleunigung, hochgefahren bis auf einen Maximalwert v _max , der eine längere Zeit konstant eingehalten wird, und dann, wenn die durchzutrennende Schnittlinie auf der Bahn sich der Schneidkante 4 nähert, durch die interne Steuerung der Maschine abgebremst, so daß ihre Geschwindigkeit gemäß der linearen Abstiegsrampe ab­ fällt. Durch die Wirkung der maschineninternen Steue­ rung erreicht die Bahngeschwindigkeit im Zeitpunkt t ₂ den Wert 0, wenn sich die auf der Bahn befindliche Schnittlinie genau an der Schneidkante 4 befindet. Praktisch gleichzeitig oder unmittelbar danach wird der Schnitt durch das Messer 6 ausgeführt. Unmittelbar danach wird die Bahn zum Zeitpunkt t ₃ erneut gestartet und hochbeschleunigt (Fig. 2, Zeile 1). Der ganze Vorgang läuft dann in gleicher Weise von neuem ab.

Zwecks Verkürzung der Stillstandszeit (t ₃-t ₂) und Erhöhung der Schnittzahl pro Zeiteinheit wird das rotierbare Messer zur Ausführung des Schnitts bereits noch während der Bewegung der Bahn gestartet. Es läuft hierbei mit linear ansteigender Winkelgeschwindigkeit (konstante Beschleunigung) hoch, erreicht im Augen­ blick des Schnitts, wenn es die Schneidkante 4 pas­ siert, seine Maximalgeschwindigkeit wird dann sofort wieder abgebremst, um mit linear abnehmender Geschwin­ digkeit seine aus Fig. 1 ersichtliche Ausgangs­ stellung (=0) wieder zu erreichen. Der Verlauf der Messergeschwindigkeit ist in Zeile 2 der Fig. 2 dargestellt. Durch die Regeleinrichtungen werden der Verlauf der Messergeschwindigkeit und auch der der Bahngeschwindigkeit v möglichst exakt eingehalten. Mittels der Einrichtungen 10 bis 14 wird durch ständi­ ge Messung und Vergleich der Zeitpunkte t ₂ (Trennlinie der Bahn hat die Schneidkante erreicht) und t ₀ (Messer passiert Schneidkante) der Startzeitpunkt der Messer­ bewegung t _X, wie aus Fig. 2 ersichtlich, so gewählt, daß der Schnittzeitpunkt t ₀ mit dem Zeitpunkt t ₂ praktisch zusammenfällt oder wenigstens unmittelbar darauf erfolgt.

Um den Regelaufwand nicht so hoch zu treiben, kann eine endliche, geringfügig über 0 liegende Zeitdiffe­ renz (t ₀-t ₂) mit der man sich begnügt, vorgegeben werden. Abweichungen von diesem Wert werden hierbei durch Nachregeln von v und sowie durch Verschieben der Kurvenverläufe von v oder/und bzw. der Zeit­ punkte t ₂ und t _X relativ zueinander ausgeregelt. Das erneute Starten der Bahn (Zeitpunkt t ₃) erfolgt un­ mittelbar mit oder nach dem Schnitt (Zeitpunkt t ₀), während das Messer 6 sich noch mit linear abnehmender Geschwindigkeit in seine Endstellung bewegt.

In der rechten Hälfte der Fig. 2 sind die Bewegungen bei Ausführung eines Streifenschnitts, also bei zwei unmittelbar hintereinander erfolgenden Schnitten mit einem sehr kurzen, dazwischen liegenden Bahnvorschub dargestellt. Das Messer 6 legt hier nicht einen Win­ kelbereich von 360 sondern von 720 Grad zurück. Die Bahn wird hierbei zwischen den zwei Schnittzeitpunkten t ₀₁ und t ₀₂ kurzzeitig noch einmal beschleunigt und gleich wieder abgebremst (Fig. 2, Zeile 1) während das Messer inzwischen mit konstanter Geschwindigkeit weiter läuft (Fig. 2, Zeile 2). Die Bahn rückt hier­ bei um ein kurzes Wegstück von einer Stelle a bis zu einer Stelle b vor, das der Streifenbreite ent­ spricht, wie aus der dritten Zeile der Figur ersicht­ lich ist. Dort sind der von der Bahn 1 während eines Vorschubschrittes jeweils zurückgelegte Weg s und der von dem Messer 6 während der Schnittbewegung zurückge­ legte Umfangswinkel S bzw. S′ (bei Streifenschnitt) dargestellt. Bei linear ansteigender oder abfallender Geschwindigkeit ist der Verlauf des entsprechenden Weges in bekannter Weise parabelförmig, bei konstanter Geschwindigkeit linear. In der letzten Zeile der Fig. 2 sind lediglich auf der Zeitachse die Zeitpunkte der Schnitte markiert.

Fig. 3 zeigt verschiedene Ausführungsformen einer Messerwelle 5 mit mehreren Messern 6, sodaß für eine Schnittbewegung gemäß Fig. 2 lediglich eine Umdrehung von 180 Grad oder 120 Grad erforderlich ist. Das rechte Beispiel der Fig. 3 zeigt eine hin und her bewegbare Messerwelle 5′ mit einem Messer 6′, das zwischen zwei einander gegenüber angeordneten Schneid­ kanten 4′ arbeitet. Die Bewegungen von Papier und Messer sind durch Pfeile gekennzeichnet.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Schneiden einer Endlosbahn, be­ stehend aus einer Vorschubeinrichtung für die Bahn und einer Schneideinrichtung mit mindestens einem intermittierend bewegbarem Schneidelement, durch welches die intermittierend an der Schneid­ einrichtung vorbei bewegbare Bahn jeweils während eines Stillstandes längs einer vorgegebenen Trennlinie durchtrennbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidele­ ment (6) auf einem gekrümmten Weg relativ zur Bahn (1) bewegbar ausgebildet ist, daß der An­ trieb (9) für die Bewegung des Schneidelements (6) noch während des Bahnvorschubs jeweils in einem solchen Zeitpunkt (t _X ) einschaltbar ist, daß bei gegebener Bahnverzögerung und Schneid­ elementbeschleunigung das Schneidelement (6) während des Bahnstillstands auf die Trennlinie zwischen zwei Bahnabschnitten auftrifft, und die Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt (t ₂) des Er­ reichens des Stillstands der Bahn (1) und dem des Schnitts (t ₀) ein Minimum ist, und daß im oder unmittelbar nach dem Zeitpunkt (t ₀) des Schnitts noch während des Abbremsens des Schneidelements (7) der Antrieb (8) für den Bahnvorschub erneut einschaltbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für das Minimum der Wert 0 gewählt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß eine die Zeitdifferenz messende Einrichtung (14) vorgesehen ist, die über mindestens eine Regel­ einrichtung (12, 13) bei Abweichungen der Zeit­ differenz von dem gewählten Minimum auf den An­ trieb (9) für die Bewegung des Schneidelements (6) oder/und den Antrieb (8) für den Bahnvorschub im Sinne einer Beseitigung dieser Abweichungen einwirkt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der fol­ genden, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schneidelement als ein Rotations­ körper (5) mit einer oder mehreren, an seinem Um­ fang entsprechend versetzt angeordneten Messer­ schneiden (6) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der fol­ genden, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schneidelement als ein hin und her schwingender Rotationskörper ausgebildet ist, dessen Schneide durch Schwenkbewegungen gegen eine feste Schneidkante den Schnitt ausführt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung durch eine Kurbelschwinge aus einer gesteuerten Rotationsbewegung ableitbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der fol­ genden, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schneidelement als ein hin und her schwingender Rotationskörper (5′) ausgebildet ist, dessen eine Schneide (6′) eine Schwenkbewegung gegen zwei feste Schneidkanten (4′) ausführt.