DE4122273A1 - Vorrichtung zum transversalen schneiden eines sich fortbewegenden streifens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum transver­ salen Schneiden eines ununterbrochen längs einer vorbestimm­ ten Bahn sich fortbewegenden Streifens in Längsabschnitte.

Zum Herstellen von Längsabschnitten eines Bahn- oder Flachma­ terials wird üblicherweise ein Streifen des ununterbrochen sich längs einer vorbestimmten Bahn fortbewegenden Materials in Querrichtung und wenigstens teilweise geschnitten, indem der Streifen durch eine Schneidvorrichtung geführt wird, wel­ che zwei Trommeln oder Rollen umfaßt, von denen eine mit einer Klinge und die andere mit einem mit der Klinge zusam­ menwirkenden Schneidblock oder Amboß ausgestattet ist, und indem die Rollen in entgegengesetzen Richtungen gedreht wer­ den, so daß die Klinge in regelmäßigen Abständen mit dem Am­ boß zusammentrifft, um den Streifen zu schneiden.

Ein Nachteil von bekannten Schneidvorrichtungen der oben ange­ gebenen Gattung ist, daß sie relativ starke Geräusche hervor­ rufen, was darauf zurückzuführen ist, daß die Klinge notwen­ digerweise gegen den Schneidblock oder Amboß schlägt, wenn der Streifen geschnitten wird. Darüber hinaus hat die dauernde Berührung zwischen der Klinge und dem Amboß einen schnellen Abrieb zur Folge, so daß insofern zumindest die Klinge häu­ fig geschärft werden muß.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Schneiden von kontinuierlich sich bewegenden Streifen zu schaffen, die von den vorstehend erwähnten Nachteilen frei ist, d. h. verhältnismäßig geräuscharm arbeitet und ein Nacharbeiten an der Klinge und/oder dem damit zusammenwirken­ den Amboß vermeidet.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum transversalen und wenigstens teilweisen Schneiden eines ununterbrochen längs einer vorbestimmten Bahn sich fortbewegenden Streifens ge­ schaffen, wobei die Vorrichtung Mittel zum Transport sowie zur Führung des Streifens längs der genannten Bahn sowie durch eine Schneidstation hindurch und ein Schneidaggregat, um aufeinanderfolgend eine Reihe von wenigstens teilweisen transversalen Schnitten durch den Streifen hindurch zu fer­ tigen, umfaßt. Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß das Schneidaggregat eine Laserstrahlquelle, die einen Primär-Laserstrahl aussendet, einen Schneidkopf und eine erste Trageinrichtung, mit welcher der Schneidkopf um eine im wesentlichen zum Laserstrahl parallele Achse drehbar ver­ bunden ist, enthält, daß der Schneidkopf reflektierende, den Laserstrahl empfangende sowie wenigstens einen reflektierten transversalen Strahl bildende Glieder, den reflektierten Strahl auf einen Brennpunkt fokussierende Linsenelemente und eine zweite, die Reflexionsglieder sowie die Linsenelemente lagernde Trageinrichtung umfaßt und daß die zweite Tragein­ richtung um die genannte Achse dreht, um den Brennpunkt längs einer ringförmigen Umlaufbahn zu bewegen, deren Ebene die Bewegungsbahn des Streifens in der Schneidstation kreuzt sowie einen vorgegebenen Winkel mit einer die Bewegungsbahn des Streifens kreuzenden Linie bildet.

Gemäß einer Ausführungsform der oben skizzierten Vorrichtung enthalten die Transport- sowie Führungsmittel vorzugsweise eine den Streifen durch die Schneidstation transportierende Saugwalze, die periphere Kehlen besitzt, über welche sich der Streifen in der Schneidstation in seiner Längsrichtung erstreckt.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von zwei bevorzugten, den Erfindungsgegenstand in keiner Weise beschränkenden beispielhaften Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 perspektivische Teilansichten von bestimmten Arten von Streifen, die unter Verwendung der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung geschnitten oder durchgetrennt werden;

Fig. 4 einen schematischen Axialschnitt einer ersten Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum trans­ versalen Schneiden;

Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf eine Einzelheit der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 6 eine teilweise aufgeschnittene Perspektivdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum transversalen Schneiden, wobei einige Teile der Einfachheit halber weggelassen wurden.

Die Fig. 1-3 zeigen drei Streifen 1, 4 und 6, von denen der erste Streifen 1 durchgehende Transversalschnitte 2 hat, die ihn in bestimmte Längsabschnitte 3 trennen, der zweite Strei­ fen 4 perforierte Transversalschnitte 5 hat, die die Längsab­ schnitte 3 bestimmen und der dritte Streifen 6 perforierte Transversalschnitte 5 und zwischen aufeinanderfolgenden Transversalschnitten 5 perforierte Teilschnitte 7 hat, die eine Abreißlinie bestimmen, welche, wenn sie mit einer wei­ teren (nicht dargestellten) und axial über den Längsabschnitt 3 sich erstreckenden Abreißlinie verbunden werden, für ein anschließendes Heraustrennen eines Teils des Längsabschnitts 3 dienen.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, werden die Streifen 1 und 4 durch eine Vorrichtung 8 geschnitten, die eine Laserstrahlquelle 9 umfaßt, welche eine kontinuierliche Laserstrahlquelle für kontinuierliche Transversalschnitte 2 oder eine elektronisch gepulste Laserstrahlquelle für perforierte Transversalschnit­ te 5 ist.

Der Streifen 1 oder 4 wird der Schneidvorrichtung 8 kontinu­ ierlich durch eine Zufuhrvorrichtung 10 zugeführt, die eine durch (nicht dargestellte) Antriebseinrichtungen gedrehte Walze 11 enthält, welche um die Achse 12 der Welle 13 dreht. Für den Transport des Streifens 1 oder 4 weist der Außenum­ fang der Walze 11 eine Anzahl von radialen Durchlässen 14 auf, die in bekannter Weise mit einem (nicht dargestellten) Saugsystem verbunden sind. Ferner ist in der Walze 11 eine Anzahl von peripheren Kehlen 15 parallel zu Achse 12 und mit gleichen Abständen um den Umfang der Walze 11 herum aus­ gebildet, wobei diese Abstände den geforderten Längsabschnit­ ten 3 gleich sind.

Die Walze 11 fördert den Streifen 1 oder 4 durch eine Schneid­ station 16, in welcher er in die Längsabschnitte 3 geschnit­ ten wird, die anschließend von der Walze 11 auf eine dazu tangierend liegende Austragwalze 17 mit ebenfalls bekannten Saugeinrichtungen transportiert werden.

Die Schneidvorrichtung 8 umfaßt ein Schneidaggregat 18, das seinerseits zusätzlich zur Laserstrahlquelle einen Träger enthält, der im gezeigten Beispiel aus einer Wand 19 be­ steht, die eine zylindrische Muffe 20 trägt, deren Achse 21 mit der Achse des von der Laserstrahlquelle 9 ausgesandten Laserstrahls 22 zusammenfällt.

In die Muffe 20 ist ein drehender Schneidkopf 23 einge­ setzt, der durch (nicht dargestellte) Antriebseinrichtun­ gen mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit um die Achse 21 gedreht wird und eine hohlzylindrische Trommel 24 umfaßt, die mit Bezug zur Muffe 20 auf der zur Laserstrahlquelle 9 entgegengesetzten Seite außerhalb von dieser angeordnet ist. Die Trommel 24 ist zur Achse 21 koaxial und besitzt eine zylin­ drische Seitenwand 25, die an der der Muffe 20 zugewandten Seite durch ein erstes, ebenes Ringwandstück 26 sowie auf der entgegengesetzten Seite durch ein zweites, durchgehendes, flaches Wandstück 27, das zum Wandstück 26 parallel und zur Achse 21 rechtwinklig liegt, abgeschlossen ist. Vom Innen­ umfang des Ringwandstücks 26 erstreckt sich koaxial mit der Achse 21 ein hohlzylindrischer Ansatz oder Mantel 28, der mit der Innenfläche der Muffe 20 durch zwischengefügte Lager 29 in Verbindung steht. An dem der Laserstrahlquelle 9 zugewand­ ten Ende ist der Mantel 28 von einem Ringwandstück 30 abge­ schlossen, von dessen Innenumfang ein weiterer hohlzylindri­ scher Ansatz oder Mantel sich zur Laserstrahlquelle 9 hin er­ streckt. Das offene, freie Ende dieses Mantels 31, das zur Laserstrahlquelle 9 hin zeigt, bildet den Einlaß für den Laser­ strahl 22 in den Schneidkopf 23.

Das durchgehende, die Trommel 24 an ihrer Stirnseite abschlie­ ßende Wandstück 27 weist einen inneren, zur Achse 21 koaxialen Vorsprung oder Schaft 32 auf, der auf der der Laserstrahlquel­ le 9 zugewandten Seite von zwei Reflexionsflächen 33 und 34 bestimmt oder abgeschlossen wird, die zur Ausbildung eines rechtwinkligen, V-förmigen Zweiflächners verbunden sind, dessen der Laserstrahlquelle 9 zugewandte Kante die Achse 21 kreuzt. Beide Reflexionsflächen 33 und 34 bilden mit der Achse 21 einen Winkel mit im wesentlichen 45°, um jeweilige Hälften eines Strahls 22 aufzufangen und jeweilige reflektier­ te Strahlen 35 sowie 36 zu bestimmen, die radial auswärts auf zugeordnete Fokussierlinsen 37 und 38 gerichtet werden, die in für diese jeweils vorgesehene, durch die Seitenwand 25 verlaufende radiale Löcher 39 eingebaut sind.

Die Linsen 37 und 38 fokussieren jeweils reflektierte Strah­ len 35 und 36 auf zugeordnete Brennpunkte F, die auf Grund der Drehung des Schneidkopfes 23 um die Achse 21 längs einer Umlaufbahn 40 sich bewegen, welche die Bewegungsbahn des Streifens 1 oder 4 an der Schneidstation 16 kreuzt.

Wie die Fig. 5 zeigt, liegt die Umlaufbahn 40 in einer zur Achse 21 rechtwinkligen Ebene, die einen Winkel A mit einer Erzeugenden der Walze 11, die quer zur Achse 21 liegt, d. h. mit der Achse von einer der Kehlen 15, bildet, wobei der Sinus dieses Winkels A im wesentlichen gleich dem Verhältnis zwischen der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Streifens 1 oder 4 und der Geschwindigkeit, mit welcher sich jeder Brenn­ punkt F längs der Umlaufbahn bewegt, ist. Auch ist das Ge­ schwindigkeitsverhältnis der Walze 11 und des Schneidkopfes 23 derart, daß ein längs der Umlaufbahn 40 sich bewegender Brennpunkt F die Schneidstation 16 gleichzeitig mit dem Ende einer stromauf mit Bezug zur Laufrichtung des Brenn­ punktes F längs der Umlaufbahn 40 angeordneten Kehle 15 er­ reicht.

Über der Muffe 20 trägt die Wand 19 eine im wesentlichen ho­ rizontale Konsole 41, deren freies Ende einstückig mit einer gekrümmten Platte 42 versehen ist, die koaxial zu sowie außen­ seitig der Seitenwand 25 und diametral entgegengesetzt zur Schneidstation 16 verläuft.

Gemäß einer (nicht dargestellten) Abwandlung wirkt die Plat­ te 42 als eine Abschirm- oder Abblendvorrichtung, die im we­ sentlichen den gesamten Schneidkopf 23 umgibt und ein seit­ liches (nicht dargestelltes) der Schneidstation 16 zugewand­ tes Fenster hat, das weit genug ist, um dem reflektierten oder abgelenkten Strahl 35, 36 die Möglichkeit zu bieten, den Streifen 1 oder 4 zu erreichen, um einen jeweiligen Schnitt 2 oder 5 auszuführen.

Alternativ umschließt die Platte 42, wie in Fig. 4 gezeigt ist, den Schneidkopf 23 auf einem Bogen, der im wesentli­ chen demjenigen gleich ist, mit welchem jeder Strahl 35 und 36 den Streifen 1 oder 4 schneidet, und der Strahl 22 wird zwischen der Strahlquelle 9 sowie dem Schneidaggregat 18 durch eine Abschirm- oder Abblendvorrichtung 43 aufgefangen, die eine zur Achse 21 parallele sowie durch (nicht dargestellte) Antriebseinrichtungen mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Schneidkopf 23 gedrehte Antriebswelle 44 enthält. Die Abblendvorrichtung 43 schließt auch eine Scheibe 45 ein, von der ein Umfangsabschnitt den Strahl 22 auffängt und die zwei diametral einander gegenüberliegende radiale Fenster oder Ausschnitte 46 und 47 besitzt, durch welche der Strahl 22 tritt, solange einer der Brennpunkte F über den Schneidwin­ kel durch die Schneidstation 16 sich bewegt.

Gemäß einer weiteren (nicht dargestellten) Abwandlung trägt der Vorsprung 32 eine Reflexionsfläche 33, 34 und hat die Scheibe 45, wenn sie vorhanden ist, ein Fenster 46 sowie 47, wobei sie sich zusammen mit dem Schneidaggregat 18 mit zur Ausführungsform von Fig. 4 doppelter Geschwindigkeit dreht.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform transportiert die Zufuhrvorrichtung 10 im tatsächlichen Betrieb den Streifen 1 oder 4 in der Richtung des Pfeils 48 - in diesem Fall horizontal - auf die Walze 11, wobei sich der Streifen 1 oder 4 mit einer konstanten Geschwindigkeit längs einer im wesent­ lichen geraden, zur Walze 11 tangentialen Bahn bewegt.

Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Schneidkopfes 23 und der Walze 11 werden so reguliert, daß für jede Drehung der Wal­ ze 11, die gleich dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfol­ genden Kehlen 15 ist, der Schneidkopf 23 um die Achse 21 mit 180° dreht.

Wenn der Schneidkopf 23 um die Achse 21 gedreht wird, so bewegen sich die Brennpunkte F längs der Umlaufbahn 40, deren Ebene, wie bereits festgestellt wurde, so liegt, daß jeder Brennpunkt F sich längs einer zugeordneten Kehle 15 bewe­ gen kann, die ihrerseits eine Bewegung mit konstanter Geschwin­ digkeit mit der Walze 11 ausführt, so daß aufeinanderfolgende Schnitte 2 oder 5 ausgeführt werden können, die den Streifen 1 oder 4 in die Längsabschnitte 3 trennen. Sobald jeder Brennpunkt F die jeweilige Kehle 15 verläßt, wird der Strahl 22 von der Abblendvorrichtung 43 oder alternativ der Strahl 35 bzw. 36 von der Platte 42 aufgefangen.

Die Ausführungsform von Fig. 6 bezieht sich auf eine Schneid­ vorrichtung 49, die anstelle der Abblendvorrichtung 43 der Schneidvorrichtung 8 eine Abschirmvorrichtung 50 umfaßt, deren Scheibe 51 zwei periphere Ausschnitte oder Durchlässe 52 und 53 von unterschiedlicher Größenabmessung besitzt, um Schnitte 5 und 7 im Streifen 6 zu fertigen, wobei die Schei­ be 51 mit der doppelten Geschwindigkeit gegenüber der Schei­ be 45 dreht und die Walze 11 zwischen jedem Paar von be­ nachbarten Kehlen 15 eine kürzere Teilkehle 54 enthält.

Die Schneidvorrichtung 49 arbeitet in exakt derselben Weise wie die Schneidvorrichtung 8, weshalb eine weitere Erläute­ rung nicht notwendig ist.

Eine Vorrichtung zum Schneiden eines kontinuierlich auf einer Walze durch eine Schneidstation geführten Streifens wird offenbart, wobei eine Reihe von wenigstens teilweisen Transversalschnitten aufeinanderfolgend im Streifen durch ein Schneidaggregat gefertigt wird. In dem Schneidaggregat empfängt eine hohlzylindrische Trommel einen von einer Laser­ strahlquelle ausgesandten Laserstrahl und fokussiert diesen auf wenigstens einen Punkt, der sich bei einem Drehen der hohlzylindrischen Trommel längs einer ringförmigen Umlauf­ bahn bewegt, deren Ebene die Bewegungsbahn des Streifens in der Schneidstation kreuzt und einen vorgegebenen Winkel mit einer die Bewegungsbahn des Streifens kreuzenden Linie bildet.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum transversalen und wenigstens teilweisen Schneiden eines ununterbrochen längs einer vorbestimmten Bahn sich fortbewegenden Streifens (1, 4, 6), wobei die Vorrichtung (8, 49) Mittel (10) zum Transport sowie zur Führung des Streifens längs der genannten Bahn sowie durch eine Schneidstation (16) hindurch und ein Schneidaggregat (18), um aufeinanderfolgend eine Reihe von wenigstens teil­ weisen transversalen Schnitten (2, 5, 7) durch den Strei­ fen (1, 4, 6) hindurch zu fertigen, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidaggregat (18) eine La­ serstrahlquelle (9), die einen Primär-Laserstrahl (22) aussendet, einen Schneidkopf (23) und eine erste Trag­ einrichtung (19), mit welcher der Schneidkopf um eine im wesentlichen zum Laserstrahl (22) parallele Achse (21) drehbar verbunden ist, enthält, daß der Schneidkopf (23) reflektierende, den Laserstrahl (22) empfangende so­ wie wenigstens einen reflektierten transversalen Strahl (35, 36) bildende Glieder (33, 34), den reflektierten Strahl auf einen Brennpunkt (F) fokussierende Linsen­ elemente (37, 38) und eine zweite, die Reflexionsglie­ der (33, 34) sowie die Linsenelemente (37, 38) lagern­ de Trageinrichtung (24) umfaßt und daß die zweite Trag­ einrichtung um die genannte Achse (21) dreht, um den Brenn­ punkt (F) längs einer ringförmigen Umlaufbahn (40) zu bewegen, deren Ebene die Bewegungsbahn des Streifens (1, 4, 6) in der Schneidstation (16) kreuzt sowie einen vorgegebenen Winkel (A) mit einer die Bewegungsbahn des Streifens kreuzenden Linie bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transport- sowie Führungsmittel (10) eine den Strei­ fen (1, 4, 6) durch die Schneidstation transportierende Saugwalze (11) enthalten, die periphere Kehlen (15, 54) besitzt, über welche sich der Streifen in der Schneid­ station (16) in seiner Längsrichtung erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsglieder zwei zueinander rechtwinklige Reflexionsflächen (33, 34) umfassen, von denen jede einen Winkel von im wesentlichen 45° mit der genannten Achse (21) bildet sowie jeweils einen der reflektierten Strah­ len (35, 36) bestimmt und durch das zugeordnete Linsen­ element (37, 38) lenkt, um auf einen jeweiligen Brenn­ punkt (F) fokussiert zu werden.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Trageinrichtung eine hohlzylindrische, zu der genannten Achse (21) koaxia­ le Trommel (24) ist, die eine im wesentlichen zylindri­ sche, die Linsenelemente (37, 38) lagernde Seitenwand (25) und eine Stirnwand (27), an der die Reflexions­ glieder (33, 34) gehalten sind, umfaßt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Abschirmeinrichtungen (42), die den reflektierten Strahl (35, 36) auffangen, wenn sich der jeweilige Brennpunkt (F) außerhalb der Schneidstation (16) befindet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn­ zeichnet durch Abschirmeinrichtungen (43, 50), die den Primär-Laserstrahl (22) auffangen, wenn sich der Brenn­ punkt (F) des reflektierten Strahls (36, 37) außerhalb der Schneidstation (16) befindet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmeinrichtungen (43, 50) eine um eine zweite, zu der genannten Achse (21) parallele Achse drehende Scheibe (45, 51) umfassen, die wenigstens einen mit der Scheibe sich längs einer den Primär-Laserstrahl (22) kreuzenden Umlaufbahn bewegenden Ausschnitt (46, 47, 52, 53) besitzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Ausschnitts (46, 47, 52, 53), gemessen längs seiner Umlaufbahn, eine Funktion der Länge des jeweils zu­ gehörigen Transversalschnitts (2, 5, 7) ist.