DE4241353A1 - Tänzer für eine bahnförmiges Material verarbeitende Maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tänzer für eine bahnförmiges Material verarbei­ tende Maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Tänzer erfüllen hauptsächlich zwei Funktionen. Zum einen dienen sie als Speicherelement für das bahnförmige Material. Durch die Entfernung der versetzbaren Umlenkrollen von den fest installierten sollte so viel Material ge­ speichert werden können, daß ein Leerzyklus bei der Weiterverarbeitung des Materials ohne einen Stopp der Bahnzuführung gefahren werden kann.

Zum anderen dient der Tänzer als Pufferelement zwischen der Materialzufüh­ rung, die kontinuierlich arbeiten soll, und den weiteren Verarbeitungsstationen, in denen das Material diskontinuierlich weiterbewegt wird.

So werden Tänzer beispielsweise in einigen Tiefziehmaschinen verwendet, bei denen kontinuierlich extrudierte Kunststoffolien taktweise einem Tiefziehwerk­ zeug zugeführt werden, dort während des Tiefziehprozesses verharren und dann das fertige Produkt weitertransportiert wird. Das während des Tiefzieh­ prozesses kontinuierlich weitertransportierte Material wird in dem Tänzer so lange gespeichert, bis ein neuer Takt folgt, d. h. bis ein neuer Folienabschnitt benötigt wird.

Darüber hinaus sind Tänzer Bestandteil von Verpackungsmaschinen, in denen zu Gruppen zusammengestellte Produkte wie Flaschen, Dosen usw. mit einer Verpackungsfolie umschlungen werden, die in einem weiteren Verfahrens­ schritt durch Wärmebehandlung in einem Schrumpftunnel fest um die Produkte geschrumpft werden.

Dabei wird die kontinuierlich von einer Abwickelvorrichtung gelieferte Bahn dem in einer Mittelstellung befindlichen Tänzer zugeführt, von dem sie zunächst kontinuierlich mit einer bestimmten Geschwindigkeit der Ver­ packungsstation zugeführt wird. Nachdem der Anfang der Bahn zwischen Transportband und Produktgruppenunterseite eingeklemmt ist und mit Hilfe einer Schneideinrichtung die benötigte Länge des Bahnabschnitts erzeugt worden ist, fährt ein Arm unter den Bahnabschnitt und schlingt ihn von hinten über die Produktgruppe nach vorn. Über das herabhängende Abschnittende fährt die Produktgruppe, wobei dieses Ende mit dem anderen Abschnittsende zur Überlappung gebracht wird. Bei diesem Umschlingungsprozeß wird kurzzeitig mehr Material benötigt, das dem Tänzer entnommen wird, wobei durch den verstärkten Zug am Bahnmaterial die versetzbar angeordneten Umlenkrol­ len auf die fest installierten Umlenkrollen zubewegt werden. Nach dem Um­ schlingungsprozeß bewegen sich die versetzbar angeordneten Umlenkrollen unter dem Einfluß der Schwerkraft, eventuell mit Federunterstützung, von selbst in die Mittelstellung zurück.

Diese passive Regelung des Tänzers ist, insbesondere bei komplizierten Ver­ arbeitungsabläufen und/oder bei hoher Produktfolge, nicht in der Lage, einen ruckfreien, mit unerwünschten Spannungsspitzen beaufschlagten Bahntrans­ port zu gewährleisten, da sie zu träge und zu grob ist.

Um eine halbwegs problemlose Verarbeitung der Bahn zu gewährleisten, muß sichergestellt sein, daß die versetzbar angeordneten Umlenkrollen möglichst reibungsfrei, gleichmäßig und synchron relativ zu den fest installierten Rollen bewegbar sind.

Dies ist bei beispielsweise 60 Verpackungsvorgängen pro Minute schwierig, zumal auch die Federn nicht unbedingt die gleiche Federkonstante aufweisen, bzw. im Laufe der Zeit diese Konstante Veränderungen unterworfen ist. Außer­ dem ist das Einfädeln der Bahn am Beginn der Produktion kompliziert, da der Anfang der Materialbahn um jede einzelne Umlenkrolle herumgeführt werden muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Tänzer der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Spannungsverhält­ nisse in der Materialbahn praktisch konstant gehalten werden können und so­ mit eine schnellere und sicherere Produktion gewährleistet ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit Hilfe der Merkmale des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Un­ teransprüche.

Dadurch, daß der Tänzer durch das Antriebselement aktiv verstellbar ist, ist es möglich, diese Verstellung dadurch zu steuern, daß ein gespeichertes Verar­ beitungsgeschwindigkeitsprofil (dv2/dt) abgefahren wird. Auf diese Weise wird der Tänzer mit Hilfe des Antriebs in jeweils den dem jeweiligen Geschwindig­ keitswert v2 entsprechenden Zustand versetzt. D. h., wird der Folienabschnitt zunächst mit einer ersten Geschwindigkeit v21 der Verpackungseinheit zuge­ führt, befindet sich der Tänzer in einer Mittelstellung. Wird dann mit der Um­ schlingung der Produkte durch die Folie begonnen, wird kurzzeitig mehr Mate­ rial benötigt, d. h. die Geschwindigkeit v2 muß erhöht werden, der Antrieb fährt die versetzbar angeordneten Umlenkrollen auf die fest installierten zu, um am Ende des Umschlingungsprozesses wieder in die Mittelstellung zurückgefah­ ren zu werden, da die Geschwindigkeit v2 wieder auf den Wert v21 reduziert werden muß, damit der nächste Zyklus beginnen kann.

Eine von der jeweiligen Tänzerstellung abhängige Regelung wirkt gleichzeitig auf die Zuführstation, beispielsweise auf den Antrieb bzw. die Bremse einer Fo­ lienabwickelvorrichtung, so daß die Zuführgeschwindigkeit v1 der Folie stets annähernd konstant ist und Spannungsschwankungen in der Folie praktisch vermieden werden, da die beim Arbeitshub auf die Folie ausgeübte Kraft, die einstellbar ist, über den gesamten Arbeitshub konstant ist.

In Patentanspruch 2 ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Tänzers dargestellt. Die versetzbaren Umlenkrollen sind sämtlich an einem Verschwenkarm angeordnet, an dem der Verstellantrieb an­ greift. Zu Beginn der Produktion werden diese Umlenkrollen zwischen den fest installierten Umlenkrollen hindurchgefahren, so daß zwischen der Gruppe der am Arm angeordneten Umlenkrollen und den fest installierten Umlenkrollen ein Spalt entsteht, durch den der Anfang der Folienbahn geradlinig hindurchgezo­ gen werden kann. Beim Zurückschwenken der am Arm angeordneten Um­ lenkrollen ziehen diese die Folienbahn mit zurück, so daß der mäanderförmige Verlauf der Bahn im Tänzer entsteht. Ein langwieriges, kompliziertes Einfädeln ist somit nicht mehr nötig.

Der Patentanspruch 3 gibt eine vorteilhafte Anordnung der Umlenkrollen am Arm an, wodurch insbesondere der Vorgang der "Einfädelung" weiter verein­ facht wird.

Als Verstellantrieb wird gemäß Patentanspruch 4 vorteilhafterweise ein Druck­ mittelzylinder verwendet, der doppelseitig beaufschlagbar ist. Die Kraftübertra­ gung auf den Arm erfolgt mit Hilfe eines Hebels, der drehfest auf der Schwenkwelle des Armes angeordnet ist. Das Betätigungsmedium für den Druckmittelzylinder kann dabei beispielsweise Druckluft sein, was insofern vorteilhaft ist, da in praktisch jedem Betrieb ein Druckluftnetz ohnehin zur Ver­ fügung steht.

Die Steuerung und Regelung des Tänzerarmes erfolgt dabei über eine externe und eine interne Druckregelung (Anspruch 5).

Gemäß Anspruch 6 erfolgt die externe Druckregelung über zwei parallel ge­ schaltete Druckregler, die über ein Mehrwegeventil (5/3-Ventil) jeweils mit ei­ nem der beiden der durch den Zylinderkolben gebildeten Druckräume im Zy­ linder verbunden sind. Durch das Mehrwegeventil werden die beiden Ex­ tremstellungen des Tänzers verwirklicht. In einer ersten Position des Mehrwe­ geventils wird der Zylinderkolben so bewegt, daß die oben angegebene "Einfädelposition" eingestellt wird. In einer zweiten Position wird der Zylinder­ kolben in die entgegengesetzte Richtung verschoben, so daß der Tänzer voll auffährt und die maximale Speicherkapazität für das bahnförmige Material er­ reicht. Die Druckregler sind für die Kraftübertragung auf die Folie während der Arbeitsstellung verantwortlich.

Mit Hilfe des Mehrwegeventils ist weiterhin eine dritte Position realisierbar, bei der der Tänzer sich in seiner Arbeitsstellung befindet. In dieser Mittelstellung wird die interne Regelung wirksam, bei der gemäß Patentanspruch 7 zwei Druckluftspeicher vorgesehen sind, von denen jeweils einer direkt mit einem der beiden durch den Zylinderkolben gebildeten Druckräume im Zylinder ver­ bunden ist. Der Zylinderkolben befindet sich hierbei praktisch in einem indiffe­ renten Gleichgewicht, so daß er auf schnelle Spannungsänderungen ausglei­ chend reagieren kann.

Mit Hilfe eines Drehimpulsgebers, der die Winkelstellung des Armes über­ wacht, wird der Antrieb der Materialzufuhreinrichtung, wie z. B. der Motor bzw. die Bremse einer Abwickelvorrichtung, auf einen in etwa konstanten Wert aus­ geregelt. Stellt dieser Drehimpulsgeber beispielsweise fest, daß der Tänzerarm die Extremstellung überschreitet, in der der Tänzer die volle Speicherkapazität besitzt, wird aufgrund des Signals des Drehimpulsgebers der Antrieb abge­ schaltet.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das sich auf eine Ver­ packungsmaschine bezieht, im folgenden dargestellt und näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Tänzer mit zugeordneter Abwickelvorrichtung für das bahn­ förmige Material;

Fig. 2 Tänzer in Einfädelposition;

Fig. 3 Tänzer in Arbeitsposition;

Fig. 4 Tänzer in Maximalspeicherstellung und

Fig. 5 Schaltbild der Verstellzylinderregelung.

In den Fig. 1 bis 4 ist der Tänzer in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Er besteht aus einem Rahmengestell 2, wobei die Rahmenseitenteile in etwa dreieckförmig ausgebildet sind. In der oberen Spitze des Dreiecks ist zwischen den Rahmenseitenteilen eine Welle 3 angeordnet, auf der jedem Rahmenseitenteil zugeordnet ein Arm 4 drehfest angeordnet ist. Die Arme 4 sind zwischen den Rahmenseitenteilen 2 angeordnet und verfügen über recht­ winklig von der Armlängsrichtung abstehende, zinkenartig ausgebildete Vor­ sprünge 5, an dessen Enden Umlenkrollen 6 angeordnet sind. Am Rah­ mengestell sind entsprechende Umlenkrollen 7 fest installiert angeordnet. Zur Verschwenkung der Welle 3 und damit der Arme 4 ist ein Druckmittelzylinder 8 vorgesehen, dessen Zylinderkopf 9 am Rahmengestell 2 verschwenkbar be­ festigt ist. Die Kolbenstange 10 greift an einem Hebel 11 an, der drehfest auf einem Ende der Welle 3 sitzt. Zur Detektion des Verdrehwinkels der Welle 3 ist ein Drehimpulsgeber 12 am Rahmengestell angeordnet, der über eine Trans­ mission 13 mit der Welle 3 verbunden ist. Die vom Drehimpulsgeber 12 ermit­ telten Winkelwerte werden in elektrische Signale umgewandelt, die an einen Antrieb 14 einer Folienabwickelvorrichtung 15 weitergegeben werden. Mit 16 ist der Folienwickel bezeichnet. Mit 17 der Zustand, wenn der Folienwickel fast komplett abgewickelt ist. Die abzuwickelnde Folie 18 läuft vom Wickel 16 über eine erste Rolle 19 horizontal auf den Tänzer 1 zu, wird von einer zweiten Rolle 20 in entgegengesetzter Richtung auf die erste am Arm angeordnete Um­ lenkrolle 6 zugeführt, wird von dieser auf die erste fest installierte Umlenkrolle 7 gelenkt und schlingt sich dann mäanderförmig jeweils um eine Umlenkrolle 6 und eine Umlenkrolle 7 bis zur letzten am Arm angeordneten Umlenkrolle 6. Von dort wird sie auf eine Umlenkrolle 21 geleitet, die an einem Vorsprung am Rahmengestell 2 angeordnet ist. Von dort verläuft sie schräg nach unten zu ei­ ner weiteren Rolle 22, von der sie in die nicht dargestellte Verarbeitungsstation geleitet wird.

In der Fig. 2 ist die Stellung des Tänzers 1 dargestellt, in der die Folienbahn 18 in den Tänzer eingefädelt wird. Die am Arm angeordneten Umlenkrollen 6 sind hier zwischen den fest installierten Umlenkrollen 7 hindurchgeschwenkt wor­ den, so daß zwischen den fest installierten Umlenkrollen 7 und den am Arm angeordneten Umlenkrollen 6 ein Einfädelkanal vorhanden ist. Durch diesen Einfädelkanal wird die Materialbahn geradlinig schräg nach oben gezogen und über die letzte am Arm angeordnete Umlenkrolle 6′ auf die Rolle 22 herunter­ gezogen.

In der Fig. 3 ist die Arbeitsstellung des Tänzers 1 dargestellt. Die am Arm an­ geordneten Umlenkrollen 6 sind zurückgeschwenkt worden, wobei sie die Folie 18 zwischen den fest installierten Umlenkrollen 7 hindurch mitgenommen ha­ ben, so daß ein mäanderförmiger Verlauf zwischen den Umlenkrollen 6 und den Umlenkrollen 7 entsteht.

Der Doppelpfeil 23 bezeichnet den Arbeitsbereich des Tänzers 1.

In der Fig. 4 ist die maximale Auslenkung des Armes 4 dargestellt. In dieser Stellung besitzt der Tänzer 1 seine maximale Speicherkapazität.

In den Fig. 2 bis 4 ist lediglich der Tänzer 1 dargestellt, wobei der Übersicht­ lichkeit wegen der Hebel 11, der Drehimpulsgeber 12 und der Antriebszylinder 8 weggelassen wurden.

In der Fig. 5 ist das Prinzipschaltbild der Zylinderregelung dargestellt. Der Zy­ linder 8 ist doppelseitig mit Druckluft beaufschlagbar. Die Druckluftquelle ist mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnet. Zwischen der Druckluftquelle 24 und dem Zylinder 8 sind zwei parallel geschaltete Druckregler 25 und 26 angeord­ net, die über ein 5/3-Wegeventil 27 mit den durch den Zylinderkolben 28 gebil­ deten Teilräumen 29 und 30 des Zylinders 8 in Verbindung stehen. Die Druck­ luftquelle 24 ist gleichzeitig über die Druckregler 25 und 26 und das 5/3-Wege­ ventil mit zwei Luftspeichern 31 und 32 verbunden. Dabei steht der Luftspei­ cher 31 mit dem Teilraum 29 und der Luftspeicher 32 mit dem Teilraum 30 des Zylinders 8 in Verbindung. Das 5/3-Wegeventil ist in drei Positionen a, b und c schaltbar. Hierbei wird durch die Position a die Einfädelposition des Tänzers 1 realisiert und durch die Position c die Maximalauslenkung des Tänzerarmes zur maximalen Speicherkapazität des Tänzers 1. Die Position b realisiert die Ar­ beitsstellung des Tänzers 1, in dieser Position wird der Kolben 28 des Zylinders 8 so gesteuert, wie ein vorgegebenes Verarbeitungsgeschwindigkeitsprofil dies erfordert. Kleinere, schnelle Spannungsänderungen in der Materialbahn (beispielsweise durch Unregelmäßigkeiten im Material selbst hervorgerufen) werden durch die Luftspeicher 31 und 32 abgepuffert.

Der Drehimpulsgeber 12 überwacht dabei die Stellung des Tänzerarmes 4. Läuft dieser aus dem Arbeitsbereich 23 (Fig. 3) hinaus, bewirken die durch den Drehimpulsgeber erzeugten Signale eine Einflußnahme auf den Antrieb 14 der Abwickelstation 15. Im Extremfall, wenn der Tänzerarm 4 über die maximale Speicherstellung hinaus verschwenkt worden ist, wird der Antrieb abgeschal­ tet.

Durch die Kombination der Druckregler 25 und 26 mit den Luftspeichern 31 und 32 ist somit in der Arbeitsstellung des Tänzers 1 eine Förderung des Bahnma­ terials ohne signifikante Spannungsschwankungen ermöglicht.

Claims (8)

1. Tänzer für eine bahnförmiges Material verarbeitende Maschine, insbeson­ dere für eine Verpackungsmaschine, bei der die von einer Materialzuführ­ station kontinuierlich abgegebene Materialbahn diskontinuierlich verarbei­ tet wird, mit einer Anzahl fest installierter Umlenkrollen und einer entspre­ chenden Anzahl relativ zu den festen Rollen versetzbarer Umlenkrollen, die in Zusammenwirken miteinander der Materialbahn einen mäanderförmigen Verlauf geben, wobei der Abstand der Gruppe der fest installierten Um­ lenkrollen zur Gruppe der versetzbaren Umlenkrollen variabel ist, gekennzeichnet durch einen abhängig von einem vorgegebenen Bahnverarbeitungsgeschwindig­ keitsprofil (dv2/dt) steuerbaren Verstellantrieb (8) für die Gruppe der ver­ setzbaren Umlenkrollen (6), sowie mindestens eine Regeleinrichtung (12) zur von der Tänzerstellung abhängigen Regelung der Geschwindigkeit der dem Tänzer (1) zugeführten Materialbahn (18).

2. Tänzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe der fest installierten Umlenkrollen (7) an einem Rahmenge­ stell (2) und die Gruppe der relativ zu den fest installierten Rollen (7) ver­ setzbaren Umlenkrollen (6) an einem verschwenkbar am Rahmengestell (2) gelagerten Arm (4) angeordnet ist, wobei der Verstellantrieb (8) an dem Arm (4) angreift, wodurch der Arm (4) derart verschwenkbar ist, daß die am Arm (4) angeordneten Umlenkrollen (6) zwischen den am Rahmengestell (2) angeordneten Umlenkrollen (7) hindurch bewegbar sind, so daß die durch die Mittellängsachsen der der jeweiligen Umlenkrollengruppe (6, 7) aufgespannten Ebenen in etwa parallel zueinander verlaufen und einen Ab­ stand zueinander aufweisen, der größer ist als der Rollendurchmesser.

3. Tänzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Arm (4) angeordneten Umlenkrollen (6) an den Enden von rechtwinklig vom Arm (4) abstehenden, zinkenartig ausgebildeten Vor­ sprüngen (5) gelagert sind.

4. Tänzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellantrieb (8) ein doppelseitig beaufschlagbarer Druckmit­ telzylinder ist, dessen Kolbenstange (10) an einem drehfest an der Schwenkwelle (3) des Armes (4) angeordneten Hebel (11) angreift.

5. Tänzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelzylinder (8) sowohl über eine externe (25, 26, 27) als auch eine interne (25, 26, 31, 32) Druckregelung verfügt.

6. Tänzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Druckregelung aus zwei parallel geschalteten Druckreglern (25, 26) besteht, die über ein Mehrwegeventil (27) jeweils mit einem der beiden der durch den Zylinderkolben (28) gebildeten Druckräume (29, 30) im Zylinder (8) verbunden sind.

7. Tänzer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die interne Druckregelung darüber hinaus aus zwei Druckluftspeichern (31, 32) besteht, von denen jeweils einer direkt mit einem der beiden durch den Zylinderkolben (28) gebildeten Druckräume (29, 30) im Zylinder (8) verbunden ist.

8. Tänzer nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des Armes (4) relativ zu den fest installierten Umlenkrollen (7) mit Hilfe eines Drehimpulsgebers (12) überwachbar ist, der zur Übertra­ gung von abhängig von der Armstellung erzeugten Steuersignalen mit der Materialzufuhrstation (15,14) verbunden ist.