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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden
von zueinander benachbarten Gegenständen, die mit Löchern versehen
sind, wie beispielsweise Papierrollen miteinander, wobei das Verfahren
den Schritt des Einführens einer
Buchse durch die zentralen Bohrungen von zwei oder mehr zueinander
benachbarten Papierrollen aufweist. Die Erfindung bezieht sich auch
auf eine Vorrichtung, die zum Durchführen des Verfahrens geeignet
ist, wobei die Vorrichtung eine durch die zentralen Bohrungen der
zueinander benachbarten und miteinander zu verbindenden Gegenstände einführbare Buchse
aufweist.
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Dementsprechend
betrifft das Gebiet der Erfindung die Verbindung von Gegenständen miteinander,
die mit Löchern
versehen sind, und zwar mittels ihrer Löcher. Typische Beispiele von
derartigen Gegenständen
sind Bahnrollen unterschiedlicher Art von Produkten, die um eine
hohle Kernrolle gewunden sind, wie beispielsweise Papier, Karton-
oder Kunststoffbahnrollen. Im Folgenden wird die unten gegebene
Beschreibung der Erfindung auf die Anwendung der Erfindung in Bezug
auf Papierbahnrollen gerichtet.
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Eine
breite Papierbahn, die auf einer Papierherstellungsmaschine hergestellt
worden ist, wird auf einem Schneidgerät in schmalere Bahnen geteilt, woraufhin
die Bahnen auf einen Rollenkern aus einer mehrfachlagigen Papierschicht
gewickelt werden, der kurz auch als Kern bezeichnet wird, in Kundenrollen.
Die Breite von derartigen Kundenrollen kann in dem Bereich zwischen
100 mm und 4000 mm schwanken und ihre Durchmesser können mehr
als 1500 mm betragen. Herkömmlich
werden die Rollen durch Roll- und Übertragungsmechanismen in eine horizontale
Stellung gehandhabt und transportiert. Mit einer Breite von 100
mm bis 400 mm kann die Handhabung der Rollen problematisch sein,
da das Verhältnis
des Durchmessers zu ihrer Breite zwischen 3 und 10 schwanken kann.
Um die Handhabung und die Verpackung von derartigen scheibenähnlichen
Gegenständen
zu optimieren, werden sie vorzugsweise in kombinierten Gruppen oder
in Paaren behandelt. Allerdings ist die Handhabung von Rollen beispielsweise
auf Förderbändern, insbesondere
in den Übergangsabschnitten
von denselben, sehr problematisch, da diese Rollen leicht überkippen
können
und sich im Allgemeinen nicht in der selben Geschwindigkeit drehen.
Um diese Komplikationen zu überwinden,
wird eine Anzahl von schmaleren Rollen miteinander verbunden, um
sie leichter handhaben zu können.
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Das
Verbinden der Rollen miteinander findet beispielsweise durch das
Wickeln einer flexiblen Kunststoffhülle axial um die Rollengruppe
oder durch das Zusammenbinden der Rollen miteinander unter Verwendung
von schmalen Bändern
statt, die durch die zentralen Bohrungen der axial aufeinander ausgerichteten
Rollen hindurchgewunden werden. Eine Kunststoffhülle oder ein Kunststoffband
ist schwierig zu verwenden, da das eine zusätzliche manuelle Tätigkeit
oder spezielle Werkzeuge für
das Aufwickeln oder Zusammenklemmen erfordert. Wenn ein schmales
Band verwendet wird, wird auch ein schützendes Eckstück benötigt, um
eine Beschädigung
an den Kanten der Papierrolle zu vermeiden. Außerdem ist Kunststoff ein Fremdmaterial
in einer Papierherstellungsanlage und seine Verwendung wird aufgrund
des Risikos gescheut, Kunststoffmüll im Papierherstellungsverfahren
zu haben.
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Ein
weiteres aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zum Verbinden
von Rollen miteinander ist es, eine Buchse oder eine Stange durch
die aufeinander ausgerichteten Rollenkerne zu platzieren (US-A-5,377,831).
Die Verwendung einer Buchse schließt den Nachteil ein, dass das
Einführen
der Buchse in das Zentrum der Rollenkerne es erfordert, dass die
Buchse einen Außendurchmesser
besitzt, der geringfügig
kleiner ist als der Innendurchmesser der zentralen Kernbohrung.
Allerdings versagt diese Anordnung dann, wenn die Rollen eng zusammengehalten
werden sollen. Eine Verbindungsstange ist in dieser Hinsicht eine
noch schlechtere Lösung.
Während
des Transportes der Rollen neigen diese dazu, sich voneinander zu
trennen, wodurch die verbindenden Buchsen oder Stangen sich leicht
in den zentralen Löchern
der Rollen bewegen und sogar aus ihren Positionen auf diese Weise
vollständig gelöst werden können. Gleichzeitig
können
auch einseitig gespaltene Buchsen verwendet werden, die knapp sitzend
in der zentralen Bohrung befestigt sind. Selbst derartige gespaltene
Buchsen können
nicht immer verwendet werden, um eine Gruppe von Rollen in einer
befriedigenden Weise miteinander zu befestigen. Außerdem kann
das Einführen
von derartigen Buchsen insbesondere dann schwierig werden, wenn
eine große Zahl
von Rollen miteinander verbunden werden soll. Das Entfernen von
einer knapp sitzenden Buchse kann am Ort des Endverbrauchers in
seiner Anlage schwierig werden, da sie beispielsweise aufgrund von
Feuchtigkeit geschwollen sein kann.
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Miteinander
verbundene Rollen werden im Allgemeinen so verpackt, dass um ihren
Umfang eine Anzahl von Hüllenwicklungen
herumgewickelt wird, deren Kanten gegen die Stirnseiten der Verpackungen
gefalzt werden, woraufhin auf den umgefalzten Umschlagkanten Stirnstücke platziert
werden. Falls die Rollen nicht eng gegeneinander stoßen, dann können sie
sich innerhalb der Verpackung bewegen, wodurch das Stapeln der Rollen
vertikal übereinander
Knitterfalten an den Stoßlinien
der Rollen erzeugt. Während
der Handhabung und des Transportes der Rollen in ihrer Verpackung
kann eine Beschädigung
ganz leicht auftreten, falls die Rollen und ihre Verpackungen nicht
eng gegeneinanderstoßen.
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Im
Allgemeinen werden die Scheiben ähnelnden
schmalsten Bahnrollen durch das Aufstapeln von Rollen aufeinander
auf einer Transportpalette mit ihren flachen Seiten nach unten verpackt,
woraufhin die Rollen in einer sogenannten Schrumpffolie verpackt
werden und dann als palettierte Einheitsladungen gehandhabt werden.
Ein Nachteil dieser Art von Verpackung besteht darin, dass ein getrennter Arbeitsschritt
benötigt
wird, um die Rollen aufzustapeln. Außerdem sind Transportpaletten
teuer und werden nach ihrer Verwendung zu Abfallmaterial.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verbinden
von benachbarten Gegenständen
miteinander vorzuschlagen, die mit konzentrischen Löchern ausgerüstet sind.
Das Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass die Buchse aus wenigstens
zwei voneinander getrennten Teilen gebildet ist, die in die innere
Bohrung der Gegenstände
relativ zueinander bewegt werden, wobei die Teile durch zueinander
passende Trennungsoberflächen
der Buchsenteile geführt
werden, wobei wenigstens eine der zueinander passenden Oberflächen eine
wenigstens teilweise spiralförmige
Form in Richtung der Längsachse
der Buchse besitzt, so dass der äußere Durchmesser
der Buchse zunimmt, und so die Buchse veranlasst, sich in den zentralen Bohrungen
der Gegenstände
enganliegend auszudehnen.
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Um
dieses Verfahren durchzuführen,
wird dieses gemäß der Erfindung
erreicht mit einer Buchsenvorrichtung, die sich dadurch auszeichnet,
dass die Buchse wenigstens zwei voneinander getrennte Teile aufweist,
die miteinander an zueinander passenden Trennungsoberflächen der
Buchsenteile zusammenwirken, wobei wenigstens eine der zueinander
passenden Oberflächen
zumindest teilweise spiralförmig
ausgebildet ist.
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Beschreibungen
von bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen der
vorliegenden Anmeldung offenbart.
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Soweit
dieses Verfahren und diese Vorrichtung gemäß der Erfindung es möglich machen,
Gegenstände
in einer zuverlässigen
Weise miteinander zu verbinden, kann es von Vorteil sein, dies für Gegenstände zu verwenden,
die größer sind
als solche, die üblicherweise
im Stand der Technik miteinander verpackt werden. Als Ergebnis können die
Einheitsladungen, die gehandhabt werden, größer gemacht werden, wodurch
auch die Verpackungs- und Handhabungskapazität eines Produktionssystems
verbessert wird und die Betriebskosten dementsprechend gesenkt werden.
Mittels der Verwendung des gleichen Materials (Anspruch 9) zum Herstellen
sowohl der Vorrichtung als auch der zentralen Kerne des Gegenstandes
kann die Herstellung dieser Elemente so angeordnet werden, dass
sie an der Anlage stattfindet, wodurch Vorteile sowohl in der Herstellung
als auch bei der Logistik erzielt werden. Die Kerne sind vorteilhafterweise
miteinander mittels von vorhandenen Vorrichtungen (Buchsen) verbunden,
und zwar bereits in Verbindung mit der Herstellung der zentralen Kerne
oder alternativ vor dem Aufwickeln der Papierbahn, wodurch keine
zusätzlichen
Arbeitsschritte benötigt
werden, um die Papierbahnrollen miteinander nach dem Wickeln zu
verbinden. Hat man die Buchsen und die Rollenkerne aus dem gleichen
Material gemacht, können
sie auch gemeinsam entsorgt oder wiederaufgearbeitet werden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung im Detail mit der Hilfe eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschreiben, in denen
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1 eine
teilweise geschnittene Ansicht von zueinander benachbarten gruppierten
Gegenständen
ist (zum Beispiel von Papierrollen), die miteinander entsprechend
der Erfindung verbunden sind;
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2 eine
vergrößerte Ansicht
von zwei Gegenständen
ist, die miteinander mittels Buchsen mit einer kürzeren Länge (L3)
verbunden sind;
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3 und 4 eine
Vorrichtung gemäß der Erfindung
veranschaulichen, die in einer Ebene abgewickelt ist, um die Form
der zueinander passenden Oberflächen
und die Funktion der Vorrichtung zu erhellen; und
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5 eine
teilweise geschnittene Ansicht einer anderen beispielhaften Ausführungsform
der Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist.
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In
der 1 ist eine Gruppe von benachbart zueinander angeordneten,
im Wesentlichen konzentrischen Gegenständen wie beispielsweise Papierrollen 1 gezeigt,
die miteinander verbunden werden sollen. Während die im Folgenden erörterten
Gegenstände
im Allgemeinen als Papierrollen in Bezug genommen werden, können beliebige
andere Gegenstände
von ähnlicher
Art ebenfalls mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung miteinander
verbunden werden. Jeweils eine der Papierrollen ist mit einem hohlen
Kern 2 versehen, durch dessen zentrale Bohrung eine Vorrichtung 3 gemäß der Erfindung
zum Verbinden der Papierrollen 1 miteinander eingeführt ist.
Die Vorrichtung wird durch eine Buchse 3 gebildet, die
in wenigstens zwei Teile in ihrer Längsrichtung unterteilt ist.
Die Längsteilung
der Buchse in Teile wird so vorgenommen, dass wenigstens eine der Oberflächen A,
B der Teilung, längs
der die Teile zueinander passen, spiralförmig um die Längsachse
CL der Vorrichtung gebildet ist. Vorteilhafterweise besteht die
Buchse 3 aus dem gleichen Material wie der Rollenkern 2,
auf welchen das Bahnmaterial gewickelt ist.
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In
dem Moment, in dem die Buchse 3 in die Bohrung des Rollenkerns 2 eingeführt wird,
befindet sich die Buchse 3 in einem sogenannten Anfangszustand,
in dem der äußere Umfang
U der Buchse kleiner ist als der innere Umfang der Kernbohrung D,
wodurch eine leichte Einführung
der Buchse durch die Löcher
des Kernes 2 der miteinander zu verbindenden Gegenstände erlaubt
wird. Die Länge
der Buchse 3 wird so gewählt, dass sie alle Löcher von
benachbarten Papierwalzen 1 überspannt. Die verschiedenen
Teile der Buchse 3 werden als nächstes relativ zueinander axial
in Richtungen von Kräften
Fc unter der Führung
der spiralförmig
zueinander passenden Teilungsoberflächen bewegt, wodurch die äußere Dimension
der Buchse um dU anwächst
und die Buchse in der zentralen Bohrung D der miteinander zu verbindenden
Papierrollen 1 festsitzt und in der Richtung Fd über seine
gesamte Länge
gleichmäßig expandiert.
Diese Kantenverriegelung wird in den 3 und 4 erläutert, die
eine Abwicklung der Buchse in einer Ebene veranschaulichen. Die Buchse
verbindet die Papierrollen 1 miteinander und rastet sie
ineinander ein. Da die Kraft, die die Rollen zusammenhält, eine
Funktion der Verbindungskraft Fc, der Kantenwinkel α, β, x und der
Reibung zwischen diesen ist, können
diese Parameter durch experimentelle Verfahren optimiert werden.
Um die Rollen voneinander zu trennen, müssen lediglich die zueinander
passenden Teile der Buchse 3 durch eine Trennungskraft
auseinander gestoßen
werden, die in der Richtung Fo aufgebracht wird. Falls gewünscht, kann
eine getrennte Buchse wieder verwendet werden. Die maximale Länge L1;2 der Buchse 3 ist vorteilhafterweise
im Wesentlichen gleich zu der Höhe
H1,2 eines Dreiecks, das von den Buchsenteiloberflächen A,
B, C gebildet wird oder möglicherweise
leicht größer ist.
Die Form der Buchse kann eine sogenannte doppelseitige Sorte sein,
wobei die Buchse aus drei Teilen besteht und sein Einrasten in eine
verriegelte Stellung aus zwei unterschiedlichen Richtungen stattfindet.
Dabei wird die Länge
der Buchse entsprechend größer als
L1 + L2x gemacht
werden müssen. Die
Länge der
Buchse kann auch so bemessen werden, dass sie sich über einen Abschnitt
L3 der maximal erlaubten Länge der
Buchse wie in der 2 veranschaulicht erstreckt.
Offensichtlich sollte die Länge
der Buchse zu jeder Zeit kompatibel zu der Länge der Rollengruppe sein,
die verbunden werden soll.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung, die in 5 dargestellt ist, ist die spiralige Teilungsoberfläche der
Buchse sektionsweise abgestuft. Das bedeutet, dass die Gesamtlänge weder
der Buchse 3 noch der Rollen 1, die miteinander
verbunden werden sollen, begrenzt ist. Außerdem findet das einrastende
Verriegeln der Buchse so statt, dass diese gleichmäßig auf
den Durchmesser Fd über
die gesamte Länge
der zentralen Bohrung der Papierrollen expandiert. In dieser Ausführungsform
kann eine Trennung der Rollen voneinander leicht durch ein Bewegen
der Teile der Buchse 3 an ihren Enden in eine Richtung
Fo stattfinden, entgegen zu derjenigen, die während der einrastenden Verriegelung
verwendet wurde. Die Ausführungsform
aus 5 ist von Vorteil, wenn die Verpackung Rollengruppen
von unterschiedlichen Längen
betrifft, wodurch die Struktur der Buchse 3 es erlaubt,
ihre Länge
so abzustimmen, dass sie zu der Länge der Rollengruppen, die
verbunden werden müssen,
passt. Dabei werden die Buchsen 3 vorteilhafterweise zunächst in
langen Abschnitten hergestellt, wogegen ihre Abstimmung auf eine
gewünschte
Länge in
Verbindung mit dem Abstimmen der Rollenkerne erfolgen kann. Die
Herstellung der Buchsen kann also derart arrangiert werden, dass
sie automatisch bei der Herstellung der Rollenkerne stattfindet.
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Die
vorstehende Beschreibung des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung
bezog sich auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen für das Verbinden
von Papier, Karton und Plastikbahnrollen miteinander. Allerdings
ist die Erfindung nicht auf derartige beispielhafte Ausführungsformen, Werkstoffe
oder Anwendungen begrenzt, sondern stattdessen soll jede Anwendung,
die von dem Umfang und dem Geist der beigefügten Ansprüche berührt wird, so zu verstehen sein,
dass sie durch die Ansprüche
abgedeckt wird. Dementsprechend können ein Verfahren und eine
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Verbinden miteinander und dem Trennen voneinander
eines jeden beliebigen Typs von Gegenstand, rohrförmigen Gegenstand,
Maschinenteil oder dergleichen verwendet werden, das mit konzentrischen
Bohrungen ausgerüstet
ist. Die für
das Klemmen der Buchse am jeweiligen Ort oder für das Auseinandernehmen aus
einem derartigen Zustand benötigte
Kraft kann auf die Buchse oder Vorrichtung mittels einer beliebigen
geeigneten Realisierung aufgebracht werden, wie es aus der beigefügten Beschreibung
für einen
Fachmann offensichtlich ist. Natürlich
kann das Einführen einer
Einrastvorrichtung vollständig
automatisch erzielt werden, zum Beispiel mit der Hilfe eines Roboters
erzielt werden.