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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bzw. Weiterverarbeitung bezieht sich auf das
Gebiet von Maschinen zur Umwandlung bzw. Weiterverarbeitung von
Papier und ähnlichen
Erzeugnissen, und bezieht sich im einzelnen auf eine Falzwalze,
die bei Maschinen zum Falzen oder Ineinanderfalten von Blättern verwendet wird.
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Ferner
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Falzverfahren, das
durch diese Walze ausgeführt
wird.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Wie
bekannt ist, werden in der Papier verarbeitenden Industrie eine
Vielzahl von Maschinen und Verfahren zum Herstellen von Papierservietten, Wischtüchern, bestimmten
Arten von Toilettenpapier und anderen Artikeln in der Form von gefalteten und/oder
ineinandergefalteten Stapeln von Blättern bzw. Lagen verwendet.
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Ein
Herstellungsverfahren beginnt mit einer Bahn mit einer bestimmten
transversalen Breite, aus der Blätter
bzw. Lagen erhalten werden, die gefaltet, kontinuierlich gestapelt
und dann in Stapel einer gleichen Höhe als Endpackungen aufgeteilt
werden. Jeder der Stapel wird als Log bezeichnet und hat die gleiche
Länge wie
die oben beschriebene transversale Breite. Die Logs werden außerdem abgeschnitten
und in viele Packungen mit einer bestimmten Endgröße verpackt.
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In
einigen Fällen
werden die aus der Bahn erhaltenen Blätter bzw. Lagen separat zueinander gefaltet
und dann bereits gefaltet gestapelt. In anderen Fällen werden
die Blätter
bzw. Lagen ineinandergefaltet, d.h. in Panels durch gleichzeitiges Überlappen
eines Panels eines vorhergehenden Blatts mit einem Panel eines folgenden
Blattes gefaltet. Auf diese Weise, wenn ein Blatt aus dem Stapel
gezogen wird, wird im Augenblick der Benutzung auch ein Panel des
folgenden Blattes herausgezogen, wobei sich Vorteile für bestimmte
Nutzungsarten ergeben. Unter den möglichen Ineinanderfaltungsarten
sind Stapel von ineinandergefalteten Blättern in L-, Z- oder W-Form
mit 2, 3 bzw. 4 Panels bekannt.
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Für die Herstellung
von ineinandergefalteten Stapeln sind Maschinen bekannt, die eine
oder zwei von einer Spule kommende Papierbahn(en) anwenden, welche
in Blätter
bzw. Lagen aufgeteilt werden und dann versetzt in bezug aufeinander
gegenläufigen
Falzwalzen zugeführt
werden.
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Genauer
gesagt werden die Bahnen in Blätter
bzw. Lagen mittels Schneidwalzen, die mit jeweiligen Klingen in
Eingriff stehen, aufgeteilt. Im Fall einer L- oder W-Ineinanderfaltung
werden die Bahnen so aufgeteilt, dass sie eine Reihenfolge versetzter Blätter bilden,
die vorzugsweise aus zwei unterschiedlichen Richtungen kommen. Daher
werden die aus den beiden Richtungen kommenden Blätter alternierend
den Falzwalzen zugeführt,
so dass jedes Blatt, das aus der ersten Richtung kommt, einen Abschnitt
des Blatts, das aus der zweiten Richtung kommt, überlappt, und umgekehrt.
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Damit
die aus den beiden Richtungen kommenden Blätter einander auf die oben
beschriebene Weise überlappen,
haften sie an den jeweiligen Falzwalzen mittels eines Vakuum-Saugschritts oder durch
mechanisches Festhalten an.
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Bei
Maschinen, in denen mechanische Klemmen das Papier halten, werden
spezielle Falzwalzen 101 benutzt, wie diagrammartig in
den 1 und 2 dargestellt ist. Insbesondere
ist eine Falz- bzw. Faltungswalze 101 nach dem Stand der Technik
umfangsmäßig mit
mehreren Faltelementen 103 versehen, die sich mit mehreren
mechanischen Klemmen 104 abwechseln. Im einzelnen besteht jede
mechanische Klemme 104 aus einer feststehenden Klaue 104a und
einer beweglichen Klaue 104b, die durch einen Nockenmechanismus
betätigt
werden.
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Der
Falzvorgang der Blätter
bzw. Lagen oder der Papierbahn stellt zwei gegenläufige Falzwalzen 101 bereit,
die vollkommen parallel zueinander und sehr nahe aneinander angeordnet
sind. Auf einer Linie, die nachstehend als "Kontaktlinie" bezeichnet wird, ist der Abstand zwischen
ihnen sehr gering. Tatsächlich
stehen sie physisch nicht in Kontakt, sondern an dieser Linie werden
die Blätter
bzw. Lagen alternierend von ihren jeweiligen Walzen aufgenommen.
Genauer gesagt zwingt entlang der Kontaktlinie ein Faltungselement 103 einer
Walze eine L Papierlage oder -bahn in eine mechanische Klemme 104 der
anderen Walze entsprechend einer vorbestimmten Kombination von Bewegungen.
Das Abwechseln der Faltungselemente 103 und der mechanischen Klemmen 104 an
der Grenze der Falzwalze 101 bewirkt, dass das Blatt bzw.
die Lage oder die Bahn von bearbeitetem Papier entsprechend unterschiedlicher möglicher
Konfigurationen gefaltet wird.
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Genauer
gesagt, wenn die mechanische Klemme 104 sich an einer ersten
vorbestimmten Winkelposition befindet, wird die bewegliche Klaue 104b durch
einen Nocken betätigt
und drückt
gegen die feststehende Klaue 104a der Lage bzw. des Blattes,
die bzw. das an der Oberfläche
der Falzwalze 101 in Eingriff steht. Dann, wenn die mechanische Klemme 104 sich
an einer zweiten vorbestimmten Winkelposition befindet, öffnet der
Nockenmechanismus die mechanische Klemme 104 und gibt das
Blatt bzw. die Lage frei, das bzw. die dann die Walzenfläche 101 verläßt.
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Daher
wird die Papierlage oder die Papierbahn auf der Falzwalze in einem
bestimmten Winkelabschnitt gehalten, der zwischen den oben beschriebenen
Winkelpositionen festgelegt ist. Dann verlässt das stromabwärtige Ende
jeder Lage ihre eigene Falzwalze an der Kontaktlinie zwischen den
beiden Walzen und haftet an der anderen Falzwalze, an der auch das
stromaufwärtige
Ende des vorhergehenden Blattes bzw. der vorhergehenden Lage haftet.
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Ein
Beispiel von vorbekannten Falzwalzen wie diejenigen der
1 und
2 ist
in
US 51 47 273 gegeben.
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Zusätzlich zu
mechanischen Blatthaltesystemen sind Vakuumhaltesysteme bekannt,
bei denen das Papierblatt durch ein Vakuum-Saugsystem zum Anhaften
an der Falzwalzenfläche gebracht
wird. Ferner sind gemischte Vakuum-Mechaniksysteme bekannt.
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Sowohl
im Fall von Falzwalzen mit mechanischen Klemmen als auch von Vakuum-Falzwalzen liefern
die Falzwalzen einen Faltungsbereich, an dem die Klemmen oder Sauglöcher angeordnet
sind und an dem der Ineinanderfaltungsvorgang abläuft, und eine
Halterungsfläche
an den Enden, an denen sie an feststehenden Halterungen angebracht
sind und an denen ein Drehmoment durch Motormittel aufgebracht wird.
Dies geht aus
3 von
US 51 47 273 hervor. Die Gesamtlänge der
Walzen ist die Summe des Faltungsbereichs und des Halterungsbereichs.
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Der
Faltungsbereich stellt eine Abfolge von Faltungsringen bzw. Falzringen
bereit, die sich mit mehreren Ringnuten abwechseln. An den Faltungsringen
sind entweder die Klemmen oder die Sauglöcher angeordnet, während in
die Nuten Falzfinger eingreifen, um beim Faltungsprozess zu helfen.
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Bei
Maschinen zum Ineinanderfalten aller Arten besteht die Notwendigkeit,
die Breite der ineinanderzufaltenden Blätter bzw. Lagen zu vergrößern, wobei
längere
Logs zum Abschneiden erhalten werden, um die Produktivität des Verfahrens
zu verbessern und die Produktionskosten zu senken. Dies würde einen
vergrößerten Faltungsbereich
erfordern, und infolgedessen eine erhöhte Gesamtlänge der Walzen, was technisch
unmöglich
ist.
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Tatsächlich besteht
ein technischer Grund darin, dass der Durchmesser der Walzen ebenfalls proportional
erhöht
werden müsste,
dass dies aber unmöglich
ist, da der Durchmesser strikt durch eine zum Ineinanderfalten notwendige
bestimmte lineare Entwicklung vorgegeben ist. Andererseits kann
auch dann, wenn der gleiche Durchmesser beibehalten wird, die Länge der
Walzen nicht vergrößert werden, da
sie bereits wegen des Vorhandenseins der Umfangsnuten bzw. -rillen
oder der Sauglöcher
geschwächt
sind, und während
des Herstellungsprozesses bereits einem unvermeidlichen Biegevorgang ausgesetzt
sind, der minimal sein muß,
damit die Maschine und/oder das Erzeugnis nicht beschädigt werden.
Daher können
keine Falz- bzw. Faltungswalzen mit größerer Länge über eine bestimmte Grenze hinaus
hergestellt werden, da dies eine zu starke Verbiegung der Walzen
verursacht, womit die Maximallänge
des Logs am Auslaß der
Maschine begrenzt wird und auch die Produktivität begrenzt wird.
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Abriss der Erfindung
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Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Falzwalze für Maschinen
zur Verarbeitung von Papier oder ähnlichen Produkten bereitzustellen,
die eine Verarbeitung von Bahnen oder Lagen erhöhter Breite ermöglichen,
ohne die Stabilität und
den korrekten Betrieb der Maschine zu beeinträchtigen.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Walze bereitzustellen,
die eine hohe Produktionsrate ermöglicht.
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Eine
spezielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
Falzverfahren zum Umwandeln von Lagen oder Bahnen von Papier oder ähnlichem
Material in gefaltete und/oder ineinandergefaltete Lagenstapel bereitzustellen,
ausgeführt durch
diese Walze.
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Diese
und weitere Aufgaben werden durch eine Falzwalze gemäß der vorliegenden
Erfindung erfüllt,
die bei Maschinen zur Umwandlung von Papier oder ähnlichen
Produkten eingesetzt werden kann, wobei die Maschinen eine erste
und zweite gegenläufige
Falzwalze mit einem im wesentlichen zylindrischen Körper und
mehreren Falzmitteln umfassen, wobei die mehreren Falzmittel an
einem Falzbereich vorgesehen sind, der ein Teil der Gesamtlänge des
im wesentlichen zylindrischen Körpers
ist, wobei die ersten und zweiten Falzwalzen an einer Kontaktlinie
zusammenwirken, um in dem Falzbereich und stromab der Kontaktlinie
einen Stapel gefalteter bzw. gefalzter und/oder zusammengefalteter
bzw. ineinandergefalteter Blätter
zu bilden, und wobei das Hauptmerkmal darin besteht, in dem Falzbereich
zumindest eine Halterung für
die Falzwalzen bereitzustellen, die im wesentlichen gegenüber der
Kontaktlinie angeordnet ist, damit die Falzvorgänge bzw. Faltungsvorgänge in dem
Falzbereich nicht behindert werden.
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Vorteilhafterweise
ist zwischen der Halterung und der jeweiligen Falzwalze ein Lager
vorgesehen, das für
eine freie Drehung der Walze in bezug auf die Halterung geeignet
ist.
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Im
einzelnen hält
die oder jede Halterung die jeweilige Falz- bzw. Faltungswalze an
einem Abschnitt, der nicht von den Falzringen eingenommen ist. Auf
diese Weise stört
das Vorhandensein der Halterung nicht den Einstellvorgang der Falzwalze,
was eine Verarbeitung des Papierblattes bzw. der Papierlage oder
der Papierbahn ohne Unterbrechung des fortlaufenden Betriebs ermöglicht.
Ferner erfordert die Verwendung einer Halterung keine spezielle
weitere Arbeit in bezug auf die Falzwalze nach dem Stand der Technik.
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Ein
erheblicher Vorteil, der sich aus der Wahl einer an einem bestimmten
Punkt der Falzwalze angeordneten Halterung ergibt, besteht darin,
die Verteilung der Kräfte
auf der Walze gleichmäßig zu steuern
und dann bei Betriebsbedingungen deren Biegung so zu begrenzen,
dass die Ablenkung einen kritischen Wert nicht übersteigt, über dem die Maschine oder das
Produkt beschädigt
würde.
Insbesondere das Vorhandensein der Halterung ermöglicht die Bereitstellung von
Falzwalzen von erheblicher Länge, und
daher die Bearbeitung von viel breiteren Bahnen oder Lagen von Papier,
womit die Produktivität
der Maschine und deren Flexibilität erhöht wird.
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Vorteilhafterweise
umfaßt
jede Falzwalze zumindest einen ersten und einen zweiten zylindrischen
Körper,
die funktionsmäßig an einem
Ende so miteinander verbunden sind, dass sie sich gemeinsam drehen
können.
In diesem Fall kann die Halterung und das jeweilige Lager an den
funktionsmäßig verbundenen
Enden der beiden zylindrischen Körper angeordnet
sein. Diese Lösung
erleichtert die Montage des Lagers und ermöglicht die Erzielung langer Walzen,
die von kürzeren
Abschnitten ausgehen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen
von Papierprodukten oder dgl. in der Form von gefalteten und/oder
ineinandergefalteten Blättern
bzw. Lagen die Schritte des Zuführens
und Bewegens eines Blatts bzw. einer Lage oder einer Bahn von Papier
in eine Falz- und/oder Ineinanderfaltmaschine bis zu einem Paar
gegenläufiger
Falzwalzen bereit, wobei mehrere Falzmittel in einem Faltungsbereich
vorgesehen sind, der einen Teil der Gesamtlänge der gegenläufigen Walzen
bildet, wobei die Walzen für
ein Zusammenwirken an einer Kontaktlinie geeignet sind, um einen
Stapel ineinandergefalteter und/oder gefalteter Blätter innerhalb
des Falzbereichs und stromab der Kontaktlinie zu bilden, wobei das
Hauptmerkmal darin besteht, dass die Falzwalzen durch Halterungen
gehalten werden, die im wesentlichen der Kontaktlinie jeder Walze
gegenüberliegen,
ohne die Falzvorgänge
in dem Falzbereich zu stören.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Eigenschaften und die Vorteile der Falzwalze gemäß der vorliegenden Erfindung
gehen klarer aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform
hiervon unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor, in
denen zeigen:
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1 und 2 jeweils
eine perspektivische Ansicht und eine Draufsicht einer Falzwalze
mit einem mechanischen Haltesystem nach dem Stand der Technik,
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3 eine
Aufriß-Seitenansicht
einer möglichen
Ausführungsform
einer Falzwalze gemäß der vorliegenden
Ausführungsform,
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4 eine
Längsschnittansicht
der Falzwalze gemäß Pfeilen
IV-IV von 3,
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5 eine
perspektivische Ansicht der Falzwalze von 3,
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6 eine
perspektivische Ansicht eines Details einer Schnittebene der Falzwalze
von 5, wobei die Teile hiervon vergrößert sind,
und
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7 eine
Diagrammansicht der Relativposition der beiden Falzwalzen und der
jeweiligen Halterungen.
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Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
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In 3 ist
eine Falzwalze 1 in einer Aufriß-Seitenansicht dargestellt, die bei Maschinen
zum Umwandeln von Papier oder ähnlichen
Produkten eingesetzt werden kann, wie z.B. Falz- oder Ineinanderfaltungsmaschinen
gemäß der Erfindung.
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Wie
eine Falzwalze 101 vom mechanischen Typ nach dem Stand
der Technik hat die Falzwalze bzw. Faltungswalze der 3 mehrere
Falzelemente 3, die in Longitudinalreihen alternierend
mit mehreren mechanischen Klemmen 4 angeordnet sind, welche
durch eine feststehende Klaue 4a und eine bewegliche Klaue 4b gebildet
sind. Ferner sind mechanische Klemmen 4 in Longitudinalreihen
angeordnet und bilden mit den Falzelementen 3 mehrere Falzringe 5,
alternierend zu mehreren Nuten bzw. Rillen 6.
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Die
Falzwalzen 1a und 1b liefern einen Falzbereich,
in dem die Falzelemente 3 und 4 angeordnet sind,
und in dem der Ineinanderfaltungsvorgang abläuft, sowie einen Halterungsbereich 2 an
den Enden (3), an denen sie an feststehenden
Halterungen (nicht gezeigt) angebracht sind, und an denen ein Drehmoment
durch Motormittel aufgebracht wird. Die Gesamtlänge der Walzen ist die Summe
des Falzbereichs und des Halterungsbereichs.
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Im
einzelnen umfaßt,
wie diagrammartig in 7 gezeigt ist, eine Falzungs-
oder Ineinanderfaltungsmaschine eine erste Falzwalze 1a und
eine zweite Falzwalze 1b, die gegenläufig sind. Die Walzen 1a und 1b sind
vollkommen parallel zueinander und sehr nahe aneinander angeordnet.
Auf einer Linie, die nachstehend als "Kontaktlinie" 15 bezeichnet wird, ist der
Abstand zwischen ihnen am geringsten. Tatsächlich berühren sie sich physisch nicht,
sondern an der Linie werden die Lagen bzw. Blätter alternierend von ihren
Walzen 1a und 1b erfasst. Genauer gesagt treten
sie an der Kontaktlinie 15 in Interaktion und bilden einen
Stapel 50 gefalteter und/oder ineinandergefalteter Blätter innerhalb
des Faltungsbereichs und stromab der Kontaktlinie 15.
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Im
einzelnen tritt bei dem in 6 gezeigten Beispiel
an der Kontaktlinie 15 ein Faltungselement 3b einer
Walze 1b in Interaktion mit einer mechanischen Klemme 4a der
Walze 1a, um zu bewirken, dass das Papierblatt bzw. die
Papierlage, die nicht dargestellt ist, an der Oberfläche der
jeweiligen Walze haftet. Das Alternieren von Faltungselementen 3 und
von mechanischen Klemmen 4 an der Grenze der Faltungswalzen 1,
und das Vorhandensein von Falzfingern 25a und 25b ermöglicht es,
dass der Stapel 50 gefalteter und/oder ineinandergefalteter
Blätter
bzw. Lagen gebildet wird.
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Im
einzelnen wird jede Falzwalze 1a oder 1b von mindestens
einer jeweiligen Halterung 10a oder 10b gehalten,
die im wesentlichen gegenüber
der Kontaktlinie 15 angeordnet ist, um den Betrieb im Falzbereich
nicht zu stören.
Wie in 5 und in näheren
Einzelheiten in 6 gezeigt ist, ist zwischen der
Halterung 10 und der Falzwalze 1 ein Lager 20 angebracht,
das eine Relativdrehung ermöglicht.
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Es
ist anzumerken, dass die Halterung 10 die Falzwalze 1 an
einer Winkelposition hält,
die umfangsmäßig nicht
von den Falzelementen 3 und von den mechanischen Klemmen 4 besetzt
ist (6), und die unter einem bestimmten Winkel in bezug
auf die Ebene geneigt ist, welche die Mitten der beiden Walzen enthält. Auf
diese Weise stört
das Vorhandensein der Halterung 10 nicht den Einstellvorgang der
Falzwalzen 1a und 1b, und ermöglicht die Bearbeitung der
Papierlage oder -bahn ohne Unterbrechung der Kontinuität. Außerdem erfordert
die Verwendung einer Halterung 10 keine speziellen weiteren
Arbeiten in bezug auf die Falzwalze nach dem Stand der Technik 101,
wie beispielsweise aus den Vergleichen der 1, in der
eine Walze nach dem Stand der Technik gezeigt ist, mit 5 hervorgeht, in
der stattdessen eine Walze 1 gemäß der Erfindung gezeigt ist.
Die Verwendung der Halterung 10 ermöglicht es, die Falzwalzen 1 von
erheblicher Länge
herzustellen und daher Bahnen oder Lagen von Papier mit erheblicher
Länge zu
verarbeiten, womit die Produktivität und Flexibilität der Maschine
verbessert wird, ohne den korrekten Betrieb zu beeinträchtigen.
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Wie
in den 4 bis 6 gezeigt ist, kann eine Falzwalze 1 auch
aus mehreren Teilen hergestellt sein. Beispielsweise kann sie einen
ersten zylindrischen Körper 1' umfassen, der
starr an einem Ende mit einem zweiten zylindrischen Körper 1" verbunden ist,
so dass sie sich in Betriebszuständen
gemeinsam drehen können.
In diesem Fall können
die Halterung 10 und das diesbezügliche Lager 20 vorteilhafterweise
an dem Verbindungsbereich der zwei zylindrischen Körper angeordnet
sein.
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Es
wurde zwar auf mechanische Falzwalzen Bezug genommen, es ist jedoch
nicht ausgeschlossen, dass die Erfindung auch auf Falzwalzen mit
einem Vakuum-Saugsystem und/oder auf Falzwalzenflächen mit
gemischten Vakuum-Mechaniksystemen anwendbar ist.
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Die
vorangehende Beschreibung einer spezifischen Ausführungsform
offenbart so die Erfindung gemäß dem konzeptuellen
Gesichtspunkt vollständig,
so dass Dritte durch Anwendung üblicher
Kenntnis in der Lage sind, verschiedene Anwendungen einer solchen
Ausführungsform
ohne weitere Untersuchungen und ohne Abweichen von der Erfindung
zu modifizieren und/oder anzupassen, und es ist daher verständlich,
dass solche Anpassungen und Modifizierungen als der spezifischen
Ausführungsform äquivalent
anzusehen sind. Die Mittel und die Materialien zur Ausführung der
verschiedenen hier beschriebenen Funktionen könnten von unterschiedlicher
Art sein, ohne aus diesem Grund vom Gebiet der Erfindung abzuweichen.
Es ist anzumerken, dass die hier verwendete Phraseologie oder Terminologie nur
dem Zweck der Beschreibung und nicht dem der Einschränkung dient.