DE69413569T2

DE69413569T2 - Geschwindigkeitvariables Transportverfahren sowie Vorrichtung für kontinuierlich angetriebene Säge

Info

Publication number: DE69413569T2
Application number: DE69413569T
Authority: DE
Inventors: Gary R. Green Bay Wisconsin 54305 Wunderlich
Original assignee: Paper Converting Machine Co
Current assignee: Paper Converting Machine Co
Priority date: 1993-02-04
Filing date: 1994-01-12
Publication date: 1999-03-04
Anticipated expiration: 2014-01-13
Also published as: AU5316294A; JPH07116993A; US5289747A; BR9400414A; CA2113146A1; DE69413569D1; ZA94277B; ATE171662T1; MX9400889A; CA2113146C; EP0609668B1; EP0609668A1

Description

HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für den geschwindigkeitsvariablen Sägeguttransport in kontinuierlich arbeitenden Sägen und insbesondere eine schräggestellte Umlaufsäge zum Querzerschneiden durchlaufender Abschnitte von mehrlagigem Material zu kürzeren Abschnitten.
Die Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber der US-PS RE 30 598 der Anmelderin dar; zu hier nicht erläuterten Einzelheiten des Aufbaus und der Arbeitsweise sei auf diese Druckschrift verwiesen. In der genannten Patentschrift ist eine Säge eingesetzt, deren Kreissägeblatt auf einer gegen die Durchlaufrichtung des mehrlagigen Materials schräggestellten Bahn umläuft. Bei einer vorteilhaften Anwendung geht es dabei um "Stammrollen" aus aufgewickeltem Papier, wie es für Küchenhandtücher und Toilettenpapier verwendet wird. Bei der Herstellung solcher Haushaltprodukte wird eine Bahn von einer Werksrolle mit einem Durchmesser von 1,7 m bis 3 m (5 bis 9 ft.) und 2,7 m bis 3,7 m axialer Länge abgezogen, in Querrichtung perforiert und dann zu einer "Stammrolle" mit dem Durchmesser der Einzelhandelsrolle aufgewickelt. Danach wird die langgestreckte Stammrolle quer zu axialen Abschnitten in der Einzelhandelsgröße zerschnitten. Dieses Querzerschneiden erfolgte bisher vorteilhafterweise mittels im Umlauf geführter Rollensägen. Derartige Umlaufsägen hat man auch zum Zertrennen von langgestreckten Stapeln von ineinandergelegten Bahnmaterialabschnitten - bspw. Gesichts- und Handtücher - verwendet. Die genannte US-Patentschrift stellte seinerzeit einen wesentlichen Durchbruch dar, weil man vor dem Einsatz von schräggestellten Umlaufsägen die Sägenbewegung einschränken mußte, während die Stammrolle an der Säge vorbei in die nächste Schnittstellung fortgeschaltet wurde. Die schräggestellte Umlaufbahn erlaubte, die Stammrolle stetig im Durchlauf zu führen, da die Säge während des Schnitts mit der Stammrolle mitlief. Die Hersteller von Wickeln aus übereinandergelegten Lagen (bspw. gefaltetes Tissue-Papier und gefaltete Handtücher) fordern von ihren Maschinen ständig eine höhere Effizienz, was u. a. auf verkürzte Abschaltzeiten für Wartungszwecke hinausläuft - bspw. zur Korrektur der Abnutzung der Ketten von Zufuhrförderern und auch für Produktwechsel wie die Umstellung auf andere Schnittlängen.
Die genannte US-Patentschrift enthält keinerlei Lehre hinsichtlich einer Änderung der Schnittlänge des Produkts; die einzige Methode, die hierzu während der Verwendung der Mechanik dieser US-Patentschrift Einsatz gefunden hat, war, den Schrägstellwinkel zu ändern. Diese Maßnahme erforderte eine Änderung der Mechanik, mit der die Säge rechtwinklig zur Bahn des Sägeguts gestellt wurde.
Diese Probleme sind vom Stand der Technik nicht gelöst worden; dies tut jedoch die hier beschriebene Erfindung mit einem Verfahren nach Anspruch 1 sowie einer Vorrichtung nach Anspruch 3.
Bspw. läßt sich mit fortschreitender Abnutzung der Ketten des Zufuhrförderers das Geschwindigkeitsprofil drucktastergesteuert so ändern, daß die Abnutzung kompensiert wird. Wechselt die Schnittaufgabe aufgrund sich ändernder Produkt- oder Vertriebsforderungen, kann das Geschwindigkeitsprofil des Zufuhrförderers drucktastergesteuert geändert werden. Ein zu einem nicht konstanten Sägegutvorschub zusätzlicher Vorteil ist die Fähigkeit, den Schnittfehler zu verringern oder zu beseitigen, den bei konstantem Vorlauf des Zufuhrförderers die Geschwindigkeitsabweichung zwischen diesem und der Kreissäge verursacht. Durch den Wegfall dieser Differenz erreicht man eine bessere Rechtwinkligkeit des Schnitts.
Die erfindungsgemäße Säge verwendet die gleiche schräggestellte Umlaufachse wie der Gegenstand der genannten US-Patentschrift, sieht aber auch Mittel vor, mit denen die Stammrolle während des kurzen Schnitts beschleunig- und verlangsambar ist. Liegt die Geschwindigkeitsveränderung zwischen Schnitten, läßt die Rollenschnittlänge sich gegenüber dem Nominalfall - konstante Geschwindigkeit - ändern. Weiterhin läßt die Beschleunigungs- und Verlangsamungseinrichtung sich dazu verwenden, die Sägebewegung an der Rolle anzupassen. Insbesondere liegt eine Variation des Erfindungskonzeptes vor, wo zur Anpassung an die (sinusförmige) Ist- Bewegung der Säge die Geschwindigkeit der Rollen während des Schnitts nicht konstant ist. Erfindungsgemäß ist ein Antrieb wie bspw. ein Servomotor vorgesehen, um die Geschwindigkeit des Sägegutförderersystems in einer stetig durchlaufenden Säge zu variieren, um die oben ausgeführten Ziele, d. h. problemlösungen zu erreichen. So schafft insbesondere die Erfindung eine Einrichtung und ein Verfahren zur kerrektur der Kettenabnutzung. Sie schafft eine Einrichtung und ein Verfahren zum schnellen Ändern der Schnittlänge, und sie schafft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Beseitigen des theoretischen Schnittfehlers, den die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Kreissäge und dem Sägegut während des Schnitts verursacht.
Andere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Einzelheiten des Aufbaus und der Arbeitsweise der Erfindung.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt an einem (teilweise schaubildlichen) Seitenriß ein bekanntes, aber mit bestimmten Merkmalen der Erfindung ausgeführtes Rollensägesystem;
Fig. 2-5 stellen den Stand der Technik dar, wobei Fig. 2 schaubildlich die Bahn der Sägen zeigt, die in den Fig. 3-5 ausführlicher dargestellt sind;
Fig. 3 zeigt schaubildlich eine Folge von von einer Stammrolle abgeschnittenen Einzelrollen;
Fig. 4 zeigt diagrammatisch die Sägenbewegung zur Ausführung der in den Fig. 3 gezeigten Schnitte in den Ortskategorien der Fig. 2;
Fig. 5 zeigt vergrößert die rechts in Fig. 4 durch einen Kreis markierte Einzelheit;
Fig. 6 entspricht der Fig. 3, zeigt aber den Einsatz der Erfindung zum Erzielen einer nicht konstanten Stammrollengeschwindigkeit durch Beschleunigung/Verlangsamung zwischen den Schnitten;
Fig. 7 entspricht der Fig. 4 und korreliert die Bewegung der Stammrolle mit den in der Fig. 6 gezeigten Schnitten;
Fig. 8 entspricht der Fig. 5, zeigt aber anhand einer Vergrößerung des Kreisausschnitts der Fig. 7 das erfindungsgemäße Beschleunigungs- und Verlangsamungsverhalten;
Fig. 9 entspricht der Fig. 8, zeigt aber die Verlangsamung bzw. Beschleunigung der Stammrolle zwischen den Schnitten zum Verkürzen der Schnittlänge, und zwar im Gegensatz zu deren Verlängerung wie im Fall der Fig. 6-8;
Fig. 10 entspricht den Fig. 3 und 6, zeigt aber den Effekt der Sägenkorrektur an der Stammrolle;
Fig. 11 entspricht den Fig. 4 und 7 und zeigt die (Sinus-)Bewegung der Stammrolle, die weiterhin in der Fig. 12 dargestellt ist; und
Fig. 12 zeigt vergrößert den Kreisausschnitt der Fig. 11.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Wie nun in Fig. 1 dargestellt, bezeichnet das Bezugszeichen 20 allgemein das Gestell der Rollensäge. Dieses Gestell wird vorteilhafterweise vom Boden 21 einer Umwandlungsanlage getragen - wie auch der allgemein mit 22 bezeichnete Stammrollenförderer. Wie ersichtlich, führt der Förderer 22 eine Stammrolle L an einer allgemein mit 23 bezeichneten Umlaufsäge 23 vorbei. Ein Hauptmerkmal dieser Säge ist ein Umlaufkopf 24, der ein Paar Kreissägen 25, 25' trägt. Die Arbeitsweise der bisher beschriebenen Konstruktion ist genau die in der genannten US-Patentschrift erläuterte; zu hier nicht beschriebenen Einzelheiten des Aufbaus und der Arbeitsweise sei daher ausdrücklich auf diese Druckschrift verwiesen.

Bekannte Arbeitsweise

Die bekannte Arbeitsweise ist in den Fig. 2-5 zusammenfassend dargestellt. Das wesentliche ist in der Fig. 5 gezeigt, wo das Bezugszeichen VC das Geschwindigkeitsprofil des Stammrollenförderers 22 bezeichnet. Es handelt sich um eine Gerade; die Geschwindigkeit ist also im Betrieb konstant. Diese gleiche konstante Geschwindigkeit ist mit VC in Fig. 4 gezeigt; sie diente seit Jahren mit Vorteil zur Herstellung von Einzelhandelsrollen einer axialen Abmessung von bspw. 105 mm (4.125 in.). Vergl. hierzu die Fig. 3, die eine auf einer 2540 mm (100 in.) breiten Maschine hergestellte Stammrolle zeigt. Aus ihr erhält man 24 Einzelrollen einer axialen Länge (d) von 105 mm (4.125 in.) mit ca. 13 mm (1/2 in.) breiten Beschnittringen 26, 27 an den Enden - vergl. die Fig. 3 oben rechts. Dies erreicht man mit den Kreisägen 25, 25', die nacheinander auf die Stammrolle einwirken; sie sind in Fig. 4 als Säge 1 und Säge 2 bezeichnet. Jede Säge durchläuft einen mit A-C bezeichneten Zyklus. Bspw. befindet die Säge 25' sich in der Position C der Fig. 2. Die zusätzlichen kleinen Kreise wie bei 28 in Fig. 2 steilen Abziehsteine für die Sägen 25, 25' dar, die in Fig. 1 nicht gezeigt, aber in dieser Technik üblich sind.
Das Symbol VC der Fig. 4 stellt also die Geschwindigkeit des Förderers dar, die, wie in Fig. 5 gezeigt, konstant ist. Andererseits hat die Geschwindigkeit VB der Kreissäge in Richtung des Sägegutdurchlaufs ein Sinusprofil. Beim Umlauf der Säge im Uhrzeigersinn - vergl. Fig. 2 - ist die Geschwindigkeit zwischen den Punkten A und E vorwärts gerichtet, zwischen den Punkten E und A aber negativ bzw. rückwärts gerichtet.
Bezüglich des Standes der Technik ist schließlich aus der Fig. 5 ersichtlich, daß es einen verhältnismäßig kurzen Teil der Bahn der Kreissäge gibt, inner halb dessen der Schnitt erfolgt - er liebt oben in der Sinuskurve zwischen START und ENDE.
Um den Nutzen der Erfindung zu erreichen, sind eine Servosteuerung mit Verstärker 29 vorgesehen - vorteilhafterweise auf dem Gestell 20 der Rollensäge. Die Steuerung ist mit den Leitungen 31 an einen Servomotor 30 und mit der Leitung 33 an einen Hauptkodierer 32 angeschlossen. Das Bezugszeichen 34 (Mitte oben in Fig. 1) bezeichnet den Antriebsmotor für den Umlaufkopf. Die Servosteuerung 29 ist mit der Leitung 35 auch an den Detektor 36 angeschlossen, der die Nullstellung der Förderschnecke erfaßt. Im Normalbetrieb wird der Detektor 36 nur beim Wiederanlauf nach einer Abschaltung der Servomotoren benutzt. Ausgehend von dem in der Fig. 5 gezeigten linearen bzw. konstanten Profil variieren die Steuerung und die Servomotoren die Geschwindigkeit des Förderes.

Erfinderische Ausführungsform nach Fig. 6-8

Die Fig. 6 zeigt 22 Einzelhandelsrollen jeweils mit einer Abmessung (dL) von (vorteilhafterweise) 114 mm (4.5 in.) 22 solcher Rollen ergeben über alles eine nutzbare Länge von 2515 mm (99 in.), wobei wiederum der Beschnitt an beiden Enden mit 26 bzw. 27 ezeichnet ist. Der Unterschied ist aus einem Vergleich der Fig. 8 und 5 ersichtlich. In der Fig. 8 zeigt das Geschwindigkeitsprofil VC zwischen den Schnitten zunächst eine Beschleunigung und dann eine Verlangsamung. Dies läßt längere Rollen zu als in Fig. 6 bei dL gezeigt. Die Servosteuerung 29 macht diese Änderung möglich: es braucht nur die axiale Solllänge mit einem Drucktaster eingegeben zu werden. Eine solche Steuerung ist unter der Bezeichnung PIC-900 von der Fa. Giddings & Lewis Company, Fondulac, Wisconsin, erhältlich.
Entsprechend erlaubt die Erfindung ein Verkürzen der Rollen der Fig. 2. Vergl. hierzu die Fig. 9, in der die Geschwindigkeit VC des Förderers zwischen den Schnitten zunächst verlangsamt und dann beschleunigt wird.

Ausführungsform nach Fig. 10-12

Wie bereits erwähnt, läßt sich erfindungsgemäß die Geschwindigkeit des Förderers beim Schnitt der der Säge anpassen; desgl. läßt sich der Förderer zwischen den Schnitten beschleunigen und verlangsamen. Hierzu zeigt die Fig. 10 wiederum für das Produkt eine axiale Länge dL von 114 mm (4.500 in.) sowie den üblichen Beschnitt 26, 27. Der Unterschied zwischen den Ausführungsformen der Fig. 6-9 einerseits und der Fig. 10-12 andererseits ist, daß die Förderergeschwindigkeit VC beim Schnitt der Sinusbewegung der Säge entspricht, wie aus dem Teil C der Fig. 12 unmittelbar ersichtlich.
Während der vorgehende Teil der Beschreibung eine Ausführungsform der Erfindung ausführlich darlegt, lassen sich an den dort dargestellten Einzelheiten vom Fachmann zahlreiche Änderungen durchführen.

LEGENDEN

Fig. 2
neg forward vel negative Vorwärtsgeschwindigkeit
pos forward vel positive Vorwärtsgeschwindigkeit
Fig. 3
prior art Stand der Technik
Fig. 4
blade Kreissäge
Fig. 5
start Start
end Ende
Fig. 7
blade Kreissäge
Fig. 8
start Start
end Ende
Fig. 11
blade Kreissäge

Claims

1. Verfahren zum Betreiben einer schräggestellten Umlaufsäge (23) zum Querzerschneiden kontinuierlich durchlaufender langer Abschnitte eines mehrlagigen Bahnmaterials zu kürzeren Abschnitten, wobei die Säge (23) während des Schnitts eine im wesentlichen konstante Geschwindigkeitskomponente (VB) parallel zu den langen Abschnitten aufweist und die langen Abschnitte während des Schnitts mit einer Geschwindigkeit (VC) vorgeschoben werden, die im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit der Säge ist,

dadurch gekennzeichnet, daß man die Sollänge der kürzeren Abschnitte einstellt und die Vorschubgeschwindigkeit der langen Abschnitte zwischen aufeinanderfolgenden Schnitten von der im wesentlichen gleichen Geschwindigkeit ausgehend variiert, während man die Säge auf der im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit hält, indem man

erst eine Beschleunigung und dann eine Verlangsamung erzeugt, falls die Einstellung einen größeren Abstand zwischen den Schnitten als den bei der gleichen Geschwindigkeit entstehenden verlangt, und

erst eine Verlangsamung und dann eine Beschleunigung erzeugt, falls die Einstellung einen kleineren Abstand zwischen den Schnitten als den bei der gleichen Geschwindigkeit entstehenden verlangt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Vorschubgeschwindigkeit der langen Abschnitte während des Schnitts variiert wird, um sie der Sinusbewegung der Säge anzupassen.

3. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens des Anspruchs 1 mit

einem Gestell (20),

einem Förderer (22) auf dem Gestell (20), mit dem die langen Abschnitte entlang einer gradlinigen Bahn vorschiebbar sind,

einer Säge (23), die auf dem Gestell auf einer Umlaufbahn bewegbar gelagert ist, die gegenüber der Bahn schräggestellt ist, wobei die Säge während des Schnitts eine erhebliche konstante Geschwindigkeitskomponente (VB) parallel zur gradlinigen Bahn hat, und

einem Antrieb (30), der betrieblich dem Förderer (22) zugeordnet ist, um während des Schnitts die langen Abschnitte mit einer Geschwindigkeit (VC) vorzuschieben, die im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit der Säge ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (30) eine einstellbare Servosteuerung (29) aufweist, die die Vorschubgeschwindigkeit der langen Abschnitte zwischen aufeinanderfolgenden Schnitten von der im wesentlichen gleichen Geschwindigkeit ausgehend variiert, indem sie

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Servosteuerung so eingerichtet ist, daß sie die Vorschubgeschwindigkeit der langen Abschnitte während des Schnitts der sinusförmigen Bewegung der Säge anpaßt.