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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von bemusterten Rohrstücken
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und die zu seiner Ausführung erforderliche
Vorrichtung zum Herstellen von z. B. als Behälterwand verwendbaren, außen mit Aufdruckmustern
o&. dgl. versehenen Rohrstücken aus spiralig gewickelten Rohren, besonders aus
Papier, Karton oder sDnstigen cellulosehaltigen Werkstoffen.
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Man hat bereits vorgeschlagen, derartige Rohrstücke so herzustellen,
daß Streifen oder Bänder aus dem entsprechenden Werkstoff auf einen festen Dorn
gewickelt werden und das an dem Ende des Dornes entstehende Rohr in gewünschten
Längen abgeschnitten wird. Zum Abschneiden hat man dabei eine Säge verwendet, die
dadurch ausgelöst wird, daß das gewickelte Rohr mit seinem vorderen Ende gegen ein
auf einen bestimmten Abstand von der Säge eingestelltes,Auslöseglied stößt. Auf
diese Weise wird das Rohr in bestimmten Zeitabschnitten durchschnitten, und zwar
jeweils erst dann, nachdem eine vorbestimmte Rohrlänge fertig gewickelt ist. Bei
Rohrstücken, die bestimmte Muster aus Aufdrucken, Verzierungen oder Prägungen tragen
sollen, und zwar stets an gleichen Stellen und in gleichbleibendem Abstand von den
Enden des Rohrstückes, bereitet die Herstellung gewisse Schwierigkeiten. Das Aufbringen
des :Musters in der bisherigen Weise; dadurch daß man das fertige Rohrstück mit
einem einzelnen, das Muster tragenden Blatt umhüllt, ist umständlich und kostspielig.
Ist das Muster in ständiger Wiederholung auf demjenigen,der zur Herstellung des
Rohres verwendeten Wickelstreifen aufgebracht, der die Außenfläche des Rohres bildet,
so ist @es schwierig, die Säge oder sonstige .Schneidvorrichtungen zum Abschneiden
der
Rohrstücke so zu steuern, daß die Schnittlinie immer im richtigen
Abstand von den Mustern liegt. Dieser Abstand kann durch zahlreiche Umstände unterschiedlich
ausfallen.- Sollen beispielsweise Rohrstücke von 2o-cm Länge hergestellt werden,
so kann -die Maschine so :eingerichtet sein, daß rdas fortlaufend hergestellte Rohr
in Längen von etwa 41 Cm ;abgeschnitten wird, so daß nachfolgend jedes .1i cm lange
Rohrstück in zwei kürzere Stücke von je 2o cm zerschnitten werden kann; Wenn nun
die Säge -das Rohr gerade innerhalb .des Aufdruckes eines 2o@em langen Rohrstückes
abschneidet, so kann von jeden doppelt langen Abschnitt nur noch ein einziges Rohrstück
von 2o cm Länge mit -dem richtigen Aufdruck hergestellt werden, so da.ß man mit
einem Verlust von 50% arbeitet. Besitzen die fertigen Rohrstücke nur eine Länge
von i o cm, sa ist dar Abfall -zwar geringer, aber selbst bei, sehr kleinen Stücklängen
ist er noch so hoch, daß ein ungenaues Abschneiden viel Ausschuß ergeben würde.
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Die Erfindung ist 'darauf gerichtet, das Abschneiden -der Rohrstücke
in Übereinstimmung mit dem Aufdruck oder sonstigen Mustern genau zu steuern und
dadurch' den Abfall erheblich zu verringern, Neuerungsgemäß :erfolgt die
Herstellung dieser gemusterten Rolirstücke dadurch, daß i; die Muster beim Herstellen
des Rohres mit einem die Außenfläche des Rohres bildenden Wickelstreifen aasgewickelt
werden, wobei die Musterung dieses Wickelstreifens a) in einem bestimmten Winkel
aufgebracht ist, b) aus sich wiederholenden, gleichen Einzelmustern besteht, die
hinsichtlich ihres Abstandes voneinander :auf die Länge der herzustellenden Rohrstücke
abgestimmt und c) so angeordnet sind, da,ß sie nach -dein Fertigwickeln des Rohres
an ,geeigneten Stellen ohne Beschädigung der Einzelmuster durchschnitten werden
können, rund daß 2, das Durchschneiden des gewickelten Rohres von auf :denn Wickelstreifen
befindlichen Kontrollmarken oder sonstigen Ungleichmäßigkeiten gesteuert wird..
Auf diese Weise werden dann Rohrstücke von der :gewünschten Länge oder Abschnitte
von größerer Länge erzielt, aus denen die gewünschten Stücklängen anschließend geschnitten
werden können.
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Unter einem geeigneten Aufdruckwinkel für das Muster ist ein solcher
Winkel zwischen :dem Muster und der Längsrichtung des. Musterstreifens gemeint,
da( das Muster nach dem spiraligen Wickeln des Rohres in einem bestimmten, gewünschten
-Winkel zur Rehrachse liegt.
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Das Steuern :der Sch'neidvorrichtung erfolgt vorzugsweise :durch :eine
Auslösevorrichtung, die durch eine auf dem Musterstreifen angebrachte Kontrollmarke
betätigt wird. Die Auslös:evoTrichtung arbeitet vorzugsweise mit einer lichtempfindlichen
Zelle, so daß die Kontrollmarke rii:cht notwendig aus einer physikalischen Ungleichmäßigkeit
des Musterstreifens, z. B. aus einem Randeinschnitt, zu bestehen braucht, sondern.
durch eine kennzeichnende Oberflächengestaltung des Streifens gebildet sein kann,
beispielsweise . durch einen- Teil des Musters selbst oder durch eine Markierung,
die getrennt von dem Muster auf den Streifen aufgedruckt ist. Die lichtempfindliche
Zelle kann durch die von der Kontrollmarke bewirkte Änderung der Intensität eines
von einer geeigneten Lichtquelle auf die Zelle gerichteten Lichtstrahles gesteuert
werden. So kann beispielsweise jede Kontrollmarke, wenn sie in den Bereich des Lichtstrahles
kommt, die Intensität des auf die lichtempfindliche Zelle fallenden Lichtes ändern
und ein Ansprechen der Zelle bewirken, die über .einen geeigneten Relais; Stromkreis
eine Schneidvorrichtung zum Durchtrennendes Rohres in Tätigkeit setzt. Die Kontrollmarke
kann sich von dem benachbarten Teil des Streifens :dadurch abheben, daß sie lichtdurchlässiger
oder weniger durchscheinend ist .oder unterschiedlich reflektiert.
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Der an den Enden jedes Rohrstückes üblicherweise erforderliche Zwischenraum
zum Zweck des richtigen Einpassens bei nachfolgenden Bearbeitungen beträgt i cm,
:entsprechend einer vollen Zugabe von 2 cm für jedes Rohr; Beträgt die Breite jedes
Rohrstückes ungefähr i cm, so ist es für die wirtschaftliche Werkstoffverwendung
unwesentlich, ob dieser Raum von einem wiederkehrend aufgedruckten Muster eingenommen
oder musterfrei ist und beispielsweise eine ringsherumgehende Marke aufweist, an
-der der Sägeschnitt durchzur führen ist. Im ersten Fall muß natürlich eine besondere
Kontrollinarke mit dem Muster aufgebracht werden, während im zweiten Fall der durch
die musterfreie Stelle .gebildete Umfangsring zugleich auch als Kontrollmarke für
das Lichtstrahlengerät verwendet werden kann.
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Die Vorrichtung zur Ausführung :des Verfahrens nach der Erfindung
besteht demgemäß: ,aus einer Rohrwickelmaschine, welche :eine Schneidvorrichroung
aufweist, die durch die Muster, Kontrollmarken oder sonstige Ungleichmäßigkeiten
des Wickelstreifens gesteuert wird.
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Die Zeichnung zeigt Beispiele für die Ausführung des Verfahrens nach
der Erfindung und der dafür benlutzten Vorrichtung, und zwar zeigt -Fig. i die schematische
Ansicht des Dornes einer Wickelmaschine bei ihrer Arbeit, Fig. 2 die Außenansicht
eines Teiles des äußeren Bewicklungsstreifens, Fig. 3 die Ansicht eines damit bewickelten
Rohrstückes, Fig. ¢ die Anordnung einer Lichtstrahlenste@uerung mit lichtempfindlicher
Zelle, Fig.5 ein Schaltschema rund Fig,.6 die schematische Darstellung .eines Getriebes
für die Betätigung der Säge unter Einwirkung der lichtempfindlichen Zelle.
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Zum Herstellen eines Wickelrohres werden zwei Papierstreifen i und
2 gemäß Fig. i ,auf den festliegenden zylindrischen Dorn 3 einer Wickelmaschine
aufgewickelt, wobei das entstehende Rohr durch ein endloses Band q., das in einer
Umschlingung um das Rohr herumgeführt ist, in schraubenförmiger Bewegung zugleich
gedreht und längs .des Dornes weiterbewegt wird;. In der Praxis
wird
der Streifen i in mehreren Windungen um den Wickeldorn geführt, um eine innere Schicht
zu bilden, ehe der äußere Streifen 2 sich daraufwickelt, der die äußere Schicht
des Rohres bildet. Die aufeinanderfolgenden Windungen jeder Schicht bilden eine
schraubenförmige überlappung, die für den Außenstreifen mit den Linien 5 (Fig. i
und 3) angedeutet ist. Die überlappungskante des Außenstreifens ist mit
30 bezeichnet. Der vom Wickeldorn freikommende Teil des Rohres wird durch
eine S.chneidvorrichtung in Gestalt eines umlaufenden Sägeblattes, bei 6 angedeutet,
in einzelne Stücke von gewünschter Länge abgeschnitten.
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Das Rohr soll an seiner Außenfläche mit wiederkehrenden, einheitlichen
Muster n7 versehen sein. Zu diesem Zweck sind die einheitlichen Muster in aufeinanderfolgenden
Parallelogrammen gemäß Fig. 2 über die Länge -des Außenstreifens 2 aufgetragen,
iund zwar in solcher Schräglage in bezug auf die Wickelsteigung, daß die Muster
am fertigen Rohr in einem bestimmten Winkel zur Rohrachse liegen, z. B. recht-,vinklig
zur Rohrachse. Um musterfreie Zwischenräume zu erzielen, in deren Bereich das Rohr
von der Säge zerschnitten wird, ist der Streifen 2 in entsprechenden Abständen finit
wiederkehrenden Leerfeldern 8 versehen, die an dem fertigen Rohr gemäß Fig.3 die
Schnittstellenergeben; Der Außenstreifen 2 ist in vorbestimmten Abständen ferner
mit einer aufgedruckten Querlinie 9 versehen, die als Kontrollmarke dient. Bei seiner
Zuführung gegen den Wickeldorn läuft der Streifen 2 durch einen Lichtstrahl, der
von einer Lampe i o ausgeht, durch einen Kondensator i i gebündelt wird und durch
einen Schlitz 12 und eine Linse 13 (Fig. ¢) auf die mit den Querstreifen 9 versehene
Oberfläche des Wickelstreifens 2 fällt. Der Lichtstrahl wird von dem Streifen 2
reflektiert und fällt durch eine Linse 14 auf eine lichtempfindliche Zelle 15. Diurchläuft
der Wickelstreifen den Lichtstrahl reit einer Kontrollmarke 9, so findet eine Modulier
ung des reflektierten Lichtes statt, die die elektrische Leitfähigkeit der Zelle
15 verändert. Hierdurch löst die in einem Steuerstromkreis angeordnete Zelle eine
Bewegung der Säge 6 aus, -die nunmehr :ein entsprechend langes Stück des von dem
Wickeldorn freigekommenen Rohres abschneidet. Dias. Rohr wird daher in einem durch
die Lage der Kontrollmarken genau und unveränderlich bestimmten Abstand von den
Mustern 7 zerschnitten. Hierbei muß die lineare Vorschulgeschwindigkeit des Rohres
in Achsrichtung des Wickeldornes in einem festen und unveränderlichen Verhältnis
zu der durch :ein Muster oder eine Mehrzahl von Mustern eingenommenen Rohrlänge
stehen. Diese Röb:rlänge ist durch die Länge des aufge; wickelten Streifens 2 bestimmt,
und diese Länge steht wiederum meinem festen Verhältnis zu dem Abstand zwischen
aufeinanderfolgenden Kontrollmarken in der Längsrichtung des Streifens.
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Die Genauigkeit des Abschneidens kann durch unterschiedliche Einflüsse
beeinträchtigt werden, beispielsweise durch Abnutzung oder Schwingungen des Wickeldornes,
durch Unregelmäßigkeiten in der Stärke oder Breite des Wickelstreifens, Veränderungen
des Steigungswinkels der gewickelten Windungen oder durch Ungenauigkeiten des Aufdruckes.
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Um in derartigen Fällen die Schnittgenauigkeit wiederherstellen zu
können, wird der Zuführungswinkel des Wickelstreifens und damit die schraubenförmige
Steigung der gewickelten Windungen geändert, bis die Schneidvorrichtung wieder im
Bereich der zugelassenen Toleranzen für die Länge der Rohrstücke arbeitet. Erfolgt
der Schnitt trotz Änderung des Zulaufwinkels nicht an der gewünschten Stelle, so
kann die Unstimmigkeit durch Veränderung der Lage der Abtastvorrichtung behoben
werden, so daß das Abtasten der auf dem Streifen befindlichen Kontrollmarke entsprechend
früher oder später erfolgt und die S:chneidvorrichtung demgemäß früher oder später
ausgelöst wird.
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Die lichtempfindliche Zelle 15 ist an einen Verstärkerstromkreisangeschlossen,
der eine die Stromstöße vergrößernde Verstärkerröhre 16 enthält. Die Stromstöße
wirken sich auf das Gitter einer gasgefüllten Relaisröhre 17 au:s, so daß ein Stromflaß
zwischen der Anode und Kathode jeweils zustande kommt, wenn eine Kontrollmarke 9
den Lichtstrahl durchläuft. Dieser Strom, der in einem mit einem Grenzschalter 18
versehenen Stromkreis fließt, setzt ein weiteres Relais i 9 in Tätigkeit, das die
Spule eines Solen:oids 2o @einschaltet, das seinerseits eine Klinke 21 in die Freigabestellung
bringt. Hierdurch wird eine Trommel 22 (Fig.6) freigegeben, die auf geeignete Weise,
z. B. durch ein Schneckengetriebe 23 über eine Reibungskupplung 24 gedreht werden
kann und .an ihrem Umfang mit einer endlosen Windungsnut 25 versehen ist, in die
ein Mitnebmer 26 des Antriebsmotors 27 der Säge 6 ,eingreift. Der Motor ist in Längsrichtung
des gewickelten Rohres auf Führungen 28 verschiebbar gelagert. Sobald die lichtempfindliche
Zelle anspricht, werden daher der Motor 27 und die Säge 26 in Längsrichtung des
entstehenden Rohres mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben, mit der sich der
Vorschub des Rohres vollzieht. Während .dieser Verschiebung wird die Säge seitlich
gegen das Rohr verstellt, so daß sie den Schnitt durchführt. Die Säge wird dann
zunächst wieder seitlich zurückgezogen und nach dem Freikommen vom Rohr zusammen
mit dem Motor durch die Trommel22 in die Ausgangslage zurückgebracht,. Die seitliche
Verstellung der Säge kann auf unterschiedliche Weise erfolgen,. Zweckmäßig weist
die Nut 25 eine zunehmende Tiefe Kauf, so daß der Motor 27 durch den Mitnehmer 26
nicht nur längs. der Führung 28 verschoben, sondern zugleich auch an ihr gedreht
wird. Am Ende seiner Vorschubstreeke klinkt der Motor den Grenzschalter 18 aus,
der den Auslösestromkr.eisunterbricht, so daß, die Klinke 21 unter Wirkung einer
Feder 29 in die Sperrstellung zurückkehren kann.
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Die mit einer gegebenen Länge des Bewicklungsstreifens hergestellte
Rohrlänge kann durch Änderung der Steigung der Streifenwindungen beim
Bewickeln
verändert werden, wodurch sich auch die Überlappung -zwischen aufeinanderfolgenden
Windungen verändern lä.ß@. Dies kann durch leine vom Benutzer 'vorzunehmende Einregelung
des Zulaufswinkels. !des Bandes erreicht werden.. Zur Betätigung !der lichtempfindlichen
Zelle kann jeder praktisch brauchbare Teil des Spektrums verwendet werden.