EP2276613A1

EP2276613A1 - Nadelwalze

Info

Publication number: EP2276613A1
Application number: EP09729329A
Authority: EP
Inventors: Thorsten KRÖGER
Original assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Current assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2029-04-07
Also published as: ATE519574T1; ES2402390T3; DE102008017726A1; WO2009124930A1; PT2276613E; PL2276613T3; US8752460B2; PL2268481T3; EP2276613B1; CA2720882C; US20110143901A1; PT2268481E; ES2369181T3; EP2268481A1; EP2268481B1; US20110100176A1; WO2009124929A1; CA2720882A1; US10391664B2

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Nadelwalze (50) zum Perforieren oder Aufnehmen von Materialstücken oder -bahnen mit einem Nadelwalzenkörper (60) und Nadeln (72, 72'), welche zum Einstechen in das Materialstück (38') über die Außenoberfläche (74) des Nadelwalzenkörpers (60) hinausragt. Der Nadelwalzenkörper (60) ist drehbar im Maschinengestell (25) gelagert. Die Nadeln (72, 72') sind relativ zum Nadelwalzenkörper (60) verschiebbar.

Description

Nadelwalze

Die Erfindung betrifft eine Nadelwalze zum Perforieren oder Aufnehmen von Materialstücken oder -bahnen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Perforieren oder Aufnehmen von Materialstücken oder - bahnen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Nadelwalzen werden oft eingesetzt, um Materialbahnen, beispielsweise Papierbahnen, aus denen Schlauchstücke und letztendlich Säcke oder Beutel hergestellt werden, zu perforieren. Solche Perforationen werden oft erzeugt, um solche Säcke nach dem Befüllen entlüften zu können. Gleiches gilt auch für Beutel, in die beispielsweise Brot verpackt wird. Hier dienen die so erzeugten Perforationen zum Abzug der Feuchtigkeit. Eine Einrichtung, die solche Nadelwalzen beinhaltet, ist in der EP 0 776 741 A1 beschrieben. Auch Druckerzeugnisse werden oft mit Perforationen versehen, wie es in dem Patent US 4 055 101 offenbart ist.

Nadelwalzen werden aber auch zum Aufnehmen von Materialstücken verwendet, wenn es gilt, ein abgetrenntes Materialstück aus dem Matehalfluss zu entfernen. Eine Anwendung ist das Entfernen von so genannten Klappen, also von Materialstücken, im Verlauf der Herstellung von Papierbeuteln aus bahnförmigem Papier.

All die genannten Nadelwalzen sind drehbar im Maschinengestell oder anderen Komponenten, die während des Betriebes fest gehalten werden (im Folgenden wird der Einfachheit halber lediglich von „Maschinengestell" die Rede sein) gelagert. Die Umfangsgeschwindigkeit ist bei einigen Anwendungen gleich der Transportgeschwindigkeit der Materialbahnen oder -stücke, bei anderen Anwendungen kann sich die Umfangsgeschwindigkeit der Nadelwalze von der Transportgeschwindigkeit unterscheiden. Die Nadelwalzen können verschiedene Ausführungsformen darstellen. Allen Ausführungsformen gemeinsam ist jedoch ein Nadelwalzenkörper, der mit seinem Außenumfang auf der Materialbahn abrollen kann.

Unabhängig von der Anwendung ragen die Nadeln zum Einstechen in das Materialstück bzw. in die Materialbahn über die Außenoberfläche des Nadelwalzenkörpers hinaus.

Ein bei Nadelwalzen häufig auftretendes Problem ist das Lösen des Materialstücks bzw. der -bahn nach dem Einstechen. Bei der Perforation beispielsweise von Bahnen sollen sich die Nadeln und die Bahn wieder voneinander lösen, ohne dass die Nadeln Einfluss beispielsweise auf die

Bahnspannung nehmen. Bei dem Entfernen eines Materialstücks aus dem

Materialfluss tritt häufig das Problem auf, dass dieses Materialstücks nach dem Aufnehmen durch die Nadelwalze auch von dieser wieder entfernt werden muss, so dass die Nadelwalze bei dem nächstfolgenden Umlauf wieder ein neues Materialstück aufnehmen kann.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist also, eine Nadelwalze und ein Verfahren vorzuschlagen, bei der beziehungsweise bei dem sich die Nadeln und das Materialstück bzw. -bahn auf einfache Weise voneinander trennen lassen.

Die Aufgabe wird durch eine Nadelwalze, die neben den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 auch dessen kennzeichnende Merkmale umfasst, sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst.

Demnach ist vorgesehen, dass die Nadeln relativ zum Nadelwalzenkörper verschiebbar sind. Insbesondere ist vorgesehen, die Nadeln nach der Aufnahme des Materialstücks teilweise oder vollständig in den Nadelwalzenkörper hinein zurück zu ziehen, so dass das Materialstück auf der Außenoberfläche des Nadelwalzen körpers aufliegt und durch diese Oberfläche von den Nadeln vollständig oder zumindest größtenteils abgestreift wird. Ein Materialstück, das von der Nadelwalze mitgenommen wurde, kann nun in einem Abfallbehälter gesammelt oder durch eine andere Einrichtung, wie beispielsweise durch einen Sauger, entfernt werden. Die Nadeln sollen bei diesem Vorgang nach einer vollständigen Umdrehung der Nadelwalze wieder ihre Ausgangsposition erreicht haben. Die Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insbesondere dann besonders groß, wenn die Nadeln während dieses Umlaufs einmal vollständig in den Nadelwalzenkörper eingezogen („Tiefpunkt") und einmal ihre maximale Position, also den „Hochpunkt" (größtmöglicher Abstand der Nadelspitzen von dem Außenumfang des Nadelwalzenkörpers) erreicht haben. Denkbar ist aber auch, dass die Nadeln in jedem Umlauf zweimal die beschriebenen Positionen erreicht haben.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein zumindest ein Nadelbalken vorgesehen, auf dem mehrere Nadeln angeordnet sind. Dieser Nadelbalken erstreckt sich dann parallel zur Drehachse der Nadelwalze. Durch eine Mehrzahl von Nadeln ist es zuverlässiger möglich, ein Materialstück aufzunehmen, ohne dass dieses ungewollt wieder von den Nadeln gleitet. Wird nun ein Nadelbalken verwendet, ist es einfach möglich, diese Mehrzahl an Nadeln relativ zum Nadelwalzenkörper zu bewegen.

Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn ein Nadelträger vorgesehen ist, der Nadeln oder den zumindest einen Nadelbalken trägt. Auch der Nadelträger erstreckt sich vorteilhafterweise in parallel zur Drehachse der Nadelwalze. Der Nadelträger ist dabei in radialer Richtung der Nadelwalze bewegbar. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn sich der Nadelträger sich auf einer Schnittebene bewegen lässt, welche durch die Drehachse der Nadelwalze und eine radiale Richtung aufgespannt ist. Der Nadelträger kann hierbei durch Führungen, insbesondere lineare Führungselemente wie Schienen oder Gleitflächen, geführt werden. Sind nun beidseits des Nadelträgers parallel zu den Führungen Nadeln angeordnet, so kann der eine Nadelsatz seinen Hochpunkt erreichen, während der andere Nadelsatz seinen Tiefpunkt erreichen kann, und umgekehrt. Mit einer solchen Ausgestaltung der Nadelwalze können also zwei Materialstücke durch die Bewegung nur einer Baugruppe aus dem Materialfluss entnommen werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zumindest eine Nadelbalken lösbar an dem Nadelträger befestigbar ist. Dies ist insbesondere vorzusehen, wenn zwei oder mehr Nadelbalken an dem Nadelträger vorgesehen sind. In diesem Fall kann einer der Nadelbalken entfernt werden, so dass pro Umlauf der Nadelwalze nur ein Materialstück aufgenommen wird. Bei der Herstellung von Papierbeuteln wirkt sich diese Maßnahme vorteilhaft aus, weil dann Beutel großer Länge, wie sie beispielsweise zum Verpacken von Baguettebroten benötigt werden, herstellbar sind. Die Nadelbalken können an dem Nadelträger angeschraubt sein. Auch andere Befestigungsarten sind denkbar.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Nadelträger an zumindest einer der Stirnseiten eine Führungskurve auf, in oder an welcher eine Rolle abläuft. Diese Rolle ist während der Drehung der Nadelwalze relativ zu dem Maschinengestell fest, so dass die Drehung der Nadelwalze für eine Bewegung des Nadelträgers relativ zum Nadelwalzenkörpers sorgt. Anstelle der Rolle kann ein beliebiges, gleichwirkendes Element vorgesehen sein. Vorteilhafterweise ist die Führungskurve als Ausnehmung in der Stirnseite des Nadelträgers ausgestaltet. Die Rolle kann jedoch auch auf einer Steuer- oder Führungskurve abrollen, die nicht oder zumindest nicht unmittelbar an dem Nadelträger angeordnet ist.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Führungskurve die Form eine Ellipse aufweist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die kleine Halbachse der Ellipse im Wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Nadelträgers verläuft. Bei dieser Ellipsenform kommt es zu keinen großen Änderungen der einwirkenden Kräfte, so dass die ganze Vorrichtung möglichst verschleißarm betreibbar ist. In Kombination der genannten Ellipsenform der Führungskurve mit der Führungsrichtung des Nadelträgers wirken die von der Rolle und den Führungen ausgeübten Kräfte nicht nur radial nach außen, sondern auch radial nach innen. Wäre letzteres nicht der Fall, müssten Federn verwendet werden, deren Rückstell kraft aber stark begrenzt wäre. Die genannte Kombination ist also von großem Vorteil.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die bereits erwähnte Rolle an einem Block angeordnet ist. Dieser Block kann ein zylindrischer Körper sein. Dieser Block ist relativ zur Nadelwalze und relativ zum Maschinengestell verdrehbar. Diese Drehachse des Blocks fluchtet mit der Drehachse der Nadelwalze. Es ist von Vorteil, wenn zwei solcher Blöcke vorgesehen sind, und zwar an jedem Ende einer. Der Block kann sogar während des Betriebes der Nadelwalze verdreht werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Rotationsachse der Rolle parallel, aber exzentrisch zur Drehachse des Blocks angeordnet ist. Wenn nun der Block relativ zum Maschinengestell verdreht wird, kann damit die Position der Rolle relativ zum Maschinengestell verändert werden. Auf diese Weise kann die Winkellage des Hochpunkts und des Tiefpunkts relativ zum Maschinengestell verändert werden. So kann der Eintauchwinkel beziehungsweise der Eintauchzeitpunkt der Nadeln in das Material eingestellt werden. Gleiches gilt für den Freigabezeitpunkt. Diese Einstellung kann dabei sogar während des Betriebes der Nadelwalze erfolgen. Denkbar ist dabei sogar eine Anpassung der Einstellung an die gewünschte oder aktuelle Maschinengeschwindigkeit oder an die Rotationsgeschwindigkeit der Nadelwalze.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Motor, vorzugsweise ein Elektromotor, vorgesehen, mit welchem der genannte Block drehbar ist. Sind zwei Blöcke vorgesehen, ist es vorteilhaft, diese auf eine geeignete Weise zu koppeln, so dass deren Drehung synchron verläuft. Dies kann beispielsweise über eine mit Zahnrädern versehene Welle erfolgen, deren Zahnräder auf Zahnräder der Blöcke wirken.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Figuren und der gegenständlichen Beschreibung hervor. Die einzelnen Figuren zeigen:

Fig. 1 Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Beutelmaschine, in der eine erfindungsgemäße Nadelwalze vorteilhaft einsetzbar ist, Fig. 2 Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer

Beutelmaschine, in der eine erfindungsgemäße Nadelwalze vorteilhaft einsetzbar ist, Fig. 3 Detailansicht einer Abreißstation, in der eine erfindungsgemäße

Nadelwalze vorteilhaft einsetzbar ist,

Fig. 4 Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Nadelwalze Fig. 5 Ansicht V - V aus Fig. 4

Fig. 6 Nadelwalze aus Fig. 4, jedoch um 90 Grad gedreht Fig. 7 Ansicht VII- VII aus Fig. 6

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von Beuteln. In dieser Figur sind die wesentlichen Bestandteile dieser Vorrichtung schematisch gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Abwickeleinrichtung 2, welcher eine Materialbahn 3 in Form eines Wickels 4 zugeführt wird. Von diesem Wickel 4 ausgehend wird die Bahn 3 über Leitwalzen 5 der Querschneidestation 6 beziehungsweise Perforierstation 6. Diese Station 6 umfasst ein oder mehrere nicht näher dargestellte Querschneid- oder Querperforiermesser, welches auf einer Walze 7 umläuft. Die Materialbahn 3 läuft in dieser Station 6 über eine Gegendruckwalze 8, die vor allem den Zweck hat, den für den Schneid- oder Perforiervorgang notwendigen Gegendruck bereitzustellen. Bei diesem Schneid- oder Perforiervorgang wird die Bahn nicht durchtrennt, sondern mit Schwächungsschnitten oder - Perforationen versehen, entlang welcher später der zu bildende Schlauch zur Vereinzelung in Schlauchstücke reißt. Auch die Perforationen zum späteren Abreißen der Materialabschnitte werden in der beschriebenen Station 6 in die Materialbahn eingebracht. Hierzu weist die Walze 7 in bestimmten Bereichen Messer auf, die parallel zueinander angeordnet sind. Anschließend durchläuft die Matehalbahn 3 einen Walzenspalt, der von einer weiteren Leitwalze 5 und einer als Längsleimung 26 ausgebildeten Walze. Diese trägt Leim auf einen Seitenbereich der Materialbahn 3 auf, damit beide Seitenbereiche nach der Schlauchbildung, die im Folgenden beschrieben wird, dauerhaft miteinander verbunden sind.

In der nachfolgenden Schlauchbildungsstation 9 wird aus der Materialbahn 3 ein Schlauch 10 gebildet, indem die Bahn 3 mittels Führungselementen, wie beispielsweise Führungsblechen, seitlich eingeschlagen wird, so dass sich die Ränder der Materialbahn anschließend überlappen. Die sich anschließend überlappenden Bereiche wurden bereits mittels der Längsleimung 26 mit einem geeigneten Klebstoff versehen. Während des Einschiagens der Papierbahn können auch Seitenfalten eingelegt werden. Das Einlegen der Seitenfalten kann aber auch nach der Schlauchbildung erfolgen. Der Schlauch 10 wird nun meist in der Transportrichtung z weitergeführt.

Nachdem der Schlauch 10 erzeugt wurde, wird dieser in der ersten Abreißstation 11 zu Schlauchstücken 12 vereinzelt. Dazu wird der Schlauch 10 durch den Walzenspalt eines ersten Walzenpaares 13 geführt. Während des weiteren Vorschubs des Schlauches gelangt dieser in den Walzenspalt eines zweiten Walzenpaares 14. Die Walzen des zweiten Walzenpaares haben ständig oder zumindest temporär eine größere Umfangsgeschwindigkeit als die Walzen des ersten Walzenpaares 13, deren Umfangsgeschwindigkeit vorteilhafterweise mit der Transportgeschwindigkeit des Schlauches 10 übereinstimmt. Wenn die von dem vorauslaufenden Ende des Schlauches gesehen nächste Perforation den Walzenspalt des ersten Walzenpaares 13 passiert hat, greift das zweite Walzenpaar 14 an den Schlauch 10 an. Dieses kann erfolgen, indem das vorauslaufende Ende des Schlauches in den Walzenspalt des zweiten Walzenpaares einläuft. Die Walzen des zweiten Walzenspaltes 14 können aber auch relativ, beispielsweise senkrecht, zum Schlauch 10 bewegt werden und an den Schlauch angelegt werden. Wenn die Walzen des zweiten Walzenspaltes 14 an den Schlauch anliegen, reißt der Schlauch entlang des Schnittes bzw. der Perforation, der oder die in der Station 6 in die Bahn eingebracht wurde. Das vom Schlauch abgerissene Schlauchstück 12 gelangt nun in die Bodenbeleimungs- und Bodenumklappstation 15. Dazu wird das Schlauchstück 12 auf dem Bodenmacherzylinder 16 festgehalten. Durch ein geeignetes Element, beispielsweise durch eine Stange, wird die voraus laufende Lasche des Schlauchstücks, welche in der Regel Bestandteile der Unterseite ist und die Oberseite überragt, umgeklappt, so dass Teile der unteren Lage nach dem Umklappen auf der Außenseite der oberen Lage aufliegt. Zuvor wird die Lasche und/oder der Bereich der Außenseite der oberen Lage, auf dem die Lasche nach dem Umklappen aufliegt, mit einem Klebstoff, beispielsweise mit Leim, versehen. Dazu dient die Leimauftragseinrichtung, die in der Figur 1 durch den Leimzylinder 17 symbolisiert wird.

Nachdem die Beutel soweit fertig gestellt wurden, durchläuft dieser eine zweite Abreißstation 18. Diese Abreißstation 18 ist also dem Bodenmacherzylinder 17 nachgeordnet. Diese Station ist grundsätzlich wie die erste Abreißstation 11 aufgebaut und arbeitet analog. Die Abstände der beiden Walzenspalte sind so eingestellt, dass der Walzenspalt des Walzenpaares 19 nur den

Materialabschnitt der oberen Lage erfasst, der über die untere Lage hinaus ragt, während das Walzenpaar 20 für einen beschleunigten Weitertransport des

Beutels sorgt. Dieser Materialabschnitt wird dann durch eine erfindungsgemäße

Nadelwalze abgeführt. Nach dem Abreißen des besagten Materialabschnitts wird der Beutel mittels eines Ablagezylinders 21 auf einen Tisch 22 abgestellt.

Dabei werden die Beutel in der Regel senkrecht stehend angeordnet. Von diesem Tisch 22 können die Beutel dann stapelweise auf eine geeignete Weise entnommen werden.

Die Figur 2 zeigt nochmals eine Vorrichtung gemäß der Figur 1. Im Vergleich zur Figur 1 sind nunmehr die Walzen der Walzenpaare 19 und 20 mit Bezugszeichen versehen worden. Die Walze 50 des Walzenpaares 19 ist dabei als Nadelwalze ausgebildet, was in Figur 3 näher erläutert wird. Die Walze 51 ist entsprechend als Gegendruckwalze ausgelegt, die Vertiefungen umfassen kann, in welche die Nadeln eintauchen können. Diese Vertiefungen können beispielsweise bohrlochartig oder als Nuten ausgestaltet sein. Oberhalb der Nadelwalze 50 ist eine als Absaugeinrichtung ausgestaltete Abstreifeinrichtung vorgesehen, welche den Zweck hat, einen im Walzenspalt durch die Nadelwalze 50 aufgenommenen Materialabschnitt wieder von der Nadelwalze 50 abzunehmen.

Die Figur 3 zeigt vergrößert die Walzenpaare 19 und 20 der zweiten Abreißstation 18. Die Walze 50 des Walzenpaares 19 ist mit Nadeln 55 ausgestattet, von denen zwei zu sehen sind. Diese Nadeln 55 sind verschieblich innerhalb der Walze 50 gelagert und werden aus der Umfangsfläche der Walze 50 herausgefahren, kurz bevor oder wenn sie die Gegendruckwalze 51 erreichen. In diesem Moment soll der Materialabschnitt 38 erfasst werden. Das Abreißen des Materialabschnitts 38 erfolgt entweder durch das Festhalten mittels der Nadeln 55 oder dadurch, dass der Materialabschnitt im Spalt der Walzen 50 und 51 festgehalten wird, oder durch beides. Wenn nach weiterer Drehung der Walze 50 der Materialabschnitt in den Bereich der hier nicht dargestellten Absaugeinrichtung 54 gelangt ist, können die Nadeln 55 wieder innerhalb des Körpers der Walze 50 zurückgezogen werden, so dass das Absaugen des Materialabschnitts erleichtert wird. Das Aus- und Einfahren der Nadeln kann beispielsweise durch eine nicht dargestellte Führungsfläche erfolgen. Die Nadeln können dazu beispielsweise federbelastet sein, so dass sie sich in der Grundstellung innerhalb des Walzenkörpers befinden. Zum Ausfahren der Nadel können diese dann über eine Führungsfläche laufen, die so angeordnet ist, dass die Nadeln gegen die Federkraft nach außen gedrückt werden. Die Nadeln können aber auch auf andere Weise in Richtung des Doppelpfeils R, welche die radiale Richtung der Walze 50 angibt, bewegt werden. So sind beispielsweise steuerbare Pneumatikzylinder denkbar.

Während Nadeln 55 den Materialabschnitt 38 erfasst haben, befindet sich der Beutel 39 bereits im Spalt zwischen den Walzen 52 und 53. Die Umfangsgeschwindigkeit dieser Walzen ist im Wesentlichen gleich der Transportgeschwindigkeit, mit der die Beutel oder die Schlauchstücke durch die Vorrichtung transportiert werden. Die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen 50 und 51 ist, zumindest im Zeitraum zwischen dem Erfassen des Materialabschnitts 38 und dem Abreißen, kleiner als diese Transportgeschwindigkeit, um das Abreißen überhaupt erst zu ermöglichen. Da aber die gemittelte Umlaufgeschwindigkeit, also die Strecke nach einer vollständigen Drehung der Walze 50 geteilt durch die zugehörige Zeit, gleich der Transportgeschwindigkeit sein muss, muss die Walze 50 ungleichförmig, also mit ungleichmäßiger Winkel- bzw. Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden. Dies kann beispielsweise über ein an sich bekanntes Ungleichförmigkeitsgetriebe oder über einen separaten Servomotor erfolgen.

Die Phasenlage der Walzen 50 ist in Richtung der Pfeile φ und -φ einstellbar, um so Schlauchstücke bzw. Beutel verschiedener Formate verarbeiten zu können.

Die Figur 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Nadelwalze 50 und insbesondere die Steuerung der Verschiebung der Nadeln innerhalb dieser Nadelwalze.

Die Nadelwalze 50 umfasst zunächst einen Zylinderkörper 60, der hohlzylindrisch aus gestaltet ist und der an seinen Stirnflächen 61 jeweils eine zentrale Öffnung 62 aufweist. Außenseitlich ist ein weiterer Hohlzylinder 63 an jeweils einer Stirnseite befestigt. Der Zylinderkörper 60 und/oder, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist, der Hohlzylinder 63 sind über Lager 64 in dem Maschinengestell 25 drehbar gelagert. Zumindest einer der Hohlzylinder 63 ist von einem Antrieb mit einem Drehmoment beaufschlagbar. Der Antrieb kann beispielsweise auf einen Zahnriemen wirken, der das Antriebdrehmoment auf den Hohlzylinder 63 mittels Zahnräder überträgt, der damit als Welle fungiert. Der Hohlzylinder 63 kann aber auch durch einen eigenen Motor angetrieben sein. Diese Antriebsanordnung kann getriebelos sein. Als Beispiel wird die in Figur 4 gezeigte Anordnung beschrieben: Der am Maschinengestell angeordnete Elektromotor 77 treibt ein Zahnrad 78 an, welches mit dem Antriebszahnrad 79, welches an dem Hohlzylinder 63 befestigt ist, kämmt.

Ein weiterer Zylinder 65 durchstößt sowohl den Hohlzylinder 63 also auch die zentrale Öffnung 62 und ragt damit in den Innenraum des Zylinderkörper 60 hinein. Über die Lager 66 kann sich der Hohlzylinder 63 noch auf dem Zylinder 65 abstützen. Dieser Zylinder 65 ist an nicht näher dargestellten Teilen des Maschinengestells 25 festlegbar, kann aber auch relativ zu diesem verdreht werden. Diese Verdrehmöglichkeit dient, wie weiter unten beschrieben wird, der Einstellung der Nadeln relativ zur Außenoberfläche des Zylinderkörpers 60.

In dem Zylinderkörper 60 ist ein Nadelträger 67 in Führungen 68 verschieblich gelagert, so dass er in Richtung des Doppelpfeils R relativ zu dem Zylinderkörper 60 verschiebbar ist (siehe Figur 5). Die Führungen 68 bestehen in dem in der Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei planparallelen Ebenen, die für den Nadelträger Gleitebenen darstellen. Sie können aber grundsätzlich hierzu unterschiedlich ausgebildet sein, solange sie die Verschiebung des Nadelträgers 67 in der Richtung des Doppelpfeiles R zulassen. Der Nadelträger 67 trägt an zwei seiner Seitenflächen jeweils einen Nadelbalken 75, welche wiederum je eine Reihe Nadeln 72 tragen, die durch Bohrungen 73 hindurch greifen können. Die Bohrungen sind in einen Verschlussbalken 88 eingebracht. Dieser Verschlussbalken 88 stellt gegenüber der Außenoberfläche 74 eine Erhöhung 56, welche dafür Sorge trägt, dass der Materialabschnitt von dem Beutel abgerissen werden kann. In diesem Fall haben Nadelwalze und die Gegendruckwalze 51 keinen ständigen Kontakt und halten den Materialabschnitt nicht fest. Wenn jedoch die Erhöhung 56 die Gegendruckwalze passiert, wird der Materialabschnitt fest ergriffen und damit vom Beutel abgerissen, während der Abschnitt gleichzeitig von den Nadeln aufgenommen wird.

Der Verschlussbalken 88 kann mittels geeigneter Befestigungsmittel wie etwa Schrauben an dem Zylinderkörper 60 lösbar befestigt werden. Auch die Nadelbalken 75 können mit Schrauben 76 (siehe Fig. 6) an dem Nadelträger 67 befestigt sein. Damit kann der Nadelbalken auf einfache Weise entfernt werden. Die dadurch entstehende Ausnehmung der Außenoberfläche 74 kann nun durch eine nicht dargestellte Abdeckung verschlossen werden. Die Nadelwalze 50 arbeitet dann mit nur einem Nadelbalken und entfernt pro Umdrehung nur einen Materialabschnitt 38 (normalerweise zwei). Somit ist die Nadelwalze an besonders große Längen des Beutels 39 anpassbar. An den Stirnseiten 69 weist der Nadelträger 67 ellipsenförmige Ausnehmungen 70 auf. In diese ellipsenförmigen Ausnehmungen 70 greifen Rollen 71 ein, die an der dem Nadelträger 67 zugewandten Stirnseite des Zylinders 65 befestigt sind, wobei die Drehachse 87 der Rolle 71 nicht mit der Achse des Zylinders 65 fluchtet, sondern exzentrisch zu dieser angeordnet ist. Die Rolle kann drehbar an dem Zylinder 65 angeordnet sein.

Bisher wurde in Bezug auf die Figur 4 nur das erste, rechte Ende der Nadelwalze 50 beschrieben. Das zweite, linke Ende ist analog aufgebaut. Jedoch kann hier auf Einrichtungen zur Beaufschlagung der Walze mit einem Drehmoment verzichtet werden. Die Figur 6 zeigt dieselbe Walze 50 wie die Figur 4, jedoch um einen Winkel von 90° weitergedreht.

Die Funktion der Nadelwalze 50 kann anhand der Figuren 5 und 7 erläutert werden. In der Ausgangsstellung sind die oberen Nadeln 72, die sich in der so genannten „12-Uhr-Position" befinden, vollständig innerhalb des

Zylinderkörpers 60 versenkt. Die unteren Nadeln 72' („6-Uhr-Position") sind dagegen weitestmöglich ausgefahren und überragen dabei die

Außenoberfläche74 des Zylinderkörpers 60. In dieser Position sind die Nadeln 72' in der Lage, einen Materialabschnitt 38 zu ergreifen. Wird nun der

Zylinderkörper 60 in Drehung gemäß dem Pfeil D versetzt, so verbleibt, wie beschrieben, die Rolle 71 in ihrer Position. Die ellipsenförmige Ausnehmung 70 rollt mit den Randflächen jedoch an der Rolle 71 ab. Da der Nadelträger nicht frei beweglich, sondern nur in Richtung des Pfeils R verschiebbar ist, wird der Nadelträger 67 durch die Einwirkung der Rolle 71 auf die Randflächen der ellipsenförmigen Ausnehmung 70 mit einer resultierenden Zwangskraft beaufschlagt, die in Richtung R zeigt.

Die Situation nach einer Vierteldrehung (Drehung um 90°) ist in der Fig. 7 dargestellt. Nun befindet sich die Hauptträgheitsachse des Nadelträgers 67 auf der Drehachse des Zylinderkörpers 67. Damit ragen die Nadeln 72 und die Nadeln 72' gleich weit aus dem Zylinderkörper heraus. Im weiteren Verlauf der Drehung werden die Nadeln 72' immer weiter in den Zylinderkörper zurückgezogen, so dass ein Materialabschnitt, der durch die Nadeln 72' auf der Umfangsfläche des Zylinderkörpers gehalten wird, wieder freigegeben wird. Die vollständige Freigabe dieses Materialabschnitts erfolgt beispielsweise im Bereich der hier nicht gezeigten Absaugeinrichtung 54, so dass der Materialabschnitt zuverlässig aus der zweiten Trennstation entfernt werden kann.

Um nun die Winkelposition, in der die Nadeln 72 bzw. 72' weitestmöglich ausgefahren sind, in Richtung φ oder -φ verändern zu können (siehe Figur 3), können nun die Zylinder 65, 65' relativ zum Maschinengestell verdreht werden. Dieses ist sogar im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich. Mit der Verdrehung des Zylinders 65 wird auch die Drehachse 73 der Rolle 71 um den gleichen Winkelbetrag verschwenkt, was zur Folge hat, dass auch die Position, in der die Nadeln 72 bzw. 72' weitestmöglich ausfahrbar sind, um diesen Winkelbetrag verändert wird. Wird also beispielsweise der Zylinder 65 um 30 Grad entgegen des Uhrzeigersinns gedreht, so verändert sich die Position, in der die Nadeln 72 bzw. 72' weitestmöglich ausfahrbar sind, auf die so genannte 5-Uhr-Position. Zur Verdrehung der Zylinder 65 und 65' ist ein Antrieb 80, beispielsweise ein Servomotor, vorgesehen, der über geeignete Halter 81 am Maschinengestell 25 befestigt ist. Die Welle 82 des Antriebs 80 trägt ein Zahnrad 83, welches mit einem an dem Zylinder 65 angeordneten Antriebszahnrad 84 kämmt. Das Antriebszahnrad 84 wiederum treibt ein weiteres Zahnrad 85, dieses eine Stellwelle 86 und letzteres wiederum ein Zahnrad 85' an. Zahnrad 85' kämmt mit dem Antriebszahnrad 84', welches an dem Zylinder 65' befestigt ist. Wird nun der Zylinder 65 über die genannte Anordnung verstellt, so sorgt die Synchronisationsanordnung (Zahnräder 85, 85', Welle 86) dafür, dass das Antriebszahnrad 84' und somit der Zylinder 65' gleichermaßen verstellt wird. Die genannte Synchronisationsanordnung ist nur beispielsweise dargestellt, andersartige Anordnungen sind gleichermaßen denkbar. Insbesondere kann aus Kostengründen auf eine motorische Verstellung verzichtet und eine händische Einstellung mittels geeigneter Handräder oder -hebel vorgesehen werden.

Claims

NadelwalzePatentansprüche

1. Nadelwalze (50) zum Perforieren oder Aufnehmen von Materialstücken oder - bahnen mit einem Nadelwalzenkörper (60) und Nadeln (72, 72'), welche zum Einstechen in das Materialstück (38') über die Außenoberfläche (74) des Nadelwalzenkörpers (60) hinausragt, wobei der Nadelwalzenkörper (60) drehbar im Maschinengestell (25) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadeln (72, 72') relativ zum Nadelwalzenkörper (60) verschiebbar sind.

2. Nadelwalze (50) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Nadelbalken (75) vorgesehen ist, welcher sich in parallel zur Drehachse der Nadelwalze (50) erstreckt und auf welchem mehrere Nadeln (72, 72') angeordnet sind, wobei dieser Nadelbalken (75) relativ zum Nadelwalzenkörper (60) verschiebbar ist.

3. Nadelwalze (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Nadelträger (67), der Nadeln (72, 72') oder den zumindest einen Nadelbalken (75) trägt, welcher sich in einer Richtung parallel zur Drehachse der Nadelwalze (50) erstreckt und welcher in einer radialen Richtung (R) der Nadelwalze (50) bewegbar ist.

4. Nadelwalze (50) nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelbalken (75) lösbar an dem Nadelträger (67) befestigbar ist.

5. Nadelwalze (50) nach einem der beiden vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelträger (67) an zumindest einer Stirnseite eine Führungskurve (70) aufweist, in oder an welcher eine Rolle (71 ) abläuft.

6. Nadelwalze (50) nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskurve die Form einer Ellipse (70) aufweist, wobei die kleine Halbachse der Ellipse im Wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung (R) des Nadelträgers (67) verläuft.

7. Nadelwalze (50) nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (71 ) an einem Block (65, 65') angeordnet ist, wobei dieser Block (65, 65') relativ zur Nadelwalze (50) und relativ zum Maschinengestell (25) verdrehbar ist, wobei die Drehachse des Blocks (65, 65') mit der Drehachse der Nadelwalze (50) fluchtet.

8. Nadelwalze (50) nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (87) der Rolle (71 ) parallel, aber exzentrisch zur Drehachse des Blocks (65, 65') angeordnet ist.

9. Nadelwalze (50) nach einem der beiden vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motor (80), vorzugsweise ein Elektromotor, vorgesehen ist, mit welchem der Block (65, 65') drehbar ist.

10. Verfahren zum Perforieren oder Aufnehmen von Materialstücken oder -bahnen mit einer Nadelwalze (50) mit einem Nadelwalzenkörper (60) und Nadeln (72, 72'), welche zum Einstechen in das Materialstück (38') über die Außenoberfläche (74) des Nadelwalzenkörpers (60) hinausragt, wobei der Nadelwalzenkörper (60) relativ zum Maschinengestell (25) gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadeln (72, 72') relativ zum Nadelwalzenkörper (60) verschoben werden.