EP2953874B1

EP2953874B1 - Papierbearbeitungseinrichtung

Info

Publication number: EP2953874B1
Application number: EP14710493.9A
Authority: EP
Inventors: Jörg SCHEFFLER
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2024-04-10
Anticipated expiration: 2034-02-07
Also published as: WO2014121939A1; US9725851B2; EP2953874A1; US20160032526A1; DE102013002122A1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Papierbearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1.

Stand der Technik

Wenn Elemente aus Papier positionsgenau bewegt werden müssen, so ist es in der Technik bekannt, hierfür sogenannte Saugbänder einzusetzen. Solche Saugbänder bestehen in der Regel aus Gummi oder einem ähnlichen Material und weisen eine Vielzahl von Löchern auf. Die Transporteinrichtung weist wenigstens zwei Walzen auf, über welche dieses Saugband läuft und unterhalb des oberen Abschnittes des als Transportband dienenden Saugbandes (also unterhalb des Transportabschnittes des Transportbandes) ist ein mit Unterdruck beaufschlagbarer sogenannter Saugkasten vorgesehen, dessen Oberseite eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, so dass im Saugkasten wirkender Unterdruck zum einen den Transportabschnitt auf den Saugkasten ansaugt, und zum anderen Papier, welches sich auf der Oberfläche des Transportabschnittes befindet, auf diese Oberfläche ansaugt.
Die WO 2012/120606 A1 beschreibt ein Saugband in Form eines Gewebes mit unterschiedlichen Bereichen. Für die Herstellung dieses Gewebes werden verschiedene Materialien vorgeschlagen, beispielsweise Naturfasern, Kunstfasern oder auch Metallfäden.
Aus der US 2002/0139264 A1 ist eine Druck- oder Kopiermaschine mit einem als Netz ausgebildeten Saugband bekannt.
Die US 6 095 218 A offenbart eine Papierbearbeitungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In der Technik sind weiterhin Laserschnittanlagen bekannt geworden, mit deren Hilfe man sehr präzise Konturen aus Papier ausschneiden kann, um somit beispielsweise Buchstaben, Zahlen oder andere Zeichen in Form von Durchbrechungen zu erzeugen. Auch hier ist es natürlich notwendig, das Papier präzise hinsichtlich des Lasers zu positionieren bzw. zu transportieren, so dass auch hier der Einsatz entsprechender Saugbänder sinnvoll ist. Auf Grund der hohen thermischen Belastung durch den Laser ist jedoch der Einsatz konventioneller Saugbänder, insbesondere aus einem Gummi oder einem gummiähnlichen Material, nicht möglich, bzw. würde zu einem extrem hohen Verschleiß führen. Es ist deshalb bekannt, bei derartigen Laserschnitteinrichtungen ein dünnes Metallblech als Transportband einzusetzen. Dieses Metallblech wird, bevor es zu einem Endlosband geschweißt wird, mittels Lasern mit einer sehr großen Menge kleiner Löcher versehen, so dass dieses Metallband in konventioneller Art und Weise über einen Saugkasten geführt werden kann. Nachteilig bei einem solchen Metallband sind die sehr hohen Kosten sowohl bei seiner Herstellung als auch bei seiner Montage.

Gegenstand der Erfindung

Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung deshalb die Aufgabe, eine solche Papierbearbeitungseinrichtung derart weiterzubilden, dass sie deutlich einfacher in der Herstellung und vorzugsweise auch in der Montage ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Papierbearbeitungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß besteht das Transportband ebenfalls aus einem Metall, jedoch nicht aus einem gelochten Metallblech, sondern aus einem Metallgewebe. Derartige Metallgewebe werden zu unterschiedlichsten Zwecken in großen Mengen und sehr preisgünstig hergestellt. Es hat sich herausgestellt, dass ein solches Metallgewebe über einen weiten Bereich von Maschenweiten und Drahtstärken hin denselben Zweck erfüllt, wie das oben erwähnte lasergelochte Metallband. Es hat sich weiterhin herausgestellt, dass derartige Metallgewebe mittels Plasma oder Laserschweißens leicht zu Endlosbändern geschweißt werden können, und dass sie von ihren mechanischen Eigenschaften her (insbesondere von ihrer Zugdehnung) hervorragend zum Einsatz als Endlosförderbänder geeignet sind. Ein weiterer Vorteil gegenüber den bisherigen lasergelochten Metallbändern ist, dass sie sich häufig sogar leichter reinigen lassen. Dies ist bei dem oben beschriebenen Einsatzgebiet bei Laserschnittvorrichtungen wichtig, da durch das Laserschneiden Abbrandreste (Asche und dergleichen) vom Papier auf dem Transportband zurückbleiben und im Dauerbetrieb möglichst kontinuierlich entfernt werden sollten.
Ein weiterer Vorteil ist, dass das Metallgewebe das Laserlicht eher streut als reflektiert, was die negativen Einflüsse der Reflexionen stark mindert. Die unerwünschten Reflexionen können durch Sandstrahlen und/oder Nanobeschichten des Metallgewebes noch weiter vermindert werden.
Weiterhin ist ein unterhalb des oberen Abschnitts des Transportbandes angeordneter Unterdruckerzeuger vorgesehen, welcher mehrere zwischen Transportabschnitt und rücklaufendem Abschnitt angeordnete Axiallüfter aufweist.
Weitere Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus dem nun mit Bezug auf die Figuren näher dargestellten Ausführungsbeispiel.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Figur 1: einen stark schematisierten Querschnitt durch eine Laserschnittanlage, in welcher eine erfindungsgemäße Transportvorrichtung eingesetzt ist,
Figur 2: das Detail D aus Figur 1 in einer ebenfalls sehr schematisierten und nicht maßstabsgetreuen Schnittdarstellung,
Figur 3: eine Draufsicht aus Richtung D1 auf das in Figur 2 Gezeigte,
Figur 4: die Transportvorrichtung aus Figur 1 in einer etwas detaillierteren Darstellung, wobei jedoch das Transportband nicht dargestellt ist,
Figur 5: eine Draufsicht aus Richtung D2 in Figur 4,
Figur 6: eine Draufsicht aus Richtung D3 in Figur 5,
Figur 7: das in den Figuren 4 bis 6 Gezeigte in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 8: das in Figur 7 Gezeigte mit montiertem Transportband,
Figur 9: das in Figur 8 Gezeigte in einer aufgeschnittenen Darstellung,
Figur 10: eine Variation zu dem in Figur 1 Gezeigten,
Figur 11: eine bevorzugte Ausgestaltung einer Reinigungsstation und
Figur 12: eine Variation zu dem in Figur 11 Gezeigten.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung eine Vorrichtung zur Erzeugung von Laserschnitten in flachen Papierzuschnitten wie Grußkarten oder dergleichen. Diese Vorrichtung besteht aus vier Elementen, nämlich aus einer Zuführeinheit 40, einer Transportvorrichtung 10, einem oberhalb der Transportvorrichtung angeordneten Laser 30 und einer Abfuhreinheit 50. Die Transportrichtung des Papiers ist die Richtung T und die Vorrichtung kann kontinuierlich arbeiten, d. h. das Erzeugen der Schnittkonturen durch den Laser erfolgt bei gleichbleibender Transportbewegung durch die Transportvorrichtung 10.
Die Zuführeinheit 40 kann konventionell aufgebaut sein, nämlich bestehend aus einem Tisch 42 mit glatter Oberfläche und einer Reihe von Transportrollen 44, welche die Papierzuschnitte über dem Tisch gleitend der Transportvorrichtung 10 zuführen. Die Transportrollen 44 können gegenüber der Transportrichtung T leicht aus einem 90-Grad-Winkel herausgedreht sein (Figur 1a) und die Papierzuschnitte so an einen Anschlag drücken, so dass eine genauere Positionierung der Papierzuschnitte erreicht wird. Die Abfuhreinheit 50 kann ebenfalls konventionell aufgebaut sein und kann beispielsweise aus einem Anschlussstück 52 und einem Förderband 54 bestehen. Es wäre jedoch beispielsweise genauso möglich, unmittelbar nach der Transportvorrichtung 10 einen Stapler oder dergleichen vorzusehen.
Die wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung 10 sind zwei Walzen 12a,12 b, wobei wenigstens eine der beiden Walzen, hier die hintere Walze 12b, angetrieben ist, das Transportband 25 und eine Mehrzahl von Axiallüftern 16, welche unterhalb des oberen Abschnittes (also des Transportabschnitts) 25a des Transportbandes 25 angeordnet sind. Zur Positionierung dieser Axiallüfter 16 (diese Axiallüfter 16 können grundsätzlich aufgebaut sein wie konventionelle Lüfter für Computergehäuse) dient ein in der Horizontalebene liegender Träger 14, welcher sich im Wesentlichen von der vorderen Walze 12a zur hinteren Walze 12b erstreckt. Dieser Träger 14 weist eine Vielzahl von Durchbrechungen auf; an den Positionen der Durchbrechungen sind die Axiallüfter 16 angeordnet, wie dies in Figur 1 nur sehr schematisch dargestellt ist. Der Träger 14 kann in Praxis auch wesentlich dünner ausgestaltet sein (dies wird man nachfolgend noch mit Bezug auf die Figuren 4 bis 9 sehen). Die Axiallüfter 16 befinden sich bevorzugt relativ nahe an der Unterseite des oberen Abschnittes 25a des Transportbandes.
Das Transportband 25 ist erfindungsgemäß als Metallgewebe, also in der Regel aus einem aus Kettdrähten 27 und Schussdrähte 26 bestehenden Gewebe, gefertigt. Dies ist in den Figuren 2 und 3 schematisch dargestellt. Die Drahtstärke der verwobenen Drähte liegt vorzugsweise zwischen 0,25 und 0,4 mm und die Maschenweite liegt vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,6 mm. Das Metallgewebe besteht vorzugsweise aus Edelstahl, beispielsweise V2A. Vorzugsweise wird ein sogenanntes "normales Drahtgewebe", das heißt, ein Drahtgewebe in glatter Bindung, ein Drahtgewebe in Leinenbindung oder ein Drahtgewebe in Körperbindung verwendet. Wir dein Metallgewebe in Körperbindung verwendet, so erstrecken sich die Kettdrähte 27 vorzugsweise in Transportrichtung. Zur Herstellung des Transportbandes wird ein Stück Metallgewebe passender Länge und Breite zugeschnitten und die beiden Endkanten (in der Regel die kurzen Kanten) werden vorzugsweise durch Plasma- oder Laserschweißen miteinander verschweißt, so dass ein endloses Transportband entsteht.
Optional kann die Transportvorrichtung 10 noch beispielsweise folgende dargestellte Elemente aufweisen: Eingangsrollen 23, eine Ausgangsrolle 20 und eine untere Reinigungsbürste 22 oder eine Reinigungsstation. Eine bevorzugte Ausführungsform einer solchen Reinigungsstation wird später mit Bezug auf die Figuren 11 und 12 erläutert. Hierbei kann die Ausgangsrolle 20 ebenfalls eine Reinigungsfunktion wahrnehmen. Das Vorsehen von wenigstens einer Reinigungsrolle oder Reinigungsbürste ist beim im Ausführungsbeispiel beschriebenen bevorzugten Einsatz der Transportvorrichtung zu bevorzugen, da Abbrandreste von der Transportvorrichtung 10 in der Regel entfernt werden müssen. Sofern eine Ausgangsrolle 20 wie gezeigt am Ende des oberen Abschnittes 25a des Transportbandes 25 (also des Transportabschnitts) vorgesehen ist, so muss diese gegenläufig zu den Walzen 12a, b angetrieben sein, eine auf den unteren, also auf den rücklaufenden Abschnitt des Transportbandes wirkende Reinigungsbürste 22 oder Reinigungsrolle kann auch gleichlaufend zu den Walzen 12a, b, also gegenläufig zum rücklaufenden unteren Abschnitt 25b angetrieben sein, was zu einer Verbesserung der Reinigungswirkung führen kann. Da die Ausgangsrolle 20 auch auf die bearbeiteten Papierzuschnitte wirkt, muss diese aus einem relativ weichen Material bestehen, während die untere Reinigungsbürste 22 auch aus einem relativ harten Material bestehen kann. Die untere Reinigungsbürste 22 könnte natürlich auch im Bereich einer der beiden Walzen (jedoch schon jeweils auf der unteren Hälfte) auf das Transportband 25 wirken.
Eine Reinigung des unteren Abschnitts 25b mit einer "kettensägenartigen" Reinigungsvorrichtung, deren Bewegungsrichtung senkrecht zur Transportvorrichtung ist, hat sich ebenfalls als sehr vorteilhaft herausgestellt. Bei einer solchen Reinigungsvorrichtung laufen Reinigungsbürsten nach Art einer Kettensäge zwischen zwei Rollen um. Im wirksamen Abschnitt verlaufen die Reinigungsbürsten auf einer Geraden.
In den meisten Anwendungsfällen ist eine leicht feuchte Reinigung zu bevorzugen.
Oberhalb der Transportvorrichtung 10 ist der Schnittlaser 30 angeordnet.
Der Betrieb der Vorrichtung erfolgt, wie dies bereits erwähnt wurde, kontinuierlich und bei vorzugsweise konstanter Transportgeschwindigkeit. Durch die Axiallüfter 16, welche Luft durch den oberen Abschnitt 25a des Transportbandes 25 saugen, werden die von der Zuführeinheit 40 positionsgenau zugeführten Papierzuschnitte in Position gehalten. Die von den Axiallüftern 16 ausgestoßene Luft tritt durch den unteren Abschnitt 25b des Transportbandes wieder aus und trägt somit weiterhin zu einer Reinigung des rücklaufenden Abschnittes des Transportbandes 25 bei. Das Vorsehen von Axiallüftern hat gegenüber dem Vorsehen eines Saugkastens noch die weiteren großen Vorteile eines deutlich verringerten Energiebedarfes und einer deutlich verringerten Geräuschentwicklung (bei herkömmlichen Saugkästen werden in der Regel Radialverdichter als Unterdruckerzeuger eingesetzt).
Der Laser 30 schneidet die auf dem oberen Abschnitt des Transportbandes liegenden Papierzuschnitte, welche die Transportvorrichtung 10 an der hinteren Walze 12b verlassen und über die Abfuhreinheit 50 abgeführt werden.
Die Figuren 4 bis 9 zeigen die eben beschriebene Transportvorrichtung 10 nochmals in größerer Detailfülle, wobei in den Figuren 4 bis 7 das Transportband 25 nicht dargestellt ist. Sämtliche Elemente sind entsprechend der Figur 1 mit Bezugszeichen versehen, so dass auf Wiederholungen, soweit möglich, verzichtet wird. Man entnimmt den Figuren 4 und 9 sehr gut, dass der horizontal verlaufende Träger 14 recht dünn ausgestaltet sein kann und dass die Antriebsmotoren der Axiallüfter 16 außerhalb der durch den Träger 14 definierten Ebene liegen können. Die Durchmesser der Öffnungen im Träger 16 entsprechen im Wesentlichen dem Durchmesser der Flügel der verwendeten Axiallüfter. Man erkennt insbesondere in der Figur 6, dass sich der Träger 14 zwischen zwei Seitenwangen 18a, 18b erstreckt, so dass die beiden Abschnitte des Transportbandes 25, die Walzen 12a, 12b und die Seitenwangen 18a, 18b einen Innenraum umschließen, in welchem der eben genannte Träger 14 angeordnet ist.
Um das Transportband 25 spannen zu können, weist zumindest ein Ende jeder Seitenwange einen sich in Transportrichtung erstreckenden Schlitz 19 auf, durch welchen sich die Achse einer Walze, hier der vorderen Walze 12a, erstreckt, so dass der Abstand der beiden Walzen 12a, 12b veränderbar ist und somit das Transportband 25 gespannt werden kann. Somit kann das Transportband 25 auch im fertigen, also zu einer Endlosschlaufe geschweißten Zustand, montiert werden, wobei es seitlich auf die Walzen 12a, 12b aufgeschoben wird, hierbei müssen gegebenenfalls Nebenaggregate wie die Eingangsrollen 23 usw. abmontiert sein.
Um in einem zentralen Abschnitt des oberen Abschnittes 25a des Transportbandes 25 eine noch weiter verbesserte Planlage des transportierten Papiers zu erreichen, ist es möglich, zwei sich quer zur Transportrichtung erstreckende Querstreben 60a, 60b vorzusehen, deren oberste Punkte oberhalb der obersten Punkte der Walzen 12a, 12b liegen, so dass ein leicht erhöhter Mittelabschnitt ausgebildet wird, welcher extrem eben ist. Dies ist schematisch in Figur 10 gezeigt.
Die Figuren 11 und 12 zeigen eine bevorzugte Ausgestaltung einer Reinigungsstation 70, welche unterhalb des rücklaufenden Abschnitts 25 des Transportbandes 25, beispielsweise an der Stelle der oben erwähnten Reinigungsbürste 22, angeordnet werden kann. Diese Reinigungsstation 70 weist eine um eine Achse 73 antreibbare Reinigungswalze 71 und einen oben offenen Behälter 76 zur Aufnahme von Reinigungsflüssigkeit 77 (im einfachsten Fall Wasser) auf. Vorzugsweise ist weiterhin eine Abstreifwalze 78 vorgesehen, welche gegenläufig zur Reinigungswalze angetrieben wird. Zumindest die äußere Mantelschicht der Reinigungswalze 71 ist als Schwamm (Schwamm-Mantel 74 - Figur 11) oder in Form einer Bürste (Bürsten-Mantel 75 - Figur 12) ausgebildet. Die Reinigungswalze 71 wird vorzugsweise in der selben Drehrichtung wie die Walzen 12a, 12b angetrieben.
Die Reinigungswalze 71 ist so positioniert, dass sie von unten gegen den rücklaufenden Abschnitt 25b des Transportbandes 25 drückt und mit einem unteren Teil in die Reinigungsflüssigkeit 77 eintaucht. Durch die Drehung der Reinigungswalze wird ständig neue Reinigungsflüssigkeit 77 aufgenommen und zum rücklaufenden Abschnitt 25b des Transporbandes gefördert. Durch die Abstreifrolle, welche in Drehrichtung der Reinigungswalze zwischen der Reinigungsflüssigkeit und dem Transportband angeordnet ist, lässt sich das Maß der Befeuchtung des rücklaufenden Abschnitts einstellen. Hierzu ist der radiale Abstand zwischen Reinigungswalze und Abstreifwalze 78 vorzugsweise einstellbar.
Die feuchte Reinigung (insbesondere mithilfe der eben beschriebenen Reinigungsstation) hat mehre Vorteile. Zunächst lässt sich eine gute Reinigung des Transporbandes von Abbrand, Asche und dergleichen erzielen. Weiterhin hat auch die Befeuchtung des Transportbandes als solche Vorteile: Zum einen entsteht - zusätzlich begünstigt durch die Anordnung der Axiallüfter - Verdunstungskälte, das heißt, das Transportband, dessen oberer Abschnitt 25a mit Laserenergie beaufschlagt wird, wird gekühlt. Weiterhin kann die Befeuchtung so eingestellt werden, dass dem Transportband auch noch an seinem oberen Abschnitt 25a eine gewisse Menge an Flüssigkeit anhaftet. Diese anhaftende Flüssigkeit verbessert die Adhäsion von Abbrand, Asche und dergleichen, so dass diese die Rückseite des bearbeiteten Papiers nicht verschmutzen. Die Gewebestruktur des metallenen Transportbandes begünstigt stark das gewollte Anhaften von Flüssigkeit.

Claims

Papierbearbeitungseinrichtung mit
einer Transportvorrichtung (10) für Papier mit
einem über wenigstens zwei Walzen (12a, 12b) geführten, aus Metallgewebe bestehenden, luftdurchlässigen Transportband (25), dessen oberer Abschnitt den Transporabschnitt (25a) und dessen unterer Abschnitt den rücklaufenden Abschnitt (25b) bildet, und

einem unterhalb des Transportabschnitts (25a) angeordneten Unterdruckerzeuger, und

einem oberhalb des Transportabschnitts (25a) angeordneten Laser (30) zum Schneiden von Papier,

dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruckerzeuger mehrere zwischen Transportabschnitt (25a) und rücklaufendem Abschnitt (25b) angeordnete Axiallüfter (16) aufweist.
Papierbearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportband (25) aus einem Metallgewebe-Streifen hergestellt ist, dessen Stirnseiten miteinander plasma- oder laserverschweist sind.
Papierbearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallüfter (16) unmittelbar auf den Transportabschnitt (25a) und den rücklaufenden Abschnitt (25b) wirken.
Papierbearbeitungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe des Transportbandes (25) ein Gewebe in Körperbindung, ein Gewebe in Leinenbindung oder ein Gewebe in glatter Bindung ist.
Papierbearbeitungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Reinigungsvorrichtung vorgesehen ist, welche auf rücklaufenden Abschnitt (25b) wirkt.
Papierbearbeitungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung das Transportband (25) befeuchtet.
Papierbearbeitungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung als Reinigungsstation (70) mit einer antreibbaren Reinigungswalze (71) und einem mit Flüssigkeit befüllbaren, oben offenen Behälter (76) ausgebildet ist, wobei die Reinigungswalze (71) derart positioniert ist, dass ein oberer Abschnitt ihrer Oberfläche den rücklaufenden Abschnitt (25b) des Transportbandes (25) berührt und dass sich ein unterer Teil der Reinigungswalze innerhalb des Behälters (76) befindet.
Papierbearbeitungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Achse (73) der Reinigungswalze (71) parallel zu den Achsen der Walzen (12a, 12b) erstrecken, wobei die Reinigungswalze (71) vorzugsweise in der selben Drehrichtung wie die Walzen (12a, 12b) angetrieben wird.
Papierbearbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine sich parallel zur Reinigungswalze (71) erstreckende, vorzugsweise gegenläufig zur Reinigungswalze antreibbare Abstreifwalze (78) vorgesehen ist, welche einen Abschnitt der Oberfläche der Reinigungswalze (71) berührt.
Papierbearbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der äußere Mantelabschnitt der Reinigungswalze (71) durch einen Schwamm gebildet wird.
Papierbearbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der äußere Mantelabschnitt der Reinigungswalze (71) durch eine Bürste gebildet wird, deren Borsten sich im Wesentlichen radial zur Achse (73) der Reinigungswalze (71) erstrecken.
Papierbearbeitungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportband (25) sandgestrahlt und/oder nanobeschichtet ist.