WO2023198502A2 - Verfahren und vorrichtung zur positionierung von randschneidevorrichtungen einer längsschneidevorrichtung für eine materialbahn in einer rollenschneidemaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur positionierung von randschneidevorrichtungen einer längsschneidevorrichtung für eine materialbahn in einer rollenschneidemaschine Download PDF

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WO2023198502A2
WO2023198502A2 PCT/EP2023/058740 EP2023058740W WO2023198502A2 WO 2023198502 A2 WO2023198502 A2 WO 2023198502A2 EP 2023058740 W EP2023058740 W EP 2023058740W WO 2023198502 A2 WO2023198502 A2 WO 2023198502A2
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cutting
material web
edge
devices
adjustment
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Egon Bild
Christian Wölfel
Fabian Köberle
Daniel Jürgens
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Voith Patent Gmbh
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    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
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    • B65H2301/40—Type of handling process
    • B65H2301/41—Winding, unwinding
    • B65H2301/414—Winding
    • B65H2301/4148—Winding slitting

Definitions

  • the invention relates to a method for longitudinally cutting and winding a running material web, in particular a paper or cardboard web, in a roll cutting machine into several finished rolls formed from individual material web layers, by means of a longitudinal cutting device, which comprises at least three cutting devices, and each of which has a pair of knives with a lower knife device and upper knife device, and wherein the at least three cutting devices in the running material web each produce a longitudinal cut in a first cutting position in a first format before a format change, and wherein a stepless adjustment of at least one cutting device takes place transversely to a running direction of the material web, and wherein after the format change, at least one longitudinal cut is produced at a second, new cutting position in a second, new format, and at least one, preferably two, of the at least three cutting devices is designed as at least one edge cutting device and cuts off at least one edge strip, and where the edge strip is guided into at least one removal device.
  • the invention also relates to a longitudinal cutting device for cutting a running material web, in particular a paper or cardboard web, in a roll cutting machine, particularly suitable for carrying out the method according to the invention, comprising at least three cutting devices, each of which includes a pair of knives, and each pair of knives has one supporting the material web Lower knife device and an upper knife device immersed in the material web, and all lower knife devices are mounted on a common knife crossbar and all upper knife devices on another common knife crossmember are adjustable transversely to the direction of travel, and wherein each upper knife device can be connected to an adjusting device and each lower knife device can be connected to an adjusting device, and where two Cutting devices are designed as edge cutting devices in such a way as to produce a respective edge strip.
  • the invention is explained below in connection with the treatment of a paper web. However, it can also be used with other material webs that can be handled in a similar way. These include, for example, but are not limited to, sheets made of cardboard, cardboard, plastic or metal foils.
  • Paper webs are produced in relatively large widths of up to over 11 m in a paper machine.
  • the production of the paper web takes place virtually endlessly.
  • the running direction of the material web in the paper machine defines the longitudinal or x direction in a clockwise coordinate system and the transverse or y direction lying in the horizontal material web plane.
  • the full width of the paper web produced is wound onto a winding core.
  • This winding core is replaced cyclically, usually during ongoing production.
  • the web-wide winding roll created in this way is usually referred to as a mother roll or solid reel.
  • the paper web wound on a mother roll must be cut into several parallel partial webs, the widths of which are suitable for the respective later user. These widths can vary greatly from case to case, so that the paper web is usually divided according to an individually definable cutting pattern or format. This is usually done in a downstream slitting machine.
  • Such roll cutting machines with at least one longitudinal cutting device are known, for example, from the German utility model DE29812753 U1.
  • the known roll cutting machines which have several longitudinal cutting devices, produce individual narrower winding rolls or so-called finished rolls from a wide material web of a mother roll. Through a additional cross-cutting, several sets of finished rolls are usually produced from one master roll. In order to be able to produce different finished roll formats, cutting devices in the form of individual pairs of knives can be positioned transversely to the direction of travel of the material web.
  • the pairs of knives usually in the form of circular knives, each consist of a lower knife, pot knife or counter knife which supports the web during cutting and an upper knife or pointed knife which dips into the web, the cutting edges of which must be positioned exactly relative to one another in the desired cutting position.
  • the lower knife is usually driven, while the pointed knife is mounted so that it can rotate freely as the upper knife. This is described, for example, in the German patent DE3419843C2.
  • a roll cutting machine is used to cut a material web in the longitudinal direction into sub-webs which usually have a smaller width. These partial webs are wound into so-called finished, shipping, winding or partial rolls in the roll cutting machine and together form a finished roll set, a finished roll throw or a so-called “set”.
  • a first “set change” takes place, i.e. the partial webs are separated transversely to the running direction
  • the finished roll set is ejected and the newly formed beginnings of the partial webs are attached to a new set of sleeves.
  • This “set change” usually occurs when the material web is at a standstill.
  • the formats of the finished rolls or the widths correspond to the widths desired and requested by the end customer and can be very different, which is why the finished roll formats in a roll cutting machine can change several times during production, rarely Extreme case from set to set, which means that only one set of finished rolls with the same format is wound. If the width of the desired finished rolls changes and a so-called "format change" or cutting pattern change is carried out, the cutting devices of the longitudinal cutting device in the roll cutting machine are adjusted at the desired distance from one another in the width direction or transversely to the running direction of the material web. This means that the finished rolls are produced in a new, desired width or in a new format.
  • the usual sequence of process states in the winding process is: braking from full production speed; Standstill for format change; Continue driving at crawling speed; Standstill for set change, whereby the material web is also separated transversely to the direction of travel; Creep speed for winding the first layers onto the new winding cores; Accelerate to full production speed. If a format change has occurred during the second set change, a new set of cores corresponding to the new widths is inserted and a third set of finished rolls is produced with the new format setting. Subsequently, the processes listed above are repeated again.
  • the cutting setting in the material web is changed.
  • the width of the edge trim can of course also change.
  • the edge trimming or edge strip remaining at the edge of the material web is guided through a discharge device into a pulper or pulper or tearing fan or suction device.
  • a method for changing the knife setting of a roll cutting machine during longitudinal cutting to produce material webs of different widths and at the same time an edge trimming is known from EP 1313597 A1.
  • a second automated edge cutting device for edge trimming in addition to the longitudinal cutting device used, the manual interaction of the operating personnel to remove an edge strip that would otherwise protrude when changing formats can be avoided and production capacity can be increased
  • Form change is understood as a process step of adjusting the cutting devices transversely to the direction of travel from an old cutting position to a new cutting position.
  • This process step or the format change is assigned at least one time range and one material web range in the running direction of the material web.
  • the at least one time range can include different process steps for adjusting the cutting devices.
  • the time range of the format change usually begins from the point in time at which at least one cutting device changes the operating state or the adjustment transversely to the running direction of the material web begins.
  • the format change time range can extend from the change in the operating state of at least one cutting device, preferably to a waiting state, the adjustment of the cutting device transversely to the direction of travel to the renewed change in the operating state of the at least one cutting device, preferably to a cutting state.
  • the format change time range starts from the start of a Adjustment transversely to the direction of travel begins from an old, previous cutting position and ends when a new cutting position is reached.
  • the format change is assigned a material web area or an area in the running direction of the material web, in which the adjustment of the cutting positions is usually located.
  • This material web area can minimally only assume a line or position transverse to the running direction on the material web when the material web is at a standstill, or in the case of a material web moving at a speed, an area with an extent or length in the running direction can be assigned.
  • the object of the invention is to provide an improved method for automatic format change and an improved slitting device, in particular for a slitting machine, which reduces the required number of slitting devices and the method for format changing in complexity and cost.
  • a further object of the invention is to implement the above-mentioned objective not only for new slitting machines, but also particularly advantageously for the modernization of existing, older slitting machines with an existing slitting device defined in the preamble.
  • the utilization of the roll cutting machine can be advantageously increased through modernization while at the same time keeping investment costs low.
  • time-consuming manual interaction when changing formats, which is risky for the operating personnel is no longer necessary during operation, which is usually still necessary with these older systems.
  • the object is achieved in that the at least three cutting devices cut the material web in an imaginary, common plane, and in that the adjustment of the at least one edge cutting devices takes place while the material web is running.
  • the adjustment of one of the two edge cutting devices takes place while the material web is in motion and the edge cutting device is in engagement or in the cutting state with the material web and thus produces a longitudinal cut at a cutting position in the running direction of the material web before and after the format change.
  • the adjustment while the material web is running results in a cut at a certain angle in the running direction of the material web, which deviates from the longitudinal cutting direction in its orientation in the plane of the running direction and transversely to the running direction.
  • the time required for the format change can be shorter, since the adjustment takes place while the material web is running.
  • the time saved can have a direct impact on production capacity and result in increased production capacity.
  • the at least one edge cutting device continuously remains in the cutting state and in engagement with the material web during the adjustment from the first cutting position to the second cutting position.
  • the edge cutting devices are adjusted at a speed of the material web greater than 10 m/min, in particular greater than 40 m/min, particularly preferably greater than 80 m/min.
  • a reliable and safe adjustment of the edge cutting devices can be carried out in the cutting state at a speed of the material web of greater than 10 m/min.
  • a constant creep speed greater than 10 m/min is preferably selected.
  • the time required for adjusting the edge cutting devices for the changing process can advantageously be further optimized in that the adjustment of the edge cutting devices can take place when braking the material web from production speed, i.e. in a transient process state, and thus into a range of the winding process, which is usually determined by non-format change-related parameters such as inertial masses of the mother or finished rolls, and thus to further reduce or eliminate the time required at creep speed for adjustment.
  • a speed of adjustment of the edge cutting devices transversely to the running direction of the material web of less than or equal to 100%, in particular less than or equal to 56%, in particular preferably substantially 56%, of the speed of the material web is controlled.
  • an optimal cutting angle for the cutting device is established for a high-quality cut. This cutting angle must not become too blunt or the adjustment speed too high, as this will have a negative impact on the safe removal of the edge strip.
  • the cutting device with corresponding lower and upper knife device remains oriented in the material web plane with its preferred orientation in the longitudinal direction.
  • the control is carried out in such a way that a length of a material web area for the format change of a maximum of up to 1 m, in particular up to 0.5 m, is set.
  • the time required for adjustment during the format change ideally leads to a limitation of the expansion of the change area in the running direction and thus to a reduction in the cut caused by the cut not being carried out in the longitudinal direction.
  • the first meters of the material web on a new set of finished rolls or the first inner layers of the finished rolls, as well as the last meters of the almost completely wound finished rolls or the last outer layers, are usually marked as scrap for further production because, for example, there are possible splices or other contamination find, and usually the first and last meters of a finished roll are handled as scrap for technical reasons to ensure clean threading.
  • the material web area of the format change in the running direction is therefore in the usual scrap area and therefore does not have a negative impact on production.
  • the at least one edge cutting devices are adjusted from a larger initial width of the edge strip before a format change to a smaller width of the new edge strip after a format change, after the format change has been achieved.
  • a material web section with a variable width resulting from the format change is wound up with the first or inner material web layers of a new finished roll of a corresponding partial web.
  • a speed of adjustment of the edge cutting device of less than or equal to 100% is set.
  • the adjustment speed when moving out the cutting device can be chosen to be higher to a smaller width of the edge strip due to a lower risk of paper jamming.
  • the at least one edge cutting devices are adjusted from a smaller initial width of the edge strip before the format change to a larger width of the new one Edge strip after the format change, in time before the format change is reached.
  • a speed of adjustment of the edge cutting device of less than or equal to 56% is set.
  • the adjustment speed of the edge cutting device can be chosen to be lower to a greater width of the edge strip, i.e. when adjusting towards the center of the material web, due to a higher risk of paper jamming, with 56% of the material web speed being shown to be optimal.
  • the adjustment of the edge cutting devices during a format change is automatically controlled by a control device on the roll cutting machine.
  • the two edge cutting devices each comprise at least one coupling element between the upper knife device and the lower knife device, and that the two edge cutting devices each comprise at least one guide element for the cut edge strip.
  • the otherwise usual, separate edge cutting device for edge strip trimming is integrated into a single longitudinal cutting device, and thus the complexity and costs can be significantly reduced.
  • the integration into an imaginary knife plane which extends transversely to the direction of travel and the centers of rotation of the upper and lower knives, can result in several advantages.
  • the number of guide rollers required to guide the material web can be reduced to a minimum. Usually a maximum of two guide rollers are reduced;
  • the number of removal devices required for the edge strip and/or in the event of a new performance or a web break can be used in the slitting machine, which thereby reflects further savings and reduction in complexity and thus also less maintenance costs.
  • At least one of the two edge cutting devices is adjustable during the longitudinal cut carried out or during the intervention in the material web or in the cutting state, along the knife crossbar extending transversely to the running direction of the material web.
  • the at least one mechanical guide element can be firmly or rigidly connected to the lower knife device, the upper knife device and / or the coupling element, such that synchronization of the upper knife device and the lower knife device is made possible and an adjustment transverse to the direction of travel is made possible.
  • the at least one coupling element is designed as a mechanical coupling rod.
  • the at least one mechanical guide element is designed as a guide plate and/or an air blowing device and/or a discharge device subjected to a vacuum.
  • the longitudinal cutting device comprises a measuring system, preferably at least one magnetic sensor rod, in particular for determining the absolute position of each cutting device transversely to the direction of travel.
  • each cutting device on the lower knife device and/or the upper knife device can comprise a separate sensor, in particular for determining the position transversely to the direction of travel.
  • the edge cutting devices include an adjustment range of up to 750mm, in particular up to 500mm, from the respective edge of the material web towards the center of the material web.
  • each lower knife device and each upper knife device of each cutting device each comprises its own, separate adjusting device, which is suitable for carrying out an adjustment transversely to the direction of travel, preferably each its own, separate electric linear drive and/or electric drive with a gear wheel guide.
  • the adjusting device of all upper knife devices is designed as a single rotating belt drive, which enables the adjustment on the common knife crossbar of the upper knife devices
  • the adjusting device of all lower knife devices is also designed as a single rotating belt drive, which enables the adjustment on the common Knife traverse of the lower knife devices enables.
  • all lower knife devices comprise a common, single adjusting device transverse to the running direction and all upper knife devices a common, single adjusting device transversely to the running direction, in particular preferably each having a common, web-wide rotating belt drive, preferably each comprising a web-wide running toothed belt.
  • the carriages of the upper knife device and the carriages of the lower knife device are designed such that a controllable, positive connection of the carriages with the web-wide revolving belt drive for adjustment can be made possible.
  • the belt drive which runs the width of the web, is designed as an endless belt, in particular an endless toothed belt, which runs the width of the web in a direction transverse to the direction of travel.
  • the belt preferably runs only in one direction transverse to the running direction of the material web and is guided by at least two deflection rollers arranged on the edge of the longitudinal cutting device, with at least one deflection roller being driven and comprising a controlled drive, preferably an electric motor.
  • the arrangement or orientation of the web-width running belt is chosen so that both the left and right moving sections of the circulating belt are guided through all carriages of the corresponding upper knife device or through all carriages of the lower knife device at the same time.
  • Each carriage includes a controllable locking system, which makes it possible to connect either to the section moving to the left or to the section moving to the right of the web-wide running belt of the corresponding adjusting device.
  • the connection takes place between the carriage and the adjusting device, preferably through a positive connection. This enables the carriage of the upper knife device or the carriage of the lower knife device, depending on the adjustment direction, to have a positive, controllable connection with the section of the web-wide and endlessly rotating belt of the respective belt drive running in the respective direction.
  • the at least one edge cutting device is designed with a coupling element such that only the upper knife device included or only the lower knife device included can be connected to a corresponding adjusting device.
  • the at least one edge cutting device is designed with a coupling element such that the edge cutting device includes its own, separate adjusting device, which is arranged separately from the remaining cutting devices.
  • the edge cutting devices each comprise at least one separate adjusting device, in particular preferably at least one spindle drive, designed such that the separate adjusting device only adjusts one edge cutting device.
  • the edge cutting device comprises two separate adjusting devices, such that the upper knife device and the lower knife device are each adjusted by a separate adjusting device.
  • control devices are connected to a control device.
  • the at least one guide element comprises at least one perforated area with through openings, which is designed such that a stable air boundary layer is formed between the edge strips and the perforated area of the guide element.
  • the at least one guide element comprises at least a first perforated area and a second perforated area with through openings, the second area having at least a 50% higher flow rate of air per unit area, particularly preferably more than 25%, than the second perforated area having.
  • the flow rate in the area of the longitudinal cut is increased and the distributions are more highly resolved in order to transport even narrower edge strips stably and without a tendency to flutter.
  • the through openings are designed so that they are supplied with air by a fan.
  • the edge cutting devices each comprise a first guide element and a second guide element, wherein the second guide element is designed as a guide guide plate and is designed such that the edge strip runs between the two guide elements.
  • the edge cutting device includes a second guide element, which can provide further support for the edge strip from an opposite side of the material web.
  • the second guide element designed as a guide baffle can be designed to be less stable and solid than the first guide element in order to promote rotational mounting of the guide baffle, which enables the guide baffle and the edge strip to have a certain degree of flexibility in order to prevent any edge strip tears due to one to reduce rigid execution.
  • the lower knife device comprises a carriage and the upper knife device comprises a carriage, and wherein the carriages are each adjustably mounted on a knife crossbar extending transversely to the direction of travel of the material web, and these each comprise a knife holder for storing the associated knife.
  • Adjustment is understood to mean an adjustment of at least one cutting device included in a longitudinal cutting device transversely to the running direction of the material web.
  • the adjustment is infinitely variable without, for example, a grid.
  • the adjustment range extends at least over the entire width of the longitudinal cutting device and thus usually over the width of the material web.
  • the “adjustment angle” is understood to mean the angle between the running direction of the material web and the resulting cutting line in the plane of the material web. This results from an adjustment carried out over a certain period of time from a first to a second cutting position of the cutting device transverse to the direction of travel and a material web moving at the same time.
  • the distance of the format change adjusted in the direction of travel corresponds to the adjacent side and the distance of the opposite side adjusted transversely to the direction of travel corresponds to the adjustment angle, which can therefore be calculated using a trigonometric “tangent”.
  • the adjustment angle can also be defined by the speed of the material web and the travel speed of the edge cutting device in the transverse direction to the material web.
  • control is understood here as the entirety of the functional components required to carry out control and regulation tasks and their connections. This includes control devices, regulators, devices for recording actual values, disturbance variables and adjusting devices as well as their connections to one another.
  • Fig.1 A simplified and schematic side view of the structure of a longitudinal cutting device for a roll cutting machine.
  • Fig.2 A simplified and schematic top view of a material web moving in the running direction with an exemplary format change of the cutting devices in a longitudinal cutting device, the associated partial webs, edge strips and the resulting cuts in the material web.
  • FIG.3 An enlarged view of the edge areas of Figure 2 with the parameters for adjusting the edge cutting devices.
  • Fig. 4 A representation of a perforated guide element for stabilizing the edge strips.
  • Fig. 4a An enlargement of the perforated area of the guide element.
  • Figure 1 shows a longitudinal cutting device 2 for a roll cutting machine 1 comprising five cutting devices 2.1 to 2.5.
  • the cutting devices 2.1 to 2.5 each include a pair of knives 4, with a lower knife device 5 and an upper knife device 6.
  • the lower knife device 5 comprises a supporting lower knife 15 and the upper knife device 6 includes an immersing upper knife 15 that can be adjusted in the direction of the lower knife.
  • the cutting devices 2.1 to 2.5 can assume at least one “operating state”, a distinction is usually made between an “cutting state” and a “waiting state” or switching. In the “cutting state” the cutting device is in engagement with the material web 3 and cuts it; in the “waiting state” the cutting device is disengaged in such a way that no cut is produced in the material web 3. There are at least three cutting devices in a cutting state.
  • the pair of knives 4 is exemplified in Figure 1 as a rotating pair of circular knives, which includes an upper knife 15 and a lower knife 14.
  • the two knives 14, 15 are each mounted on their own knife holder 11, 12 so that they can be rotated and/or driven.
  • the knife holders 11, 12 are also connected to a slide 7, 8 in an adjustable manner.
  • the knife holders 11, 12 enable the upper knife 15 to be moved out of a material web 3.
  • the corresponding cutting device positioned at a “cutting position” S1 to S9 is transferred to a “waiting state” in a “cutting state”.
  • the upper knife is usually moved out essentially orthogonally to the material web surface.
  • the control device 21 controls the operating status of the cutting devices. Furthermore, adjustments of the knives in terms of immersion depth, angle of attack to the material web and contact pressure are possible through the knife holders 11, 12; these can either be adjusted manually by the operator or can also be controlled automatically by the adjusting device and the control unit.
  • the lower and upper knife devices 5, 6 are mounted in an adjustable manner on an assigned knife cross member 9, 10.
  • the carriages 7, 8 can be controlled via at least one adjusting device 17, 18 via a control device 21 and can be adjusted transversely to the running direction L of the material web 3 in the material web width direction.
  • the cutting device is in a “cutting state”, the cutting device is in engagement with the material web 3 and carries out a cut S, preferably a longitudinal cut S, in the material web 3.
  • the cutting device is usually not in engagement with the material web 3 and does not carry out a cut S, preferably no longitudinal cut S, in the material web 3.
  • the edge edge trimming is advantageously carried out by the cutting devices 2.1, 2.5, which are included in the longitudinal cutting device 2 and are positioned at the edge and designed in such a way that they cut at least one edge strip 16 from the outer partial webs or the material web.
  • the cutting devices 2.1, 2.5 suitable for edge trimming are also referred to as so-called edge cutting devices 2.1, 2.5.
  • the resulting superfluous or unneeded edge strips 16 are fed via a removal device 24 to a pulper, pulper, shredding fan (not shown) or a suction device for recycling.
  • the removal device 24 can include simple mechanical elements, which are designed as guide or guiding elements, and/or also include additional elements such as, for example, further edge strip suction.
  • Figure 1 also shows at least two guide rollers 25, over which the material web 3 is guided over the entire width before and after the longitudinal cutting device 2 and is supported at the same time.
  • the material web 3 is usually pulled off from an upstream mother roll, not shown, and cut by the longitudinal cutting device 2, in which the material web 3 is cut to produce partial webs I to VII.
  • the partial webs are then wound onto a separate winding core or a winding tube (not shown) to form finished rolls.
  • the beginning of a finite section of a partial web is connected to a new winding core and then spanned by continuous wrapping to form so-called material web layers.
  • the dimension of the winding cores in the transverse direction of the material web 3 corresponds to the corresponding widths of the partial webs I to VII.
  • the winding cores or winding sleeves of the finished rolls usually lie next to one another in the transverse direction in a common theoretical winding axis, but it is also conceivable that the winding axes of the finished rolls are in different ones Positions in the running direction and/or in different height positions to each other.
  • Figure 1 shows a coupling element 19, which is included in an edge cutting device and establishes a connection between the upper knife device 6 and the lower knife device 5.
  • the coupling element 19 is firmly and detachably connected to the upper knife device 6 and the lower knife device 5 for maintenance purposes.
  • the coupling element 19 is designed in such a way that it is firmly and releasably connected to a sufficiently large, fixed area of the lower and upper knife device 5, 6, which is movable transversely to the running direction L, in order to achieve a stable attachment and coupling of the lower and upper knife device.
  • the coupling produced is statically fixed and adjustable, preferably synchronously, with the lower and upper knife devices 5, 6 transversely to the running direction L of the material web 3.
  • the coupling element 19 enables a fixed synchronization of the adjustment of both knife devices 5, 6.
  • the coupling element 19 also enables the adjustment force required for the adjustment to be divided by the adjusting devices 17, 18.
  • the adjustment of both knife devices 5, 6 can be carried out completely by one adjusting device 17, 18 or only be taken over proportionately. For example, only the adjusting device 17 of the lower knife device 5 adjusts the pair of knives 4, or only the adjusting device 18 of the upper knife device 6, or the adjusting device 17 of the lower knife device 5 shares the required adjustment force as a percentage, for example in half, with the adjusting device 18 of the upper knife device 6.
  • At least one separate adjusting device 17 or 18 is provided for each edge cutting device.
  • the separate adjusting device on the edge cutting devices 2.1, 2.5 can be designed, for example, as a mechanical spindle drive.
  • Figure 1 shows an example of an embodiment with two guide elements 20, a first guide element 20 and a second guide element 20b.
  • the first and second guide elements enable secure guidance of the cut edge strip 16.
  • a first guide element 20 is located below the material web 3 or on the side of the material web 3 where the lower knife device 5 is located and the second guide element 20b is located above the material web 3 or on the Side of the material web 3 where the upper knife device 6 is located.
  • the material web 3 and the cut edge strips 16 run between the first and second guide elements 20, 20b before the edge strip 16 is guided into the removal device 24.
  • the second guide element 20b can in an exemplary embodiment with the coupling element 19 and/or in another embodiment with the lower knife device 5 and the upper knife device 6, preferably with the Carriage 7, 8, be firmly and/or movably connected.
  • the first guide element 20 is firmly connected to the carriage 7 of the lower knife device 5 and the coupling element 19.
  • the second guide element 20b is movably connected to the coupling element 19, in particular rotatably about the connection point of the coupling element 19 to the second guide element 20b.
  • Figure 2 shows a time sequence of how the partial webs I to IV are cut lengthwise from the material web 3 before a format change 13 and the partial webs V to VII after a format change 13 with the freely selectable width formats Bi to Bvn in the running direction L and one downstream winding, not shown, to be wound up into new finished rolls.
  • the longitudinal cutting device 2 can be engaged or in the cutting state during all process states, but an adjustment 23 of the cutting devices usually takes place when the cutting device is at a standstill and the cutting device is disengaged or put into a waiting state.
  • the adjustment 23 of the edge cutting devices 2.1, 2.5 will take place with a moving material web 3, at speeds greater than 10 m/min, in particular greater than 40 m/min, particularly preferably greater than 80 m/min of the material web 3. It is necessary that the edge cutting device is in the cutting state and cuts the material web 3.
  • the cutting devices are usually kept constant in their position and operating state.
  • the control unit 21 ensures that, depending on the operating state of the roll cutting machine 1, the cutting device 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 are in the correct cutting positions S1 to S9 and in the correct operating state (cutting state or waiting state), which is understood to mean the respective Cutting device 2.1 to 2.5 is in the correct target position in the transverse direction of the material web 3 and / or the cutting device is in or out of engagement with the material web.
  • a sensor integrated into the carriage 7, 8, in particular a magnetic sensor rod reports the respective information to the control unit 21 Position of the carriage back, which can be used as an input signal for adjustment.
  • the cutting devices 2.1, 2.5 carry out the edge trimming 16.1, 16.2, 16.3, 16.4 and are therefore referred to as edge cutting devices 2.1, 2.5.
  • a first cutting pattern or a first format is produced by the longitudinal cutting device 2 and the cutting devices 2.1 to 2.5.
  • the cutting devices 2.2 to 2.4 are positioned at the cutting positions S2 to S4 and each produce a longitudinal cut and cut the partial webs I to IV from the undivided material web 3.
  • the edge cutting devices 2.1, 2.5 cut out the edge strips 16.1 and 16.2 at the same time as the cuts S1 and S5 the partial webs I and IV located on the edge or the material web 3.
  • the edge strips 16.1 and 16.2 move on like the rest of the material web 3 and the partial webs I to IV in the running direction L, and the cutting devices 2.1 to 2.5 remain stationary in the running direction L in the longitudinal cutting device 2.
  • the illustration in Figure 2 shows a temporal sequence or movement of the material web 3 in the running direction L.
  • the stationary cutting devices 2.1 to 2.5 and the components connected to them are located in the same position within the roll cutting machine in relation to the running direction L of the material web .
  • the edge strips 16.1 and 16.2 are guided into the removal device 24 via the at least one guide element 20 that is essential to the invention.
  • the guide elements 20 are advantageously firmly connected to at least one carriage 7, 8 of the respective edge cutting device 2.1, 2.5 or the coupling element 19 and are adjusted transversely to the running direction L synchronously with the edge cutting device and enable reliable removal of the edge strip 16 into the removal device 24.
  • the coupling element 19, which is essential to the invention, connects the lower knife device 5 with the upper knife device 6 and thus enables an exactly synchronous adjustment 23 with an edge cutting device 2.1, 2.5 in engagement.
  • An exact synchronous adjustment is particularly advantageous since a deviation of the two knife devices of just a few millimeters can lead to an interruption of the longitudinal cut and thus the edge strip is no longer discharged into the pulper. This usually results in a mild case to a further downtime of the winder or, in a serious case, to a web break with further consequences.
  • a format change 13 can be carried out.
  • 2 shows an example of how the cutting device 2.3 produces a cut S3 in accordance with the state of the art, is disengaged when the material web 3 is at a short standstill and the cutting device 2.3 undergoes an adjustment 23 transversely to the material web 3, here to the right and is placed back into engagement with the material web 3.
  • the new cut S8 is now created after the format change 13, which now divides the new partial webs VI, VII from each other.
  • the cutting device 2.2 creates the cut S2 before the format change 13 and this is not adjusted during the format change. After the format change, the cutting device 2.2 creates the new cut S7 at the same position and divides the new partial webs V and VI.
  • the cutting device 2.4 which cuts the partial web III and IV in a first format before the format change 13, is in this example disengaged during the format change 13 or put into a waiting state. After the format change, the cutting device 2.4 does not cut the material web 3 in a second, new format and remains in its previous cutting position S4 until further notice. Further details of the edge edge trimming of FIG. 2 are described in connection with the enlarged FIG. 3, which has more details.
  • FIG 3 shows an enlarged view of the corresponding edge edges 16.1, 16.2, 16.3, 16.4 of FIG designated 13.2 after the format change.
  • the adjustment 23 of the edge cutting devices 2.1, 2.5 is advantageously carried out in the same direction transverse to the running direction L, here to the left to a new position shown in dashed lines, for easier explanation.
  • the adjustment 23 of the edge cutting devices 2.1, 2.5 depends on the desired formats of the finished rolls and the available width of the undivided material web 3 and can therefore be carried out individually, independently of each other and continuously.
  • the edge strip 16.1 is divided from the partial web I with a cut S1 by the edge cutting device 2.1 before the format change 13. And from its original starting width in a first format, to a smaller width of the edge strip 16.3 after the format change 13 in a second, new format, adjusted by the distance 32 transversely to the running direction L.
  • the new edge strip 16.3 is divided from the new partial web V by the continued cut S6 by the edge cutting device 2.1 in the new cutting position S6.
  • the edge strip 16.2 before the format change 13 is divided from the partial web IV with a cut S5 by the edge cutting device 2.5. And from its original starting width in a first format, to a larger width of the edge strip 16.4 after the format change 13 in a second, new format, adjusted by the distance 32 transversely to the running direction L.
  • the new edge strip 16.4 is divided from the new partial web VII by the continued cut S9 by the edge cutting device 2.5 in the new cutting position S9.
  • the same distance 32 of the adjustment 23 of both edge cutting devices is assumed for simplicity, but this distance can also expressly have different adjustment ranges for each edge cutting device. All edge strips 16.1 to 16.4 are advantageously guided into the removal device 24 via the at least one guide element 20 in the direction of the arrow.
  • the edge cutting devices 2.1, 2.5 are adjusted while the material web 3 moves in the running direction L.
  • the edge cutting devices 2.1, 2.5 are in engagement and the pairs of knives 4 included are in operation.
  • the speed in the transverse direction of the adjustment 23 is set so that an adjustment angle 30 of less than or equal to 45°, in particular less than or equal to 30°, in particular preferably substantially 30°, to the running direction L.
  • the adjustment angle 30 corresponds to a speed of the adjustment 23 of the edge cutting devices 2.1, 2.5 transversely to the running direction L of the material web 3 of less than or equal to 100%, in particular less than or equal to 56%, in particular preferably substantially 56%, of the speed of the material web 3 in the running direction L.
  • the adjustment 23 of the edge cutting devices 2.1 is carried out from a larger initial width of the edge strip 16.1 before the format change 13 to a smaller width of the new edge strip 16.3 after the format change 13, the adjustment 23 is only carried out after the format change time has been reached 13, carried out while the material web is still in motion.
  • a format change 13 carried out in this way results in an area 13.2 on the material web after the format change and a short material web section 33 or transition material web section with a variable width is created.
  • the material web section 33 is advantageously wound up with the first or inner material web layers of the new partial web V.
  • the adjustment 23 of the edge cutting devices 2.5 is carried out from a smaller initial width of the edge strip 16.2 before the format change 13 to a larger width of the new edge strip 16.4 after the format change 13, the adjustment 23 is carried out before the format change time 13 is reached , carried out while the material web is still in motion.
  • a format change 13 carried out in this way results in an area 13.1 the format change on the material web and a material web section 34 or transition material web section with a variable width is created.
  • the material web section 34 is advantageously wound up with the last or outer material web layers of the old partial web IV.
  • Figure 4 shows a further alternative embodiment of at least one guide element 20, in which the guide element 20 is designed with perforations 40 in at least one area 41, 42.
  • the perforations 40 are designed as through openings 40 and enable an air flow through the guide element from a side facing away from the material web to the side of the guide element 20 on which the material web and/or the edge strip 16.1, 16.2, 16.3, 16.4 moves.
  • the air flow formed through the through openings 40 enables the divided edge strip 16 to be stabilized and reduces its tendency to flutter, especially at production speeds. This is caused by a negative pressure generated by the moving material web 3 and/or edge strip 16 on the side of the guide element facing the material web.
  • the air flow generated by the negative pressure forms a stable air boundary layer or an air cushion between the material web 3 and/or edge strip moving above the guide element 16, which can periodically tear off if there are no through openings.
  • the guide element 20 comprises at least two differently designed areas 41, 42 with different shapes, sizes and/or distributions of the through openings 40. It is particularly advantageous if the area 42 following the cutting position 2.1, 2.5 in the running direction L has one The through openings 40 arranged in this area 42 have a narrower and/or larger amount of air flow than the area 41 remote from the cutting position in the transverse direction. Such a distribution of Through openings 40 have a particularly advantageous effect on smaller widths of the edge strip 16 and advantageously counteract the additional turbulence caused by the rotation of the pair of knives.
  • the at least one guide element 20 comprises at least a first perforated area 41 and a second perforated area 42 with through openings 40, the second area 42 having at least a 50% higher flow rate of air per unit area, particularly preferably more than 25%. , as the second perforated area 41.
  • the through openings 40 can have different shapes, sizes and/or distributions, in particular circular, elliptical, oval, square, rectangular, rounded square and/or rounded rectangular shapes.
  • the distribution of the through openings can be evenly distributed and/or chaotically distributed; it is also possible for the through openings to be offset from one another and/or in alignment.
  • the number and dimension, in particular diameter or passage area, of the through openings 40, the distances in the transverse direction 43 and the distances in the longitudinal direction 44 of the through openings are to be chosen so that a sufficient flow rate of air occurs in the air boundary layer.
  • the distances 43 and 44 are shown in Fig. 4a as an enlarged section of the perforated area from Fig. 4.
  • the holes can be arranged in a row, shown for example in the second area 42 and/or offset from one another as shown in the first area 41.
  • a staggered arrangement is particularly advantageous in order to achieve a more even distribution of air.
  • the guide element 20 with through openings 40 is connected to a fan and the through openings 40 are actively supplied with a controllable air flow and thus form an actively controllable air boundary layer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Längsschneiden und Aufwickeln einer laufenden Materialbahn (3) in einer Rollenschneidemaschine (1) zu Fertigrollen, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, mittels mindestens drei Schneidevorrichtungen (2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5), die in der laufenden Materialbahn (3) mindestens einen Längsschnitt in einer ersten Schnittposition (S1, S2, S3, S4, S5) vor einem Format-Wechsel (13) in einem ersten Format erzeugen, und wobei während des Format-Wechsels (13) eine Verstellung (23) mindestens einer Schneidevorrichtungen quer zu einer Laufrichtung (L) der Materialbahn (3) erfolgt, und wobei nach dem Format-Wechsel (13) mindestens ein Längsschnitt an einer zweiten Schnittposition (S6, S7, S8, S9) und ein zweites, neues Format erzeugt wird, und wobei mindestens eine Randschneidevorrichtung (2.1, 2.5) mindestens einen Randstreifen (16.1, 16.2, 16.3, 16.4) abschneidet. Erfindungswesentlich ist, dass alle Schneidevorrichtungen (2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) in einer gedachten, gemeinsamen Ebene die Materialbahn (3) schneiden, und dass die Verstellung (23) der mindestens einen Randschneidevorrichtungen (2.1, 2.5) bei laufender Materialbahn (3) erfolgt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Positionierung von Randschneidevorrichtungen einer Längsschneidevorrichtung für eine Materialbahn in einer Rollenschneidemaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Längsschneiden und Aufwickeln einer laufenden Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, in einer Rollenschneidemaschine zu mehreren, aus einzelnen Matenalbahnlagen gebildeten Fertigrollen, mittels einer Längsschneidevorrichtung, welche mindestens drei Schneidevorrichtungen umfasst, und welche je ein Messerpaar mit einer Untermesservorrichtung und Obermesservorrichtung umfassen, und wobei die mindestens drei Schneidevorrichtungen in der laufenden Materialbahn je einen Längsschnitt in einer ersten Schnittposition in einem ersten Format vor einem Format-Wechsel erzeugen, und wobei eine stufenlose Verstellung mindestens einer Schneidevorrichtungen quer zu einer Laufrichtung der Materialbahn erfolgt, und wobei nach dem Format- Wechsel mindestens je ein Längsschnitt an einer zweiten, neuen Schnittposition in einem zweiten, neuen Format erzeugt wird, und wobei mindestens eine, vorzugsweise zwei, der mindestens drei Schneidevorrichtungen als mindestens eine Randschneidevorrichtung ausgeführt wird und mindestens einen Randstreifen abschneidet, und wobei der Randstreifen in mindestens eine Abführvorrichtung geleitet wird.
Die Erfindung betrifft ebenso eine Längsschneidevorrichtung zum Schneiden einer laufenden Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, in einer Rollenschneidemaschine, insbesondere geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend mindestens drei Schneidevorrichtungen, welche je ein Messerpaar umfassen, und wobei jedes Messerpaar eine die Materialbahn abstützende Untermesservorrichtung und eine in die Materialbahn eintauchende Obermesservorrichtung umfasst, und alle Untermesservorrichtungen an einer gemeinsamen Messertraverse und alle Obermesservorrichtungen an einer anderen gemeinsamem Messertraverse quer zur Laufrichtung verstellbar gelagert sind, und wobei jede Obermesservorrichtung mit einer Stellvorrichtung verbindbar ist und jede Untermesservorrichtung mit einer Stellvorrichtung verbindbar ist, und wobei zwei Schneidevorrichtungen als Randschneidevorrichtungen derart ausgeführt sind, einen jeweiligen Randstreifens zu erzeugen.
Die Erfindung wird im Folgenden im Zusammenhang mit der Behandlung einer Papierbahn erläutert. Sie ist jedoch auch bei anderen Materialbahnen entsprechend anwendbar, die ähnlich zu handhaben sind. Dabei handelt es sich beispielsweise, jedoch nicht erschöpfend, um Bahnen aus Karton, Pappe, Kunststoff- oder Metallfolien.
Papierbahnen werden in relativ großen Breiten von bis zu über 11 m in einer Papiermaschine produziert. Die Produktion der Papierbahn erfolgt quasi endlos. Dabei definiert die Laufrichtung der Materialbahn in der Papiermaschine in einem rechtsdrehenden Koordinatensystem die Längs- oder x-Richtung und in der horizontalen Materialbahn-Ebene liegend die Quer- oder y-Richtung.
Am Ende der Papiermaschine wird die erzeugte Papierbahn in voller Breite auf einen Wickelkern aufgewickelt. Dieser Wickelkern wird zyklisch, in aller Regel bei laufender Produktion, ersetzt. Die auf diese Weise entstehende, bahnbreite Wickelrolle wird üblicherweise als Mutterrolle oder Volltambour bezeichnet.
Um für einen späteren Verwender, beispielsweise eine Druckerei, handhabbar zu sein, muss die auf einer Mutterrolle gewickelte Papierbahn in mehrere parallel verlaufende Teilbahnen geschnitten werden, deren Breiten für den jeweiligen späteren Verwender geeignet sind. Diese Breiten können fallweise stark variieren, so dass die Aufteilung der Papierbahn üblicherweise nach einem individuell definierbaren Schnittmuster oder Format vorgenommen wird. Dies erfolgt üblicherweise in einer nachgelagerten Rollenschneidemaschinen.
Derartige Rollenschneidemaschinen mit mindestens einer Längsschneidevorrich- tung sind beispielsweise aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE29812753 U1 bekannt.
Die bekannten und mehrere Längsschneidevorrichtungen aufweisenden Rollenschneidemaschinen stellen aus einer breiten Materialbahn einer Mutterrolle einzelne schmalere Wickelrollen oder so genannte Fertigrollen her. Durch ein zusätzliches Querschneiden werden üblicherweise aus einer Mutterrolle mehrere Fertigrollensätze hergestellt. Um verschiedene Fertigrollenformate herstellen zu können, sind Schneidevorrichtungen in Form einzelner Messerpaare quer zur Laufrichtung der Materialbahn positionierbar.
In bekannter Weise bestehen die Messerpaare, üblicherweise in Ausgestaltung von Kreismessern, jeweils aus einem die Bahn beim Schneiden abstützenden Untermesser, Topfmesser oder Gegenmesser und einem in die Bahn eintauchenden Obermesser oder Spitzmesser, deren Schneidkanten exakt zueinander in der gewünschten Schnittposition positioniert werden müssen. Üblicherweise ist das Untermesser angetrieben, während das Spitzmesser als Obermesser frei drehbar gelagert ist. Dies ist beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE3419843C2 beschrieben.
Wie im Stand der Technik bekannt, wird eine Rollenschneidemaschine zum Schneiden eine Materialbahn in Längsrichtung in üblicherweise eine geringere Breite aufweisende Teilbahnen verwendet. Diese Teilbahnen werden in der Rollenschneidemaschine zu sogenannten Fertig-, Versand-, Wickel- oder Teilrollen aufgewickelt und bilden gemeinsam einen Fertigrollensatz, einen Fertigrollenwurf oder ein sogenanntes „Set“ oder einen sogenannten Satz.
Der übliche Prozess in einer Rollenschneidemaschine mit mindestens einer Längs- schneidevorrichtung und einer folgenden Aufrollung wird anhand eines folgenden Beispiels erläutert, wir gehen der Einfachheit halber dabei davon aus, dass insgesamt drei Fertigrollenwürfe hergestellt werden und die Materialbahn schon in bekannter Weise semiautomatisch oder vollautomatisch durch die gesamte Anlage bis in die Aufrollung und die dortigen Hülsen geführt ist. Dort wird die Materialbahn, sobald sie infolge vorheriger Aktivierung der Längsschneidevorrichtung in Teilbahnen aufgeteilt worden ist, an einem im Wickelbett liegenden Wickelkernsatz oder Wickelhülsensatz befestigt. Jetzt kann der eigentliche Produktionsprozess beginnen, bei dem die Teilbahnen unter Zug um die Wickelkerne als mehrere Materialbahnlagen umfassende Fertigrollen gewickelt werden.
Ist der erste Satz von Fertigrollen fertig gewickelt, so findet ein erster „Set-Wechsel“ statt, das heißt die Teilbahnen werden quer zur Laufrichtung getrennt, der Fertigrollensatz wird ausgestoßen und die neu gebildeten Bahnanfänge der Teilbahnen werden an einem neuen Hülsensatz befestigt. Dieser „Set-Wechsel“ erfolgt üblicherweise beim Stillstand der Materialbahn.
Nach dem Set-Wechsel-bedingten Stillstand wird die Produktion eines zweiten Sets oder eines zweiten Fertigrollensatzes aufgenommen und fertig gestellt. In der weiteren Folge wiederholen sich die oben angeführten Abläufe natürlich immer wieder Die Formate der Fertigrollen oder die Breiten entsprechen dabei die vom Endkunden gewünschten und angeforderten Breiten und können stark unterschiedlich sein, deshalb können in einer Rollenschneidemaschine die Fertigrollenformate während der Produktion mehrmals Wechseln, im seltensten Extremfall von Set zu Set, was bedeutet das nur ein Fertigrollensatz mit gleichem Format gewickelt wird. Wenn sich die Breite der gewünschten Fertigrollen ändert, und ein sogenannter „Format-Wechsel“ oder Schnittmusterwechsel durchgeführt wird, werden die Schneidevorrichtungen der Längsschneidevorrichtung in der Rollenschneidemaschine in Breitenrichtung oder quer zur Laufrichtung der Materialbahn im gewünschten Abstand zueinander verstellt. Dadurch werden die Fertigrollen in einer neuen, gewünschten Breite oder in einem neuen Format hergestellt.
Ist nun der zweite Satz an Fertigrollen fertig gestellt, wird im Zuge des zweiten Set- Wechsels - also üblicherweise bei Stillstand der Anlage - zusätzlich ein sogenannter Format-Wechsel, Schnittmusterwechsel oder Breitenwechsel der Teilbahn durchgeführt. Dieser Format-Wechsel wird üblicherweise kurz vor Ende des zweiten Wickelvorgangs in Gang gesetzt, da abhängig von der Geometrie der Rollenschneidemaschine noch eine gewisse Länge der Materialbahn bis zur Trennvorrichtung, welche die Bahn quer zur Laufrichtung trennt, geführt werden muss. Dabei erfährt üblicherweise die Anlage einen weiteren Stillstand, zusätzlich zum zweiten Set- Wechsel-bedingten Stillstand, da die Schneidevorrichtungen bei Stillstand verstellt werden. Der übliche Ablauf der Prozesszustände beim Aufwickelprozess ist: Abbremsen aus voller Produktionsgeschwindigkeit; Stillstand für den Format-Wechsel; Weiterfahrt in Kriechgeschwindigkeit; Stillstand zum Set-Wechsel, wobei auch das Trennen der Materialbahn quer zur Laufrichtung erfolgt; Kriechgeschwindigkeit zum Aufwickeln der ersten Lagen auf die neuen Wickelkerne; Beschleunigen auf volle Produktionsgeschwindigkeit. Ist ein Format-Wechsel beim zweiten Set-Wechsel erfolgt, wird ein neue, den neuen Breiten entsprechender Hülsensatz eingelegt und ein dritter Satz an Fertigrollen mit der neuen Formateinstellung hergestellt. In der weiteren Folge wiederholen sich die oben angeführten Abläufe wieder.
Durch die Verstellung der Schneidevorrichtungen wird eine Änderung der Schnitteinstellung in der Materialbahn durchgeführt. In Verbindung mit der Änderung der Schnitteinstellung der Längsschneidevorrichtung in einem Rollenschneiders kann sich natürlich auch die Breite des Randkantenbeschnitts ändern. Der am Rand der Materialbahn verbleibende Randbeschnitt oder Randstreifen wird durch einen Ab- führvorrichtung in einen Stofflöser oder Pulper oder Zerreißventilator oder Absaugung geleitet. Üblicherweise bleibt bei der Veränderung der Randstreifenbreite bei einem „Format-Wechsel“ nach einer neuen und einer alten Schnitteinstellung zwischen den Randstreifen ein sogenannter „unbeschnittener Hals“ zurück, welcher von Hand durch das Bedienerpersonal abgerissen, um den Randstreifen sicher in den Stoffauflöser überführen zu können.
Ein Verfahren zum Ändern der Messereinstellung einer Rollenschneidemaschine während des Längsschneidens zur Herstellung unterschiedlich breiter Materialbahnen und gleichzeitig eines Randbeschnittes ist aus EP 1313597 A1 bekannt. Durch den Einsatz einer zweiten automatisierten Randschneidevorrichtung für den Randbeschnitt, zusätzlich zur verwendeten Längsschneidevorrichtung, kann die manuelle Interaktion des Bedienerpersonals zur Entfernung eines sonst beim Format- Wechsel überstehenden Randstreifens vermieden werden und die Produktionskapazität erhöht werden
Heutzutage besteht ein Ziel darin, die Rollenschneidemaschine und die damit verbundenen Operationen so zu gestalten, dass ihr Betrieb nur eine Person erfordert, die den Betrieb der Rollenschneidemaschine von einem Kontrollraum aus steuert. Das Entfernen des Halses zwischen den nach einer neuen und einer alten Klingeneinstellung geschlitzten Randstreifen durch Herausreißen eines Stücks aus dieser Spitze, wie oben beschrieben, war ein manueller Vorgang, so dass die anderen mit dem Vorgang verbundenen Aufgaben der Rollenschneidemaschine unterbrochen werden musste und die Rollenschneidemaschine erst starten konnte, wenn der „unbeschnittene Hals“ entfernt wurde. Dies reduziert die Produktionskapazität des Rollenschneiders. Außerdem wurde oft ein zusätzlicher Arbeiter benötigt, um diesen Vorgang durchzuführen, der von Hand durchgeführt werden muss. Dieser manuelle Vorgang stellt auch ein Risiko im Hinblick auf die Arbeitssicherheit dar, da er an einem gefährlichen Ort in der Nähe von Schneidvorrichtungen durchgeführt wird. Um nun mindestens einen auch als Schnittmusterwechsel bezeichneten Format- Wechsel in der Materialbahn durchführen zu können, muss die Rollenschneidemaschine abgestellt werden. Bei sogleich auch stehender Materialbahn wird dann mindestens ein Messerpaar aus der Materialbahn herausgefahren, mittels wenigstens einer Stellvorrichtung an der neuen Schnittposition positioniert und danach wieder in die Materialbahn eingefahren. Nunmehr kann die Rollenschneidemaschine wieder in Betrieb genommen werden.
Dieses derzeit praktizierte Verfahren für einen Schnittmuster- beziehungsweise Format-Wechsel erbringt leider den großen Nachteil, dass einerseits die Rollenschneidemaschine abgestellt werden muss und andererseits ein großer Zeitbedarf für den genannten Wechsel nötig ist.
Unter „Format-Wechsel“ wird ein Prozessschritt der Verstellung der Schneidevorrichtungen quer zur Laufrichtung von einer alten Schnittposition in eine neue Schnittposition verstanden. Dabei ist diesem Prozessschritt oder dem Format- Wechsel mindestens ein Zeitbereich und ein Materialbahnbereich in Laufrichtung der Materialbahn zugeordnet. Der mindestens eine Zeitbereich kann dabei unterschiedliche Verfahrensschritte der Verstellung der Schneidevorrichtungen umfassen. Der Zeitbereich des Format-Wechsels beginnt üblicherweise ab dem Zeitpunkt, an dem mindestens eine Schneidevorrichtung den Betriebszustand wechselt oder die Verstellung quer zur Laufrichtung der Materialbahn beginnt. Dabei kann sich beispielsweise der Format-Wechsel-Zeitbereich von dem Wechsel des Betriebszustands mindestens einer Schneidevorrichtung, vorzugsweise in einen Wartezustand, dem Verstellen der Schneidevorrichtung quer zur Laufrichtung bis zu dem erneuten Wechsel des Betriebszustands der mindestens einen Schneidevorrichtungen, vorzugsweise in einen Schnittzustand, erstrecken. Alternativ ist es möglich, dass der Format-Wechsel-Zeitbereich ab dem Zeitpunkt des Beginns einer Verstellung quer zur Laufrichtung von einer alten, vorherigen Schnittposition beginnt und mit dem Erreichen einer neuen Schnittposition endet.
Weiterhin wird dem Format-Wechsel ein Materialbahnbereich oder ein Bereich in Laufrichtung der Materialbahn zugeordnet, indem sich üblicherweise die Verstellung der Schnittpositionen befindet. Dieser Matenalbahnbereich kann minimal bei Stillstand der Materialbahn nur eine Linie oder Position quer zur Laufrichtung auf der Materialbahn einnehmen, oder im Fall bei einer sich mit einer Geschwindigkeit bewegenden Materialbahn einen Bereich mit einer Ausdehnung oder Länge in Laufrichtung zugeordnet werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es ein verbessertes Verfahren zum automatischen Format-Wechsel und eine verbesserte Längsschneidevorrichtung, insbesondere für eine Rollenschneidemaschine, anzugeben, welches die benötigte Anzahl an Längs- schneidevorrichtungen und das Verfahren zum Format-Wechsel in Komplexität und Kosten reduziert.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es die oben genannten Zielsetzung nicht nur für neue Rollenschneidemaschinen umzusetzen, sondern auch besonders vorteilhaft für die Modernisierung von bestehenden älteren Rollenschneidemaschinen mit einer im Oberbegriff definierten existierenden Längsschneidevorrichtung. Die Ausnutzung der Rollenschneidemaschine kann durch die Modernisierung bei gleichzeitig geringen Investitionskosten vorteilhaft erhöht werden, zusätzlich ist während des Betriebes keine zeitintensive und für das Bedienerpersonal riskante manuelle Interaktion beim Format-Wechsel mehr nötig, welche bei diesen älteren Anlagen üblicherweise noch notwendig ist.
Die vorliegende Erfindung ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die mindestens drei Schneidevorrichtungen in einer gedachten, gemeinsamen Ebene die Materialbahn schneiden, und dass die Verstellung der mindestens einen Randschneidevorrichtungen bei laufender Materialbahn erfolgt. Vorteilhafterweise erfolgt die Verstellung einer der zwei Randschneidevorrichtungen, während die Materialbahn in Bewegung ist und die Randschneidevorrichtung sich im Eingriff oder im Schnittzustand mit der Materialbahn befindet und somit einen Längsschnitt an einer Schnittposition in Laufrichtung der Materialbahn vor und nach dem Format-Wechsel erzeugt. Im Materialbahnbereich des Format-Wechsels im Schnittzustand ergibt sich durch die Verstellung bei laufender Materialbahn ein Schnitt unter einem bestimmten Winkel in Laufrichtung der Materialbahn, welcher in seiner Orientierung in der Ebene der Laufrichtung und quer zur Laufrichtung von der Längsschnittrichtung abweicht.
Vorteilhafterweise kann dadurch auf die manuelle Interaktion beim Format-Wechsel durch das Bedienerpersonal verzichtet werden.
Vorteilhafterweise kann sich eine kleinere benötigte Zeitdauer für den Format- Wechsel ergeben, da die Verstellung während der laufenden Materialbahn erfolgt. Die eingesparte Zeit kann sich direkt auf die Produktionskapazität auswirken und eine Produktionskapazitätssteigerungen ergeben.
In einerweiteren alternativen Ausführungsform verbleibt die mindestens eine Randschneidevorrichtung während der Verstellung von der ersten Schnittposition in die zweite Schnittposition fortwährend im Schnittzustand und im Eingriff mit der Materialbahn.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform erfolgt die Verstellung der Randschneidevorrichtungen bei einer Geschwindigkeit der Materialbahn größer als 10 m/min, insbesondere größer als 40 m/min, insbesondere bevorzugt größer als 80 m/min.
Vorteilhafterweise kann eine zuverlässige und sichere Verstellung der Randschneidevorrichtungen im Schnittzustand bei einer Geschwindigkeit der Materialbahn von größer als 10 m/min durchgeführt werden. Vorzugsweise wird eine konstante Kriechgeschwindigkeit, größer als 10 m/min gewählt. Weiterhin kann vorteilhaft die benötigte Zeitdauer zur Verstellung der Randschneidevorrichtungen für den Wechselprozess weiter optimiert werden, indem die Verstellung der Randschneidevorrichtungen beim Abbremsen der Materialbahn aus Produktionsgeschwindigkeit, also in einem transienten Prozesszustand, erfolgen kann und damit in einen Bereich des Wickelprozesses verlegt wird, welcher üblicherweise durch nicht-Format-Wech- sel-bedingte Parameter wie beispielsweise Trägheitsmassen der Mutter- oder Fertigrollen bestimmt wird und somit den benötigten Zeitraum in Kriechgeschwindigkeit zur Verstellung weiter zu reduzieren oder zu eliminieren.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform wird eine Geschwindigkeit der Verstellung der Randschneidevorrichtungen quer zur Laufrichtung der Materialbahn von kleiner gleich 100%, insbesondere kleiner gleich 56%, insbesondere vorzugsweise im Wesentlichen 56%, der Geschwindigkeit der Materialbahn angesteuert. Vorteilhafterweise stellt sich bei einer entsprechenden Verstellgeschwindigkeit nach obigen Parametern ein optimaler Schnittwinkel für die Schneidevorrichtung für einen qualitativ hochwertigen Schnitt ein. Dieser Schnittwinkel darf nicht zu stumpf werden oder die Verstellgeschwindigkeit zu hoch, da dies eine sichere Abführung des Randstreifens nachteilig beeinflusst. Weiterhin verbleibt die Schneidevorrichtung mit entsprechender Unter- und Obermesservorrichtung in der Materialbahnebene mit ihrer Vorzugausrichtung in Längsrichtung orientiert. Eine Verstellung mit den obigen Parametern quer zur Laufrichtung führt trotz Abweichung von der optimalen Schnittrichtung in Längsrichtung nicht zu einer Aufstauung der Materialbahn an der Schneidevorrichtung und/oder einer Unterbrechung des Längsschnittes.
In einer alternativen Ausführungsform ist für die Schneidevorrichtung ein weiterer Freiheitsgrad für Verstellung der Untermesservorrichtung und Obermesservorrichtung in Schnittrichtung, abweichend von der Laufrichtung vorstellbar, jedoch aus Komplexitätsgründen nur bei besonders hochwertigen Schnitten vertretbar.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform erfolgt bei Verstellung der mindestens einen Randschneidevorrichtungen die Steuerung so, dass eine Länge eines Materialbahnbereiches für den Format-Wechsel von maximal bis zu 1 m, insbesondere bis zu 0,5 m, eingestellt wird.
Dies bedeutet das sich eine minimale zulässige Geschwindigkeit für die Verstellung der Randschneidevorrichtungen in Abhängigkeit der Materialbahngeschwindigkeit und der gewünschten Veränderung der Distanz der Positionen quer zur Laufrichtung ergeben kann. Die benötigte Zeitdauer der Verstellung während des Format-Wechsels führt idealerweise zu einer Limitierung der Ausdehnung des Wechselbereiches in Laufrichtung und somit zu einer Reduzierung des durch den nicht in Längsrichtung ausgeführten Schnittes. Die ersten Meter der Materialbahn auf einem neuen Fertigrollensatz oder die ersten inneren Lagen der Fertigrollen, sowie die letzten Meter der fast fertig gewickelten Fertigrollen oder die letzten äußeren Lagen, werden üblicherweise als Ausschuss für die weitere Produktion gekennzeichnet, da sich beispielsweise mögliche Klebestellen oder andere Verschmutzungen finden, sowie üblicherweise die ersten sowie die letzten Meter einer Fertigrolle aus maschinentechnischen Gründen für eine saubere Einfädelung als Ausschuss gehandhabt werden. Der Materialbahnbereich des Format-Wechsels in Laufrichtung liegt damit im üblichen Ausschussbereich und wirkt sich somit nicht negativ auf die Produktion aus.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform erfolgt die Verstellung der mindestens einen Randschneidevorrichtungen von einer größeren Ausgangsbreite des Randstreifens vor einem Format-Wechsel, hin zu einer kleineren Breite des neuen Randstreifens nach einem Format-Wechsel, zeitlich nach Erreichen des Format- Wechsels.
Weiterhin wird in einer weiteren alternativen Ausführungsform ein, durch den Format-Wechsel entstehender, eine variable Breite besitzender Materialbahnabschnitt mit den ersten oder inneren Materialbahnlagen einer neuen Fertigrolle einer entsprechenden Teilbahn aufgewickelt.
Weiterhin wird in einer weiteren alternativen Ausführungsform, eine Geschwindigkeit der Verstellung der Randschneidevorrichtung von kleiner gleich 100% eingestellt.
Vorteilhafterweise kann die Verstellgeschwindigkeit beim Herausfahren der Schneidevorrichtung zu einer kleineren Breite des Randstreifens durch ein geringeres Risiko der Papierstauung höher gewählt werden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform erfolgt die Verstellung der mindestens einen Randschneidevorrichtungen von einer kleineren Ausgangsbreite des Randstreifens vor dem Format-Wechsel, hin zu einer größeren Breite des neuen Randstreifens nach dem Format-Wechsel, zeitlich vor Erreichen des Format-Wechsels.
In einerweiteren alternativen Ausführungsform wird durch die Verstellung der Randschneidevorrichtungen von einer kleineren Ausgangsbreite des Randstreifens vor dem Format-Wechsel, hin zu einer größeren Breite des neuen Randstreifens nach dem Format-Wechsel, zeitlich vor Erreichen des Format-Wechsels, ein, durch den Format-Wechsel entstehender, eine variable Breite besitzender Materialbahnabschnitt mit den letzten oder äußeren Materialbahnlagen einer fast fertigen Fertigrolle der entsprechenden Teilbahn aufgewickelt.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform wird eine Geschwindigkeit der Verstellung der Randschneidevorrichtung von kleiner gleich 56% eingestellt.
Vorteilhafterweise kann die Verstellgeschwindigkeit der Randschneidevorrichtung zu einer größeren Breite des Randstreifens, also bei einer Verstellung in Richtung der Materialbahnmitte, durch ein höheres Risiko der Papierstauung geringer gewählt werden, wobei sich 56% der Materialbahngeschwindigkeit als optimal gezeigt hat.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform wird die Verstellung der Randschneidevorrichtungen bei einem Format-Wechsel automatisch durch ein Steuergerät der Rollenschneidemaschine gesteuert.
Hinsichtlich der Vorrichtung ist wesentlich, dass die zwei Randschneidevorrichtungen mindestens je ein Koppelelement zwischen der Obermesservorrichtung und der Untermesservorrichtung umfassen, und dass die zwei Randschneidevorrichtungen mindestens je ein Führungselement für den abgeschnittenen Randstreifen umfassen.
Vorteilhafterweise wird die sonst übliche, separate Randschneidevorrichtung für den Randstreifenbeschnitt in eine einzige Längsschneidevorrichtung integriert, und damit können die Komplexität und die Kosten deutlich reduziert werden.
Vorteilhafterweise können sich durch die Integration in eine gedachte Messerebene, welche sich quer zur Laufrichtung und die Rotationsmittelpunkte der Ober- und Untermesser erstreckt, mehrere Vorteile ergeben, es kann beispielsweise die Anzahl der benötigten Leitwalzen zur Führung der Materialbahn auf ein Minimum, üblicherweise maximal zwei Leitwalzen reduziert werden; weiterhin kann die Anzahl der benötigten Abführvorrichtungen für den Randstreifen und/oder bei einer neuen Aufführung oder einem Bahnabriss in der Rollenschneidemaschine mit genutzt werden, was dadurch weitere Einsparungen und Reduktion in der Komplexität und somit auch weniger Wartungsaufwendungen wiederspiegelt.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist mindestens eine der beiden Randschneidevorrichtungen während des durchgeführten Längsschnitts oder während des Eingriffes in der Materialbahn oder im Schnittzustand, entlang der sich quer zur Laufrichtung der Materialbahn erstreckenden Messertraverse verstellbar.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das mindestens eine mechanische Führungselement mit der Untermesservorrichtung, der Obermesservorrichtung und/oder dem Koppelelement fest oder starr verbindbar, derart, dass eine Synchronisation der Obermesservorrichtung und der Untermesservorrichtung ermöglicht wird und eine Verstellung quer zur Laufrichtung ermöglicht wird.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das mindestens eine Koppelelement als eine mechanische Koppelstange ausgeführt.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das mindestens eine mechanische Führungselement als ein Führungsblech und/oder eine Luftblasvorrichtung und/oder eine mit einem Vakuum beaufschlagte Ableitvorrichtung ausgeführt.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfasst die Längsschneidevorrich- tung ein Messsystem, vorzugsweise mindestens eine Magnetsensorstange, insbesondere zur absoluten Positionsbestimmung jeder Schneidevorrichtung quer zur Laufrichtung.
Weiterhin kann in einer weiteren alternativen Ausführungsform jede Schneidevorrichtung an der Untermesservorrichtung und/oder der Obermesservorrichtung einen separaten Sensor, insbesondere zur Positionsbestimmung quer zur Laufrichtung umfassen. In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfasst die Randschneidevorrichtungen einen Verstellbereich bis zu 750mm insbesondere bis zu 500mm, vom jeweiligen Rand der Materialbahn hin zur Mitte der Materialbahn.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfasst jede Untermesservorrichtungen und jede Obermesservorrichtung jeder Schneidevorrichtung jeweils eine, eigene, separate Stellvorrichtung, welche geeignet ist eine Verstellung quer zur Laufrichtung durchzuführen, vorzugsweise jeweils einen, eigenen, separaten elektrischen Linearantrieb und/oder elektrischen Antrieb mit einer Zahnradführung.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die Stellvorrichtung aller Obermesservorrichtung als ein, einziger um laufender Bandantrieb ausgeführt, welcher die Verstellung an der gemeinsamen Messertraverse der Obermesservorrichtungen ermöglicht und die Stellvorrichtung aller Untermesservorrichtungen ebenso als ein, einziger umlaufender Bandantrieb ausgeführt ist, welcher die Verstellung an der gemeinsamen Messertraverse der Untermesservorrichtungen ermöglicht.
Vorteilhafterweise umfassen alle Untermesservorrichtungen eine gemeinsame, einzige Stellvorrichtung quer zur Laufrichtung und alle Obermesservorrichtungen eine gemeinsame, einzige Stellvorrichtung quer zur Laufrichtung, insbesondere vorzugsweise je einen gemeinsamen, bahnbreit umlaufenden Bandantrieb, vorzugsweise umfassend je einen bahnbreit umlaufenden Zahnriemen.
In einer möglichen Ausführung der Stellvorrichtung mit einem bahnbreit umlaufenden Bandantrieb, vorzugsweise bahnbreit umlaufenden Zahnriemen, sind die Schlitten der Obermesservorrichtung und die Schlitten der Untermesservorrichtung derart ausgeführt, dass eine steuerbare, formschlüssige Verbindung der Schlitten mit dem bahnbreit umlaufenden Bandantrieb für eine Verstellung ermöglicht werden kann.
In einer alternativen Ausführungsform ist der bahnbreit um laufende Bandantrieb als ein in einer Richtung quer zur Laufrichtung bahnbreit umlaufendes, endloses Band, insbesondere ein endloser Zahnriemen, ausgeführt. Das Band läuft vorzugsweise nur in eine Richtung quer zur Laufrichtung der Materialbahn und wird durch am Rand der Längsschneidevorrichtung angeordnete, mindestens zwei Umlenkrollen geführt, wobei mindestens eine Umlenkrolle angetrieben wird und einen gesteuerten Antrieb, vorzugsweise Elektromotor, umfasst. Die Anordnung oder Orientierung des bahnbreit um laufenden Bandes ist so gewählt, das sowohl der nach links und nach rechts bewegende Abschnitt des umlaufenen Bandes durch alle Schlitten der entsprechenden Obermesservorrichtung oder durch alle Schlitten der Untermesservorrichtung zeitgleich geführt werden. Jeder Schlitten umfasst dabei ein steuerbares Verriegelungssystem, welches es ermöglicht sich entweder mit dem sich nach links bewegenden Abschnitt oder dem nach rechts bewegenden Abschnitt des bahnbreit um laufenden Bandes der entsprechenden Stellvorrichtung zu verbinden. Die Verbindung erfolgt dabei zwischen dem Schlitten und dem Stellvorrichtung vorzugsweise durch einen Formschluss. Dies ermöglicht den Schlitten der Obermesservorrichtung oder den Schlitten der Untermesservorrichtung je nach Verstellrichtung ein formschlüssiges, steuerbares verbinden mit dem in die jeweilige Richtung laufenden Abschnittes des bahnbreit und endlos umlaufenden Bandes des jeweiligen Bandantriebes.
Vorteilhafterweise ist es möglich eine zeitgleiche Verstellung aller Schneidevorrichtungen, insbesondere aller Obermesservorrichtungen und aller Untermesservorrichtungen, unabhängig von der gewünschten Verstellrichtung, insbesondere nach links und/oder nach rechts, zu ermöglichen.
Weiterhin ist dadurch vorteilhafterweise möglich bei Beibehaltung der Bewegungsrichtung des einen Bandantriebes der Obermesservorrichtungen und des einen Bandantriebes der Untermesservorrichtungen eine zeitgleiche Verstellung einer Obermesser- oder Untermesservorrichtung nach links und einer anderen Obermesser- oder Untermesservorrichtung nach rechts, mit einem einzigen gemeinsamen Bandantrieb durchzuführen. Dabei verbindet sich beispielsweise eine erste von zwei Obermesservorrichtungen mit dem nach rechts bewegendem Abschnitt des bahnbreit um laufenden Bandes und die zweite Obermesservorrichtung mit dem nach links bewegendem Abschnitt des gleichen bahnbreit umlaufenden Bandes. Dadurch wird eine zeitgleiche Verstellung der ersten Obermesservorrichtung nach rechts und der zweiten Obermesservorrichtung nach links ermöglicht.
In einer alternativen Ausführungsform ist die mindestens eine Randschneidevorrichtung mit einem Koppelelement derart ausgeführt, dass nur die umfasste Obermesservorrichtung oder nur die umfasste Untermesservorrichtung mit einer entsprechenden Stellvorrichtung verbindbar ist. In einerweiteren alternativen Ausführungsform ist die mindestens eine Randschneidevorrichtung mit einem Koppelelement derart ausgeführt, dass die Randschneidevorrichtung eine eigene, separate Stellvorrichtung, welche von den restlichen Schneidevorrichtungen getrennt angeordnet ist, umfasst.
In einerweiteren alternativen Ausführungsform umfassen die Randschneidevorrichtungen je mindestens eine separate Stellvorrichtung, insbesondere vorzugsweise mindestens einen Spindelantrieb, derart ausgeführt, dass die separate Stellverrichtung nur eine Randschneidevorrichtung verstellt.
In einerweiteren Ausführungsform ist es vorstellbar, dass die Randschneidevorrichtung zwei separate Stellvorrichtungen umfasst, derart das die Obermesservorrichtung und die Untermesservorrichtung jeweils durch eine separate Stellvorrichtung verstellt werden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform sind die Steuervorrichtungen mit einem Steuergerät verbunden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfasst das mindestens eine Führungselement mindestens einen perforierten Bereich mit Durchgangsöffnungen, welcher derart gestaltet ist, dass sich zwischen den Randstreifen und dem perforierten Bereich des Führungselementes eine stabile Luftgrenzschicht ausbildet.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfasst das mindestens eine Führungselement mindestens einen ersten perforierten Bereich und einen zweiten perforierten Bereich mit Durchgangsöffnungen, wobei der zweite Bereich mindestens eine 50% höhere Durchflussmenge an Luft pro Flächeneinheit, insbesondere bevorzugt mehr als 25%, als der zweite perforierte Bereich aufweist.
Vorteilhafterweise sind die Durchflussmenge im Bereich des Längsschnittes erhöht und die Verteilungen höher aufgelöst, um auch schmalere Randstreifen stabil und ohne Flatterneigung zu transportieren.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform sind die Durchgangsöffnungen so ausgeführt, dass sie durch ein Gebläse mit Luft versorgt werden. In einerweiteren alternativen Ausführungsform umfassen die Randschneidevorrichtungen jeweils ein erstes Führungselement und ein zweites Führungselement, wobei das zweite Führungselement als Führungsleitblech ausgeführt ist und derart gestaltet ist, dass der Randstreifen zwischen beiden Führungselementen läuft.
Vorteilhafterweise ist in der Randschneidevorrichtung ein zweites Führungselement umfasst, welches eine weitere Stützung des Randstreifens von einer gegenüberliegenden Materialbahnseite erfüllen kann. Das als Führungsleitblech ausgeführte zweite Führungselement kann weniger stabil und massiv ausgeführt werden als das erste Führungselement, um eine rotatorische Lagerung des Führungsleitbleches zu begünstigen, welche es ermöglicht dem Führungsleitblech und dem Randstreifen einen gewissen Grad an Flexibilität zu ermöglichen, um evtl. Randstreifenabrisse durch eine zu starre Ausführung zu reduzieren.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfassen die Untermesservorrichtung einen Schlitten und die Obermesservorrichtung einen Schlitten, und wobei die Schlitten an jeweils einer sich quer zur Laufrichtung der Materialbahn erstreckenden Messertraverse verstellbar gelagert sind, und wobei diese jeweils einen Messerhalter zur Lagerung des zugeordneten Messers umfassen.
Unter „automatisch“ wird verstanden, dass es im Normalbetrieb der Rollenschneidemaschine keine manuelle Interaktion durch das Bedienerpersonal gibt, um einen Format-Wechsel bei den Breiten der Fertigrollen durchzuführen.
Unter „Verstellung“ wird eine Verstellung mindestens einer, in einer Längsschnei- devorrichtung umfassten Schneidevorrichtung quer zur Laufrichtung der Materialbahn verstanden. Die Verstellung erfolgt dabei stufenlos ohne beispielsweise Raster. Der Verstellbereich erstreckt sich mindestens über die gesamte Breite der Längsschneidevorrichtung und somit üblicherweise über die Breite der Materialbahn.
Unter „Verstellwinkel“ wird der Winkel zwischen der Laufrichtung der Materialbahn und der sich ergebenden Schnittlinie in der Materialbahnebene verstanden. Dieser ergibt sich durch eine, über einen bestimmten Zeitraum durchgeführte Verstellung von einer ersten hin zu einer zweiten Schnittposition der Schneidevorrichtung quer zu Laufrichtung und einer gleichzeitig sich weiterbewegenden Materialbahn. Die in Laufrichtung verstellte Distanz des Format-Wechsel entspricht der Ankathete und die quer zur Laufrichtung verstellte Distanz der Gegenkathete des Verstellwinkels, welcher damit über einen trigonometrischen „Tangens“ berechnet werden kann. Der Verstellwinkel kann auch über die Geschwindigkeit der Materialbahn und die Verfahrgeschwindigkeit der Randschneidevorrichtung in Querrichtung zur Materialbahn definiert sein.
Unter einer „Steuerung“ werden hier die Gesamtheit, der zur Ausführung von Steu- erungs- und Regelungsaufgaben erforderlichen Funktionskomponenten und deren Verknüpfungen verstanden. Dazu gehören Steuergeräte, Regler, Einrichtungen zur Erfassung von Istwerten, Störgrößen und Stellvorrichtungen sowie deren Verbindungen untereinander.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung — soweit dies technisch sinnvoll ist — miteinander kombiniert sein können.
Korrespondierende Elemente der Ausführungsbeispiele in den Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Funktionen solcher Elemente in den einzelnen Figuren entsprechen einander, sofern nichts anderes beschrieben ist und es nicht zu Widersprüchen führt. Auf eine wiederholte Beschreibung wird daher verzichtet. Es wird auch darauf hingewiesen, dass die sich unterscheidenden Merkmale der gezeigten Ausführungsbeispiele gegeneinander ausgetauscht und miteinander kombiniert werden können. Die Erfindung ist daher nicht auf die gezeigten Merkmalskombinationen der gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die Figuren zeigen im Einzelnen:
Fig.1 Eine vereinfachte und schematische Seitenansicht des Aufbaus einer Längsschneidevorrichtung für eine Rollenschneidemaschine. Fig.2 Eine vereinfachte und schematische Draufsicht auf eine in Laufrichtung bewegenden Materialbahn mit einem beispielhaften Format-Wechsel der Schneidevorrichtungen in einer Längsschneidevorrichtung, den dazugehörigen Teilbahnen, Randstreifen und der sich ergebenden Schnitte in der Materialbahn.
Fig.3 Eine vergrößerte Darstellung der Randbereiche der Figur 2 mit den Parametern für die Verstellung der Randschneidevorrichtungen.
Fig. 4 Eine Darstellung eines perforierten Führungselementes zur Stabilisierung der Randstreifen.
Fig. 4a Eine Vergrößerung des perforierten Bereiches des Führungselementes.
Figur 1 zeigt eine Längsschneidevorrichtung 2 für eine Rollenschneidmaschine 1 umfassend fünf Schneidevorrichtungen 2.1 bis 2.5. Die Schneidevorrichtung 2.1 bis 2.5 umfassen dabei jeweils ein Messerpaar 4, mit einer Untermesservorrichtung 5 und einer Obermesservorrichtung 6. Dabei umfasst die Untermesservorrichtung 5 ein stützenden Untermesser 15 und die Obermesservorrichtung 6 ein in Richtung des Untermessers verstellbares, eintauchendes Obermesser 15. Die Schneidevorrichtungen 2.1 bis 2.5 können mindestens einen „Betriebszustand“ einnehmen, dabei wird üblicherweise zwischen einem „Schnittzustand“ und einem „Wartezustand“ unterschieden oder umgeschaltet. Im „Schnittzustand“ befindet sich die Schneidevorrichtung im Eingriff mit der Materialbahn 3 und schneidet diese, im „Wartezustand“ wird die Schneidevorrichtung so außer Eingriff genommen, dass kein Schnitt in der Materialbahn 3 erzeugt wird. Es sind mindestens drei Schneidevorrichtungen in einem Schnittzustand.
Das Messerpaar 4 ist in Figur 1 beispielhaft als rotierendes Kreismesserpaar ausgeführt, welches ein Obermesser 15 und ein Untermesser 14 umfasst. Die beiden Messer 14, 15 sind jeweils an einem eigenen Messerhalter 11 , 12 dreh- und/oder antreibbar gelagert. Die Messerhalter 11 , 12 sind weiterhin verstellbar mit je einem Schlitten 7, 8 verbunden. Die Messerhalter 11 , 12 ermöglichen ein Herausfahren des Obermessers 15 aus einer Materialbahn 3. Dabei wird die entsprechende, an einer „Schnittposition“ S1 bis S9 positionierte, Schneidevorrichtung in einem „Schnittzustand“ in einen „Wartezustand“ überführt. Das Herausfahren des Obermesser erfolgt üblicherweise im Wesentlichen orthogonal zur Materialbahnoberfläche. Das Steuergerät 21 steuert den Betriebszustand der Schneidevorrichtungen. Weiterhin sind Verstellungen der Messer in Eintauchtiefe, Anstellwinkel zur Materialbahn und Anpressdruck durch die Messerhalter 11 , 12 möglich, diese können entweder manuell durch die Bediener justiert werden oder auch automatisch durch die Verstellvorrichtung und das Steuergerät gesteuert werden.
Mit den in der Unter- und Obermesservorrichtung 5, 6 umfassten Schlitten 7, 8 sind die Unter- und Obermesservorrichtung 5, 6 verstellbar an je einer zugeordneten Messertraverse 9, 10 gelagert. Die Schlitten 7, 8 sind dabei über mindestens jeweils eine Stellvorrichtung 17, 18 über ein Steuergerät 21 steuerbar und quer zur Laufrichtung L der Materialbahn 3, in Materialbahnbreitenrichtung verstellbar.
Befindet sich die Schneidevorrichtung in einem „Schnittzustand“, so befindet sich die Schneidevorrichtung im Eingriff mit der Materialbahn 3 und führt einen Schnitt S, vorzugsweise einen Längsschnitt S, in der Materialbahn 3 durch.
Befindet sich die Schneidevorrichtung in einem „Wartezustand“, so befindet sich üblicherweise die Schneidevorrichtung nicht im Eingriff mit der Materialbahn 3 und führt keinen Schnitt S, vorzugsweise keinen Längsschnitt S, in der Materialbahn 3 durch.
Vorteilhafterweise wird der Randkantenbeschnitt durch die, in der Längsschneide- vorrichtung 2 umfassten, am Rand positionierten und derart gestalteten Schneidevorrichtungen 2.1 , 2.5 durchgeführt, so dass diese mindestens einen Randstreifen 16 von den äußeren Teilbahnen oder der Materialbahn schneiden. Die Schneidevorrichtungen 2.1 , 2.5 geeignet zum Randbeschnitt werden ebenso als sogenannte Randschneidevorrichtungen 2.1 , 2.5 bezeichnet. Die dadurch entstehenden überflüssigen oder nicht benötigten Randstreifen 16 werden dabei über eine Abführvorrichtung 24 einem nicht dargestellten Stoffauflöser, Pulper, Zerreißventilator oder einer Absaugung zu Wiederverwertung zugeführt. Die Abführvorrichtung 24 kann einfache mechanische Elemente umfassen, welche als Leit- oder Führungselemente ausgeführt sind, und /oder auch zusätzliche Elemente wie beispielsweise eine weitere Randstreifenabsaugung umfassen.
Figur 1 zeigt auch mindestens zwei Leitwalzen 25, über welche die Materialbahn 3 über die gesamte Breite vor und nach der Längsschneidevorrichtung 2 geführt und gleichzeitig gestützt wird. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Vermeidung von möglichen Vibrationen der laufenden Materialbahn 3 im Bereich der Längsschnei- devorrichtung 2. Die Materialbahn 3 wird üblicherweise von einer, nicht dargestellten, vorgelagerten Mutterrolle abgezogen und durch die Längsschneidevorrichtung 2, in der die Materialbahn 3 zur Erzeugung von Teilbahnen I bis VII geschnitten. Darauffolgen werden die Teilbahnen auf jeweils einen, nicht dargestellten, eigenen Wickelkern oder eine Wickelhülse zu Fertigrollen aufgewickelt, der Anfang eines endlichen Abschnittes einer Teilbahn wird dabei mit einem neuen Wickelkern verbunden und dann durch fortwährendes Umwickeln unter Ausbildung von so genannten Matenalbahnlagen umspannt. Die Dimension der Wickelkerne in Querrichtung der Materialbahn 3 entspricht dabei den entsprechenden Breiten der Teilbahnen I bis VII. Die Wickelkerne oder Wickelhülsen der Fertigrollen liegen üblicherweise nebeneinander in Querrichtung in einer gemeinsamen theoretischen Wickelachse, es ist jedoch auch denkbar, dass die Wickelachsen der Fertigrollen in unterschiedlichen Positionen in Laufrichtung und/oder in unterschiedlichen Höhenpositionen zueinander liegen.
Weiterhin zeigt Figur 1 ein Koppelelement 19, welches umfasst in einer Randschneidevorrichtung ist und eine Verbindung der Obermesservorrichtung 6 und der Untermesservorrichtung 5 herstellt. Dabei ist das Koppelelement 19 fest und für Wartungszwecke lösbar mit der Obermesservorrichtung 6 und der Untermesservorrichtung 5 verbunden. Das Koppelelement 19 ist derart gestaltet, dass es an einem ausreichend großen, feststehender Bereich der quer zur Laufrichtung L beweglichen Unter- und Obermesservorrichtung 5, 6 fest und lösbar verbunden wird, um eine stabile Befestigung und Kopplung der Unter- und Obermesservorrichtung zu erreichen.
In anderen alternativen Ausführungsformen ist es beispielsweise auch vorstellbar in der Unter- und Obermesservorrichtung 5, 6 umfasste Komponenten als eine Befestigungsstelle zu wählen, darunter wäre vorstellbar die Schlitten 7,8 der Unter- und Obermesservorrichtung und/oder auch einen feststehenden Teil der Messerhalter 11 , 12 als Befestigungsstelle zu verwenden. Weiterhin wäre auch eine Zwischenverbindung des Koppelelementes 19 mit einem Führungselement 20 denkbar, welche wiederum an einen den oben aufgezählten Stellen an der Unter- und Obermesservorrichtung 5, 6 befestigt sind. Als Beispiel für eine Kopplung kann sich dabei ergeben: Schlitten 8 des Obermesservorrichtung 6 an Koppelelement 19, Koppelelement 19 an Führungselement 20, Führungselement 20 an Messerhalter 11 der Untermesservorrichtung 5.
Die hergestellte Kopplung ist statisch fest und mit der Unter- und Obermesservorrichtung 5, 6 quer zur Laufrichtung L der Materialbahn 3, vorzugsweise synchron, verstellbar. Das Koppelelement 19 ermöglicht eine feste Synchronisation der Verstellung beider Messervorrichtungen 5, 6. Das Koppelelement 19 ermöglicht auch eine Aufteilung der zur Verstellung benötigten Verstellkraft durch die Stellvorrichtungen 17, 18. Dabei kann die Verstellung beider Messervorrichtungen 5, 6 komplett von einer Stellvorrichtung 17, 18 oder nur anteilig übernommen werden. Beispielsweise verstellt nur die Stellvorrichtung 17 der Untermesservorrichtung 5 das Messerpaar 4, oder nur die Stellvorrichtung 18 der Obermesservorrichtung 6, oder die Stellvorrichtung 17 der Untermesservorrichtung 5 teilt sich die benötigte Verstellkraft prozentual, beispielsweise je zur Hälfte, mit der Stellvorrichtung 18 der Obermesservorrichtung 6.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist es vorstellbar das mindestens eine separate Steilleinrichtung 17 oder 18 für die jede Randschneidevorrichtung vorgesehen wird. Die separate Stelleinrichtung an den Randschneidevorrichtungen 2.1 , 2.5 kann beispielsweise als ein mechanischer Spindelantrieb ausgeführt werden.
Weiterhin zeigt Figur 1 beispielhaft eine Ausführungsform mit zwei Führungselementen 20, einem ersten Führungselement 20 und einem zweiten Führungselement 20b. Das erste und zweite Führungselement ermöglicht eine sichere Führung des abgeschnittenen Randstreifens 16. Dabei befindet sich ein erstes Führungselement 20 unterhalb der Materialbahn 3 oder auf der Seite der Materialbahn 3 wo sich die Untermesservorrichtung 5 befindet und das zweite Führungselement 20b oberhalb der Materialbahn 3 oder auf der Seite der Materialbahn 3 wo sich die Obermesservorrichtung 6 befindet. Die Materialbahn 3 und die abgeschnittenen Randstreifen 16 laufen zwischen dem ersten und zweiten Führungselement 20, 20b bevor der Randstreifen 16 in die Abführvorrichtung 24 geführt wird.
Das zweite Führungselement 20b kann in einer beispielhaften Ausführungsform mit dem Koppelelement 19 und/oder in einer anderen Ausführungsform mit der Untermesservorrichtung 5 und der Obermesservorrichtung 6, vorzugsweise mit den Schlitten 7, 8, fest und/oder beweglich verbunden sein. In Figur 1 ist das erste Führungselement 20 mit dem Schlitten 7 der Untermesservorrichtung 5 und dem Koppelelement 19 fest verbunden. Das zweite Führungselement 20b ist mit dem Koppelelement 19 beweglich, insbesondere rotatorisch um den Verbindungspunkt des Koppelelementes 19 mit dem zweiten Führungselement 20b, verbunden.
Figur 2 zeigt einen zeitlichen Ablauf wie aus der Materialbahn 3 die Teilbahnen I bis IV vor einem Format-Wechsel 13 und die Teilbahnen V bis VII nach einem Format- Wechsel 13 mit den frei wählbaren Breitenformate Bi bis Bvn in der Laufrichtung L längs geschnitten und einer nachgelagerten, nicht dargestellten Aufwicklung zu neuen Fertigrollen aufgewickelt werden.
Die Längsschneidevorrichtung 2 kann während aller Prozesszustände im Eingriff oder im Schneidezustand sein, eine Verstellung 23 der Schneidevorrichtungen erfolgt jedoch üblicherweise bei Stillstand und die Schneidevorrichtung wird außer Eingriff genommen oder in einen Wartezustand versetzt.
Vorteilhafterweise wird die Verstellung 23 der Randschneidevorrichtungen 2.1 , 2.5 bei einer bewegten Materialbahn 3, bei Geschwindigkeiten größer als 10 m/min, insbesondere größer als 40 m/min, insbesondere bevorzugt größer als 80 m/min der Materialbahn 3 erfolgen. Es ist dabei erforderlich, dass sich die Randschneidevorrichtung im Schnittzustand befindet und die Materialbahn 3 schneidet.
Während des Beschleunigens, Abbremsens oder in Produktionsgeschwindigkeit werden die Schneidevorrichtungen üblicherweise in ihrer Position und Betriebszustand konstant gehalten.
Über das Steuergerät 21 wird gewährleistet, dass je nach Betriebszustand der Rollenschneidemaschine 1 sich die Schneidevorrichtung 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 in der korrekten Schnittpositionen S1 bis S9 und im korrekten Betriebszustand (Schnittzustand oder Wartezustand) befinden, darunter wird verstanden das die jeweilige Schneidevorrichtung 2.1 bis 2.5 sich an der richtigen Sollposition in Querrichtung der Materialbahn 3 befinden und/oder die Schneidevorrichtung sich im oder außer Eingriff mit der Materialbahn befindet.
In einer alternativen Ausführungsform meldet ein in den Schlitten 7, 8 integrierter Sensor, insbesondere eine Magnetsensorstange, dem Steuergerät 21 die jeweilige Position der Schlitten zurück, welche zur Verstellung als Eingangssignal verwendet werden kann.
Die Schneidevorrichtungen 2.1 , 2.5 führen in der beispielhaften Darstellung der Figur 2 den Randkantenbeschnitt 16.1 , 16.2, 16.3, 16.4 durch und werden deshalb als Randschneidevorrichtungen 2.1 , 2.5 bezeichnet.
Im Ausgangszustand wird durch die Längsschneidevorrichtung 2 und die Schneidevorrichtungen 2.1 bis 2.5 ein erstes Schnittmuster oder ein erstes Format hergestellt. Die Schneidevorrichtungen 2.2 bis 2.4 sind an den Schnittpositionen S2 bis S4 positioniert und erzeugen je einen Längsschnitt und schneiden die Teilbahnen I bis IV aus der ungeteilten Materialbahn 3. Die Randschneidevorrichtungen 2.1 , 2.5 schneiden gleichzeitig mit den Schnitten S1 und S5 die Randstreifen 16.1 und 16.2 aus den am Rand befindlichen Teilbahnen I und IV oder der Materialbahn 3. Die Randstreifen 16.1 und 16.2 bewegen sich wie der Rest der Materialbahn 3 und die Teilbahnen I bis IV in Laufrichtung L weiter, und die Schneidevorrichtungen 2.1 bis 2.5 bleiben dabei ortsfest in Laufrichtung L in der Längsschneidevorrichtung 2. Die Darstellung der Figur 2 zeigt dabei einen zeitlichen Ablauf oder Bewegung der Materialbahn 3 in Laufrichtung L. Dabei befinden sich die ortsfesten Schneidevorrichtungen 2.1 bis 2.5 und die damit verbundenen Bauteile bezogen auf die Laufrichtung L der Materialbahn innerhalb der Rollenschneidemaschine an gleicher Position.
Die Randstreifen 16.1 und 16.2 werden über das mindestens eine erfindungswesentliche Führungselement 20 in die Abführvorrichtung 24 geführt. Die Führungselemente 20 sind vorteilhaft fest mit mindestens je einem Schlitten 7, 8 der jeweiligen Randschneidevorrichtung 2.1 , 2.5 oder dem Koppelelement 19 verbunden und werden quer zu Laufrichtung L synchron mit der Randschneidevorrichtung verstellt und ermöglichen eine zuverlässige Abführung des Randstreifens 16 in die Abführvorrichtung 24.
Das erfindungswesentliche Koppelelement 19 verbindet die Untermesservorrichtung 5 mit der Obermesservorrichtung 6 und ermöglicht so eine exakt synchrone Verstellung 23 bei einer im Eingriff befindlichen Randschneidevorrichtung 2.1 , 2.5. Eine exakte synchrone Verstellung ist besonders vorteilhaft, da eine Abweichung der beiden Messervorrichtungen von nur wenigen Millimetern zu einer Unterbrechung des Längsschnitts führen kann und damit keine Abführung mehr des Randstreifens in den Stoffauflöser erfolgt. Dies führt üblicherweise in einem leichten Fall zu einem weiteren Stillstand der Rollenschneidemaschine oder in einem schweren Fall zu einem Bahnabriss mit weiteren Konsequenzen.
Nach Erreichen des gewünschten Durchmessers der aufgewickelten Fertigrollen der Teilbahnen I bis IV, kann eine Format-Wechsel 13 ausgeführt werden. Dabei wird in Figur 2 beispielhaft dargestellt, wie die Schneidevorrichtung 2.3 dem Stand der Technik entsprechend einen Schnitt S3 erzeugt, bei einem kurzen Stillstand der Materialbahn 3 außer Eingriff genommen wird und die Schneidevorrichtung 2.3 quer zu Materialbahn 3, hier nach rechts, eine Verstellung 23 erfährt und wieder in Eingriff mit der Materialbahn 3 gesetzt wird. Bei einer erneuten Aufnahme der Bewegung der Materialbahn 3 wird nun der neue Schnitt S8 nach dem Format-Wechsel 13 erzeugt, welcher nun die neue Teilbahnen VI, VII voneinander teilt.
Die Schneidevorrichtung 2.2 erzeugt in diesem Beispiel vor dem Format-Wechsel 13 den Schnitt S2 und diese wird bei dem Format-Wechsel nicht verstellt. Nach dem Format-Wechsel erzeugt die Schneidevorrichtung 2.2 an der gleichen Position den neuen Schnitt S7 und teilt die neue Teilbahn V und VI.
Die Schneidevorrichtung 2.4, welche vor dem Format-Wechsel 13 die Teilbahn III und IV in einem ersten Format schneidet wird in diesem Beispiel beim Format- Wechsel 13 außer Eingriff genommen oder in Wartezustand versetzt. Nach dem Format-Wechsel schneidet die Schneidevorrichtung 2.4 die Materialbahn 3 in einem zweiten, neuen Format nicht und verbleibt bis auf Weiters in ihrer vorherigen Schnittposition S4. Weitere Details des Randkantenbeschnittes der Figur 2 werden im Zusammenhang in der vergrößerten, mit mehr Details ausgestatteten Figur 3 beschrieben.
Figur 3 zeigt in einer vergrößerten Darstellung die entsprechenden Randkanten 16.1 , 16.2, 16.3, 16.4 der Figur 2 bei einem Format-Wechsel 13. Dabei wird der in einer alternativen Ausführungsform vorteilhafte benötigte zeitliche Bereich sowie Materialbahnabschnitt vor dem Format-Wechsel mit 13.1 und der Bereich nach dem Format-Wechsel mit 13.2 bezeichnet.
Die Verstellung 23 der Randschneidevorrichtungen 2.1 , 2.5 erfolgt in diesem Beispiel vorteilhaft zur einfacheren Erläuterung in die gleiche Richtung quer zu Laufrichtung L, hier nach links zu einer gestrichelt dargestellten neuen Position. Die Verstellung 23 der Randschneidevorrichtungen 2.1 , 2.5 ist jedoch abhängig von den gewünschten Formaten der Fertigrollen und der verfügbaren Breite der ungeteilten Materialbahn 3 und kann damit individuell, unabhängig voneinander stufenlos erfolgen.
In Figur 3 wird der Randstreifen 16.1 vor dem Format-Wechsel 13 mit einem Schnitt S1 durch die Randschneidevorrichtung 2.1 von der Teilbahn I geteilt. Und von seiner ursprünglichen Ausgangsbreite in einem ersten Format, hin zu einer kleineren Breite des Randstreifens 16.3 nach dem Format-Wechsel 13 in einem zweiten, neuen Format, um die Distanz 32 quer zur Laufrichtung L verstellt. Der neue Randstreifen 16.3 wird dabei durch den weitergeführten Schnitt S6 durch die Randschneidevorrichtung 2.1 in der neuen Schnittposition S6 von der neuen Teilbahn V geteilt.
Der Randstreifen 16.2 vor dem Format-Wechsel 13 wird mit einem Schnitt S5 durch die Randschneidevorrichtung 2.5 von der Teilbahn IV geteilt. Und von seiner ursprünglichen Ausgangsbreite in einem ersten Format, hin zu einer größeren Breite des Randstreifens 16.4 nach dem Format-Wechsel 13 in einem zweiten, neuen Format, um die Distanz 32 quer zu Laufrichtung L verstellt. Der neue Randstreifen 16.4 wird dabei durch den weitergeführten Schnitt S9 durch die Randschneidevorrichtung 2.5 in der neuen Schnittposition S9 von der neuen Teilbahn VII geteilt. In der Darstellung der Figur 3 wird vereinfachend die gleiche Distanz 32 der Verstellung 23 beider Randschneidevorrichtungen angenommen, diese Distanz kann jedoch ausdrücklich auch unterschiedliche Verstellbereiche je Randschneidevorrichtung aufweisen. Alle Randstreifen 16.1 bis 16.4 werden vorteilhaft über das mindestens eine Führungselement 20 in Pfeilrichtung in die Abführvorrichtung 24 geführt.
In einer möglichen alternativen vorteilhaften Ausführungsform werden die Randschneidevorrichtungen 2.1 , 2.5, während sich die Materialbahn 3 in Laufrichtung L bewegt, verstellt. Dabei befinden sich die Randschneidevorrichtungen 2.1 , 2.5 im Eingriff und die umfassten Messerpaare 4 sind in Betrieb. Durch die Verstellgeschwindigkeit und den zurückzulegende Verstellbereich 32 der Randschneidevorrichtungen 2.1 , 2.5 quer zur Laufrichtung L, in Kombination mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Materialbahn 3 in Laufrichtung L ergibt sich eine Übergangsschnittlinie S1 -S6 und/oder S5-S9. Es bildet sich dadurch ein Format-Wechselbereich 13.1 vor dem Format-Wechsel 13 und ein Format-Wechselbereich 13.2 nach dem Format-Wechsel 13 aus, welcher durch eine Länge 31 in Laufrichtung L der Materialbahn 3 bestimmt wird. Weiterhin ergibt sich daraus ein Verstellwinkel 30, welcher einen Winkel der Übergangsschnittlinie S1 -S6 und/oder S5-S9 zu der Laufrichtung L darstellt.
In einer möglichen alternativen vorteilhaften Ausführungsform wird die Geschwindigkeit in Querrichtung der Verstellung 23 so eingestellt, dass sich ein Verstellwinkel 30 von kleiner gleich 45°, insbesondere kleiner gleich 30°, insbesondere vorzugsweise im Wesentlichen 30°, zur Laufrichtung L beträgt. Mit diesem möglichen Parameter des Verstellwinkels 30 kann durch das Steuergerät 21 die richtige Verstellgeschwindigkeit in Kombination mit der Bahngeschwindigkeit ermittelt werden. Dabei entspricht der Verstellwinkel 30 einer Geschwindigkeit der Verstellung 23 der Randschneidevorrichtungen 2.1 , 2.5 quer zur Laufrichtung L der Materialbahn 3 von kleiner gleich 100%, insbesondere kleiner gleich 56%, insbesondere vorzugsweise im Wesentlichen 56%, der Geschwindigkeit der Materialbahn 3 in Laufrichtung L.
Wird die Verstellung 23 der Randschneidevorrichtungen 2.1 von einer größeren Ausgangsbreite des Randstreifens 16.1 vor dem Format-Wechsel 13, hin zu einer kleineren Breite des neuen Randstreifens 16.3 nach dem Format-Wechsel 13 ausgeführt, wird die Verstellung 23 erst zeitlich nach Erreichen des Format-Wechselzeitpunkts 13, während die Materialbahn noch in Bewegung ist, durchgeführt. Durch einen derart durchgeführten Format-Wechsel 13 ergibt sich ein Bereich 13.2 nach dem Format-Wechsel auf der Materialbahn und es entsteht ein kurzer Materialbahnabschnitt 33 oder Übergangsmaterialbahnabschnitt mit einer variablen Breite. Der Materialbahnabschnitt 33 wird vorteilhaft mit den ersten oder inneren Materialbahnlagen der neuen Teilbahn V aufgewickelt.
Dies hat den Vorteil, dass der eigentlich nicht zu verwendeten Materialbahnabschnitt 33 mit den ersten inneren Lagen einer neuen Fertigrolle aufgewickelt wird, welches durch die üblicherweise zum Einsatz kommenden Überführtechniken durch ein Klebemittel oder Spuren der Überführung als Ausschuss beim Verwender der Fertigrollen aussortiert wird.
Wird die Verstellung 23 der Randschneidevorrichtungen 2.5 von einer kleineren Ausgangsbreite des Randstreifens 16.2 vor dem Format-Wechsel 13, hin zu einer größeren Breite des neuen Randstreifens 16.4 nach dem Format-Wechsel 13 ausgeführt, wird die Verstellung 23 zeitlich vor Erreichen des Format-Wechselzeitpunkts 13, während die Materialbahn noch in Bewegung ist, durchgeführt. Durch einen derart durchgeführten Format-Wechsel 13 ergibt sich ein Bereich 13.1 vor dem Format-Wechsel auf der Materialbahn und es entsteht ein Materialbahnabschnitt 34 oder Übergangsmatenalbahnabschnitt mit einer variablen Breite. Der Materialbahnabschnitt 34 wird vorteilhaft mit den letzten oder äußeren Materialbahnlagen der alten Teilbahn IV aufgewickelt.
Dies hat den Vorteil, dass der eigentlich nicht zu verwendeten Matenalbahnabschnitt 34 mit den letzten äußeren Lagen einer alten, fast fertig aufgewickelten Fertigrolle mit aufgewickelt wird, auch hier erfolgt üblicherweise eine Verklebung oder anderweitige Befestigung der Endlage auf der vorherigen Lage und auch diese Lagen werden üblicherweise beim Verwender der Fertigrolle als Ausschuss aussortiert.
Figur 4 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform mindestens eines Führungselementes 20, dabei ist das Führungselement 20 mit Perforationen 40 in mindestens einen Bereich 41 , 42 ausgeführt. Die Perforationen 40 sind als Durchgangsöffnungen 40 ausgeführt und ermöglichen einen Luftstrom durch das Führungselement von einer der Materialbahn abgewandten Seite hinzu der Seite des Führungselementes 20 auf der sich die Materialbahn und/oder der Randstreifen 16.1 , 16.2, 16.3, 16.4 bewegt. Der ausgebildete Luftstrom durch die Durchgangsöffnungen 40 ermöglicht die Stabilisierung des abgeteilten Randstreifens 16 und reduziert Flatterneigungen desselbigen, insbesondere bei Produktionsgeschwindigkeit. Dies wird durch einen durch die bewegende Materialbahn 3 und/oder Randstreifens 16 erzeugten Unterdruckes auf der Materialbahn zugewandten Seite des Führungselementes erzeugt, der durch den Unterdrück erzeugte Luftstrom bildet eine stabile Luftgrenzschicht oder ein Luftkissen zwischen der oberhalb des Führungselementes bewegenden Materialbahn 3 und/oder Randstreifens 16 aus, welcher bei fehlenden Durchgangsöffnungen periodisch abreißen kann.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Führungselement 20 mindestens zwei unterschiedlich ausgeführte Bereiche 41 , 42 mit unterschiedlichen Formen, Größen und/oder Verteilungen der Durchgangsöffnungen 40. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der in Laufrichtung L der Schnittposition 2.1 , 2.5 nachfolgende Bereich 42 mit einer engeren und/oder größeren Luftstrommenge, der in diesem Bereich 42 angeordneten Durchgangsöffnungen 40 aufweist als die in Querrichtung von der Schnittposition entfernten Bereich 41 . Eine derartige Verteilung der Durchgangsöffnungen 40 wirkt sich besonders vorteilhaft bei kleineren Breiten des Randstreifens 16 aus und wirkt vorteilhaft den durch die Rotation des Messerpaares entstehenden zusätzlichen Turbulenzen entgegen.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das mindestens eine Führungselement 20 mindestens einen ersten perforierten Bereich 41 und einen zweiten perforierten Bereich 42 mit Durchgangsöffnungen 40 umfasst, wobei der zweite Bereich 42 mindestens eine 50% höhere Durchflussmenge an Luft pro Flächeneinheit, insbesondere bevorzugt mehr als 25%, als der zweite perforierte Bereich 41 aufweist. Durch die erhöhten Turbulenzen nach der Randschneidevorrichtung 2.1 , 2.5 in Laufrichtung L gesehen, ist ein erhöhter Luftbedarf notwendig, um eine stabile Luftgrenzschicht auszubilden, sowie eine kleinteiligere, höher aufgelöste Verteilung der Durchgangsöffnungen, um auch kleinere Breiten der Randstreifen sicher abzuführen. Die Durchgangsöffnungen 40 können dabei unterschiedliche Formen, Größen und/oder Verteilungen aufweisen, insbesondere kreisförmig, elliptisch, oval, quadratisch, rechteckig, quadratisch abgerundet und/oder rechteckig abgerundete Formen aufweisen. Die Verteilungen der Durchgangsöffnungen kann dabei gleichverteilt und/oder auch chaotisch verteilt sein, weiterhin ist es möglich das die Durchgangsöffnungen zueinander versetzt und/oder auch in einer Flucht erfolgen.
Die Anzahl und die Dimension, insbesondere Durchmesser oder Durchlassfläche, der Durchgangsöffnungen 40, die Abstände in Querrichtung 43 und die Abstände in Längsrichtung 44 der Durchgangsöffnungen so zu wählen, dass eine ausreichende Durchflussmenge an Luft in die Luftgrenzschicht erfolgt. Die Abstände 43 und 44 sind in Fig. 4a als vergrößerte Ausschnitt des perforierten Bereiches aus Fig. 4 dargestellt.
Die Anordnung der Bohrungen kann dabei in Reihe erfolgen, beispielhaft dargestellt im zweiten Bereich 42 und/oder auch versetzt zueinander wie im ersten Bereich 41 dargestellt. Eine versetzte Anordnung ist besonders vorteilhaft, um eine gleichmäßigere Verteilung der Luft zu erreichen.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das Führungselement 20 mit Durchgangsöffnungen 40 mit einem Gebläse verbunden und die Durchgangsöffnungen 40 werden aktiv mit einem steuerbaren Luftstrom versorgt und bilden damit einen aktiv steuerbare Luftgrenzschicht aus. Bezugszeichenliste
1 Rollenschneidemaschine
Figure imgf000031_0001
Längsschneidevorrichtung
2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 Schneidevorrichtung
3 Materialbahn
4 Messerpaar
5 Untermesservorrichtung
6 Obermesservorrichtung
7, 8 Schlitten
9, 10 Messertraverse
11 , 12 Messerhalter
13 Format-Wechsel Zeitpunkt oder Position
13.1 Bereich vor dem Format-Wechsel
13.2 Bereich nach dem Format-Wechsel
14 Messer (Obermesser, eintauchendes Messer)
15 Messer (Untermesser, Gegenmesser, Topfmesser)
16 Randstreifen
16.1 , 16.2 Randstreifen vor dem Format-Wechsel, erstes Format
16.3, 16.4 Randstreifen nach dem Format-Wechsel, zweites Format
17, 18 Stellvorrichtung
19 Koppelelement
20 Führungselement
20b Zweites Führungselement, Führungsleitblech
21 Steuergerät
22 gedachte gemeinsame Schnittebene
23 Verstellrichtung der Schneidevorrichtungen (Pfeil)
24 Abführvorrichtung
25 Leitwalze
30 Verstellwinkel
31 Format-Wechselbereich in Laufrichtung zur Materialbahn
32 Format-Wechselbereich quer zur Materialbahn
33 Materialbahnabschnitt auf innere Lagen
34 Materialbahnabschnitt auf äußere Lagen 40 Durchgangsöffnung
41 Bereich mit weniger Durchgangsöffnungen pro Fläche
42 Bereich mit mehr Durchgangsöffnungen pro Fläche
43 Abstand der Durchgangsöffnungen in Querrichtung
44 Abstand der Durchgangsöffnungen in Längsrichtung
BI, BII,BIH,BIV, BV, BVI. BVII Breite der Einzelbahnen
L Laufrichtung (Pfeil)
I, II, III, IV Teilbahn vor Format-Wechsel
V, VI, VII Teilbahn nach Format-Wechsel
S Schnitt, Längsschnitt
S1 , S2, S3, S4, S5 Schnittlinie, Schnittposition vor dem Format-Wechsel
S6, S7, S8, S9 Schnittlinie, Schnittposition nach dem Format-Wechsel

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Längsschneiden und Aufwickeln einer laufenden Materialbahn (3), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, in einer Rollenschneidemaschine (1 ) zu mehreren, aus einzelnen Matenalbahnlagen gebildeten Fertigrollen, mittels einer Längsschneidevorrichtung (2), welche mindestens drei Schneidevorrichtungen (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) umfasst, und welche je ein Messerpaar (4) mit einer Untermesservorrichtung (5) und Obermesservorrichtung (6) umfassen, und wobei die mindestens drei Schneidevorrichtungen in der laufenden Materialbahn (3) je einen Längsschnitt (S) in einer ersten Schnittposition (S1 , S2, S3, S4, S5) in einem ersten Format vor einem Format-Wechsel (13) erzeugen, und wobei eine Verstellung (23) mindestens einer Schnei- devorrichtungen (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) quer zu einer Laufrichtung (L) der Materialbahn (3) erfolgt, und wobei nach dem Format-Wechsel (13) mindestens ein Längsschnitt (S) an einer zweiten, neuen Schnittposition (S6, S7, S8, S9) in einem zweiten, neuen Format erzeugt wird, und wobei mindestens eine, vorzugsweise zwei, der mindestens drei Schneidevorrichtungen (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) als eine Randschneidevorrichtung (2.1 , 2.5) ausgeführt wird und mindestens einen Randstreifen (16, 16.1 , 16.2, 16.3, 16.4) abschneidet, und wobei der mindestens eine Randstreifen (16, 16.1 , 16.2, 16.3, 16.4) in mindestens eine Abführvorrichtung (24) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Schneidevorrichtungen (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) in einer gedachten, gemeinsamen Ebene (22) die Materialbahn (3) schneiden, und dass die Verstellung (23) der mindestens einen Randschneidevorrichtungen (2.1 , 2.5) bei laufender Materialbahn (3) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Randschneidevorrichtung (2.1 , 2.5) während der Verstellung (23) von der ersten Schnittposition (S1 , S5) in die zweite Schnittposition (S6, S9) fortwährend im Schnittzustand verbleibt. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung (23) der mindestens einen Randschneidevorrichtungen (2.1 , 2.5) bei einer Geschwindigkeit der Materialbahn (3) größer als 10 m/min, insbesondere größer als 40 m/min, insbesondere bevorzugt größer als 80 m/min, erfolgt. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geschwindigkeit der Verstellung (23) der mindestens einen Randschneidevorrichtungen (2.1 , 2.5) quer zur Laufrichtung (L) der Materialbahn (3) von kleiner gleich 100%, insbesondere kleiner gleich 56%, insbesondere vorzugsweise im Wesentlichen 56%, der Geschwindigkeit der Materialbahn (3) gesteuert wird. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung (23) der mindestens einen Randschneidevorrichtungen (2.1 , 2.5) von einer größeren Ausgangsbreite des Randstreifens (16.1 , 16.2) vor dem Format-Wechsel (13), hin zu einer kleineren Breite des neuen Randstreifens (16.3, 16.4) nach dem Format-Wechsel (13), zeitlich nach Erreichen des Format-Wechsels (13.2) erfolgt. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der mindestens einen Randschneidevorrichtungen (2.1 , 2.5) von einer kleineren Ausgangsbreite des Randstreifens (16.1 , 16.2) vor dem Format-Wechsel (13), hin zu einer größeren Breite des neuen Randstreifens (16.3, 16.4) nach dem Format-Wechsel (13), zeitlich vor Erreichen des Format-Wechsels (13.1 ) erfolgt. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein, nach dem Format-Wechsel (13) entstehender, eine variable Breite besitzender Matenalbahnabschnitt (33) mit den ersten oder inneren Matenalbahnlagen einer neuen Fertigrolle einer entsprechenden Teilbahn (V) aufgewickelt wird. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein, vor dem Format-Wechsel (13) entstehender, eine variable Breite besitzender Matenalbahnabschnitt (34) mit den letzten oder äußeren Materialbahnlagen einer fast fertigen Fertigrolle der entsprechenden Teilbahn (IV) aufgewickelt wird. Längsschneidevorrichtung (2) zum Schneiden einer laufenden Materialbahn (3), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, in einer Rollenschneidemaschine (1 ), insbesondere geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach den vorherigen Ansprüchen, umfassend mindestens drei Schneidevorrichtungen (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5), welche je ein Messerpaar (4) umfassen, und wobei jedes Messerpaar (4) eine die Materialbahn (3) abstützende Untermesservorrichtung (5) und eine in die Materialbahn (3) eintauchende Obermesservorrichtung (6) umfasst, und alle Untermesservorrichtungen (5) an einer gemeinsamen Messertraverse (9) und alle Obermesservorrichtungen (6) an einer anderen gemeinsamem Messertraverse (10) quer zur Laufrichtung L verstellbar gelagert sind, und wobei jede Obermesservorrichtung (6) mit einer Stellvorrichtung (18) verbindbar ist und jede Untermesservorrichtung (5) mit einer Stellvorrichtung (17) verbindbar ist, und wobei zwei Schneidevorrichtungen als Randschneidevorrichtungen (2.1 , 2.5) derart ausgeführt sind, einen jeweiligen Randstreifen (16.1 , 16.2, 16.3, 16.4) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Randschneidevorrichtungen (2.1 , 2.5) mindestens je ein Koppelelement (19) zwischen der Obermesservorrichtung (6) und der Untermesservorrichtung (5) umfassen, und dass die zwei Randschneidevorrichtungen (2.1 , 2.5) mindestens je ein Führungselement (20) für den abgeschnittenen Randstreifen (16.1 , 16.2, 16.3, 16.4) umfassen.
10. Längsschneidevorrichtung (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine mechanische Führungselement (20) mit der Untermesservorrichtung (5), der Obermesservorrichtung (6) und/oder dem Koppelelement (19) fest oder starr, insbesondere eine mechanische Koppelstange, verbindbar ist, derart, dass eine Synchronisation der Obermesservorrichtung (6) und der Untermesservorrichtung (5) und eine Verstellung quer zur Laufrichtung (L) ermöglicht wird.
11 . Längsschneidevorrichtung (2) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (18) aller Obermesservorrichtungen (6) als ein einziger umlaufender Bandantrieb (18) ausgeführt ist, welcher die Verstellung an der gemeinsamen Messertraverse (10) der Obermesservorrichtungen ermöglicht und die Stellvorrichtung (17) aller Untermesservorrichtungen (5) als ein einziger umlaufender Bandantrieb (17) ausgeführt ist, welcher die Verstellung an der gemeinsamen Messertraverse (9) der Untermesservorrichtungen ermöglicht.
12. Längsschneidevorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsschneidevorrichtung (2) ein Messsystem umfasst, vorzugsweise mindestens eine Magnetsensorstange, geeignet zur Positionsbestimmung jeder Schneidevorrichtung (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) quer zur Laufrichtung (L).
13. Längsschneidevorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungselement (20) mindestens einen perforierten Bereich (41 , 42) mit Durchgangsöffnungen (40) umfasst, derart gestaltet, dass sich zwischen den Randstreifen (16.1 , 16.2, 16.3, 16.4) und dem perforierten Bereich des Führungselementes (20) eine stabile Luftgrenzschicht ausbilden kann. Längsschneidevorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungselement (20) mindestens einen ersten perforierten Bereich (41 ) und einen zweiten perforierten Bereich (42) mit Durchgangsöffnungen (40) umfasst, wobei der zweite Bereich (42) derart gestaltet ist, dass mindestens eine 50% höhere Durchflussmenge an Luft pro Flächeneinheit, insbesondere bevorzugt mehr als 25%, als der zweite perforierte Bereich (41 ). Längsschneidevorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Randschneidevorrichtungen (2.1 , 2.5) jeweils ein erstes Führungselement (20) und ein zweites Führungselement (20b) umfassen, wobei das zweite Führungselement (20b) als Führungsleitblech (20b) ausgeführt ist und derart gestaltet ist, dass der Randstreifen (16.1 , 16.2, 16.3, 16.4) zwischen beiden Führungselementen (20, 20b) geführt werden kann.
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