-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rotationsschneiden
von Produkten aus einer Materialbahn mit einer Schneidesalze und einer
Gegenwalze, die zwischen sich einen Schneidspalt bilden, durch den
die Materialbahn geführt ist, und mit einem Druck-Stellglied,
das die Schneidesalze und die Gegenwalze mit einer einstellbaren
Kraft gegeneinander drückt, wobei die Schneidesalze über
Schmitzringe an der Gegenwalze anliegt und das Druck-Stellglied
ein mechanisches Getriebe umfasst und mit zumindest einem Sensor,
wobei die Kraft in Abhängigkeit von den vom zumindest einen
Sensor ermittelten Werten einstellbar ist.
-
Vorrichtungen
dieser Art dienen dazu, Materialbahnen in Form von beispielsweise
Faservliesen, Kunststofffolien oder Textilien und dergleichen zu schneiden,
wie es für die Herstellung von Hygieneprodukten wie z.
B. Windeln oder Binden benötigt wird. Hierbei sind nicht
nur offene Schnittkanten möglich, sondern ebenso auch kurvenförmige
Schnittkanten, die insbesondere auch in sich geschlossen sein können.
-
Bei
derartigen Vorrichtungen sind hohe Anforderungen an die Präzision
und die Stabilität der Walzen und ihrer Messer sowie ihrer
entsprechenden Drehlager erforderlich. Aufgrund des Rotierens der Walzen
im kontinuierlichen Schneidbetrieb erwärmen sich diese,
der Durchmesser der Walzen vergrößert sich, d.
h. die Walzen werden stärker gegeneinander gedrückt,
was zu einer übermäßigen Beanspruchung der
Schneidmesser führt.
-
Bisherige
Vorrichtungen, die beispielsweise aus der
DE 39 24 053 A1 bekannt
wurden, erfordern eine entsprechend aufwendige Konstruktion. Zusätzlich
zu der Anordnung der Walzen sind dabei für jede Walze Druckrollenglieder
angeordnet und diese drücken dann ihrerseits wiederum die
beiden Walzen gegeneinander. Ein weiterer Nachteil ist die Verwendung
von Druckmittelzylindern, insbesondere Pneumatikzylindern als Stellglied.
Denn die meist ungleichmäßig über den
Umfang der Schneidwalze angeordnete Schneidform führt bei
den hohen Walzengeschwindigkeiten von über 100 m/Min. zu
unwuchtartigen Schwingungsbelastungen der Schneidwalze, die durch
die komprimierte ebenfalls schwingungsanfällige Luft in
den Pneumatikzylindern nicht unterbunden werden können.
Weitere Schwingungen werden durch die vor- und nachgeschalteten
Einheiten der Produktionsstraße verursacht und auf die
Schneidwalze übertragen. Das Schneidmesser wird dadurch übermäßig
stark beansprucht und nutzt sich sehr schnell ab.
-
Die
Beseitigung der vorgenannten Nachteile führte zu einer
Vorrichtung, die aus der
DE 10 2005 060 578 A1 bekannt ist. Zum einen
werden durch die Anordnung eines mechanisches Getriebes am Stellglied
Schwingungen in den Druckmittelzylindern vermieden, zum anderen
wird der daraus resultierende Nachteil einer starr wirkenden Kraft
dadurch beseitigt, dass die Kraft in Abhängigkeit der von
dem zumindest einen Sensor ermittelten Werte einstellbar ist.
-
Ein
wesentlicher Nachteil ist dabei allerdings die unpräzise
Einstellung der Kraft, mit der die Schneid- und Gegenwalze gegeneinander
gedrückt werden, durch das Druck-Stellglied. Im laufenden Betrieb
sind neben der Kraft zwischen Schneid- und Gegenwalze auch noch
die Temperatur und der Abstand zwischen Schneid- und Gegenwalze
zu berücksichtigen. Der dafür erforderliche große
Regel- bzw. Stellbereich des Druck-Stellgliedes führt dazu, dass
die optimale Andruckkraft mit einer nicht unwesentlichen Verzögerung
durch das Druck-Stellglied eingestellt wird. Dieses verspätete
Einstellen der optimalen Andruckkraft führt zu einem erhöhten
Verschleiß der Schneidmesser der Schneidwalze.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Rotationsschneiden
von Produkten aus einer Materialbahn zur Verfügung zu stellen,
die den vorgenannten Nachteil beseitigt.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass die Schmitzringe eine kegelförmige oder kegelstumpfförmige
Außenkontur aufweisen und dass die Vorrichtung ein Axial-Stellglied
umfasst zur axialen Verstellung der Schneid- und/oder Gegenwalze.
Die Anordnung des Axial-Stellgliedes ermöglicht die Einstellung
des Abstandes zwischen der Schneid- und Gegenwalze unabhängig
von der Einstellung der Kraft durch das Druck-Stellglied. Verstellt das
Axial-Stellglied zumindest eine der beiden Walzen in Axialrichtung, ändert
sich der Abstand zwischen Schneid- und Gegenwalze je nach axialer
Verschiebung bzw. Verstellung der Walzen zueinander, da diese über
kegelförmige Schmitzringe aneinander anliegen. Durch die
unabhängige und zusätzliche Einstellmöglichkeit
des Abstandes zwischen Schneid- und Gegenwalze durch das Axial-Stellglied wird
eine schnellere und genauere Einstellung einer optimalen Kraft bzw.
eines optimalen Abstandes zwischen Schneid- und Gegenwalze erreicht;
der Verschleiß der Schneidmesser beim Rotationsschneiden
wird vermindert.
-
Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der zumindest eine Sensor ein eine Änderung
der Andruckkraft erfassender Kraftsensor ist. Hierdurch ergibt sich
der erfindungsgemäße Vorteil, dass die vorher
eingestellte Andruckkraft, mit der das Druck-Stellglied die Schneidesalze
gegen die Gegenwalze drückt, und/oder der Abstand, der
durch das Axial-Stellglied eingestellt wird, unmittelbar angepasst
werden kann, wenn sich der vom Sensor ermittelte Wert ändert. Selbstverständlich
kann der Sensor anstelle der Andruckkraft in einer anderen Ausgestaltung
auch eine Position messen, das heißt, der Kraftsensor kann durch
ein Wegstrecken-Mess-System ersetzt werden, welches Positionsänderungen
der Schneidesalze erfasst und an das Druck-Stellglied und/oder das Axial-Stellglied
weitergibt.
-
Darüber
hinaus ist es zweckmäßig, wenn der zumindest eine
Sensor, ein die Temperatur der Schneid- und/oder Gegenwalze und/oder
den Abstand zwischen Schneid- und/oder Gegenwalze erfassender Sensor
ist. Dadurch ergibt sich der erfindungsgemäße
Vorteil, dass zusätzliche Parameter an die Stellglieder
weitergegeben werden können, um die Andruckkraft und/oder
den Abstand zwischen Schneid- und Gegenwalze einzustellen und gegebenenfalls
diese anhand der ermittelten Temperatur und/oder des ermittelten
Abstandes zu überprüfen.
-
Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, falls der Kraftsensor
parallel zu dem Druck-Stellglied an der Schneid- und/oder Gegenwalze
angreift. Der Vorteil hierbei ist, dass der Kraftsensor direkt die
Ausdehnung oder Hubbewegung der Walze und damit den entsprechend
erhöhten Druck auf das Schneidmesser sowie die Gegenwalze messen
kann.
-
Wird
der Kraftsensor zwischen Druck-Stellglied und Schneidesalze und/oder
Gegenwalze angeordnet, kann sowohl die Bewegung der Walze als auch
die entsprechende Gegenkraft des Stellgliedes unmittelbar gemessen
werden. Um die Anpressung der Schneidesalze mit einer bestimmten
Kraft zu ermöglichen, wirken das Druck-Stellglied und der
Kraftsensor mit der Schneidesalze zusammen.
-
Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schneidesalze jeweils endständige
mit dem Druck-Stellglied und/oder dem Kraftsensor zusammenwirkende
Kulissen aufweist. Auf diese Weise reicht allein die Führung
der Walze an der Kulisse zur Kraftübertragung des Druck-Stellgliedes
auf die Walze aus. Der Wartungsaufwand und die Fehleranfälligkeit
vermindern sich aufgrund der reduzierten Anzahl von beweglichen
Bauteilen, was zu einer besseren Auslastung der Maschine insgesamt
führt.
-
Zweckmäßigerweise
weist die Vorrichtung eine Steuereinheit auf, die das Verstellen
zumindest eines Stellgliedes in Abhängigkeit der vom zumindest einen
Sensor gemessenen Werte vornimmt. Im laufenden Betrieb erwärmt
sich die Schneidesalze, ihr Durchmesser vergrößert
sich und es wirkt eine verstärkte Kraft auf die Materialbahn
bzw. der Abstand zwischen Schneid- und Gegenwalze ändert
sich. Die Steuereinheit ermöglicht nun in vorteilhafter
Weise die Regelung zumindest eines Stellgliedes und damit der Kraft,
die auf die Materialbahn wirkt, und/oder des Abstandes zwischen
Schneid- und Gegenwalze ohne dass ein manuelles Nachjustieren zumindest eines
Stellgliedes erforderlich ist/wird.
-
Es
empfiehlt sich besonders, dass die Steuereinheit die Kraft zwischen
Druck-Stellglied und Schneid- und/oder Gegenwalze gemäß einem
vorgebbaren Wert regelt. Hierbei kann die Vorrichtung zum Rotationsschneiden
für unterschiedliche Materialbahnen, respektive Dicken
der Materialbahnen individuell eingestellt werden. Im laufenden
Betrieb übernimmt dann die Steuereinheit die Regelung der Kraft
zwischen Druck-Stellglied und Schneid- und/oder Gegenwalze. Hierdurch
wird ein erhebliches Maß an Flexibilität der Vorrichtung
für verschiedene Materialbahnen erzielt.
-
Insbesondere
ist es vorteilhaft, dass die Steuereinheit den Abstand zwischen
Schneid- und Gegenwalze, insbesondere durch Verstellen des Axial-Stellgliedes,
gemäß einem vorgebbarem Wert regelt. Damit ergibt
sich der Vorteil, dass die Schneid- und Gegenwalze berührungslos
laufen und somit Verschleiß nicht bzw. kaum auftritt.
-
Die
Schneid- und/oder Gegenwalze können pulvermetallurgisch
bzw. aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt sein. Hierdurch ist
gewährleistet, dass die Gegenwalze, die den Gegendruck
zur Schneidesalze und damit zum Schneidmesser erzeugt, derart ausgebildet
sein kann, dass diese im Zusammenwirken mit dem Schneidmesser sowohl hinsichtlich
Abnutzung der Oberfläche der Gegenwalze durch das Schneidmesser
als auch Abnutzung des Schneidmessers selber optimiert werden kann. Sind
die Schneid- und/oder Gegenwalze so ausgebildet, dass sie mit einer
Geschwindigkeit von etwa 50 m/Min bis 800 m/Min umlaufen, ergibt
sich die bestmögliche Kombination aus Abnutzungsverhalten, Produktion
bzw. Ausschneiden der entsprechenden Produkte und Verschleiß des
Schneidmessers bzw. der Lager der Schneid- und/oder Gegenwalze.
-
Vorzugsweise
ist das mechanische Getriebe als Spindel-Mutter-Trieb ausgestaltet.
Hierdurch wird ebenfalls die erforderliche und durch die hohen Rotationsgeschwindigkeiten
der Walzen bedingte schnelle Regelung der Anpresskraft ohne erhöhten
Verschleiß des Stellgliedes ermöglicht.
-
Ein
erfindungsgemäßes Verfahren zum Rotationsschneiden
von Produkten aus einer Materialbahn stellt den Abstand zwischen
Schneid- und Gegenwalze durch axiales Verstellen der Schneid- und/oder
Gegenwalze in Zusammenwirken mit den kegelförmigen Schmitzringen
ein. Durch ein axiales Verschieben der Walzen zueinander liegen
die beiden Walzen an einer anderen Position über die kegelförmigen
Schmitzringe aneinander an. Bedingt durch die Kegelform der Schmitzringe
wird damit Abstand zwischen Schneid- und Gegenwalze zueinander verändert.
-
Vorteilhafterweise
werden dabei die Kraft und/oder der Abstand zwischen der Schneid-
und Gegenwalze unter Berücksichtigung der Änderung der
Andruckkraft zwischen Schneid- und Gegenwalze, der Temperatur der
Schneid- und/oder Gegenwalze sowie dem Abstand zwischen Schneid-
und Gegenwalze eingestellt. Ändert sich einer dieser Parameter
werden die anderen beiden Parameter entsprechend automatisch optimiert
bzw. angepasst, beispielsweise durch eine Steuereinheit. Damit ergibt sich
der Vorteil, dass unabhängig von Änderungen der
Parameter der Verschleiß beim Rotationsschneiden von Produkten
minimiert wird.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnungen; hierbei zeigen
-
1 schematisch
in einer Seitenansicht eine Vorrichtung zum Rotationsschneiden;
-
2 schematisch
eine Frontansicht einer Vorrichtung zum Rotationsschneiden gemäß 1;
-
3 eine
gegenüberliegende Seitenansicht einer Vorrichtung zum Rotationsschneiden
gemäß 1;
-
4 eine
dreidimensionale perspektivische Ansicht der in 1, 2 und 3 gezeigten
Vorrichtung zum Rotationsschneiden;
-
5 einen
vergrößerten Ausschnitt einer Vorrichtung gemäß 1–4.
-
Die
auf der Zeichnung dargestellte Vorrichtung zum Rotationsschneiden
von Materialbahnen umfasst ein im Wesentlichen von vier vertikalen
Ständern so wie aus einer Boden- und Deckplatte gebildetes
Gestell 12. Auf dem Gestell 12 oben aufgesetzt sind
zwei Druck-Stellglieder 1a, 1b, welche über
ein mechanisches Getriebe, hier eine Spindel 2a, 2b und eine
Mutter 3a, 3b durch die obere Deckplatte 13 des Gestells 12 auf
zwei Kulissen 6a, 6b einer Schneidesalze 9 drückt
unter Zwischenschaltung einer als Sicherheitselement gegen übermäßige
Belastungen fungierenden Tellerfeder 4a, 4b und
eines Kraftsensors 5a, 5b. Vertikal unterhalb
der Kulisse 6a, 6b der Schneidesalze 9 befindet
sich eine Gegenwalze 10. Beide Kulissen 6a, 6b der
Walzen 9, 10 sind jeweils an den axialen Enden
der Schneidesalze 9 angeordnet. Hierbei können
sie vertikal beweglich am Gestell 12 angeordnet sein, um
den Abstand der Achsen von Schneidesalze 9 und Gegenwalze 10 verändern
zu können.
-
Die
Vorrichtung zum Rotationsschneiden aus 1 ist in 3 in
einer um 180° gedrehten Ansicht und in 2 in
Frontansicht gezeigt. Hierbei sind die Druck-Stellglieder 1a, 1b mit
jeweiligem mechanischem Getriebe 2a, 2b zu erkennen,
die dann auf die Kulissenführung der Schneidesalze 9 drücken.
In 2 ist ein Axial-Stellglied 1c mit entsprechendem
mechanischem Getriebe 2c zu erkennen. Das Axial-Stellglied 1c verstellt
bzw. verschiebt die Gegenwalze 10 in Richtung der Achse
A der Gegenwalze 10. Weiterhin ist in dieser Figur eine
an die Kulisse 6a angeschlossene, seitlich herausgeführte Vorrichtung 8 zum
Antrieb der Schneidesalze 9 ersichtlich. Die Schneidesalze 9 weist
ein umlaufendes Schneidmesser 11 auf, welches auf die Gegenwalze 10 drückt.
Durch den Zwischenraum zwischen Schneidesalze 9 und Gegenwalze 10 wird
ein Schneidspalt 14 gebildet.
-
4 zeigt
die in den 1, 2 und 3 dargestellte
Vorrichtung zum Rotationsschneiden. Die mechanischen Getriebe 2a, 2b,
die über Druck-Stellglieder 1a, 1b angetrieben
werden, sind durch Führungsmuttern 3a, 3b durch
die obere Platte 13 hindurch geführt. Unterhalb
der oberen Platte 13 sind die mechanischen Getriebe 2a, 2b über
Tellerfedern 4a, 4b und über Kraftsensoren 5a, 5b mit
der Kulissenführung 6a, 6b der Schneidesalze 9 verbunden.
Die Schneidwalze 9 drückt über kegelförmig ausgebildete
Schmitzringe 15a, 15b, welche am endständigen
Umfang der Schneidesalze 9 angeordnet sind und einen etwa
dem Schneidmesser 11 entsprechenden Durchmesser aufweisen,
gegen die Gegenwalze 10, die über ihre Kulisse 7 drehbar
und in Richtung der Achse A der Gegenwalze 10 verschiebbar am
Gestell 12 gelagert ist. Dabei wird die Gegenwalze 10 mit
Hilfe des Axial-Stellgliedes 1c über das mechanische
Getriebe 2c in Richtung der Achse A verstellt. Der Schneidspalt 14 befindet
sich zwischen Schneidesalze 9 und Gegenwalze 10.
Durch den Schneidspalt 14 wird eine Materialbahn 16 eines
zu schneidenden Materials hindurchgeführt und mittels des
umlaufenden Messers 11 der Schneidesalze 9 bearbeitet.
-
5 zeigt
einen Ausschnitt der Vorrichtung gemäß 1–4 in
Frontansicht im Bereich eines axialen Endes der Gegenwalze 10.
Der kegelförmige Schmitzring 15a liegt dabei an
der Gegenwalze 10 an. Im Bereich 10a der Anlage
des Schmitzringes 15a an der Gegenwalze 10 ist
dabei die Gegenwalze 10 ebenfalls kegelförmig
ausgebildet und zwar so, dass im Wesentlichen der Schmitzring 15a über
seine axiale Erstreckung bzw. Breite flächig im Bereich 10a an
der Gegenwalze anliegt. Wird nun die Gegenwalze 10 in Richtung
A nach rechts entlang ihrer Achse verschoben, liegt die Gegenwalze 10 weiterhin
im Bereich 10a an dem Schmitzring 15a an. Das
Scheidmesser 11 weist dann auf Grund der Verschiebung der
Gegenwalze 10 in Richtung A einen geringeren vertikalen
Abstand V zur horizontalen Oberfläche 10b der
Gegenwalze 10 auf. Dementsprechend vergrößert
sich der Abstand V zwischen Schneidmesser 11 und Oberfläche 10b bei
Verschiebung der Gegenwalze 10 nach links entgegengesetzt
zur Richtung A.
-
Zusammenfassend
zeichnet sich die Erfindung dahingehend aus, dass der Abstand zwischen Schneid-
und Gegenwalze individuell vorgebbar ist durch axiale Verstellung
der Schneid- und/oder Gegenwalze im Zusammenwirken mit kegelförmigen Schmitzringen, über
die die Schneidesalze an der Gegenwalze anliegt. Temperaturänderungen
der Schneid- und/oder Gegenwalze, die beim schnellen Rotieren der
Walzen und beim Lauf einer Produktionsstraße entstehen,
werden kompensiert, indem die Schneid- und/oder Gegenwalze über
ein mechanisches Getriebe mit einem Stellglied verbunden ist, welches
in Abhängigkeit von der Temperatur der Schneid- und/oder
Gegenwalze diese relativ zueinander in axialer Richtung verstellt.
Eine automatische Nachjustierung, die eine Steuerungseinrichtung
mit einem Kraftsensor zur Messung der Andrückkraft und/oder
Temperatursensor zur Messung der Temperatur der Schneid- und/oder
Gegenwalze umfasst, ermöglicht eine gleichmäßige
und präzisere Anpresskraft bzw. Abstand zwischen Schneid-
und Gegenwalze unter Berück sichtigung der Temperatur der
Schneid- und/oder Gegenwalze und damit eine Minimierung des Verschleißes
des Schneidmessers.
-
- 1a,
1b, 1c
- Stellglied
- 2a,
2b, 2c
- mechanisches
Getriebe
- 3a,
3b
- Mutter
- 4a,
4b
- Tellerfeder
- 5a,
5b
- Sensor
- 6a,
6b
- Kulisse
Schneidesalze
- 7a,
7b
- Kulisse
Gegenwalze
- 8
- Anschlussantrieb
Schneidesalze
- 9
- Schneidesalze
- 10
- Gegenwalze
- 10a,
10b
- Oberfläche
Gegenwalze
- 11
- Schneidmesser
Schneidesalze
- 12
- Gestell
- 13
- Obere
Platte Gestell
- 14
- Schneidspalt
- 15a,
15b
- Schmitzring
- 16
- Materialbahn
- A
- axiale
Richtung Walzen
- V
- Abstand,
vertikal
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3924053
A1 [0004]
- - DE 102005060578 A1 [0005]