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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchtrennen einer laufenden Materialbahn, sowie eine entsprechende Trennvorrichtung.
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Zum Durchtrennen laufender Materialbahnen, die im industriellen Bereich zur Weiterverarbeitung in einzelnen Abschnitten vorgesehen sind, werden in der Regel Messer verwendet, die quer zur Laufrichtung über die Bahn geführt werden und diese während dieser Bewegung durchschneiden. Beispielsweise handelt es sich hierbei um Rollmesser, die die Bahn während des Schneidvorgangs gegen eine Unterlage niederdrücken. Um zu vermeiden, dass die Bahn für den Schneidvorgang angehalten wird, muss das Messer während des Schneidens in Laufrichtung der Bahn mitgeführt werden, so dass es nicht nur die Schneidbewegung quer über die Bahn hinweg, sondern zusätzlich eine Nachführbewegung in Laufrichtung der Bahn durchführt.
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Mit zunehmenden Bahngeschwindigkeiten führt die Realisierung dieses komplexen Bewegungsablaufs zu wachsenden Schwierigkeiten. Der Schneidvorgang soll möglichst schnell und exakt durchgeführt werden, was zu konstruktiven Schwierigkeiten im Aufbau der Trennvorrichtung führt. Zudem ist ein möglichst geringer Verschleiß des Messers erwünscht. Dieser ist jedoch bei dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Trennverfahren hoch, da das Messer über die Schneidunterlage gezogen wird oder auf dieser abgerollt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Durchtrennen einer laufenden Materialbahn zu schaffen, das einen schnellen und exakten Schneidvorgang bei geringem Verschleiß des Messers ermöglicht. Eine weitere Aufgabe besteht in der Schaffung einer entsprechenden Trennvorrichtung.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Trennvorrichtung gemäß Anspruch 9 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Trennverfahren wird die Bahn zwischen einem Messer, das sich quer zur Laufrichtung der Bahn erstreckt, und einem Widerlager durchgeführt. Bei diesem Widerlager kann es sich um eine Leiste, eine Schiene, einen Block oder dergleichen handeln, der beweglich gegen das Messer druckbar ist. Im Schneidvorgang wird das Widerlager durch einen rückseitig auf das Widerlager wirkenden Druckimpuls gegen die Bahn geschossen, so dass das Widerlager die Bahn gegen das Messer druckt und die Bahn durchtrennt wird.
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Das Messer kann hier also feststehend über der Bahn angeordnet sein, während das Widerlager die rückseitige Schussbewegung gegen die Bahn durchführt, durch welche die Bahn gegen die Messerklinge gedrückt und zerteilt wird. Diese Schussbewegung erfolgt schlagartig durch den Druckimpuls, der auf geeignete Weise erzeugt wird, etwa durch schlagartige Beaufschlagung des Widerlagers mit einem Druckfluid. Nach dem Schneidvorgang kann das Widerlager beispielsweise durch sein Eigengewicht wieder in eine von der Bahn entfernte Position zurückfallen, so dass der Lauf der Bahn nicht behindert wird.
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Ein Anhalten des Bahnlaufs zur Durchführung des Schneidvorgangs ist ebenso wenig notwendig wie eine Querbewegung des Messers über die Bahn hinweg in Schneidrichtung. Der Schneidvorgang erfolgt so schnell, dass auch kein Nachführen des Messers oder des Widerlagers notwenig ist. Hierdurch wird das Trennverfahren wesentlich vereinfacht. Da das Messer nicht über die Bahn gezogen oder gerollt werden muss, wird auch der Verschleiß der Messerklinge verringert.
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Die entsprechende Trennvorrichtung verzichtet auf mechanische Komponenten zur Bewegung des Messers quer zur Laufrichtung der Bahn sowie auf Mittel zur Nachführung des Messers und des Widerlagers in der Laufrichtung und ist daher konstruktiv wesentlich einfacher und kostengünstiger aufgebaut.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der entsprechenden Trennvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Im einzelnen wird vorzugsweise der Druckimpuls durch rückseitige Beaufschlagung des Widerlagers mit einem Druckfluid erzeugt.
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Bei diesem Druckfluid kann es sich beispielsweise um Druckluft handeln, die in einem Druckluftvorrat zur Verfügung gestellt wird. Der Druckluftvorrat ist mit der Rückseite des Widerlagers durch eine Ventilvorrichtung verbunden, die es ermöglicht, schlagartig für einen sehr kurzen Zeitraum die Rückseite des Widerlagers mit der Druckluft aus dem Vorrat zu beaufschlagen.
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Weiter vorzugsweise wird die Bahn durch rückseitige Beaufschlagung mit einem Druckfluid gegen das Messer angehoben, bevor das Widerlager die Bahn berührt und das Messer die Bahn durchtrennt.
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Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird die Bahn selbst zunächst durch das Druckfluid wie beispielsweise die vorstehend erwähnte Druckluft gegen das Messer angehoben, so dass das Widerlager rückseitig auf die Bahn in einer Stellung trifft, in der die dem Messer zugewandte Seite der Bahn die Messerklinge bereits berührt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Widerlager in einem Lagerblock beweglich gehalten, über dessen Oberseite die Bahn läuft und der in seinem Inneren eine mit einem Druckfluid beaufschlagbare Kaverne aufweist, in der das Widerlager einliegt, und beim Schneidvorgang wird das Widerlager über eine in der Oberseite des Lagerblocks hinausragende Position geschossen.
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Der Lagerblock kann beispielsweise als eine Leiste ausgebildet sein, die sich über die gesamte Bahn der Breite erstreckt und in ihrem Inneren einen Kanal aufweist, der die Kaverne bildet und an der Oberseite des Lagerblocks, d. h. an der der Bahn zugewandten Seite offen ist. In diesem offenen Kanal kann eine Leiste als Widerlager einliegen, die eine Position einnehmen kann, in der die Leiste aus der Oberseite des Lagerblocks hinausragt. Diese Position stellt die Schneidposition des Widerlagers dar. Wird die Kaverne mit Druck beaufschlagt, wird das Widerlager in die Schneidposition geschossen, in der es die Bahn gegen die Messerklinge drückt.
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Vorzugsweise weicht das Widerlager nach dem Schneidvorgang in eine von der Bahn zurückgezogene Position zurück.
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Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass das Widerlager aufgrund seines Eigengewichts in die Kaverne im Lagerblock zurückfällt und die Bahn weiter frei über die Oberseite des Lagerblocks hinweggleiten kann.
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Weiter vorzugsweise weicht nach dem Schneidvorgang das Messer aus seiner Schneidposition aus und wird durch ein weiteres Messer ersetzt, das die Schneidposition einnimmt.
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Das Messer kann in diesem Fall beispielsweise bogenförmig in Laufrichtung der Bahn aus der Schneidposition abgeschwenkt werden. Ein nachfolgendes Messer folgt in die Schneidposition und wird in dieser für den nächsten Schneidvorgang festgehalten. Durch dieses Ausweichen des Messers nach dem Schneiden kann verhindert werden, dass ein Bahnabschnitt, der stromaufwärts der Schneidkante in die Schneidposition einläuft, durch das Messer behindert wird und es zu einem unerwünschten Aufstauen von Bahnmaterial kommt.
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Zur Durchführung einer Abfolge von Schneidvorgängen ist vorzugsweise eine Anzahl von Messern an einer Wechselvorrichtung angeordnet, die einander nachfolgend ersetzen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wechselvorrichtung um eine Achse rotierbar, die sich in der Erstreckungsrichtung der Messer erstreckt und um welche Achse herum die Messer verteilt sind, und nach einem Schneidvorgang wird ein Messer aus der Schneidposition durch eine Rotation der Wechselvorrichtung durch ein nachfolgendes Messer ersetzt.
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Die Messer sind in diesem Fall revolverartig um die Wechselvorrichtung herum angeordnet, und das Wechseln der Messer in der Schneidposition erfolgt durch eine Winkeldrehung der Wechselvorrichtung. Sind beispielsweise vier Messer gleichförmig um die Rotationsachse herum angeordnet, findet der Wechselvorgang durch eine Drehung um 90° statt, in welcher das gerade verwendete Messer aus der Schneidposition von der Bahn abgeschwenkt wird und durch das nächste Messer ersetzt wird.
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Die erfindungsgemäße Trennvorrichtung umfasst außer einem Messer, das sich quer zur Laufrichtung der Bahn erstreckt, ein Widerlager, das auf der dem Messer gegenüberliegenden Seite der Bahn angeordnet ist und zwischen einer von der Bahn zurückgezogenen Stellung und einer in Richtung der Messers in die Bahnebene eingefahrenen Stellung beweglich gehalten ist, sowie Mittel zur schlagartigen rückseitigen Druckbeaufschlagung des Widerlagers in Richtung des Messers.
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Vorzugsweise ist das Widerlager als Schiene ausgebildet, die sich entlang des Messers erstreckt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Widerlager auf seiner dem Messer zugewandten Seite mit einer Nut zur Aufnahme der Messerklinge in der in die Bahnebene eingefahrenen Stellung des Widerlagers versehen.
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Weiter vorzugsweise ist das Widerlager in einem Lagerblock beweglich gehalten, über dessen Oberseite die Bahn läuft und der in seinem Inneren eine mit einem Druckfluid beaufschlagbare Kaverne aufweist, in der Widerlager einliegt, und das Widerlager ragt in der in die Bahnebene eingefahrenen Stellung aus der Oberseite des Lagerblocks heraus.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Widerlager eine Anzahl von Druckfluidkanälen auf, die sich zwischen der dem Messer zugewandten Seite und der Rückseite des Widerlagers erstrecken.
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Diese Druckfluidkanäle können dazu dienen, bei der schlagartigen Beaufschlagung der Rückseite des Widerlagers mit dem Druckfluid einen Teil des Drucks durch das Widerlager hindurch abzugeben, so dass er bereits auf die Bahnrückseite wirkt, bevor das Widerlager diese berührt. Hierdurch kann die Bahn gegen die Messerklinge noch vor Kontakt des Widerlagers mit der Bahnrückseite geführt werden.
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Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Trennvorrichtung eine Halterung zur Aufnahme des Messers, die dazu vorgesehen ist, das Messer in einer Schneidposition über der Bahn zu halten und aus dieser Schneidposition etwa in Laufrichtung der Bahn wegzuschwenken.
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Weiter vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Trennvorrichtung eine drehbare Wechselvorrichtung, die mehrere Halterungen zur Aufnahme mehrerer Messer umfasst, die um eine Rotationsachse der Wechselvorrichtung herum angeordnet sind, wobei durch eine Rotation der Wechselvorrichtung ein Messer aus der Schneidposition schwenkbar und durch ein nachfolgendes Messer ersetzbar ist.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Lagebezeichnungen „oben” und „unten” nicht die Anordnung des Messers, der Bahn und des Widerlagers in beschränkter Weise festlegen sollen. Vielmehr soll der Begriff „oben” vorstehend und in der folgenden Beschreibung die Bahnseite bezeichnen, die dem Messer zugewandt ist, während die mit „unten” bezeichnete Seite die dem Widerlager zugewandte Seite ist. Diese Seite stellt definitionsgemäß auch die Bahnrückseite dar. Entsprechend ist die Rückseite des Widerlagers die dem Messer abgewandte Seite.
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Die Erfindung ist ferner nicht darauf beschränkt, dass sich das Messer exakt senkrecht zur Laufrichtung der Bahn über diese hinweg erstreckt. Vielmehr kann zur Erreichung eines schrägen Anspitz der Bahn das Messer einen bestimmten Winkel mit der Bahnrichtung einschließen.
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Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung zum Durchtrennen einer laufenden Materialbahn;
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2 ist eine schematische Seitenansicht der Trennvorrichtung aus 1 in einer Position vor einem Schneidvorgang;
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3 zeigt die Trennvorrichtung in einer Perspektive gemäß 2 in einer Position während des Schneidvorgangs; und
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4 zeigt die Trennvorrichtung aus den 1 bis 3 in einer Position nach dem Schneidvorgang.
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Die in 1 dargestellte Trennvorrichtung 10 dient zum Durchtrennen einer Materialbahn 12, deren Laufrichtung in 1 mit einem Pfeil A bezeichnet ist. Die Trennvorrichtung 10 umfasst vier Messer 14, 16, 18, 20, die in gleichmäßigen Winkelabständen verteilt auf dem Umfang einer Wechselvorrichtung 22 angeordnet sind, die sich quer zur Laufrichtung A der Bahn 12 über diese hinweg erstreckt. Die Wechselvorrichtung 22 umfasst eine Welle 24, die eine Rotationsachse der Wechselvorrichtung 22 bildet und um diese die Wechselvorrichtung 22 gedreht werden kann. Durch diese Drehung können die Messer 14, 16, 18, 20 untereinander ihre Positionen wechseln, wie im einzelnen noch nachfolgend erläutert werden soll.
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Die Schneiden der Messer 14, 16, 18, 20 erstrecken sich parallel zur Rotationsachse der Wechselvorrichtung 22 quer zur Laufrichtung A über die Bahn 12 hinweg. Insbesondere weist die Schneide des in 1 unten angeordneten Messers 14 zur Oberseite der Bahn 12. Das Messer 14 nimmt somit eine Stellung ein, die nachfolgend als Schneidposition bezeichnet werden soll. Durch eine Rotation der Wechselvorrichtung 22 kann das Messer 14 aus der Schneidposition geschwenkt werden und durch das am Umfang der Wechselvorrichtung 22 nachfolgende Messer 16 (in 1 nicht gezeigt) ersetzt werden.
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Unterhalb der Bahn 12 ist eine Schiene 26 angeordnet, die ein Widerlager für das Messer 14 in der Schneidposition bildet. Die Schiene 26 liegt in einer Leiste 28 ein, die einen Lagerblock für die Schiene 26 bildet. Die Leiste 28 ist mit einem nach oben zur Bahn 12 offenen Kanal zur Aufnahme der Schiene 26 ausgestattet, der eine Kaverne innerhalb der Leiste 28 bildet. Die Schiene 26 ist aus einer Position, in der sie vollständig in den Kanal versenkt ist, nach oben in eine Position beweglich, in der sie aus der Oberseite der Leiste 28 herausragt und an der Unterseite der Bahn 12 anliegt.
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Nähere Einzelheiten und die Funktion dieser Trennvorrichtung sollen anhand der folgenden Figuren näher beschrieben werden.
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In dem schematischen seitlichen Schnitt in 2 befindet sich das Messer 14, dessen Schneide nach unten weist, in der Schneidposition. Die übrigen Messer 16, 18, 20 stehen in einem Winkelabstand von 90° voneinander um die Welle 24 herum verteilt. Ihre Schneiden weisen somit zur Seite bzw. nach oben.
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Die Bahn 12 liegt mit ihrer Unterseite auf der Oberseite der Leiste 28 auf, die wiederum an ihrer Unterseite durch eine Platte 30 verschlossen ist. Der Kanal 32 im Inneren der Leiste 28 ist, wie bereits beschrieben, an seiner Oberseite offen. Die Oberseite der Leiste 28 und das Messer 14 sind so weit voneinander beabstandet, dass die Bahn 12 störungsfrei auf der Oberseite der Leiste 28 aufliegend unter dem Messer 14 durchlaufen kann.
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Die Schiene 26 weist einen rechteckigen Grundquerschnitt auf, mit einem breiteren unteren Bereich 34, dessen Breite etwa der Breite des Kanals 32 entspricht, und mit einem darauf aufgesetzten schmaleren oberen Querschnittsbereich 36, der so bemessen ist, dass er die schlitzförmige Öffnung 38 an der Oberseite der Leiste 28 passieren kann, deren Breite schmaler ist als der darunter gelegene Querschnittsbereich des Kanals 32. Die Schiene 26 kann daher in dem Kanal 32 so weit nach oben geschoben werden, dass ihr oberer Querschnittsbereich 36 aus dem Kanal und aus der Leiste 28 herausragt. Auf ihrer Oberseite weist die Schiene 26 ferner eine etwa rechteckige Nut 40 auf, deren Breite größer ist als diejenige der Schneide des Messers 14.
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Unterhalb der Schiene 26 weist der Kanal 32 in seinem Boden eine Ausnehmung 42 auf, die sich etwa über die gesamte Schiene 26 erstreckt. Über diese Ausnehmung 42 lässt sich die Rückseite, d. h. die in 2 unten befindliche Seite 44 der Schiene 26 mit Druckluft beaufschlagen. Durch diese Druckluftbeaufschlagung lässt sich die Schiene 26 innerhalb des Kanals 32 nach oben treiben, bis ihr oberer Querschnittsbereich 36 aus der Oberseite der Leiste 28 herausragt. Im drucklosen Zustand, der in 2 dargestellt ist, liegt die Schiene 26 vollständig in dem Kanal 32 ein.
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Die rückseitige Druckluftbeaufschlagung der Schiene 26 geschieht mittels einer hier nicht näher dargestellten Druckluftquelle, die über ein Steuerventil mit der Ausnehmung 42 verbunden ist. Das Steuerventil lässt sich derart öffnen, dass ein schlagartiger Druckimpuls auf die Rückseite 44 der Schiene 26 wirkt und diese nach oben gegen die Bahn 12 geschossen wird. Außerdem verlaufen innerhalb der Schiene 26 Druckluftkanäle von der Rückseite der Schiene 44 bis zur Nut 40 auf der Oberseite.
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Auf dem Umfang der Welle 24 der Wechselvorrichtung 22 sind vier Halterungen 46, die gleich aufgebaut sind, in Umfangsrichtung verteilt. Jede dieser Halterungen 46 umfasst zwei Klemmbacken 48, 50, zwischen denen jeweils ein Messer 14, 16, 18, 20 gehalten und eingeklemmt wird, so dass seine Schneide aus der Halterung 46 herausragt. Die beiden Klemmbacken 48, 50 werden durch Schrauben 52 zusammengeklemmt.
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Der Schneidvorgang zum Durchtrennen der Bahn 12 läuft wie folgt ab. In der in 2 dargestellten Stellung wird die Rückseite der Schiene 26 über die Ausnehmung 42 über ihre gesamte Länge mit Druckluft beaufschlagt, indem das hier nicht näher gezeigte Steuerventil kurzzeitig geöffnet wird. Der Überdruck wirkt innerhalb der Ausnehmung 42 auf die Schienenrückseite, jedoch auch durch die Druckluftkanäle durch die Schiene 26 hindurch gegen die Unterseite der Bahn 12, so dass diese im Bereich oberhalb des Kanals 32 gegen die Schneide des Messers 14 angehoben wird. Die Druckluftkanäle sind jedoch so bemessen, dass das Druckluftpolster an der Rückseite 44 der Schiene 26 nur geringfügig abgebaut wird. Der verbleibende Überdruck ist ausreichend, um die Schiene 26 schlagartig nach oben in Richtung des Messers 14 zu schießen. Die Schiene 26 drückt somit von der Unterseite her die Bahn 12 gegen das Messer 14, wie es in 3 dargestellt ist, und die Schneide des Messers 14 dringt in das Bahnmaterial ein und zerschneidet dieses über die gesamte Breite der Bahn 12. Das Messer 14 kann hierbei geringfügig in die Nut 40 in der Schiene 26 eindringen.
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Ist die Bahn 12 so weit angehoben worden, dass das Messer 14 die Bahn 12 durchtrennt hat und geringfügig in die Nut 40 eingedrungen ist, kann die Schiene 26 wieder nach unten in den Kanal 32 fallen, so dass sie vollständig in diesem einliegt. Das Messer 14 wird hingegen aus der Schneidposition durch eine Rotation der Welle 24 entgegen dem Uhrzeigersinn (siehe 4) geschwenkt, so dass es seitlich etwa in der Laufrichtung A der Bahn 12 und nach oben ausweicht. Während dieser Ausweichbewegung vollführt die Wechselvorrichtung 22 eine Vierteldrehung in Richtung des Pfeils B in 4 um ihre Rotationsachse, so dass das Messer 14 die Position des rechten Messers 20 in den 2 und 3 einnimmt, während das linke Messer 16 in 2 nach unten in die Schneidposition überführt wird und somit das Messer 14 ersetzt. Nach jedem Schneidvorgang wird somit ein Messer 14 durch das am Umfang der Wechselvorrichtung 22 nachfolgende Messer 16 ersetzt. Durch das Ausweichen wird u. a. vermieden, dass das weitere Bahnmaterial stromaufwärts der Schnittkante gegen das Messer 14 aufläuft und sich somit staut oder aufwölbt.
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Da das Schießen der Schiene 26 als Widerlager gegen die Bahn 12 zum Schneiden durch das Messer 14 schlagartig erfolgt, kann der Schneidvorgang in sehr kurzer Zeit durchgeführt werden. Es ist nicht erforderlich, den Lauf der Bahn 12 hierzu anzuhalten. Ferner müssen weder die Wechselvorrichtung 22 mit den Messern 14, 16, 18, 20 noch das in der Leiste 28 einliegende Widerlager in der Laufrichtung A der Bahn 12 mitgeführt werden.
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Der Rotationsantrieb der Wechselvorrichtung 22 kann durch eine entsprechende Steuerung mit den Mitteln zur Druckluftbeaufschlagung der Schiene 26 gekoppelt sein, so dass die Druckluftbeaufschlagung und die Rotation der Wechselvorrichtung 22 synchronisiert werden können.
