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TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Trennvorrichtung.
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STAND DER
TECHNIK
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Trennvorrichtungen einer Art, die
eine hin- und hergehende Klinge und einen Ultraschalltrichter aufweist,
der veranlaßt
wird, mit Ultraschallfrequenzen zu schwingen, und die dem Schneiden
bzw. Trennen von Teilen, beispielsweise Etiketten von Materialstreifen,
dienen, sind bekannt. Der Materialstreifen wird zwischen der Klinge
und dem Trichter angeordnet, und die Klinge wird dann veranlagt,
sich zum Schneiden bzw. Trennen des Materialstreifens in Richtung
des Trichters zu bewegen. Energie von dem schwingenden Trichter
wird durch die Schneidkante der Klinge konzentriert und auf den
Materialstreifen übertragen,
wodurch dieser geschnitten bzw. getrennt wird. Die Klinge wird dann
von dem Trichter zurückgezogen,
und der Materialstreifen wird um einen vorbestimmten Abstand voranbewegt,
welcher die Länge
des abgeschnittenen Stücks
bestimmt. Somit ist der Materialstreifen so angeordnet, daß das nächste Stück von diesem
abgeschnitten werden kann. Ein Nachteil von Trennvorrichtungen dieser
Art liegt darin, daß der
Materialstreifen nur voranbewegt werden kann, wenn die Klinge zurückgezogen
wurde. Folglich wird der Materialstreifen in der Art eines wechselweisen
Voranschiebens und Anhaltens voranbewegt, was sehr zeitaufwendig
ist, da dies die Geschwindigkeit beschränkt, mit welcher der Materialstreifen
in einzelne Stücke
geschnitten werden kann.
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Das Start/Stopp-Voranbewegen des
Materialstreifens verursacht Abrieb und Risse an den mechanischen
Bauteilen des Antriebs derartiger Trennvorrichtungen. Ferner bringt
die hin- und hergehende Bewegung der Schneidklinge unausweichlich
eine Berührung
zwischen der Klinge und dem Trichter mit sich, was die Schneidkante
der Klinge abreibt und den Trichter beschädigen kann. Somit kann für die Schneidkante
der Klinge ein Schärfen
erforderlich sein, während
die Arbeitsoberfläche
des Trichters ein Schleifen benötigt,
um Beschädigungen
zu entfernen, die durch die Schneidkante verursacht wurden. Im Ergebnis
erfordern die Relativpositionen der Schneidkante und des Trichters
eine erneut durchgeführte
Anpassung, bevor das Schneiden bzw. Trennen fortgesetzt werden kann.
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Derartige Trennvorrichtungen sollen
oft zusammen mit anderen fortlaufenden Bearbeitungsvorgängen, beispielsweise
einem fortlaufenden Etiketten-Druckvorgang, verwendet werden, bei
dem die Trennvorrichtung zum Schneiden bzw. Trennen der Etiketten
verwendet wird, was dazu führt,
daß die Start/Stopp-Trennbearbeitung,
die durch derartige Trennvorrichtungen durchgeführt wird, die Gesamtproduktivität derartiger
fortlaufender Prozesse einschränkt.
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Die nachveröffentlichte
DE 198 13 121 C1 betrifft
eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer kontinuierlich verlaufenden
Materialbahn mit Ultraschall und umfasst einen Ultraschallerzeuger
und eine mit diesem in ultraschallübertragender Weise fest verbundene
Sonotrode, die eine stationäre
Position besitzen. Ferner offenbart die
DE 295 11 224 U1 eine Vorrichtung
zur kontinuierlichen Bearbeitung von Materialbahnen in unterschiedlicher
Stärke.
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DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Trennvorrichtung zu schaffen, die zahlreiche derjenigen
Probleme löst,
die bei bekannten Trennvorrichtungen, wie sie vorangehend beschrieben
wurden, auftreten. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Trennvorrichtung bereitzustellen, die eine verbesserte
Leistungsfähigkeit
besitzt.
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Gemäß der Erfindung wird eine Trennvorrichtung
zum Trennen eines Materialstreifens geschaffen, die folgendes aufweist:
eine
Klinge mit einer Schneidkante;
einen Ultraschalltrichter;
eine
Zuführeinrichtung
zum Voranbewegen des Materialstreifens zwischen der Schneidkante
der Klinge und dem Trichter; und eine Versetzungseinrichtung zum
Versetzen der Klinge derart, daß die
Schneidkante zum Trennen des Materialstreifens in Querrichtung zeitweise
in eine mit dem Trichter zusammenwirkt und mit der Vorschubbewegung
des Materialstreifens synchronisiert wird.
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Die Versetzungseinrichtung der Trennvorrichtung
kann einen angetriebenen Rotor, also ein Dreh- oder Schwenkorgan
aufweisen, an den die Klinge angebracht ist, wobei der Rotor um
eine Drehachse drehbar ist, wodurch für eine Dreh-Versetzung der Klinge und folglich deren
Schneidkante in die mit dem Trichter zum Trennen des Materialstreifens
zusammenwirkende Beziehung gesorgt wird.
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Die Klinge kann an den Rotor in einer
Anordnung, bei der die Schneidkante der Klinge parallel bezüglich der
Drehachse des Rotors angeordnet ist, befestigt sein.
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Der Rotor kann eine anpaßbare Anbringanordnung
zum Anbringen der Klinge an den Rotor in einer Anordnung aufweisen,
bei der die Stellung der Klinge anpaßbar ist, wodurch eine Anpassung
der Stellung der Schneidkante der Klinge bezüglich der Drehachse des Rotors
ermöglicht
wird.
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Die Anbringanordnung des Motors kann
eine Zwangskrafteinrichtung aufweisen, die zwischen der Klinge und
dem Rotor zum Belegen der Klinge mit Zwangskraft derart wirkt, daß die Schneidkante
der Klinge von der Drehachse des Rotors wegbewegt wird, und eine
lösbare
Klemmeinrichtung zum lösbaren
Klemmen der Klinge an den Rotor aufweist.
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Die Zwangskrafteinrichtung der Anbringanordnung
kann in Form einer Feder vorliegen.
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Die Trennvorrichtung kann eine Synchronisiereinrichtung
zum Synchronisieren der Geschwindigkeit des Materialstreifens mit
der Geschwindigkeit der Schneidkante der Klinge zu dem Zeitpunkt
aufweisen, wenn die Schneidkante in die mit dem Trichter zusammenwirkende
Beziehung bewegt wird.
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Die Trennvorrichtung kann zum Trennen
von Stücken
von einem Materialstreifen verwendet werden, der in einem sich wiederholenden
Muster darauf gedruckte Drucksachen aufweist. In diesem Fall kann
die Trennvorrichtung einen elektrischen Motor mit variabler Geschwindigkeit
zum Antreiben des Rotors aufweisen, und die Synchronisiereinrichtung kann
einen optischen Sensor zum Erfassen eines vorbestimmten Merkmals
der wiederholten Drucksache aufweisen. Hierzu kann die Synchronisiereinrichtung
eine programmierbare Bearbeitungseinrichtung aufweisen, die mit
dem optischen Sensor und dem elektrischen Motor verbunden ist, wodurch
die Drehgeschwindigkeit des Rotors und die Stellung der Schneidkante
der Klinge mit der Stelle der wiederholten Drucksache auf dem Materialstreifen
und mit der Vorschubbewegungsgeschwindigkeit des Materialstreifens
synchronisiert wird, um sicherzustellen, daß der Materialstreifen an entgegengesetzten
Seiten der Drucksache geschnitten bzw. getrennt wird.
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Der elektrische Motor kann derart
betreibbar sein, daß er
eine Drehung des Rotors bei einer Geschwindigkeit bewirkt, die dafür sorgt,
daß sich
die Schneidkante der Klinge mit der gleichen Geschwindigkeit einer
Geschwindigkeit der Vorschubbewegung des Materialstreifens bewegt,
wenn die Schneidkante zeitweise in die mit dem Trichter zusammenwirkende
Beziehung bewegt wird, und sich zum Beschleunigen der Bewegung der
Klinge nach einem Trennvorgang mit einer erhöhten Geschwindigkeit zu einer
vorbestimmten Stellung bewegt, bevor der nächste Trennvorgang beginnt.
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Es ist zu erkennen, daß die genaue
Ausgestaltung der Trennvorrichtung variieren kann, wobei gleichzeitig
die wesentlichen Merkmale, wie sie nachfolgend definiert sind, verwirklicht
werden. Insbesondere beabsichtigt die Anmelderin, daß die Trennvorrichtung
zwei oder mehr Klingen aufweisen kann.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Merkmale einer Trennvorrichtung gemäß der Erfindung
sind nachfolgend mittels eines nicht beschränkenden Ausführungsbeispiels
der Erfindung beschrieben, und zwar unter Bezugnahme auf und wie
dargestellt in den beigefügten
schematischen Zeichnungen.
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1 ist
eine schematische Vorderansicht mit einem Teilschnitt einer Trennvorrichtung
gemäß der Erfindung;
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2 ist
eine schematische Draufsicht mit Teilschnitt der Trennvorrichtung
gemäß 1;
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3 ist
eine vergrößerte teilweise
schematische Seitenansicht des Rotors mit der daran angebrachten
Schneidkante und dem Ultraschalltrichter der Trennvorrichtung gemäß 1; und
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4 ist
ein schematisches Blockdiagramm zur Darstellung der Art und Weise,
auf welche die Synchronisiereinrichtung der Trennvorrichtung gemäß 1 arbeitet.
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BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
DER ERFINDUNG
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In den Zeichnungen bezeichnet die
Referenznummer 10 eine Etiketten-Schneidemaschine bzw.
Trennvorrichtung zum Trennen von Etiketten von einem Streifen von
gewebtem Polyestermaterial 11. Die Trennvorrichtung 10 ist
für die
Verwendung zum Trennen von Etiketten in Form von Drucksachen in
einem sich wiederholenden Muster von dem Materialstreifen 11 angepaßt und weist
einen Rahmen 12, einen piezoelektrischen Ultraschalltrichter 14 und
einen Rotor 16 auf.
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Der Rotor 16 weist eine
integrale Welle 18 auf, die durch Lager 20 an
dem Rahmen 12 gelagert ist. Der Rotor 16 und die
Welle 18 sind somit bezüglich
des Rahmens 12 um eine Drehachse, die durch A gekennzeichnet
ist, drehbar.
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Die Trennvorrichtung weist eine flache
Klinge 22 mit einer Schneidkante 24 auf. Die Klinge 22 ist an
dem Rotor 16 in einer Anordnung angebracht, bei der die
Schneidkante 24 der Klinge 22 parallel bezüglich der
Drehachse A des Rotors angeordnet ist. Der Rotor 16 weist
eine anpaßbare
Anbringanordnung zum Anbringen der Klinge an den Rotor auf. Hierzu definiert
der Rotor 16 einen Schlitz 26, der sich hinsichtlich
der Tiefe radial nach innen und in einer Richtung erstreckt, die
parallel zu der Drehachse A ist.
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Der Rotor definiert ein Paar von
Bohrungen 28 in der Basis des Schlitzes 26, die
von dem Schlitz 26 radial nach innen führen. Die anpaßbare Anbringanordnung
weist eine Zwangskrafteinrichtung in der Form einer Schraubenfeder 30 auf,
die in jeder Bohrung 28 sitzt, wobei ein Ende derselben
von der Bohrung vorsteht.
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Die Klinge 22 liegt in Form
einer flachen Platte 24 vor, die an den vorstehenden Enden
des Paars von Schraubenfedern 30 in dem Schlitz 26 in
einer Anordnung sitzt, bei der ein Randbereich der Klinge von dem
Schlitz 26 vorsteht. Der vorstehende Randbereich weist
die Schneidkante 24 der Klinge auf.
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Der Rotor 16 definiert drei Öffnungen 32,
die sich in den Schlitz 26 erstrecken. Die Öffnungen 32 weisen
ein Innengewinde auf. Es liegt eine Kopfschraube 34 in
jeder der Öffnungen 30 vor,
wobei das Außengewinde
einer jeden Kopfschraube 34 komplementär ist zu dem Innengewinde ihrer
jeweiligen Öffnung 32 und
mit dieser in Eingriff steht. Somit klemmen die Kopfschrauben 34,
wenn sie angezogen sind, die Klinge bezüglich des Rotors auf lösbare Art und
Weise.
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Die Trennvorrichtung weist einen
elektrischen Motor 36 mit variabler Geschwindigkeit auf, der
direkt an den Rotor 16 mittels einer Kupplungsanordnung
gekuppelt ist, die allgemein durch die Referenznummer 38 bezeichnet
ist.
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Die Trennvorrichtung 10 weist
ferner einen Zuführmechanismus
auf, der allgemein durch die Referenznummer 40 gekennzeichnet
ist, und dem Voranbewegen des Materialstreifens 11 zwischen
dem Rotor 16 und dem Ultraschalltrichter 14 dient.
Der Zuführmechanismus 40 weist
ein Paar von Klemmrollen 42 auf, zwischen denen der Materialstreifen
mittels Reibung durch die Drehung der Rollen voranbewegt wird. Die
Rollen oder Walzen 42 sind jeweils an die Enden von Wellen 44 angebracht,
die drehbar in dem Rahmen 12 über Lager 46 angebracht
sind. Eine der Walzen 42.1 wird durch einen elektrischen
Motor 48 mit einer konstanten Geschwindigkeit angetrieben, während die
andere Walze 42.2 eine Freilaufwalze ist, die veranlaßt wird,
sich zusammen mit der angetriebenen Walze 42.1 infolge
ihres Reibeingriffs mit dieser zu drehen.
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Um Etiketten von dem Materialstreifen 11 zu trennen,
wird die Schneidkante 24 der Klinge 22 zum Schneiden
bzw. Trennen des Streifens entlang seiner Breite zeitweise in einer
mit dem Trichter 14 zusammenwirkenden Beziehung gleichzeitig
mit dem Voranbewegen des Materialstreifens gedreht. Die Trennvorrichtung
weist eine Synchronisiereinrichtung zum Synchronisieren der Geschwindigkeit
des Materialstreifens 11 mit der Geschwindigkeit der Schneidkante 24 der
Klinge 22 zu dem Moment auf, wenn die Schneidkante in eine
zusammenwirkende Beziehung mit dem Trichter bewegt und somit mitgeführt wird. Hierzu
weist die Synchronisiereinrichtung einen optischen Sensor 50 auf,
der ein vorbestimmtes Merkmal des sich wiederholenden Musters einer
Drucksache auf dem Materialstreifen erfaßt. Die Synchronisiereinrichtung
weist ferner eine Verarbeitungseinrichtung in Form eines programmierbaren
Prozessors 52 auf, der mit dem optischen Sensor 50 und
dem elektrischen Motor 36 zur Steuerung der Geschwindigkeit der
Drehung des Rotors 16 und folglich der Schneidkante der
Klinge verbunden ist, wodurch die Drehgeschwindigkeit des Rotors
und die Stellung der Schneidkante der Klinge mit der Position der
sich wiederholenden Drucksache auf dem Materialstreifen und dessen
Vorschubbewegungsgeschwindigkeit synchronisiert wird, um sicherzustellen,
daß der
Materialstreifen an entgegengesetzten Seiten der Drucksache geschnitten
bzw. getrennt wird, um Etiketten auszubilden. Die Betriebsweise
des Prozessors 52 wird durch eine Computer-Software gesteuert.
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Der elektrische Motor 36 ist
derart betätigbar, daß er eine
Drehung des Rotors 16 mit einer Geschwindigkeit verursacht,
die dafür
sorgt, daß sich die
Schneidkante der Klinge mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt,
wie die Vorschubbewegungsgeschwindigkeit des Materialstreifens 11 ist,
wenn die Schneidkante zeitweise in die genannte Zusammenwirkung
der Beziehung mit dem Trichter 14 bewegt wird, und mit
einer beschleunigten Geschwindigkeit, zum Beschleunigen der Bewegung
der Klinge nach dem Trennvorgang, zu einer vorbestimmten Stelle
bewegt wird, bevor der nachfolgende Trennvorgang beginnt. Der elektrische
Motor 36 ist mit dem Prozessor 52 verbunden, und
seine Betriebsweise wird durch diesen gesteuert.
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Bevor die Trennvorrichtung 10 verwendet werden
kann, wird sie durch Anordnung der Klinge 22 bezüglich des
Rotors 16 und des Ultraschalltrichters 14 eingestellt.
Um die Klinge 22 anzuordnen, wird der Rotor 16 derart
gedreht, daß die
Klinge 22 dem Ultraschalltrichter 14 gegenüberliegend
angeordnet ist. In 3 ist
die Klinge 22 in der Mitte in dieser Stellung gezeigt.
Die Kopfschrauben 34 sind zu diesem Zeitpunkt lose. Die
Federn 30 zwingen die Klinge 22 in Richtung des
Ultraschalltrichters 14, so daß die Schneidkante 24 den
Trichter 16 berührt.
Die Kopfschrauben 34 werden dann gegen die Seite der Klinge 22 angezogen,
wodurch die Klinge gegen die gegenüberliegende Wand des Schlitzes 26 gezwungen wird,
wodurch die Klinge an Ort und Stelle eingeklemmt wird.
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Bei der Verwendung schwingt der Ultraschalltrichter 14,
während
sich der Rotor 16 mit seiner Welle 18 dreht. Wie
vorangehend erwähnt,
wird der Materialstreifen 11 durch den Zuführmechanismus 40 zwischen
den Rotor 16 und den Ultraschalltrichter 14 voranbewegt.
Wenn der Rotor 16 veranlagt wird, sich zu drehen, bewegt
sich die Klinge 22 an dem Ultraschalltrichter 14 vorbei,
wobei der Materialstreifen 11 zwischen die Schneidkante 24 der
Klinge 22 und den Trichter
14 voranbewegt wird.
Als ein Ergebnis der Anordnung der Klinge 22 bezüglich des Rotors 16 und
des Trichters 14, wie vorangehend beschrieben, bewegt sich
jede Schneidkante 24 nahe genug zu dem Trichter 14,
um ihn nur zu "küssen", d.h. leicht zu
berühren,
wenn sich die Klinge 22, von der sie einen Teil bildet,
an dem Trichter vorbeibewegt. Die Energie von dem schwingenden Trichter 14 wird
durch die Schneidkante 24 der Klinge, die dazu benachbart
ist, konzentriert, und es wird somit ein Stück von dem Rest des Materialstreifens
durch diese Zusammenwirkung der Schneidkante mit dem Trichter abgetrennt.
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Die Synchronisation der Vorschubbewegungsgeschwindigkeit
des Materialstreifens und der Drehgeschwindigkeit des Rotors 16 stellt
sicher, daß das
Band in Synchronisation mit der Drehung des Rotors 16 voranbewegt
wird. Somit ist die Geschwindigkeit, mit welcher der Materialstreifen
an dem Trichter 14 vorbeitritt, die gleiche wie diejenige
der Schneidkante 24 in einer Richtung parallel zu der Richtung,
in welcher der Streifen sich an dem Trichter 14 vorbeibewegt.
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Wenn die Schneidkante der Klinge
veranlaßt wird,
sich an dem Trichter 14 in der gleichen Richtung und in
der gleichen Geschwindigkeit wie die Geschwindigkeit der Voranbewegung
des Streifens von Material voranzubewegen, "küßt" die Schneidkante lediglich
die Oberfläche
des Schwingungstrichters. Somit verringert dies erheblich den Abrieb
und ein mögliches
Reißen
an der Schneidkante und der Oberfläche des Trichters. Insbesondere
neigen in dem Fall eines Streifens eines gewebten oder gewirkten
Materials herkömmliche
Etiketten-Trennvorrichtungen dazu, die geschnittenen Enden derartiger Etiketten
auszufransen, während
dies bei der Schneidemaschine gemäß der Erfindung nicht der Fall
ist. Dies ist durch die Tatsache zu erklären, daß, wenn sich die Schneidkante
der Schneidklinge dem Trichter annähert, die Schneidkante in Berührung mit dem
Materialstreifen gebracht wird, was das Material unmittelbar vor
dem Schneiden bzw. Trennen desselben wirksam verschweißt. Die
Wischwirkung der Klinge gegen den Trichter schmiert die Fasern des Materialstreifens
gegen den Trichter und schneidet den Streifen, wobei bei diesem
Vorgang die Fasern miteinander verschmolzen oder verschweißt werden. Somit
haben Etiketten, die durch diese Trennvorrichtung erzeugt werden,
nicht ausgefranste, "nicht
verkratzte" Ränder. Es
sind drei Stellungen der Schneidklinge in 3 dargestellt, wobei die Klingenpositionen
unmittelbar vor dem Beginn des Trennens, während des Trennens und unmittelbar
nach der Vollendung des Trennens gezeigt sind.
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Die Trennvorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht,
daß ein
Materialstreifen getrennt wird, während er fortlaufend voranbewegt
wird. Dieses Merkmal ermöglicht,
daß die
Schneidemaschine wirksam bei fortlaufenden Vorgängen, wie z.B. einem fortlaufenden
Etiketten-Druckvorgang, verwendet wird.
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Nachdem ein Stück von dem Band abgetrennt
wurde, bewegt sich die Klinge 22 von dem Trichter 14 mit
der Drehung des Rotors 16 weg, wobei bei dieser Bewegung
das abgeschnittene Etikett zum Stapeln beispielsweise in einem Container,
in dem die Etiketten gestapelt werden, weggeschoben wird. Diese
Wegschiebe-Bewegung unterstützt
das Stapeln der Etiketten.