DE2100630C3 - Vorrichtung zur repetierenden Bearbeitung von Materialbahnen - Google Patents

Description

- i>ie Erfindung !betrifft eine Vorrichtung zur repetierenden Bearbeitung von Materialbahnen, bei wel-

eher einer Bearbeitungsstation mit mindestens einer OUT konstanter Geschwindigkeit rotierenden, auf die Materialbahn einwirkenden Werkzeugtrommel periodisch eine vorbestimmbare Bahnlänge zugeführt wird, mit einem vor der Bearbeitungsstation angeord-

ao neten, Schwingbewegungen in Bahnlängsrichtung um eine Scnwenkachse ausführenden Transportwalzenpaar zur Bildung einer auf den Materialbedarf der Bearbeitungsstation während einer Arbeitsperiode abgestimmten Vorratsschleife, dessen Antrieb über ein

»5 konzent« isch zu seiner Schwenkachse liegendes Zahnrad e/folgt, bei welcher die das Transportwalzenpaar tragenden Schwingarme von einer exzentrisch an der Werkzeugtrommel angelenkten Verbindungsstange angetrieben sind und bei welcher das Transportwal-

zenpaar und die Werkzeugtrommel einen gemeinsamen Antrieb besitzen, wobei zwischen diesem Antrieb und dem Transportwalzenpaar oder zwischen diesem Antrieb und der Werkzeugtrommel ein Getriebe mit verstellbarem Übersetzungsverhältnis vorgesehen ist, nach Patent 1812"^e.

Bei der im Hau^ ι patent beschriebenen Bearbeitungsvorrichtung, bei der bei jedem Arbeitszyklus eine vorbestimmbare Bahnlänge zwischen die Trommeln ckr Bearbeitungsstation geleitet wird, kann es vorkommen, daß die sich periodisch ausbildende und wieder abschwächende Vorratsschleife zu einer übermäßigen Materialanhäufung zwischen den Trommeln der Bearbeitungsstation führt, wodurch dann Knicke in den fertiggestellten Materialteilen entstehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß das Bahnmaterial der Bearbeitungsstation mit hoher Geschwindigkeit periodisch unter Bildung einer Vorratsschleife zugeführt werden kann, ohne daß durch un- kontrollierte Vorratsschleifenausbildungen Knickstellen in dem die Bearbeitungsstation verlassenden Endprodukt entstehen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor der Bearbeitungsstation eine Stabilisierungsvorrichtung für die

Vorratsschleife vorgesehen ist. Auf diese Weise kann innerhalb einer Schneid-Faltvorrichtung jeweils während einer Arbeitsperiode eine vorbestimmbare Länge eines bemusterten Materials lagen- und phasenrichtig in die Bearbeitungsstation eingeführt wer- den. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Verarbeitungsgeschwindigkeiten zuverlässig und sorgt mit Sicherheit für eine ebene und gleichmäßige Bahnführung. Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht der " Das Zwischenrad 14 kämmt zusätzlich mit dem vOrrichtung, aus der die für die Herstellung einer va- Eingangsrad 30 eines stufenlos einstellbaren Getrieriablen Repetierlänge erforderlichen Baugruppen er- bes 32. Dadieses Getriebe 32einen begrenzten Übersichtlich sind. - tragungsbereich hat, ist zusätzlichein-Satz von Wech-

Fig. 2A,2Bund2CzeigenschematischAnsiehten 5 selrädem MA, 34fi. usw. vorgesehen, von denen Verschiedener während einer Arbeitsperiode auftre- wahlweise die Ausgangsenergie-des Getriebes 32 ab-

tender Zustände der Vorratsschleife ohne die erfin- genommen werden kann. Vor* den Wechselrädern ist

dungsgemäße Stabilisierungsvorriehtung. nur jeweils eines in Funktion.

Fig. 3 A, 38 und 3 C zeigen schematisch die auf- Zur Einstellung auf die verschiedenen Durchmeseinanderf olgenden Zustände während einer Aibeits- i° ser dieser Wechselräder dient ein Zwischenrad 36, das periode, die sich unter Verwendung einer bestimmten auf dem Schwenkhebel 38 gelagert ist. Der Schwenk-Ausführungsform der Stabüisierungsvorrichtung er- hebel 38 ist an der Halterung 40, die ihrerseits auf geben. der Welle 52 gelagert ist, befestigt. Eine mit dem Zwi-

Fi g. 4 A, 4 B und 4 C zeigen schematisch den glei- schejirad 36 verbundene Gabellasche 42 ist mit der

chen Funktionsablauf unter Verwendung einer ande- 15 sich durch den Gewindebolzen 46 erstreckenden

ren Ausführungsform der Stabilisierungsvorriehtung. Stellschraube 44 verbunden. Der Gewindebolzen 46

Fig. S zeigt schematisch in vergrößertem Maßstab ist am Rahmen S der Vorrichtung drehbar gelagert,

die in den Fig. 4 A, 4B und 4 C verwendete zweite Auf diese Weise kann das Zwischenrad 36 durch Ver-

Ausführungsform der Stabilisierungsvorriehtung. drehen der Stellschraube 44 von der in durchgezoge- Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines von ao nen Linien dargestellten Stellung in die Position 36/1

der repetierenden Schneid-Falt-Vorrichtung ord- gebracht werden, die gestrichelt ist, um sich entweder

nungsgemäß verarbeiteten Materialabschnittes, der dem Wechselrad 34A mit dem größten Durchmesser

im Hochgeschwindigkeitsbetrieb erzeugt wurde, oder demjenigen 34 B mit dem kleinsten Durchmesser

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines mit des Wechselgetriebes anpassen zu können,

der Schneid-Falt-Vorrichtung nach Fig. 2 A, 2B und as Das Zwischenrad 36 steht ferner mit dem mit der

2 C bei Hochgeschwindigkeitsbetrieb hergestellten Welle 52 rotierenden Zahnrad 48 in Eingriff, und an Abschnitts mit Knickstellen, der Welle 52 sind Schwingarme 50 befestigt, die ein

Fig. 8 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VIII- Paar schwingender Antriebsrollen 54 und 60 tragen. VIII der Fig. 1, Die obere schwingende Antriebsrolle 54 ist mit dem

Fig. 9 ist eine schematische Ansicht der ersten 30 Zahnrad 56 verbunden, das einerseits mit dem Zahn-Ausführungsform der Erfindung, wie sie in den F ig. 1, rad 48 kämmt und andererseits mit dem Zahnrad 58

3 A, 3 B und 3C dargestellt ist, der unteren Antriebsrolle 60. Das Übersetzungsver-

Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung der hältnis der beiden Antriebsrollen ist 1:1. zweiten Ausführungsform gemäß der Fig. 4A, 4B, Von dem zwischen den Schwingarmen 50 ange-

4C und 5, 35 brachten Lagerbolzen 64 erstreckt sich eine Verb'n-

F i g. 11 zeigt eine besondere Art einer Steuerungs- dungsstange oder Kurbel 62 zur Kurbelscheibe 66 und vorrichtung, die innerhalb der Schneid-Falt-Vorrich- ist an dieser mit einem Kurbelbolzen befestigt. Diese tung Verwendung finden kann, und Kurbelscheibe 66 ist mittels Schrauben 70 an der

Fig. 12 zeigt in Form einer Kurve das Anwachsen Stirnseite der Werkzeugtrommel 20 befestigt. Die Beder Bahngeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Kur- 40 festigung ist in Umfangsrichtung an den Bogenschlitbelwinkel der Schneid-Falt-Vorrichtung nach der Er- zen 68, die unter den Schrauben 70 verschieblich sind, findung. einstellbar, so daß der relative Phasenwinkel zwischen

In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 10 die gesamte der Bewegung der Kurbel 62 und der Drehung der Vorrichtung zur Erzeugung einer variablen Repetier- Werkzeuge 22 eingestellt werden kann, länge bezeichnet. Diese Vorrichtung 10 seil zunächst 45 Ferner ist das Langloch 72 vorgesehen, an dem der allgemein und nachfolgend detailliert an Hand ihrer Kurbelbolzen befestigt ist, so daß die Hublänge der Hauptfunktionsgruppen beschrieben werden. Kurbelbewegung an diesem Langloch einstellbar ist.

Am Rahmen S ist der Haupt-Maschinenantrieb 12 Mit der Bezugsziffer 74 ist ein bei 76 am Maschinenbefestigt, ein hier nicht näher zu beschreibender An- rahmen S angebrachter Dämpfungszylinder bezeichtrieb, dessen Antriebsgeschwindigkeit wählbar ist. 50 net. Seine Kolbenstange 78 ist an den Schwingarmen Das Hauptantriebsrad 13 des Maschinenamriebes 12 50 mit einem Verbindungsstift 80 angebracht. Mit 82 arbeitet mit dem auf der Welle 16 montierten Zwi- und 83 sind Umlenkrollen bezeichnet, um die die Maschenrad 14 zusammen, das wiederum mit dem mit terialbahn W in Pfeilrichtung herumläuft, der oberen Werkzeugtrommel 20 zusammenhängen- Die Materialbahn lauft dann zunächst über die

den Zahnrad 18 kämmt. Die Werkzeugtrommel 20 55 Trommel 49 und weiter über die obere Antriebsrolle trägt Werkzeuge 22 für den Schneid- oder Faltvor- 54. Die Materialbahn Umläuft um den halben Umfang gang. der oberen Antriebsrolle 54 und tritt dann durch den

In die Verzahnung des Zahnrades 18 greif t ein wei- Spalt zwischen den Antriebsrollen 54 und 60 hinteres Zahnrad 24 in einem Ubertragungsverhältnis durch. Über eine Führung 88 wird die Materialvon 1:1 ein. Dieses ist mit der unteren, die Werkzeuge 60 bchn W zwischen die Trommeln 20 und 26 geführt. 28 tragenden Werkzeugtrommel 26 verbunden. Diese In der Antriebsrolle 60 sind Nuten 90 für die Führung untere Werkzeugtrommel 26 ist vertikal, in Längs- 88 vorgesehen, die einen entsprechenden Krümrichtung und in Umfangsrichtung durch hier nicht dar- mungsradius hat, um die Bewegung der Schwingarme gestellte Justiermittel einstellbar, um die Trommel- 50 nicht zu behindern. Auf der gesamten Länge der einstellung einerseits entsprechend der Dicke des zu 65 Führung 88 wird ein Unterdruck aufrechterhalten, verarbeitenden Materials vorzunehmen und anderer- Dieser Unterdruck wirkt auf die Materialbahn W

seits die Werkzeuge 22 und 28 phasenmäßig zu syn- über nicht dargestellte öffnungen oder Perforationen -1 :„: J_n der Führung 88.

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Mit dem stufenlos verstellbaren Getriebe 32 ist ein Sensor 86 verbunden, der in bekannter Weise von auf die Materialbahn W aufgedruckten, von z. B. lichtelektrischen Wandlern erfaßbaren Marken erregt wird. Die Signale des Sensors 86 werden dem stufenlosen Getriebe 32 zugeführt, um dessen Ausgangsgeschwindigkeit nachzuregeln und Fehleinstellungen zwischen den aufgedruckten Marken der Materialbahn W und den Werkzeugen 22 und 28 zu korrigieren.

Bei der Konstruktion der Maschine wurde herausgefunden, daß die von der Führung 88 gebildete freie Vorratsschleife 131 bei unterschiedlichen Arbeitsgeschwindigkeiten des Systems unterschiedliche Formen annimmt. Die freie Schleife 131 ist derjenige Teil der Materialbahn, der sich zwischen den schwingenden Antriebsrollen 54 und 60 und den Werkzeugtrommeln 20 und 26 befindet. Dieser Teil der Materialbahn liegt beim Beginn des Schnittes flach auf, bildet jedoch nach Schnittbeginn eine Vorratsschleife 131, die normalerweise keine Unterstützung findet, d. h. eine Undefinierte Form annimmt, weil keine Spannrolle vorhanden ist.

Bei niedrigen und mittleren Geschwindigkeiten nimmt die Vorratsschleife eine ordnungsgemäße Form an, wie im folgenden noch erläutert wird. Bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten führen die Trägheit der Materialbahnpartikel und aerodynamische Effekte zu Verzerrungen der Schleife 130, die mit gestrichelten Linien in Fig. 1 eingezeichnet sind. Diese Erscheinung ist in den Fig. 2 A, 2 B und 2 C dargestellt. Aus Fig. 2 A ist erkennbar, daß die Materialbahn W zwischen den Rollen 54 und 60 und den Werkzeugtrommeln 20 und 26 tatsächlich flach auf der Führung 88 aufliegt. Danach, in Fig. 2 B, wo die Materialbahn auf Vorrat in den betreffenden Bereich geleitet wurde, bildet sich eine Vorratsschleife 21, wie sie sich auch während des Betriebes einstellt.

Die niedrigen und mittleren Geschwindigkeiten ergeben sich etwa bei Trommeldrehzahlen von 100 U/ min. Die Höchstgeschwindigkeit der Maschine liegt bei 208 U/min, so daß die Schwierigkeiten mit der Vorratsschleife innerhalb eines Geschwindigkeitsbereiches, der 50% des gesamten von der Maschine erfaßbaren Bereiches umfaßt, auftreten. Die gestrichelt dargestellte Schleife 23 in Fig. 2B gibt genau diejenige Schleifenkonfiguration wieder, die sich bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten der Maschine einstellt. Man erkennt, daß die Vorratsschleife 23 sich durch Zurückfallen verdoppeil and dabei durch das Zusammensinken, das bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten der Maschine zu beobachten ist, eine Falte 25 bildet, die zwischen den auf den Werkzeugtrommeln 20 und 26 montierten Werkzeugen 22 and 28 in gefalteter Form hindurchgeht. Dies ist besonders anschaulich in den Fig. 6 and 7 dargestellt, die einen Ausschußabschnitt der Materialbahn zeigen.

Eine weitere Schwierigkeit, die bei Verwendung ciaer nach Fig. 2 A ausgebildetes Vorrichtung auftritt, besteht darin, daß die Materialbahn W zwischen den schwingenden Antriebsrollen 54 und 56 und den Werkzeugtrommeln 20 und 26 gerade verläuft und eben an der Führung 88 anliegt. Derjenige Teil der Materialbahn W, der nicht gerade ausgerichtet ist, wird in Kurvenform geführt, so daß die Materialbahn W bei einer Vorwärtsbewegung der schwingenden Antriebsrollen 54 und 60 gegen den Tisch oder die Führung 88 gedruckt und in dieser Richtung behindert wird.

Die hier aufgezeigte Schwierigkeit besteht darin, daß die Materialbahn W ziemlich stark und steif ist und ein »Säuleneffekt« eintritt, wobei man nicht weiß,

S an welcher Stelle die Säule knickt oder sich zu biegen beginnt. In dem gekrümmten Bereich der Führung 88 wurde das schon erwähnte Vakuumsystem untergebracht, um zu verhindern, daß der Knickpunkt sich zu weit zurückverlagert. Hierdurch wurde eine ganze Menge erreicht, und es wurde möglich, die Arbeitsgeschwindigkeit etwas zu erhöhen. Die Schwierigkeit wurde jedoch dadurch völlig aus dem Weg geräumt, daß eine Querschiene 27 quer zur Führung oder zum Tisch 88 gelegt wurde, wie es in den Fig. 1, 3 A, 3 B

»5 und 3 C dargestellt ist. Diese Querschiene 27 hindert die Materialbahn W daran, sich vollständig flach auf die Schiene 88 aufzulegen, und sie verursacht eine deutliche Durchbiegung in der Materialbahn W, so daß die Knickung oder der Beginn der Schleifenausbildung stets exakt an diesem Punkt stattfindet.

In den Fig. 1, 3A, 3B, 3C, 8 und 9 ist eine Reihe von Führungsscnienen 33 dargestellt, die oberhalb der Materialbahn W dicht hinter der Vakuumstelle angeordnet sind. Diese Führungsschienen 33 hindern jede

»5 unerwünschte Ausbildung einer Sekundärschleife in diesem Bereich.

In den Fig. 3 A, 3 B, 3C und 9 ist eine stationäre Kurvenschiene 29 dargestellt. Sie besitzt die Form eines Zylinders oder einer Rolle, dreht sich nicht und ist steif. Diese Kurvenschiene oder Zylinder 29 ist so angeordnet, daß sie eine Bogen im unteren Bereich der Schleife bildet. Man erkennt leicht, daß der Bogen in der Materialbahn W der natürlichen unerwünschten Schleife 23 gleicht, die in Fig. 2B durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

Anders ausgedrückt, die Materialbahn W kann ihre natürliche Schleifenform ausbilden, es ist jedoch ein Zylinder im unteren Bereich dieser Schleifcnform angeordnet, um zu verhindern, daß die Schleifenspitze auf den unteren Schleifenteil herunterfällt und diesen verdoppelt, wie oben erläutert.

Eine weitere Anordnung zur Lösung der aufgezeigten Schwierigkeiten ist in den Fig. 4A, 4B und 4C und 10 dargestellt, wobei ein gekrümmtes Leitblech 35 zwischen den schwingenden Antriebsrollen 54 und 60 und den Werkzeugtrommeln 20 und 26 angeordnet ist. Dieses Leitblech 35 besteht aus einem doppelwandigen Metallstück mit Vakuumöffnungen oder Perforationen innerhalb der in Form einer Außenrundung

so gekrümmten Wand 37. Das Leitblech 35 wird an eine Saugleitung angeschlossen, so daß die Materialbahn zur Verhinderung einer unerwünschten Schleife 23, wie sie in F ig. 2 B durch gestrichelte Linien dargestellt ist, gegen die Außenkrümmung gesaugt wird. Es muß

darauf hingewiesen werden, daß der in den Fig. 3 A, 3B and 3C und 9 dargestellte Zylinder 29 stationäi ist und nicht rotiert. Er ist lediglich aus wirtschaftlichen Gründen als Zylinder ausgebildet und könnte auch die Form eines Teilzylinders besitzen, dessen

Go Mantel nur denjenigen Teil umfaßt, der bei der Uhi zwischen 1 Uhr und 7 Uhr liegt und die Arbeitsfläche darstellt. Der übrige Teil des Zylinders kann entfern! sein.

Mit diesen die Ausbildung der Vorratsschleife be

$5 treffenden Verbesserungen kann die beschrieben« Maschine mit Geschwindigkeiten bis zu 208 U/mii betrieben werden. Die Vorteile des beschriebener Schleifensteuersystems bestehen hauptsächlich darin

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daß die Maschine mit Durchschnittsstärken der Bahn bei sehr hohen Geschwindigkeiten, nämlich den Spitzengeschwindigkeiten der Maschine, betrieben werden kann, wobei die Durchschnittsstärke zwischen etwa 15000tel bis 25000te( der Bahnstärke liegen kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß man unter Zuhilfenahme der Schleifenbildungsvorrichtung die Maschine auch zur Verarbeitung noch dünneren Bahnmaterials verwenden kann, das noch weicher ist und dazu tendiert, instabile Schleifen zu bilden. »°

Um eine Größenordnung dafür anzugeben, was unter Hochgeschwindigkeitsbetrieb verstanden wird, sei angegeben, daß, wenn die Maschine mit ihrer Höchstdrehzahl von 208 U/min rotiert, bei einer Repetierlänge von etwa 107 cm mit Bahngeschwindigkeiten gearbeitet wird, die etwas über 200 m pro Minute betragen. Wenn bei 208 U/min mit 146 cm Repetierlänge gearbeitet wird, stellt sich eine Bahngeschwindigkeit von 305 m pro Minute ein.

Die für die Benutzung in der Schneid-Falt-Vorrichtung 10 vorgesehenen Werkzeuge 22 und 28 sind nach bekannten Verfahren entweder geätzt oder gefräst, die Erfindung ist jedoch selbstverständlich nicht an die Verwendung derartiger Werkzeuge gebunden. Normalerweise sind herkömmliche Rotationswerk- »5 zeuge, wie sie für die Herstellung von Milchbehältern verwendet werden, vollkommen ausreichend und können auf die Trommel 20 und 26 montiert werden.

Vor diesen Werkzeugtrommeln 20 und 26 sind, wie bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 erwähnt, zwei schwingende Antriebsrollen 54 und 60 an Schwingarmen SO angebracht, die ihrerseits an der schweren Welle 52 befestigt sind, um sicherzustellen, daß die Antriebsrollen 54 und 60 hin und her schwingen und dabei parallel zu den Werkzeugtrommeln 20 und 26 bleiben.

Die schwingenden Antriebsrollen 54 und 60 sind über Zahnräder miteinander verbunden und werden von dem auf der zuvor genannten Welle 52 montierten großen Zahnrad angetrieben. Wenn die beiden Antriebsrollen 54 und 60 an ihren Schwingannen 50 um die Welle 52 herum hin und zurück schwingen, so schwingen ebenfalls ihre Zahnräder um das große Zahnrad 48 herum hin und zurück. Dies bedeutet, daß die Materialbahn W, die von den beiden schwingenden Antriebsrollen 54 und 60 ergriffen wird, mit einer Geschwindigkeit vorgeschoben wird, die der Summe von Rotationsgeschwindigkeit des Zahnrades 48 und der zusätzlichen durch Rotation der abrollenden Zahnräder 56 and 58 am das große Zahnrad 48 entstehenden Geschwindigkeit plus der linearen Vorwärtsbewegung der schwingenden Antriebsrollen 54 and 60 entspricht, so daß ein zeitlicher Bewegungsablauf entsteht, der d«r Stimme einer der mittlere« Geschwindigkeit der Materialbahn W entsprechenden Konstantgeschwindigkeit und einer überlagerten, sich etwa sinusförmig ändernden Geschwindigkeit entspricht, dk sich während einer Umdrehung der Werkzeagtrommeln 20 and 26 einmal aufwärts and abwärts bewegt, wie es in Fig. 12 dargestellt ist. Die Erzeu- So gong dieses sinusförmigen Verlaufes in einer Periode während einer Umdrehung der Werkzeugtrommeln 20 und 26 wird dadurch erreicht, daß die Schwinganne SO, auf welchen die Antriebsrollen 54 und 56 gelagert sind, mit dem Kurbelzapfen der Werkzeugtrommel 2· verbunden sind.

Es sollte darauf hingewiesen werden, daß das große Zahnrad 48, das als Antriebsrad benutzt wird, und das ebenfalls auf der Welle 52 befestigt ist, auch von den gleichen Zahnrädern und dem gleichen stufenlosen Getriebe 32 und den Rädern 30,'14 und 13 angetrieben ist, wie die beiden Werkzeugtrommeln 20 und 26. Dies gestattet es, die Geschwindigkeit des Zahnrades 48 zu verändern und damit die mittlere Zuführungsgeschwindigkeit der beiden Antriebsrollen 54 und 60 durch Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des Wechselgetriebes und des stufenlosen Getriebes 32 zu verändern.

Es sei nun auf Fig. 12 Bezug genommen, wo als Beispiel die Verhältnisse dargestellt sind, die sich ergeben, wenn die Werkzeugtrommeln 20 und 26 mit einer solchen Geschwindigkeit umlaufen, daß eine Umlaufgeschwindigkeit für die Werkzeuge 22 und 28 von 299 m pro Minute entsteht. Beträgt beispielsweise die abzuschneidende Repetierlänge der Bahn 146 cm. so muß das Übersetzungsverhältnis an dem Getriebe 32 so eingestellt werden, daß eine mittlere Vorschubgeschwindigkeit der Vorrichtung 10 von 229 m pro Minute und damit eine entsprechende Oberflächengeschwindigkeit der Antriebsrollen 54 und 60 entsteht. Daraus ergibt sich eine Zuführungsgeschwindigkeit der Materialbahn W relativ zu den Werkzeugen 22 und 28 von 70 m pro Minute. Beträgt beispielsweise die abzuschneidende Repetierlänge der Materialbahn 146 cm, so muß das Übersetzungsverhältnis an dem Getriebe 32 so eingestellt werden, daß eine mittlere Vorschubgeschwindigkeit der Vorrichtung 10 von 229 m'min an der Oberfläche der Antriebsrollen 54 und 60erzeugt wird. Daraus ergibt sich eine Zuführungsgeschwindigkeit der Materialbahn W relativ zu den Schneidwerkzeugen 22 und 28 von 70 m min.

Diese Geschwindigkeit von 70 m pro Minute wird zur Geschwindigkeit der Materialbahn W während der Vorwärtsschwingbewegung der Antriebsrollen 54 und 60 um die Welle 52 addiert. Daraus ergibt sich, daß im Augenblick des Beginnens des Schneidvorganges die Materialbahn W gerade an der Schnittkante zwischen die Werkzeugtrommeln 20 und 26 mit im wesentlichen der Oberflächengeschwindigkeit der Schneidwerkzeuge 22 und 28 eingeführt wird.

Soll die Vorrichtung 10 eine Repetierlänge von 73 cm liefern, so ergibt sich natürlich daraus die Notwendigkeit, die Länge der Schneidwerkzeuge 22 und 28 auf den Trommeln 20 und 26 zu verändern und solche Werkzeuge zu verwenden, die 73 cm lang sind. Die unterschiedliche Schnittlänge wird dadurch erzielt, daß lediglich die Längen der Schneidmuster auf den Werkzeugen 22 und 28 ausgewechselt werden.

Es sei aen, daß atf den Werkzeugtrommeln 20 und 26 Werkzeuge 22 and 28 nut einet SchnMänge von 73 cm montiert sind. Die Zahnrädei können nan zusammen mit einer Verstellung des stufenlos regelbaren Getriebes 32 gewechseil werden am eine Bahngeschwindigkeit iron 114 m pro Minute Sa erzielen. Das ergibt, wenn die Werkzeugtrommelr 20 und 26 mit einer Umfgshwindkeit vor 299 m pro Miaute rotieren, einen Geschwindigkeits unterschied von 18Sm pro Minute !wischen de Wcrcesnidigkeit and der Bahngeschwindig keit. Die Bewegung der Schwmgarmc 50 kann cinge stellt werden, um die Addition der 185 ta pro Miau* dadurch zu erreichen, daß sich die schwingenden An triebsrollen 54 and 60 mit einer entsprechenden Gc schwmdigkctt vorwärtsbewegen, so daß die Material bahn W auch hier gerade ra dem Artfangsbereich de

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Schneidwerkzeuge 22 und 28 zwischen die Werkzeugtrommeln 20 und 26 eingeführt wird, und zwar mit 299 m pro Minute.

Der durch die schwingenden Antriebsrollen 54 und 60 durchgeführte Korrekturvorgang und die Auswirkungen auf die Materialbahn W können dadurch eingestellt werden, daß ein bestimmter Punkt auf der Geschwindigkeitskurve der Fig. 12 ausgewählt wird. Dies kann durch Bewegen des Kurbelzapfens, der stirnseitig an der Werkzeugtrommel 20 angebracht ist, bewirkt werden. Die Winkelstellung des Kurbelzapfens im Verhältnis zur Anfangskante der Werkzeuge 22 und 28 kann dadurch verändert werden. Das bedeutet letzten Endes, daß die Materialbahn W zwischen die Werkzeuge 22 und 28 auf einem höheren Punkt der Geschwindigkeitskurve der Schwingbewegung eingeführt wird, um eine größere Korrekturgeschwindigkeit zu erreichen, wie sie für kurze Schnittlängen benötigt wird. Die Kurbel kann auch verstellt werden, um die Materialbahn W entsprechend einem tieferen Punkt der Geschwindigkeitskurve zwischen die Werkzeuge 22 und 28 einzufügen, wie z. B. einem Punkt am Ende des Hubbereiches, wenn die Vorwärtsbewegung der schwingenden Antriebsrollen 54 und 60 entsprechend geringer geworden ist. Dies würde dann der Fall sein, wenn eine längere Schnittlange vorgeschoben werden soll.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 erzeugt die Kurbel oder Steuerstange die Schwingbewegung der Amriebsrollen 54 und 60, und sie ist an der Stirnseite der rotierenden Werkzeugtrommel 20 montiert. Natürlich ist es nicht notwendig, daß die Kurbel dort angebracht ist; sie könnte auch an jedem anderen Zahnrad der gesamten Zahnradübersetzung, das eine Umdrehung pro Umdrehung der Werkzeugtrommel 20 vollführt, angebracht sein. Im vorliegenden FaIi wurde der Einfachheit halber eine Kurbelbewegung zur Steuerung der Stange oder Kurbel 62, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, benutzt, es ist jedoch ebenso möglich, die Schwingarme 50 durch einen Nockenmechanismus oder andere bekannte Steuervorrichtungen anzutreiben.

Es könnte auch eine geradlinige Vor- und Rückwärtsbewegung für die Antriebsrollen 54 und 60 an Stelle der Schwingbewegung uru die Welle 52 vorgesehen sein. In einer solchen Vorrichtung wurden die die Antriebsrollen treibenden Zahnräder mit einer an der Vorrichtung befestigten Zahnstange in Eingriff stehen, wobei eine Veränderung der Geschwindigkeit durch Vor- und Rückschieben der Rollen entlang dieser Zahnstange erreicht würde. Gleichwohl entsteht durch Verwendung einer Zahnstange kein einfacherer Bewegungsablauf als bei der beschriebenen Bewegung der schwingenden Antriebsrollen 54 und 60. In der Vorrichtung 10 wurde eine Kombination von Wechselrädern zusammen mit einem stufenlos regelbaren Getriebe 32 gewählt, um die Anti ieosgeschwindigkeit zwischen den Werkzeugtromraeln 20 und 26 und dem Zahnrad 48 zu variieren.

Diese WaJiI wurde getroffen, weil die Wechselräder jeweils nur ein absolutes Übersetzungsverhältnis liefern. Bei Verwendung eines Zaharadsatzes muß sich jedes Zahnrad vom nächstfolgenden durch eine ganzzahlige Zahnezahl unterscheiden und im vorliegenden FaU wünschte man eis stufenlos variierbares ÜbersetzungsveiMltniszu bekommen, ohne daß die einzelnen Schnilttängensich durch Differenzstufen voneinander unterscheiden. Daher wurde das stufenlose Getriebe 32 in die Vorrichtung 10 eingeführt. Der Geschwindigkeitseinstellbereich dieses Getriebes 32 ist ziemlich klein und es hat nur den Zweck, eine geringfügige Änderung des gewählten Übersetzungsverhältnisses zu ermöglichen, so daß ein glatter und stufenloser Übergang der Geschwindigkeitsverhältnisse beim Übergang von einem Wechselrädersatz zum nächsten erreicht wird.

Eine der beim Einführen der Materialbahn W zwisehen die Schneidwerkzeuge 22 und 28 auftretenden Schwierigkeiten besteht in der Tatsache, daß vom Antrieb und den Antriebsrollen 82,54 und 60 ein relativ langes freies Ende der Materialbahn W zu den Werkzeugtrommeln 20 und 26 vorgeschoben wird. Aus die's sem Grunde sind entlang der Führungsspuren der Materialbahn W Vakuumschienen 88 zwischen den Antriebsrollen 54 und 60 und den Werkzeugtrommeln 20, 26 angebracht, und diese Schienen sind mit einer perforierten Oberfläche versehen, durch die ein leichter Sog auf das Material einwirkt. Dieser Sog ist so bemessen, daß er gerade stark genug ist, um die Materialbahn W fest auf der Oberfläche der Führung zu halten, so daß sie noch frei gleiten kann. Das hat die Wirkung, daß die Materialbahn W in einer definierten Lage gehalten wird, und es wird eine solche Kraft auf die Materialbahn W ausgeübt, daß ein Aufbäumen des Materials verhindert wird, wenn das vordere Ende der Materialbahn W gegen die Angriffsfläche der Werkzeuge 22 und 28 bewegt wird. Zusätzlich kann die Führung in Form einer sanften Kurve gebogen sein, um die Stabilität der Materialbahn zu vergrößern.

Es wurde bereits erwähnt, daß hintereinander zwei Umlenkrollen 82 und 83 vorgesehen sind, um einen möglichst großen Umschlingungswinkel der Malerialbahn um die Trommel 49 zu erreichen. Die Trommel 49 läuft mit einer bestimmten, gleichbleibenden Geschwindigkeit um und zieht die Materialbahn W von einer Vorratsrolle oder einer anderen Quelle her heran. Das Material kann durch eine Kantenführung und eine Spannungssteuervorrichtung laufen, wie sie in der Industrie üblich sind.

Die Vorrichtung 10 ist als eine reine Rotationsmaschine entwickelt worden, bei der keine größeren po-

+5 sitiven oder negativen Beschleunigungen die Genauigkeit der Arbeitsweise beeinflussen, mit Ausnahme der Schwingbewegung der schwingenden Antriebsrollen 54, 60.

Zur Verringerung des Beschleunigungseffektes des

so schwingenden Bauteiles wurden die die Antriebsrollen 54 und 60 tragenden Schwinganne mit einem zusätzlichen Element am Grundaufbau der Vorrichtung 10 befestigt. Dieses Element ist ein Luft-Dämpfungszyünder 74, der mehr oder weniger als Stoß-SS dämpfer arbeitet. Durch die Zusammendrückung der Luft in dem Dämpfungszylinder 74 während des Rückwärtshubes der Rollen 54 und 60 werden die Schwingarme 50 und damit die schwingenden Antriebsrollen 54 Bod 60 abgebremst. Während des Zu-

*o führungshubes unterstützt der so aufgebaute Druck die Antriebsrollen 54 und 60, indem er sie in Förderrichtung beschleunigt.

Im allgemeinen ist ein sich wiederholendes Druckmuster auf der in die Vorrichtung IG eingefühlten

Materialbahn W vorgesehen. Es wurde ein Satz von Wechselrädern vorgesehen, der zusammen mit dem stufenlos regelbaren Getriebe 32 so eingestellt werden kann, daß von der Vorrichtung 10 stets eine solche

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Länge der Materialbahn abgeschnitten wird, wie sie durch die auf die Materialbahn aufgebrachten Vordrucke vorgegeben ist. Natürlich kann dies nur mit einem begrenzten Grad von Genauigkeit erreicht werden. Fehler treten beispielsweise bei der Einstellung des stufenlos regelbaren Getriebes 32 auf.

Sie können ebenso durch unterschiedliche Länge der auf die Matenalbahn W aufgedruckten, sich wiederholenden Druckmuster hervorgerufen werden. So kann sich z. B. die Repetierlänge geringfügig verändern, wenn das Material W sich auf Grund des Feuchtigkeitsgehaltes geringfügig in Längsrichtung streckt oder zusammenzieht, und es ist deshalb erforderlich, daß die Vorrichtung 10 sich während des Betriebes selbst korrigiert, so daß jeder Schnitt mit dem Druckmuster übereinstimmt.

Beträgt beispielsweise der bei einem Schnitt auftretende Fehler 1/1000 cm in Längsrichtung, so wird die Maschine nach tausend Schritten um einen ganzen Zentimeter aus dem Takt sein, wenn keine kontinuierliche Fehlerkorrektur erfolgt.

Aus diesem Grunde ist zur Fehlerkorrektur das Abtastauge oder der Phasenkontroll-Sensor 86 vorgesehen. Es handelt sich um eine direkt über der Materialbahn Warn Eintritt zwischen die Antriebsrollen 54 und 60 angebrachte Fotozelle. Diese Fotozelle ist in der Lage, eine Registriermarke, die auf die Bahn aufgebracht ist, festzustellen. Damit wird die Position des Druckes auf der Materialbahn W festgelegt. Ein zusätzlicher Sensor oder ein Meßwertgeber 92 für die Winkelstellung der Rolle ist, wie in Fig. 1 dargestellt ist, an der Stirnseite der Schneidtrommeln, beispielsweise an Werkzeugtrommel 20, angebracht und stellt kontinuierlich die Winkelposition der Werkzeugtrommel 20 fest. Von jedem der Sensoren 86 und 92 wird ein Signal einer elektrischen Steuereinheit 96 zugeführt, die in Fig. 11 schematisch dargestellt ist und mehr oder weniger aus einem kleinen Rechner besteht, der, gesteuert von diesen beiden Signalen, jeden Positionierungsfehler der Werkzeugtrommeln 20 und 26 relativ zu der mit Erkennungsmarken bedruckten Materialbahn W feststellt.

Es kann nun einem kleinen Motor oder einem Kompensatorstellglied 94 ein Fehlersignal zugeführt werden, das regelmäßig das Übersetzungsverhältnis des stufenlos regelbaren Getriebes 32 nachstellt und damit eine Korrektur der die Antriebsrollen 54 und 60 treibenden Zahnradübertragung vornimmt. Das Korrektursignal veranlaßt eine Beschleunigung oder eine Verzögerung des Materialflusses, so daß der Schnitt langsam und stetig wieder in die richtige Phasenlage relativ zu den auf die Bahn an die Steile jedes Musters aufgebrachten Marken gesetzt wird. Dadurch wird erreicht, daß, obwohl in jeder Schnittlänge Fehler auftreten können, diese Fehler aber innerhalb enger Grenzen liegen.

Die Vorrichtung 10 wurde so konzipiert, daß sie in der Lage ist, auf die Matenalbahn aufgedruckte Synchronisiermarken zu erkennen. Natürlich brauchen diese Marken keine aufgedruckten Marken zu sein, es genügt vielmehr, daß sie in irgendeiner Form maschinell erkennbar sind. So kann beispielsweise von der Matenalbahn in den erforderlichen Intervallen ein magnetischer Impuls erzeugt werden oder es kann auch ein Loch in die Matenalbahn eingestanzt sein.

In der beschriebenen Schneid-Falt-Vorrichtung 10 sind zwei Werkzeugtrommeln 20,26 vorgesehen, von denen jede ein metallisches Schneid- una Faltwerkzeug 22 bzw. 28 trägt. Die hier zur Anwendung kommenden Prinzipien können beispielsweise auch bei einer Druckpresse zur Anwendung kommen, die mit variabler Repetierlänge arbeiten soll und in der eine Trommel einfach aus einem glatten Zylinder besteht, um die Materialbahn W aufzunehmen. Die andere Trommel kann z. B. die Druckwerkzeuge oder Platten tragen, die durch einen herkömmlichen Farbmechanismus mit Druckfarbe bestrichen werden. Bei einer etwas einfacheren Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein einzelner Satz von Werkzeugen durch Einfügen eines Schneidlineales in gebogenes Sperrholz hergestellt sein. Dieser Werkzeugtyp wird normalerweise zur Verarbeitung von Wellpappe mit Rotationsmaschinen, denen einzelne Blätter zugeführt werden, benutzt.

Im Einzelfalle kann die Vorrichtung so konstruiert sein, daß eine Trommel das gebogene Sperrholzwerkzeug trägt. Die gegenüberliegende Trommel kann dann mit einer dichten Schicht aus widerstandsfähigem Material, wie z. B. Polyurethan, abgedeckt sein, und die Schneidklingen können durch die Materialbahnen in das Polyurethan einschneiden.

Eine andere mögliche Variation der erfindungsgemäßen Schneid-Falt-Vorrichtung 10 ergibt sich bei der blattweisen Verarbeitung. Dabei wird die Matenalbahn einfach in einzelne Blätter zerschnitten. In diesem Fall braucht keine Trommel vorgesehen zu sein, die eine sich über ihre Länge erstreckende Klinge trägt. Bei derartigen Maschinen ist es üblich, daß die Gegenklinge nur aus einem Träger mit darauf befestigtem Schneidwerkzeug besteht, der unterhalb der Trommel angeordnet ist. Wenn die Schneidkante der Klinge über die Schneidkante des Trägers fährt, entsteht ein Faltschnitt. Bei einer derartigen Maschinenkonzeption genügt es, eine einzige Trommel vorzusehen, und ein fester Tragbalken kann zur Aufnahme des Gegenmessers dienen. Die übrigen noch benötigten Maschinenteile, wie sie oben beschrieben wurden, werden dazu benutzt, die Zuführung einer variablen Materiallänge pro Schnitt zu ermöglichen.

Eine andere mögliche Anwendung der Vorrichtung 10 besteht darin, daß die Trommeln 20 und 26 als Druckwalzen eines Offset-Druckes verwendet werden. Dabei kann die Ober- und die Unterseite eines jeden Blattes bedruckt werden, und das bedruckte Papier kann gleichzeitig beiden Trommeln von einer normalen Offsetdruckmaschine zugeführt werden. Bei dieser Anwendungsart könnte der gleiche Satz von Wechselrädern und das gleiche stufenlose Getriebe sowie die anderen Teile des Zuführungsmechanismus die gleichen sein wie oben beschrieben. Das einzige, was sich ändern würde, wäre die Oberflächengestaltung der Trommeln selbst.

Eine weitere Möglichkeit der Abwandlung der Maschine sieht vor, daß zwischen den Werkzeugtrommeln 20,26 und dem Triebrad 48 ein Getriebe angebracht ist, das aus einer Kombination von Wechselrädern und stufenlos verstellbarem Getriebe 32 besteht Es ist bekannt, daß stufenlose Antriebe einen verhält nismäßig kleinen Fehleranteil verursachen. Beim be schriebenen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung K wurde das Getriebe 32 benutzt, um eine Veränderung des Übersetzungsverhältnisses ta sehr kleinen Sehnt ten zu ermöglichen, die dadurch e. zielbar ist, daß di< Zahnradzahlen der Wechselräder sich nur geringfügij unterscheiden. Wenn man ein solches System benutzt so wird jeder in dem Gesamtgetriebe 32 auftretend«

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"^Vi Es ist rtocheifie andere Abwandlung möglich, die unter gewissen Umständen darin besteht, den Radius, auf dem sich der Kurbelzapfen am Ende der Kurbel 62 befindet, einzustellen. Mit Radius ist die Entfernung vom Mittelpunkt des Kurbelzapfens zum Mittelpunkt der Werkzeugtrommel 20 bezeichnet. Der Kurbelzapfen treibt über die Kurbel 62 die Schwingbewegung der schwingenden Antriebsrollen 54, 60. Es kann wünschenswert sein, den Radius für verschiedene Blattlängen zu verändern, um die am Schwingmechanismusfür jede einzelne Blattlänge auftretende Beschleunigung nach oben hin zu begrenzen. Diese Einstellung wird nur in solchen Fällen notwendig sein, wo die Vorrichtung 10 mit sehr hohen Geschwindigkeiten, z. B. in der Nähe von 305 m pro Minute oder höher arbeitet.

Wie bereits erwähnt, sind die die Antriebsrollen 54,

60

50 mit einem Dämpum diepesiöven und nedie bei der linearen

^gg

len 54 und¹ €0 entstehen, zu absorbieren oder zu begrenzen. Diese schwingenden^Antriebsrollen 54, 60 werden ebenfalls durch Drehung um ihre eigenen Achsen beschleunigt und abgebremst, weil die antreibenden Zahnräder selbst um die Welle 52 herum schwingen. Dadurch entsteht eine negative und positive Rbtationsbeschleuidgung, und es ist für hohe Gehauigkeitsanfordefungen wünschenswert, die ReaktJonskräfte zu absorbieren und abzufangen. Um dies ztferreichen,istdas Zahnrad^!48jnitememnicht dar-

¹S gestellten weiteren Zahnrad verbunden. Dieses Zahnrad treibt ein hydraulisches Pumpensystem, das so gesteuert ist, daß während jeder Umdrehung die Verbmdungsleitungen des hydraulischen Systems umgekehrt durchströmt werden, so daß die mit diesem

zusätzlichen Zahnrad verbundene Pumpe abwechselnd als Hydraulikmotor und als hydraulische Pumpe betrieben wird. Auf diese Weise wird, während derjenigen Periode dv $ Zyklus, in der das Zahnrad 48 die schwingenden Antriebsrollen 54,60 beschleunigt, das

^a5 Hydrauliksystem so gesteuert, daß es die Antriebsbewegung unterstützt, und es hilft dadurch die auf die Zahnräder einwirkenden Reaktionskräfte zu glätten. Während derjenigen Periode des Zyklus, in der das Zahnrad 48 die Drehbewegung der schwingender Antriebsrollen 54, 60 abbremst, wird das Ventilsystem praktisch umgedreht, so daß das Zahnrad eir Antriebsrad für eine Pumpe wird und dadurch die durch die Abbremsung der Antriebsrollen 54,60 entstehende Energie abbremst.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   ■ 1. Vorrichtung zur repetierendea Bearbeitung ■von Materialhahnen, bei welcher einer Bearbeitungsstation mit mindestens einer mit konstanter Geschwindigiceit rotierenden, auf die Materialbahn einwirkenden Werkzeugtrommel periodisch eine vorbestimmbare Bahnlänge zugeführt wird, mit einem vor der BearbeitungsstaüGn angeordneten, Schw^ngbewegungen in Bahnlängsrichtung um eine^Schwenkäc&eiansfu&renden Transportwalzenpaafzur Bildung einer auf den Materialbedarf der Bearbeifungsstation während einer Arbeitsperioie abgestimmten Vorratsschleife, dessen Antrieb über ein konzentrisch zu seiner Schwenkachse liegendes Zahnrad erfolgt, bei welcher die das Transportwalzenpaar tragenden Schwingarme von einer exzentrisch an der Werkzeugtrommel angelenkten Verbindungsstange angetrieben sind und bei welcher das Transportwalzenpaar und die Werkzeugtrommel einen gemeinsamen Antrieb besitzen, wobei zwischen diesem Antrieb und dem Transportwalzenpaar oder zwischen diesem Antrieb und der Werkzeugtrommel ein Getriebe mit verstellbarem Übersetzungsverhältnis vorgesehen ist, nach Patent 1812396, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Bearbeitungsstation eine Stabilisierungsvorrichtung für die Vorratsschleife vorgesehen ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsvorrichtung aus mindestens einer oberhalb der Materialbahn angeordneten, als Niederhalter wirkenden Führungsschiene (33) besteht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsvorrichtung in Form mehrerer paralleler Führungsschienen (33) oberhalb eines aus parallelen Führungsstreifen (88) bestehenden Transporttisches angeordnet ist, und daß jeder Führungsstreifen genau unterhalb einer Führungsschiene liegt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebsrolle (54) des Transportwalzenpaares mit umlaufenden, von der Materialbahn ( W) abdeckbaren Rillen versehen ist, die in der Endstellung des Transportwalzenpaares die Führungsschienen (33) teilweise übergreifen.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Führungsschiene (33) eine die Materialbahn ( HO geringfügig anhebende Querschiene (27) auf dem Transporttisch angeordnet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der als Niederhalter wirkenden Führungsschiene (33) und einer Querschiene (27) eine Kurvenschiene (29) zum Abstützen der Vorratsschleife vorgesehen ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Transportwalzenpaar und den Werkzeugtrommeln (20, 26) ein die Materialbahn (HO in Transportrichtung zunächst niederhaltendes, dann aber die sich nach oben aufbäumende Vorratsschleife seitlich abstützendes, in Seitenansicht etwa rechtwinklig gekrümmtes Leitblech (35) angeordnet ist.
8. 8. Voniditung aiach Anspruch 7, dadurch gekennzeichTOk^ÜEtoias Leitbleck {35) mindestens an seiner die \s|^!&scnteife seitlich abstützenden Seite mit Saugöffnungen versehen ist.
9. 9. Vorrichtflng nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Leitblech (35) eine die Materialbahn { »0 geringfügig hochdrückende Querschiene (27) angeordnet ist.