Kontinuierlich arbeitende Perforationsvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende
Perforationsvorrichtung und insbesondere eine
Perforationsvorrichtung, die zur Perforation von fotografischem Film,
Papier und anderen bandförmigen Materialien geeignet ist.
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Perforationsvorrichtungen verschiedener Art sind bereits
bekannt. Beispielsweise beschreibt US-A-3 355 974 eine
Filmperforationsvorrichtung für Filme aus Kunststoffmaterial,
die für Verpackungszwecke verwendet werden. Die
Perforationsvorrichtung hat eine äußere, gekühlte Trommel
beziehungsweise einen Zylinder mit einem Lochmuster und eine
innere Stifttrommel beziehungsweise einen Zylinder mit
radial verlaufenden erhitzten Stiften nach dem gleichen Muster.
Die Achse der inneren Trommel ist gegenüber der Achse der
äußeren Trommel versetzt angeordnet, und die Trommeln werden
um ihre jeweiligen Achsen gedreht. Die Trommeln sind
miteinander durch eine Untersetzung verbunden, so daß die Stifte
nacheinander durch die Perforationen in der äußeren Trommel
hindurchtreten, um den um die äußere Trommel gewickelten
Kunststoffilm zu durchdringen, wobei die Stifte anschließend
von der äußeren Trommel zurückgezogen werden.
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US-A-3 661 044 beschreibt eine Drehperforationsvorrichtung
mit einem Drehrad, das an seiner Peripherie eng beabstandete
einzelne Perforationsanordnungen aufweist, wobei jede
Anordnung ein Matrizenelement und einen ein Stanzelement
tragenden schwenkbaren Perforationsarm umfaßt.
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Bei der Perforation von fotografischen Filmen und Papieren
muß eine Reihe von Anforderungen erfüllt sein.
Beispielsweise müssen die Perforationen mit großer Genauigkeit und
Zuverlässigkeit ausgeführt werden, und sie müssen exakt in
einer gewünschten Stellung positioniert sein, um in einer
Vielzahl von Kameras, Filmentwicklungsgeräten und ähnlichen
Einrichtungen korrekt zu arbeiten. Gleichzeitig müssen
derartige Filmperforationsvorrichtungen im Betriebszustand
leicht zu warten sein, wobei Reparatur oder Austausch der
Stanz- und Matrizenelemente, die zur Ausführung der
Perforationen verwendet werden, einbezogen sind. Es ist ferner
wichtig, daß die Perforationsvorrichtung mit sehr hohen
Geschwindigkeiten arbeiten kann, um Kosten zu senken und um
die hohen Produktionsgeschwindigkeiten zu erzielen, die in
modernen Fertigungsanlagen gefordert werden.
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Aus einer Examensarbeit von Stefaan van Barel, "Deel II
Studie van de kontinue perforeerkop" (1988) ist eine
kontinuierlich arbeitende Perforationsvorrichtung für bandförmige
Materialien bekannt. Die Perforationsvorrichtung hat eine
erste Trommel mit einer inneren zylindrischen Fläche. Eine
zweite Trommel hat eine äußere zylindrische Fläche, deren
Durchmesser geringer ist als der Durchmesser der inneren
zylindrischen Fläche. Eine flexible, streifenförmige und in
eine zylindrische Form gekrümmte Matrize ist vorhanden,
wobei der Matrizenstreifen aus einem Material hergestellt ist,
das dazu neigt, den Streifen in eine flache Form
zurückzubiegen. An den Flächen ist eine Vielzahl von Stanzelementen
und Matrizen angeordnet; und die zweite Fläche ist innerhalb
der Öffnung der ersten Trommel angeordnet, wobei die Achse
der äußeren zylindrischen Fläche gegenüber der Achse der
inneren zylindrischen Fläche versetzt ist und wobei ein
Abschnitt der äußeren zylindrischen Fläche dicht neben einem
Abschnitt der inneren zylindrischen Fläche liegt und mit
diesem zusammen einen Klemmspalt für die Aufnahme eines zu
perforierenden Bandes bildet. Die bekannte streifenförmige
Matrize ist aus einem Band hergestellt, dessen Enden fest
verschweißt wurden, nachdem sie in enger Paßstellung um die
innere Trommel gelegt wurden. Diese Anordnung erfordert
notwendigerweise extrem enge Toleranzen zwischen dem
Endlosmatrizenband und der äußeren zylindrischen Fläche der
inneren
Trommel, damit eine gute Passung sichergestellt ist und
damit an den Stellen, an denen die Streifenenden
zusammengefügt werden, eine genaue Beabstandung der Perforationen
bereitgestellt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer
verbesserten Perforationsvorrichtung, die zur Verwendung mit
fotografischem Film oder ähnlichen Materialien geeignet ist und
die in genauer und zuverlässiger Weise Perforationen mit
hohem Produktivitätsgrad ausführen kann. Eine weitere
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer derartigen
Perforationsvorrichtung, wobei die dem Verschleiß
unterliegenden Stanz- und Matrizenelemente leicht und schnell und zu
vergleichsweise niedrigen Kosten ausgetauscht werden. Die
Aufgaben werden durch eine Perforationsvorrichtung der oben
beschriebenen Art gemäß dem kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 gelöst.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung
wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Es zeigen:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
kontinuierlich arbeitenden Perforationsvorrichtung.
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Fig. 2 ein vertikaler Querschnitt durch die in Fig. 1
wiedergegebene Perforationsvorrichtung.
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Fig. 3 eine Ansicht des Matrizenelements der
Perforationsvorrichtung, das in eine zylindrische Form gerollt
dargestellt ist, wobei es diese Form in der
Perforationsvorrichtung einnimmt.
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Fig. 4 eine Draufsicht des Matrizenelements, bevor das
Element in die in Fig. 3 dargestellte Form gerollt wird.
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Fig. 5 eine Darstellung der inneren Trommel der
Perforationsvorrichtung mit aufgelösten Einzelteilen.
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In der Zeichnung wird im einzelnen eine erfindungsgemäße
kontinuierlich arbeitende Perforationsvorrichtung allgemein
mit dem Bezugszeichen 10 angegeben. Die
Perforationsvorrichtung nimmt einen längs verlaufenden Streifen eines
Bandmaterials 12 auf, wie beispielsweise fotografischen Film, und
führt an den Seitenkanten des Bandes Perforationszeilen 14
aus. Allgemein umfaßt eine Perforationsvorrichtung 10 eine
äußere Trommel 16 und eine kleinere innere Trommel 18, die
innerhalb einer zylindrischen Fläche in der äußeren Trommel
angeordnet ist. Die beiden Trommeln bilden einen Klemmspalt
innerhalb der äußeren Trommel. Das Band 12 hat eine
Schleife, die durch den Raum unterhalb der inneren Trommel 18 in
die innere Trommel eintritt und durch durch den Klemmspalt
zwischen den Trommeln hindurchragt, wo die Perforationen 14
ausgeführt werden. Anschließend tritt das Band aus dem Raum
zwischen den Trommeln aus.
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In den Fig. 2 - 4 umfaßt die äußere Trommel 16 ein im
allgemeinen ringförmiges Wandelement 20, das eine
Matrizenunterform bildet. Das Element 20 hat eine innere zylindrische
Fläche 22, die eine Öffnung bildet, in der die äußere
Trommel 18 angeordnet ist. Innerhalb der Öffnung und auf der
Fläche 22 aufliegend ist die allgemein als 24 bezeichnete
streifenförmige Matrize angeordnet. Der Streifen 24 hat eine
Vielzahl von Öffnungen 26 mit Matrizen zur Ausführung von
Perforationen entsprechend der folgenden ausführlichen
Beschreibung. Aus den Fig. 3 und 4 geht hervor, daß die
Perforationen 26 vorzugsweise in zwei parallelen Reihen
angeordnet sind, die eng neben den Seitenkanten des Streifens 24
liegen. Die streifenförmige Matrize kann beispielsweise aus
geschliffenem flachen Werkzeugstahlmaterial hergestellt
sein. Die streifenförmige Matrize ist dünn und flexibel und
hat im wesentlichen die Breite der Fläche 22.
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Der Streifen hat eine Zunge 28, die aus einem seiner
Endabschnitte herausragt, und eine dementsprechend geformte
Vertiefung 30 im anderen Endabschnitt des Streifens. Die
streifenförmige Matrize ist somit entsprechend der
Darstellung in Fig. 4 ursprünglich in einer flachen Anordnung
ausgeführt, und sie wird dann in eine in Fig. 3 wiedergegebene
zylindrische Form gebogen, wobei die Zunge 28 in die
Vertiefung 30 eingelegt ist. Der Streifen 24 hat eine Länge, die
derart bemessen ist, daß er bei Biegung in die in Fig. 3
dargestellte zylindrische Form in die zylindrische Fläche 22
paßt und sie berührt. Die natürliche Neigung des Streifens
24, zu seiner flachen Form zurückzukehren, hält ihn in
festem Kontakt zur Fläche 22. Ist der Streifen an der Fläche
22 angeordnet, sind die Öffnungen 26 in der streifenfönnigen
Matrize mit den dazugehörigen Reihen der Matrizenöffnungen
32 im Element 20 ausgerichtet. Dadurch können Abschnitte des
Bandmaterials 12, die während der Perforationsvorgänge
entfernt wurden, durch die Öffnungen 26 und 32 in die
streifenförmige Matrize und das Element 20 gelangen und von der
Fläche der Perforationsvorrichtung entfernt werden.
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Von den Seitenkanten des Elements 20 in Radialrichtung nach
innen verlaufen eine innere ringförmige Wand 34 und eine
äußere ringförmige Wand 36 der äußeren Trommel. Die
unmittelbar neben der Fläche 22 liegenden Abschnitte dieser Wände
sind durch einen Abstand getrennt, der iin wesentlichen der
Breite der streifenförmigen Matrize 24 entspricht, so daß
der Streifen seitlich bezüglich der Fläche 22 und der
öffnungen 32 fest positioniert ist. Das Band wird entsprechend
der folgenden Beschreibung zwischen den Wänden 34 und 36
positioniert.
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Die in Radialrichtung innen verlaufende Kante der Wand 36
stellt eine kreisförmige Öffnung bereit, durch die das Band
in die Perforationsvorrichtung eintritt und daraus
heraustritt. Die Innenfläche 38 der Wand 36 verläuft von ihrer in
Radialrichtung äußeren Kante zu der in Radialrichtung
inneren Kante konusförmig nach außen. Die konusförmige Fläche
tritt in Eingriff mit der linken Kante des Bandes 12
(entsprechend der Darstellung in Fig. 2), wenn das Band in die
durch die Fläche 22 gebildete öffnung eintritt. Das Band
wird somit in eine seitliche Ausrichtung mit der
streifenförmigen Matrize 24 geführt, so daß das Band genau
positioniert wird, wenn es zur Perforation in den Klemmspalt
zwischen der äußeren Trommel 16 und der inneren Trommel 18
eintritt. Die in Radialrichtung innen verlaufende Kante der
Wand 36 hat einen relativ großen Durchmesser und bildet
damit eine große kreisförmige Öffnung durch ein Ende der
Trommel 16 in den Raum innerhalb der Trommel. Das Band tritt
durch diese Öffnung in die Perforationsvorrichtung ein und
daraus heraus.
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Eine ringförmige Wand 40 ist durch eine Vielzahl von
Schrauben 42 an der Wand 34 befestigt. Eine Nabe 44 ragt aus dem
in Radialrichtung innen verlaufenden Abschnitt der Wand 40
hervor, und ein Antriebsorgan 46 ist an der Nabe 44
angebracht. Das Antriebsorgan 46 ist mit einem (nicht
dargestellten) Antriebsmechanismus gekoppelt, um die Nabe 44 und
damit die äußere Trommel 16 zu drehen.
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Die Trommeln 16 und 18 werden in beliebiger geeigneter Weise
an einem Arbeitsplatz gelagert. In der dargestellten
Ausführungsform sind die Trommeln beispielsweise in einem Träger
48 durch ein allgemein als 50 bezeichnetes
Befestigungselement gelagert. Die Nabe 44 ist durch Lager 54 so
gelagert, daß sie um die Achse eines zylindrischen Abschnitts 52
des Befestigungselements rotiert. Ein sechseckiger Abschnitt
56 des Befestigungselements ragt durch eine entsprechend
geformte Öffnung im Träger 48 hindurch, und das
Befestigungselement wird durch eine Mutter 58, die auf den Endabschnitt
60 des Befestigungselements aufgeschraubt ist, auf dem
Träger in Position gehalten.
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Das Befestigungselement 50 hat einen Arm 62, der sich vom
linken Ende des zylindrischen Abschnitts 52 in
Aufwärtsrichtung erstreckt. Eine Welle 64 ragt aus dem oberen Ende des
Arms 62 heraus, und Lager 66 tragen die innere Trommel 18,
so daß sie um die Achse der Welle 64 rotiert. Die Achse der
Welle 64 ist gegenüber der Achse des Abschnitts 52 des
Befestigungselements 50, um die die Trommel 16 rotiert, versetzt
angeordnet. Die Achsen des zylindrischen Abschnitts 52 und
der Welle 64 und damit die Achsen der Trommeln verlaufen
zueinander parallel.
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In den Fig. 2 und 5 umfaßt die innere Trommel 18 einen
Nabenabschnitt 70, der um die Lager 66 drehbar angeordnet
ist. Die Nabe hat eine äußere, im allgemeinen zylindrische
Fläche 72 mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der
Durchmesser der inneren Fläche 22 des Elements 20. In der in
den Zeichnungen wiedergegebenen bevorzugten Ausführungsform
ist der Durchmesser der Fläche 72 ungefähr die Hälfte des
Durchmessers der Fläche 22. Die Welle 64 nimmt die innere
Trommel 18 in einer Position relativ zur äußeren Trommel
auf, so daß von den beiden Trommeln am oberen Abschnitt der
Trommeln ein Klemmspalt gebildet wird.
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Das Band 12 läuft entsprechend der Darstellung in den Fig. 1
und 2 im Klemmspaltbereich zwischen den beiden Trommeln
hindurch. Zwei erhöhte Kanten 74 auf einander
gegenüberliegenden Seiten der Nabenoberfläche 70 können
Seitenkantenabschnitte des Bandes 12 berühren und das Band im Bereich
neben den Öffnungen 32 gegen die streifenförmige Matrize 24
halten. Die Kanten 74 lassen einen kleinen Raum 76 (Fig. 2)
zwischen der Nabenoberfläche 72 und der inneren Fläche des
Bandes 12. Dies ist wichtig bei der Perforation von Bändern,
wie beispielsweise von fotografischem Film, da der Raum 76
eine Berührung zwischen der Schichtseite des Films und der
Fläche 72 verhindert, um ein Zerkratzen des Films zu
vermeiden. Um das Band mit der streifenförmigen Matrize in
Berührung
zu bringen, können auch andere Mittel verwendet werden.
Beispielsweise kann eine Unterdruckansaugeinrichtung gegen
die in Radialrichtung äußere Fläche des Elements 20
gegenüber dem Klemmspalt zwischen den Trommeln positioniert
werden, um das Band in Richtung auf die streifenförmige Matrize
anzusaugen.
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Zwei ringförmige Scheiben 78 sind längs der Seiten der Nabe
70 angebracht. Die Scheiben 78 an der Nabe 70 haben
Keilnuten 82 zur Aufnahme der Keile 84, um die Scheiben auf der
Nabe zu positionieren. Die Keile und Keilnuten sind
zueinander in einem kurzen Winkelabstand angeordnet, so daß die
Scheibe bezüglich der Nabe 70 nur in einer Lage positioniert
werden kann. Die Scheiben 78 weisen jeweils eine Vielzahl
von herausragenden Zähnen 88 auf. Die Zähne umfassen
Stanzelemente, die durch das Band 12 hindurchragen und die in die
Öffnungen 32 im Element 22 eintreten, um das Band zu
perforieren.
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Zwei Abdeckplatten 90 und 92 sind an der jeweils äußeren
Fläche der Scheiben 78 angebracht. Schrauben 94 treten durch
Öffnungen in den Abdeckplatten und in den Scheiben hindurch,
um die Abdeckplatten und die Scheiben auf der Nabe 70 zu
befestigen.
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Im folgenden wird die Betriebsweise der
Perforationsvorrichtung beschrieben. Ein zu perforierendes Band 12 wird in die
Perforationsvorrichtung 10 geführt, wobei das Band im
relativ großen kaum zwischen dem Boden der inneren Trommel 18
und dem Boden der äußeren Trommel 16 in die
Perforationsvorrichtung eintritt und aus dieser austritt. Dieser große
Raum ergibt sich daraus, daß die innere Trommel einen
deutlich kleineren Durchmesser als die äußere Trommel hat. Der
große Innendurchmesser der Wand 36 ermöglicht einen
einfachen Zugang zum Raum innerhalb der Fläche 22. Das Band 12
wird durch den Klemmspalt, der am oberen Ende der inneren
und der äußeren Trommel gebildet wird, eingezogen und
verläßt anschließend die Perforationsvorrichtung und überkreuzt
sich mit dem dann eintretenden Abschnitt des Bandes. Somit
hat der in der Perforationsvorrichtung befindliche Abschnitt
des Bandes die Form einer Schleife, und die eintretenden und
austretenden Abschnitte des Bandes berühren sich nicht, so
daß das Band nicht zerkratzt oder auf andere Weise
beschädigt wird. Das Band kann in die Perforationsvorrichtung
eingeführt und daraus herausgezogen werden, wobei aber in
einigen Fällen die von der Perforationsvorrichtung auf das Band
ausgeübte Kraft ausreichend sein wird, um das Band in die
Perforationsvorrichtung zu ziehen und es daraus
herauszubewegen.
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Der eintretende Abschnitt des Bandes bewegt sich über die
Wand 36 und wird durch die konusförmigen inneren Flächen 38
in die Position geführt, in der er fest an der inneren
Fläche der streifenförmigen Matrize 24 anliegt. Diese
Positionierung wird leicht erreicht bei Bändern 12 aus
fotografischem Film und anderen Materialien, die die Neigung haben,
zu ihrem normalen flachen Zustand zurückzukehren. Der
Abstand zwischen den inneren Flächen der Wand 34 und der Wand
36 neben dem Band entspricht im wesentlichen der Breite des
Bandes 12, so daß das Band relativ zu den Öffnungen 26 in
der streifenförmigen Matrize und zu den Zähnen 88, die die
Stanzelemente auf der inneren Trommel bilden, genau
positioniert wird.
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Die äußere Trommel wird durch den mit dem Antriebsorgan 46
an der Nabe 44 gekoppelten Antriebsmechanismus angetrieben,
wodurch die äußere Trommel 16 gedreht wird. Hierbei dreht
die äußere Trommel wegen des Eingriffs der Stanzelemente 88
in die Matrizenöffnungen 32 in der äußeren Trommel die
innere Trommel um die Achse der Welle 64. Befindet sich das Band
12 im Klemmspalt zwischen der inneren und der äußeren
Trommel, wird es durch die Stanzelemente und Matrizen durch den
Klemmspalt gezogen.
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Wenn das Band 12 flach auf der streifenförmigen Matrize 24
aufliegt, werden die Stanzelemente 88 an der inneren Trommel
durch die Seitenkantenabschnitte des Bandes bewegt, um das
Band zu perforieren. Der bei der Ausführung der Perforation
entfernte Abschnitt des Bandes durchläuft die öffnungen 32
im Element 20. Diese Perforationen werden vorzugsweise durch
eine geeignete und nicht dargestellte Vorrichtung aus dem
Bereich der Perforationsvorrichtung entfernt. Wenn die
Matrizen 88 vom Band zurückgezogen sind, wird das
entstandene perforierte Band von der Perforationsvorrichtung durch
die von den Stanzelementen und Matrizen ausgeübte Kraft in
den Klemmspalt zwischen der inneren und der äußeren Trommel
geführt.
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In periodischen Abständen verschleißen die Stanzelemente 88
und die Öffnungen 26, die die Matrizen bilden, und sie
müssen ersetzt werden. Der Austausch ist bei der
erfindungsgemäßen Vorrichtung vergleichsweise einfach. Insbesondere
werden die Matrizen ersetzt, indem einfach die
streifenförmige Matrize 24 entfernt und durch eine neue streifenförmige
Matrize ersetzt wird. Die Stanzelemente werden leicht
ausgetauscht, indem die Scheiben von der inneren Trommel entfernt
und ersetzt werden. Dieser Vorgang erfordert nur eine sehr
kurze Ausfallzeit, und somit ist die Produktivität der
Perforationsvorrichtung im Vergleich zu einigen
Perforationsvorrichtungen nach dem Stand der Technik erhöht.