EP1400471A1 - Verfahren zum Öffnen von Bobinen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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EP1400471A1
EP1400471A1 EP02090336A EP02090336A EP1400471A1 EP 1400471 A1 EP1400471 A1 EP 1400471A1 EP 02090336 A EP02090336 A EP 02090336A EP 02090336 A EP02090336 A EP 02090336A EP 1400471 A1 EP1400471 A1 EP 1400471A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casing
weakening
bobbin
tensile force
bobbins
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02090336A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Dombek
Dietman Janz
Albert-Berend Hebels
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koerber Technologies GmbH
Original Assignee
Hauni Maschinenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hauni Maschinenbau GmbH filed Critical Hauni Maschinenbau GmbH
Priority to EP02090336A priority Critical patent/EP1400471A1/de
Publication of EP1400471A1 publication Critical patent/EP1400471A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H19/00—Changing the web roll
    • B65H19/10—Changing the web roll in unwinding mechanisms or in connection with unwinding operations
    • B65H19/105—Opening of web rolls; Removing damaged outer layers; Detecting the leading end of a closed web roll
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2301/00—Handling processes for sheets or webs
    • B65H2301/40—Type of handling process
    • B65H2301/46—Splicing
    • B65H2301/4606—Preparing leading edge for splicing
    • B65H2301/46064—Preparing leading edge for splicing by transversally operated carriage

Definitions

  • the invention relates to a method for opening bobbins, each from at least one wound material web with a plurality one above the other lying layers are formed, each bobbin from a closed outer Wrapping is surrounded. Furthermore, the invention relates to a device for Opening bobbins, the device consisting essentially of an opening unit consists.
  • bobbins for the further Prepare for processing.
  • Each bobbin is usually wrapped provided that completely encloses the bobbin.
  • the wrapping holds the bobbin in front of the Processing together and can be made from a separate protective or cover element consist.
  • Most of the wrapping becomes the top layer of the bobbin wound continuous web of material formed itself, with the free end of the Material web is connected to the adjacent layer by gluing or the like.
  • the bobbins usually have a core come in the area of tobacco processing industry especially for cigarette paper, filter wrapping paper. Base paper but also for separate packaging materials made of different Materials such as Paper, tinfoil, plastic or the like are used.
  • bobbins can be automated and Prepare reliably for further processing by opening the wrapper without affecting the layers underneath the casing.
  • the claimed process can be used universally. so that bobbins from different Material, different size and regardless of material, temperature or Moisture fluctuations prepared, namely can be opened.
  • All variants of bobbins e.g. Bobbins with and without Bobbin lock, especially when operating in fully automatic bobbin changers to process.
  • a preferred development of the method provides that the means for Weakening the wrapper and the means to apply traction over one Control loop controlled and / or regulated. This makes it universal use still improved. Furthermore, material-dependent and wear-related Settings are dispensed with, so that the operating effort is significantly reduced is. Thanks to the integrated control process, the process adapts without any intervention by different boundary conditions.
  • the task is on the other hand with a device of the type mentioned solved in that the opening unit from a means for applying a Traction on the wrapping in the circumferential direction of the bobbin and a means for Wrapping weaknesses exist.
  • This ensures that the bobbin or Opening is opened without affecting the underlying layers.
  • the Weakening agent gradually acts on the wrapping, until it does the tensile force applied is sufficient to tear the weakened material.
  • the middle to weaken the envelope does not separate completely, but creates the weakening is only a predetermined breaking point at which the wrapping through Then the tensile force tears.
  • the one below the wrapper arranged layers are thus safe against any kind of impairment protected.
  • the means for weakening the casing and the means for Applying the tractive force via a control loop to form a closed one System interconnected This allows the bobbins to be opened fully automatically take place, whereby via the control loop i.a. the duration and intensity of the weakening of the Wrapping as well as the size of the tensile force. which acts on the wrapping, tax and / or are adjustable.
  • the control loop enables the bobbins to be opened. the insensitive to material, temperature and / or moisture fluctuations is because there is an automatic adaptation to the different conditions.
  • the control loop also adjusts or adjusts the device overall unnecessary, since the device according to the invention the boundary conditions recorded and implemented automatically.
  • the means for weakening the Wrapping a knife.
  • the knife is easily over the bobbin non-positively movable back and forth, so that the wrapping gradually on one defined position is destroyed in a controlled manner.
  • the means for weakening the Wrapping a thermal element for heat generation, namely e.g. a Laser unit. Due to the thermal element to weaken the casing weaken even the thinnest materials particularly precisely. Through the contactless and wear-free functioning of the laser unit are those below the casing existing locations protected in a special way.
  • a particularly simple and therefore also preferred embodiment provides a heating wire as a thermal element, the is pressed on the wrapping and thus brings about the weakening.
  • the means for applying the tensile force is one Pressure roller that can be driven in rotation.
  • the pressure roller is particularly suitable To apply tensile force to the casing in the circumferential direction of the bobbin on the one hand is large enough to tear the weakened casing, on the other hand however, it is not sufficient to set the pressure roller in rotation before the wrapping was separated.
  • the pressure roller it can be particularly easily further determine. when the wrapping is torn. because the rotating driven pressure roller as long as the casing is not yet open, and thus the tensile force on the Wraps to tension the wrap. But as soon as the wrapping breaks. rotates the pressure roller. The transition from resting to rotating is particularly easy simply determine within the control loop. so that then the means of weakening the wrapping can be stopped.
  • the devices shown in the figures are used to open bobbins, in particular for opening or separating the casing from a bobbin wound continuous material web, which is glued to its free end. in the The case described is the wrapping from a wound layer of the material web self-educated.
  • the invention is also suitable for opening bobbins that have a separate wrapper.
  • the device 10 according to FIG. 1 essentially consists of a means 11 for Weaknesses of the casing 12 of a bobbin 13 and from a means 14 for Applying a force in the circumferential direction of the bobbin 13.
  • the means 11 is optional connected to the means 14 by a control circuit 15.
  • the control circuit 15 has in addition to a controller 16, a drive 17 for the means 14 and a Detection element, e.g. a sensor 18.
  • the means 11 for weakening the Sheath 12 designed as a circular knife 20.
  • the circular knife 20 is freely rotatable a holding element 21 is arranged.
  • the holding element 21 is in the axial direction Bobine 13 movable, such that the circular knife 20 back and forth over the bobbin 13 is movable.
  • the circular knife 21 is transverse to the other Axial direction of the bobbin 13, that is, perpendicularly in the direction of the surface of the bobbin 13 and movable away from it.
  • the holding element 21 or the circular knife 20 is designed to move freely in space to the to take various processing positions.
  • the circular knife 20 too any other knife or blade could also be in a further version be fixed, so that the weakening of the envelope 12 then by a Relative movement of the bobbin 13 relative to the circular knife 20 is achieved.
  • the means 14 could then preferably also be moved together with the bobbin 13 to avoid a relative movement between bobbin 13 and means 14.
  • elements for embossing could also be provided weakened by pressure perpendicular to the surface of the bobbin 13 Produce material reduction and / or perforation.
  • the means 14 for applying the force to the casing 12 in the circumferential direction of the Bobine 13 is designed as a pressure roller 22 in the exemplary embodiment shown. In However, other designs not shown can also be used as a shoe or plate or the like. It is important that with the means 14 a force component transferred as a tensile force in the circumferential direction of the bobbin 13 to the casing 12 can be.
  • the means 14 is also adjustable in height, so that a Adaptation to different bobbin diameters or the like is possible.
  • the means 14 is preferably spring-loaded in order to make permanent contact with the To ensure bobbin 13 or for wrapping 12.
  • the pressure roller 22 can be driven in rotation by the drive 17 and lies in the Operating state on the bobbin 13 or the casing 12. By rotating driven pressure roller 22, a tensile force is applied to the casing 12, whose main component by the rotary drive in the circumferential direction Envelope 12 acts. In the embodiment shown, the pressure roller 22 is included driven in a counterclockwise direction. In the event that Pressure roller 22 is arranged on the opposite side of circular knife 20, the pressure roller 22 is driven clockwise.
  • the force is defined in such a way that it is usually not sufficient to achieve the Separate sheath 12 in an undamaged or undamaged condition.
  • the embodiment shown can also have a plurality of means 14 for applying one Force should be provided.
  • preference is given to both sides of the Arranged by means 11 for weakening the cover 12 pressure rollers 22, which then are driven in opposite directions so that the area between the pressure rollers 22nd is excited, especially when the means 11 is a non-contact How it works.
  • the traction is sufficient, however, the weakened To separate or tear envelope 12, before the envelope 12 from Circular knife 20 was completely separated.
  • the force is dependent on the opening materials adjustable, for example by the power supply from Drive 17 is controlled and / or regulated.
  • the sensor 18 which in the exemplary embodiment shown as an element for Position detection of the pressure roller 22 is formed, in particular can be determined be whether the pressure roller 22 rotates or stands still.
  • the sensor 18 is in the Area of the drive 17 or the pressure roller 22 arranged. Come as sensor 18 all usual means of position detection in question.
  • the sensor 18 reports on the Control 16 to the means 11 for weakening the envelope 12 that it Can end the weakening process.
  • control circuit 15 together with the means 11 and the means 14 quasi a closed system, with the reel 13 for further Processing can be prepared automatically.
  • the device can be used universally, and not only in the area of tobacco processing industry and packaging technology, but in all conceivable cases in which an upper layer of sheet-like or flat Material must be opened without the underlying layers in any way Way to interfere.
  • thermal separating means can also be provided.
  • FIG. 2 shows a laser unit 23.
  • the laser unit 23 consists essentially of the laser source 24 and a lens 25 for focusing the laser beam 26.
  • Der Distance between the laser source 24 and the surface of the bobbin 13, namely the Wrapping 12 is adjustable.
  • the position of the lens 25 is also variable. It can other lenses or lens combinations can also be used.
  • the invention nor is it limited to the use of lasers as thermal release agents. Other radiations or arrangements for generating heat are also available suitable.
  • the means 11 for weakening the Sheath 12 formed as a heating wire 27.
  • the heating wire 27 is in the range Insulation or Autlageplatte 28 arranged.
  • the thickness or the diameter of the The heating wire 27 usually corresponds at most to the material thickness of the sheath 12, However, it is preferably made slightly smaller.
  • the heating wire 27 is over the Support plate 28 at least in the vertical direction to the casing 12, that is to say perpendicularly movable to the axial direction of the bobbin 13.
  • the platen 28 also serves as Stop so that the delivery of the heating wire 27 in the direction of the bobbin 13 through the abutment of the support plate 28 on the casing 12 is limited.
  • the heating power of the for example, heating wire 27 designed as an electrical glow wire is adjustable.
  • FIGS. 2 and 3 are in comparable to the mechanical means for weakening the casing 12 included in the control loop 15. That means. that all of Figure 1 Described embodiments and modifications in the same way for those in the Figures 2 and 3 embodiments shown apply so that to avoid Repetitions with regard to the description of those described in FIG. 1 Embodiments is pointed out. All devices described can as individual devices but also as an (integral) component of machines, for example of handling devices or reel changers become.
  • the method for opening the bobbin 13, namely for opening or separating the casing 12, runs as follows, for example: On the surface of the bobbin 13, the means 14, namely the pressure roller 22, bears against the casing 12.
  • the pressure roller 22 is driven in rotation by means of the drive 17. Due to the moment, a tensile force acts on the outermost layer of the bobbin 13, that is to say the covering 12, which has at least one component in the circumferential direction of the web-like material.
  • the tensile force is defined by adjusting the power supply to the drive 17 in such a way that the contact pressure roller 22 - as long as the casing 12 is closed - does not rotate, but rather only clamps the surface of the bobbin 13, in particular thus the casing 12, as the uppermost layer.
  • the means 11 adjacent to the pressure roller 22 for weakening the sheathing is also lowered near the force introduction zone onto the surface of the bobbin 13 and moved transversely to the material web, that is to say in the axial direction of the bobbin 13, or pressed with a force in the direction of the bobbin 13.
  • This leads to a weakening of the material by scratching, cutting, embossing or the like.
  • the tensile force applied acts on the weakened predetermined breaking point.
  • the tensile force tears the covering 12 apart in the region of the predetermined breaking point and thus opens the bobbin 13.
  • the driven pressure roller 22 rotates. This rotation is detected by the sensor 18 and passed on to the controller 16.
  • the means 11 receives a signal for stopping or for upward movement.
  • the lifting cylinder 19 is actuated automatically and disengages the means 11.
  • the bobbin 13 is opened, it is prepared for further processing and can, for example, be spliced onto an old unwound bobbin 13 with a free end.
  • the bobbin 13 is thermally processed with the heating wire 27, specifically by applying a force F to the platen 28 until a weakening of the Material is reached in which the sheath 12 tears by the tensile force.
  • the fat or the diameter of the heating wire 27 can be chosen smaller than the thickness a layer of the wound material, so that it is ensured that the second and all other layers are not affected by the heating wire 27.
  • Depth of cut can be determined very precisely.
  • other common ones are also Separation process can be used to generate a predetermined breaking point. It just comes on the fact that the top layer is weakened in some way so that the Tensile force can tear open the envelope defined.
  • the weakening usually takes place over the entire width of the bobbin 13. But it is also possible to weaken only individual segments of the envelope 12.
  • the intensity and duration of the means 11 for weakening the coating can be adjusted 12, it is of course also possible not only to weaken the casing 12 and thus to create a predetermined breaking point, but the covering 12 - if this should be necessary - also to separate completely, so that only an extremely small Circumferential force is required to separate the two free ends pull.

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  • Auxiliary Devices For And Details Of Packaging Control (AREA)

Abstract

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Öffnen von Bobinen (13) die aus einer gewickelten Materialbahn mit einer Vielzahl übereinander liegender Lagen gebildet sind, wobei die Bobinen (13) von einer geschlossenen äußeren Umhüllung umgeben sind. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens. Bobinen (13) sind aus gewickelten Materialbahnen, beispielsweise aus Zigarettenpapier, Filterumhüllungspapier, Belegpapier oder dergleichen, gebildet. Vor der Verarbeitung sind die Bobinen (13) mit einer Umhüllung versehen, die überwiegend aus einer äußeren Lage aus dem Material der Bobine selbst gebildet ist. Bei bekannten Vorrichtungen und Verfahren wird die Umhüllung durch ein Trennwerkzeug vollständig getrennt. Um das Trennen zu erleichtern, wird üblicherweise die Umhüllung angehoben, um das Trennwerkzeug zwischen die Umhüllung und die benachbarte Lage einführen zu können. Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind jedoch zum einen sehr aufwendig. Zum anderen besteht die Gefahr der Beschädigung benachbarter Lagen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung (10), die durch eine Öffnungseinheit gekennzeichnet ist, die aus einem Mittel (14) zum Aufbringen einer Zugkraft auf die Umhüllung (12) in Umfangsrichtung der Bobinen und einem Mittel (11) zum Schwächen der Umhüllung besteht, ist es auf einfache Weise möglich, die Umhüllung (12) zu öffnen, ohne die darunter befindlichen Lagen zu beeinträchtigen. Das Mittel (11) zum Schwächen schafft eine Sollbruchstelle, an der die Umhüllung durch die Zugkraft reißt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Öffnen von Bobinen, die jeweils aus mindestens einer gewickelten Materialbahn mit einer Vielzahl übereinander liegender Lagen gebildet sind, wobei jede Bobine von einer geschlossenen äußeren Umhüllung umgeben ist. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Öffnen von Bobinen, wobei die Vorrichtung im wesentlichen aus einer Öffnungseinheit besteht.
Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art dienen u.a. im Bereich von tabakverarbeitenden Maschinen sowie in der Verpackungstechnik dazu, Bobinen für die weitere Verarbeitung vorzubereiten. Üblicherweise ist jede Bobine mit einer Umhüllung versehen, die die Bobine vollständig umschließt. Die Umhüllung hält die Bobine vor der Verarbeitung zusammen und kann aus einem separaten Schutz- oder Hüllelement bestehen. Vorwiegend wird die Umhüllung aber aus der obersten Lage der zur Bobine gewickelten fortlaufenden Materialbahn selbst gebildet, wobei das freie Ende der Materialbahn durch Kleben oder dergleichen mit der benachbarten Lage verbunden ist. Die üblicherweise einen Kern aufweisenden Bobinen kommen im Bereich der tabakverarbeitenden Industrie insbesondere für Zigarettenpapier, Filterumhüllungspapier. Belagpapier aber auch für separate Verpackungsmaterialien aus verschiedenen Werkstoffen, wie z.B. Papier, Staniol, Kunststoff oder dergleichen zum Einsatz.
Für die Weiterverarbeitung solcher Bobinen, insbesondere das Spleißen einer neuen vollen Bobine an eine weitestgehend abgewickelte Bobine, das einen kontinuierlichen Betrieb der Maschinen gewährleistet. ist es erforderlich, daß die Bobine geöffnet wird. Das bedeutet, daß die Umhüllung beseitigt bzw. geöffnet wird. um mindestens ein freies Ende der gewickelten Materialbahn zu erzeugen.
Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, die Öffnungseinheiten mit Schneidwerkzeugen aufweisen, mittels derer die Umhüllung, die die oberste Lage der Bobine darstellt, vollständig durchtrennt wird. Dabei besteht die Gefahr, daß durch die Schneidwerkzeuge auch darunter liegende Lagen beschädigt werden können, was zu einer erhöhten Ausschußbildung führt. Andere bekannte Vorrichtungen weisen thermische Trennwerkzeuge auf. Gerade im Bereich der Bobinen, die üblicherweise aus sehr dünnem Material gebildet sind, führt dies jedoch zu unerwünschten Beschädigungen oder Verfärbungen. Bei anderen bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren wird ein Trennwerkzeug zwischen die beiden obersten Lagen geführt. Hierzu ist es jedoch erforderlich, die oberste Lage durch zusätzliche Vorrichtungen anzuheben bzw. anzusaugen. Derartige Vorrichtungen bzw. Verfahren sind zum einen sehr komplex und damit kostenintensiv, zum anderen besteht beim vollständigen Durchschneiden der obersten Lage mit einem einzigen Schnitt bzw. beim Einfädeln des Trennwerkzeuges zwischen die obersten Lagen die Gefahr, daß die unterhalb der obersten Lage befindlichen Lagen beschädigt werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und universell einsetzbares Verfahren vorzuschlagen, mit dem Bobinen automatisiert und zuverlässig für die weitere Verarbeitung vorbereitet werden können, ohne die unterhalb der Umhüllung befindlichen Lagen zu beeinträchtigen. Des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die das automatisierte und zuverlässige Öffnen von Bobinen auf einfache und schonende Weise gewährleistet.
Die Aufgabe wird zum einen durch das eingangs genannte Verfahren gelöst, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
  • Spannen der Umhüllung der Bobine, indem eine Zugkraft in Umfangsrichtung der Bobine auf die Umhüllung aufgebracht wird, und
  • Schwächen der Umhüllung, bis diese durch die Zugkraft reißt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Bobinen automatisiert und zuverlässig für die weitere Verarbeitung vorbereiten, indem die Umhüllung geöffnet wird, ohne die unterhalb der Umhüllung befindlichen Lagen zu beeinträchtigen. Das beanspruchte Verfahren ist universell einsetzbar. so daß Bobinen aus unterschiedlichem Material, unterschiedlicher Größe und unabhängig von Material-, Temperatur- oder Feuchtigkeitsschwankungen vorbereitet, nämlich geöffnet werden können. Mit diesem Verfahren lassen sich sämtliche Varianten von Bobinen, also z.B. Bobinen mit und ohne Bobinenschloß, insbesondere beim Betrieb in vollautomatischen Bobinenwechslern verarbeiten.
Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, daß das Mittel zum Schwächen der Umhüllung und das Mittel zum Aufbringen der Zugkraft über einen Regelkreis gesteuert und/oder geregelt werden. Dadurch ist die universelle Verwendung noch verbessert. Des weiteren kann auf materialabhängige und verschleißbedingte Einstellungen verzichtet werden, so daß der Bedienungsaufwand maßgeblich reduziert ist. Durch den integrierten Regelungsprozeß paßt sich das Verfahren ohne Eingriff von außen an unterschiedliche Randbedingungen an.
Die Aufgabe wird zum anderen mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Öffnungseinheit aus einem Mittel zum Aufbringen einer Zugkraft auf die Umhüllung in Umfangsrichtung der Bobinen und einem Mittel zum Schwächen der Umhüllung besteht. Dadurch ist gewährleistet, daß die Bobine bzw. die Umhüllung geöffnet wird, ohne die darunter befindlichen Lagen zu beeinträchtigen. Das Mittel zum Schwächen wirkt nach und nach auf die Umhüllung, und zwar solange, bis die aufgebrachte Zugkraft ausreicht, das geschwächte Material zu reißen. Das Mittel zum Schwächen trennt die Umhüllung also gar nicht vollständig, sondern schafft mit der Schwächung lediglich eine Sollbruchstelle, an der die Umhüllung durch Beaufschlagung mit der Zugkraft dann reißt. Die unterhalb der Umhüllung angeordneten Lagen sind damit sicher gegen jegliche Art der Beeinträchtigung geschützt.
Vorteilhafterweise sind das Mittel zum Schwächen der Umhüllung und das Mittel zum Aufbringen der Zugkraft über einen Regelkreis zur Bildung eines geschlossenen Systems miteinander verbunden. Dadurch kann das Öffnen der Bobinen vollautomatisch erfolgen, wobei über den Regelkreis u.a. die Dauer und Intensität der Schwächung der Umhüllung sowie die Größe der Zugkraft. die auf die Umhüllung wirkt, steuerund/oder regelbar sind. Der Regelkreis ermöglicht ein Öffnen der Bobinen. das unempfindlich gegenüber Material-, Temperatur- und/oder Feuchtigkeitsschwankungen ist, da eine selbsttätige Adaption an die unterschiedlichen Verhältnisse gegeben ist. Durch den Regelkreis ist auch das Nachstellen bzw. Justieren der Vorrichtung insgesamt entbehrlich, da die erfindungsgemäße Vorrichtung die Randbedingungen erfaßt und selbsttätig umsetzt.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist das Mittel zum Schwächen der Umhüllung ein Messer. Das Messer ist auf einfache Weise über der Bobine kraftschlüssig hin und her bewegbar, so daß die Umhüllung nach und nach an einer definierten Position kontrolliert zerstört wird.
In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist das Mittel zum Schwächen der Umhüllung ein thermisches Element zur Wärmeerzeugung, nämlich z.B. eine Lasereinheit. Durch das thermische Element zum Schwächen der Umhüllung lassen sich besonders präzise auch dünnste Materialien schwächen. Durch die berührungslose und verschleißfreie Funktionsweise der Lasereinheit werden die unterhalb der Umhüllung befindlichen Lagen in besonderer Weise geschont. Eine besonders einfache und daher ebenfalls bevorzugte Ausführung sieht als thermisches Element einen Heizdraht vor, der auf die Umhüllung gedrückt wird und somit die Schwächung herbeiführt.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Mittel zum Aufbringen der Zugkraft eine Andrückrolle, die rotierend antreibbar ist. Die Andrückrolle ist besonders geeignet, eine Zugkraft auf die Umhüllung in Umfangsrichtung der Bobine aufzubringen, die einerseits groß genug ist, die geschwächte Umhüllung zu zerreißen, die andererseits jedoch nicht ausreicht, die Andrückrolle in Drehung zu versetzen, bevor die Umhüllung getrennt wurde. Mittels der Andrückrolle läßt sich im weiteren besonders einfach feststellen. wann die Umhüllung gerissen ist. da die rotierend angetriebene Andrückrolle solange ruht, wie die Umhüllung noch nicht geöffnet ist, und damit die Zugkraft auf die Umhüllung zur Spannung der Umhüllung ausübt. Sobald aber die Umhüllung reißt. rotiert die Andrückrolle. Der Übergang vom Ruhen zum Rotieren läßt sich besonders einfach innerhalb des Regelkreises ermitteln. so daß dann das Mittel zum Schwächen der Umhüllung gestoppt werden kann.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Figurenbeschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie das Verfahren werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung in Vorderansicht,
Fig. 2
eine schematische Darstellung von Teilen einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in Vorderansicht,
Fig. 3a
eine schematische Darstellung von Teilen einer dritten Ausführungsform der Erfindung in Vorderansicht außer Eingriff, und
Fig. 3b
eine schematische Darstellung der Ausführungsform gemäß Figur 3a in Eingriff.
Die in den Figuren dargestellten Vorrichtungen dienen zum Öffnen von Bobinen, insbesondere zum Öffnen bzw. Trennen der Umhüllung einer zu einer Bobine gewickelten fortlaufenden Materialbahn, die an ihrem freien Ende verklebt ist. Im beschriebenen Fall ist die Umhüllung aus einer gewickelten Lage der Materialbahn selbst gebildet. Die Erfindung ist jedoch auch zum Öffnen von Bobinen geeignet, die eine separate Umhüllung aufweisen.
Die Vorrichtung 10 gemäß Figur 1 besteht im wesentlichen aus einem Mittel 11 zum Schwächen der Umhüllung 12 einer Bobine 13 sowie aus einem Mittel 14 zum Aufbringen einer Kraft in Umfangsrichtung der Bobine 13. Optional ist das Mittel 11 durch einen Regelkreis 15 mit dem Mittel 14 verbunden. Der Regelkreis 15 weist zusätzlich zu einer Steuerung 16 einen Antrieb 17 für das Mittel 14 sowie ein Detektionselement, z.B. einen Sensor 18 auf. Weiterhin ist ein Hubzylinder 19 Bestandteil des Regelkreises 15. wobei der Hubzylinder 19 zur Auf- und Abbewegung des Mittels 11 dient und mit dem Mittel 14 in Wirkverbindung steht. Sämtliche Elemente des Regelkreises 15 sind mittels Strom-, Signal- oder anderen Leitungen miteinander verbunden.
In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist das Mittel 11 zum Schwächen der Umhüllung 12 als Kreismesser 20 ausgebildet. Das Kreismesser 20 ist frei drehbar an einem Halteelement 21 angeordnet. Das Halteelement 21 ist in Axialrichtung der Bobine 13 bewegbar, derart, daß das Kreismesser 20 über der Bobine 13 hin und her bewegbar ist. Mittels des Hubzylinders 19 ist das Kreismesser 21 zum anderen quer zur Axialrichtung der Bobine 13, also senkrecht in Richtung der Oberfläche der Bobine 13 und von dieser weg bewegbar. Es ist alternativ auch vorstellbar, daß das Halteelement 21 bzw. das Kreismesser 20 frei im Raum bewegbar ausgebildet ist, um die verschiedensten Bearbeitungspositionen einzunehmen. Das Kreismesser 20 aber auch jedes andere Messer oder jede andere Klinge könnte in einer weiteren Ausführung auch feststehend sein, so daß die Schwächung der Umhüllung 12 dann durch eine Relativbewegung der Bobine 13 gegenüber dem Kreismesser 20 erreicht wird. Zusammen mit der Bobine 13 könnte dann vorzugsweise auch das Mittel 14 mit bewegt werden, um eine Relativbewegung zwischen Bobine 13 und Mittel 14 zu vermeiden. Anstatt des Kreismessers 20 könnten auch Elemente zum Prägen vorgesehen sein, die durch Druck senkrecht zur Oberfläche der Bobine 13 eine Schwächung durch Materialreduzierung und/oder Perforation erzeugen.
Das Mittel 14 zum Aufbringen der Kraft auf die Umhüllung 12 in Umfangsrichtung der Bobine 13 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Andrückrolle 22 ausgebildet. In weiteren nicht gezeigten Ausführungen kann das Mittel 14 jedoch auch als Schuh, Platte oder dergleichen ausgebildet sein. Wichtig ist, daß mit dem Mittel 14 eine Kraftkomponente als Zugkraft in Umfangsrichtung der Bobine 13 auf die Umhüllung 12 übertragen werden kann. Das Mittel 14 ist weiterhin auch höhenverstellbar ausgebildet, so daß eine Anpassung an unterschiedliche Bobinendurchmesser oder dergleichen möglich ist. Vorzugsweise ist das Mittel 14 federbelastet, um einen permanenten Kontakt zur Bobine 13 bzw. zur Umhüllung 12 zu gewährleisten.
Die Andrückrolle 22 ist durch den Antrieb 17 rotierend antreibbar und liegt im Betriebszustand an der Bobine 13 bzw. der Umhüllung 12 an. Durch die rotierend angetriebene Andrückrolle 22 wird eine Zugkraft auf die Umhüllung 12 aufgebracht, deren Hauptkomponente durch den Rotationsantrieb in Umfangsrichtung der Umhüllung 12 wirkt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Andrückrolle 22 mit einer Rotationsrichtung gegen den Uhrzeigersinn angetrieben. Für den Fall, daß die Andrückrolle 22 auf der entgegengesetzten Seite des Kreismessers 20 angeordnet ist, erfolgt der Antrieb der Andrückrolle 22 im Uhrzeigersinn.
Die Kraft ist allerdings so definiert, daß sie in der Regel nicht ausreicht, um die Umhüllung 12 in unbeschädigtem bzw. ungeschwächtem Zustand zu trennen. Vielmehr dient die Zugkraft zunächst zum Spannen der Umhüllung 12, und zwar insbesondere im Bereich zwischen dem Kreismesser 20 und der Andrückrolle 22. In einer nicht dargestellten Ausführungsform können auch mehrere Mittel 14 zum Aufbringen einer Kraft vorgesehen sein. Bevorzugt sind in einem solchen Fall zu beiden Seiten des Mittels 11 zum Schwächen der Umhüllung 12 Andrückrollen 22 angeordnet, die dann gegenläufig angetrieben sind, so daß der Bereich zwischen den Andrückrollen 22 gespannt ist, insbesondere dann, wenn das Mittel 11 eine berührungslose Funktionsweise hat. Die Zugkraft ist allerdings ausreichend, die geschwächte Umhüllung 12 zu trennen bzw. zu zerreißen, und zwar bevor die Umhüllung 12 vom Kreismesser 20 vollständig getrennt wurde. Die Kraft ist in Abhängigkeit der zu öffnenden Materialien einstellbar, beispielsweise indem die Leistungszufuhr vom Antrieb 17 gesteuert und/oder geregelt wird.
Durch den Sensor 18, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als Element zur Lageerkennung der Andrückrolle 22 ausgebildet ist, kann insbesondere festgestellt werden, ob die Andrückrolle 22 rotiert oder still steht. Der Sensor 18 ist hierzu im Bereich des Antriebes 17 oder der Andrückrolle 22 angeordnet. Als Sensor 18 kommen alle üblichen Mittel zur Lageerkennung in Frage. Der Sensor 18 meldet über die Steuerung 16 an das Mittel 11 zum Schwächen der Umhüllung 12, daß es den Schwächungsvorgang beenden kann.
Die einzelnen Komponenten des Regelkreises 15 bilden zusammen mit dem Mittel 11 und dem Mittel 14 quasi ein geschlossenes System, mit dem Bobinen 13 zur weiteren Verarbeitung automatisiert vorbereitet werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im übrigen universell einsetzbar, und zwar nicht nur im Bereich der tabakverarbeitenden Industrie und der Verpackungstechnik, sondern in sämtlichen vorstellbaren Fällen, in denen eine obere Lage von bahnförmigem oder flächigem Material geöffnet werden muß, ohne die darunter befindlichen Lagen in irgendeiner Weise zu beeinträchtigen.
Anstatt des Kreismessers 20 können auch thermische Trennmittel vorgesehen sein. In Figur 2 ist eine Lasereinheit 23 gezeigt. Die Lasereinheit 23 besteht im wesentlichen aus der Laserquelle 24 sowie einer Linse 25 zum Fokussieren des Laserstrahls 26. Der Abstand zwischen der Laserquelle 24 und der Oberfläche der Bobine 13, nämlich der Umhüllung 12, ist einstellbar. Auch ist die Position der Linse 25 variabel. Es können auch andere Linsen oder Linsenkombinationen verwendet werden. Die Erfindung beschränkt sich auch nicht auf den Einsatz von Laser als thermisches Trennmittel. Andere Strahlungen oder Anordnungen zur Erzeugung von Wärme sind ebenfalls geeignet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Mittel 11 zum Schwächen der Umhüllung 12 als Heizdraht 27 ausgebildet. Der Heizdraht 27 ist im Bereich einer Isolations- bzw. Autlageplatte 28 angeordnet. Die Dicke bzw. der Durchmesser des Heizdrahtes 27 entspricht üblicherweise maximal der Materialstärke der Umhüllung 12, ist vorzugsweise jedoch geringfügig kleiner ausgebildet. Der Heizdraht 27 ist über die Auflageplatte 28 mindestens in vertikaler Richtung zur Umhüllung 12, also senkrecht zur Axialrichtung der Bobine 13 bewegbar. Die Auflageplatte 28 dient gleichzeitig als Anschlag, so daß die Zustellung des Heizdrahtes 27 in Richtung der Bobine 13 durch die Anlage der Auflageplatte 28 an der Umhüllung 12 begrenzt ist. Die Heizleistung des beispielsweise als elektrischer Glühdraht ausgebildeten Heizdrahtes 27 ist einstellbar.
Grundsätzlich sind die in den Figuren 2 und 3 beschriebenen Ausführungsformen in vergleichbarer Weise wie die mechanischen Mittel zum Schwächen der Umhüllung 12 in den Regelkreis 15 eingebunden. Das bedeutet. daß sämtliche zu Figur 1 beschriebenen Ausführungsformen und Abwandlungen in gleicher Weise für die in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen gelten, so daß zur Vermeidung von Wiederholungen hinsichtlich der Beschreibung auf die in Figur 1 beschriebenen Ausführungsformen hingewiesen wird. Sämtliche beschriebenen Vorrichtungen können als Einzeleinrichtungen aber auch als (integraler) Bestandteil von Maschinen, beispielsweise von Handhabungsvorrichtungen oder Bobinenwechslern, eingesetzt werden.
Das Verfahren zum Öffnen der Bobine 13, nämlich zum Öffnen bzw. Trennen der Umhüllung 12, läuft beispielsweise wie folgt ab:
An der Oberfläche der Bobine 13 liegt das Mittel 14, nämlich die Andrückrolle 22 an der Umhüllung 12 an. Mittels des Antriebs 17 wird die Andrückrolle 22 rotierend angetrieben. Durch das Moment wirkt eine Zugkraft auf die äußerste Lage der Bobine 13, also die Umhüllung 12, die mindestens eine Komponente in der Umfangsrichtung des bahnförmigen Materials aufweist. Die Zugkraft ist jedoch durch Einstellung der Leistungszufuhr an den Antrieb 17 derart definiert, daß die anliegende Andrückrolle 22 - solange die Umhüllung 12 geschlossen ist - nicht dreht sondern lediglich die Oberfläche der Bobine 13, insbesondere also die Umhüllung 12 als oberste Lage spannt. Das benachbart zur Andrückrolle 22 angeordnete Mittel 11 zum Schwächen der Umhüllung wird ebenfalls nahe der Krafteinleitungszone auf die Oberfläche der Bobine 13 abgesenkt und quer zur Materialbahn, also in Axialrichtung der Bobine 13 bewegt bzw. mit einer Kraft in Richtung der Bobine 13 gedrückt. Indem das Mittel über die Bobine 13 bzw. Umhüllung 12 unter Anlage an dieser hin und her bewegt bzw. auf die Bobine gedrückt wird. führt dies zu einer Schwächung des Materials durch Ritzen, Schneiden, Prägen oder dergleichen. Gleichzeitig wirkt die aufgebrachte Zugkraft auf die geschwächte Sollbruchstelle. Ab einer bestimmten Schwächung, die üblicherweise erreicht ist, bevor die Umhüllung 12 vollständig durch das Mittel 11 getrennt ist, reißt die Zugkraft die Umhüllung 12 im Bereich der Sollbruchstelle auseinander und öffnet damit die Bobine 13. Im gleichen Moment, also unmittelbar mit Aufhebung der Spannung dreht sich die angetriebene Andrückrolle 22. Diese Drehung wird über den Sensor 18 detektiert und an die Steuerung 16 weitergeleitet. Mittels der Steuerung 16 erhält das Mittel 11 dann ein Signal zum Stoppen bzw. zur Aufwärtsbewegung. Der Hubzylinder 19 wird automatisch betätigt und bringt das Mittel 11 außer Eingriff. Mit dem Öffnen der Bobine 13 ist diese für die Weiterverarbeitung vorbereitet und kann beispielsweise mit einem freien Ende an eine alte abgewickelte Bobine 13 gespleißt werden.
Beim Einsatz thermischer Trennmittel ist das Prinzip mit dem oben beschriebenen vergleichbar. Mit dem Heizdraht 27 wird die Bobine 13 thermisch bearbeitet, und zwar durch Aufbringen einer Kraft F auf die Auflageplatte 28, bis eine Schwächung des Materials erreicht ist, bei der die Umhüllung 12 durch die Zugkraft reißt. Die Dicke bzw. der Durchmesser des Heizdrahtes 27 kann geringer gewählt sein als die Dicke einer Lage des aufgewickelten Materials, so daß sichergestellt ist, das die zweite und alle weiteren Lagen nicht durch den Heizdraht 27 in Mitleidenschaft gezogen werden. Beim Öffnen der Bobine 13 mittels der Lasereinheit 23 wird der Laserstrahl 26 derart fokussiert, daß die Umhüllung 12 geschwächt wird, indem sie lediglich angeritzt wird. Diese Schwächung durch berührungsloses thermisches Bearbeiten führt wiederum dazu, daß die Umhüllung 12 durch die Zugkraft reißt. Mittels Abstandseinstellung der Lasereinheit 23 einerseits oder Einstellung der Linse 25 andererseits kann die Schnittiefe sehr präzise bestimmt werden. Selbstverständlich sind auch andere übliche Trennverfahren zur Erzeugung einer Sollbruchstelle einsetzbar. Es kommt lediglich darauf an, daß die oberste Lage in irgendeiner Form geschwächt wird, damit die Zugkraft die Umhüllung definiert aufreißen kann.
Das Schwächen erfolgt üblicherweise über die gesamte Breite der Bobine 13. Es ist aber auch möglich, lediglich einzelne Segmente der Umhüllung 12 zu schwächen. Durch Einstellbarkeit der Intensität und Dauer der Mittel 11 zum Schwächen der Umhüllung 12 ist es selbstverständlich auch möglich, die Umhüllung 12 nicht nur zu schwächen und damit eine Sollbruchstelle zu schaffen, sondern die Umhüllung 12 -wenn dies erforderlich sein sollte - auch vollständig zu trennen, so daß nur eine äußerst geringe Kraft in Umfangsrichtung erforderlich ist, um die beiden freien Enden auseinander zu ziehen.
Bezugszeichenliste
10
Vorrichtung
11
Mittel zum Schwächen der Umhüllung
12
Umhüllung
13
Bobine
14
Mittel zum Aufbringen einer Zugkraft
15
Regelkreis
16
Steuerung
17
Antrieb
18
Sensor
19
Hubzylinder
20
Kreismesser
21
Haltelement
22
Andrückrolle
23
Lasereinheit
24
Laserquelle
25
Linse
26
Laserstrahl
27
Heizdraht
28
Auflageplatte

Claims (19)

  1. Verfahren zum Öffnen von Bobinen (13), die jeweils aus mindestens einer gewickelten Materialbahn mit einer Vielzahl übereinander liegender Lagen gebildet sind, wobei jede Bobine (13) von einer geschlossenen äußeren Umhüllung (12) umgeben ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    Spannen der Umhüllung (12) der Bobine (13), indem eine Zugkraft in Umfangsrichtung der Bobine (13) auf die Umhüllung (12) aufgebracht wird, und
    Schwächen der Umhüllung (12), bis diese durch die Zugkraft reißt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwächen der Umhüllung (12) durch Materialreduzierung im Bereich der Krafteinleitungszone der Zugkraft zur Bildung einer Sollbruchstelle mit einem Mittel (11) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugkraft durch ein an der Umhüllung (12) anliegendes Mittel (14) erzeugt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (11) zum Schwächen der Umhüllung (12) und das Mittel (14) zum Aufbringen der Zugkraft in Intensität und Dauer über einen Regelkreis ( 15) gesteuert und/oder geregelt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (18) das Reißen der Umhüllung (12) erkennt und das Mittel (11) zum Schwächen der Umhüllung (12) stoppt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwächen der Umhüllung (12) mechanisch und/oder thermisch erfolgt.
  7. Vorrichtung zum Öffnen von Bobinen (13), die jeweils aus mindestens einer gewickelten Materialbahn mit einer Vielzahl übereinander liegender Lagen gebildet sind, wobei jede Bobine (13) von einer geschlossenen äußeren Umhüllung (12) umgeben ist, im wesentlichen bestehend aus einer Öffnungseinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungseinheit aus einem Mittel (14) zum Aufbringen einer Zugkraft auf die Umhüllung (12) in Umfangsrichtung der Bobinen (13) und einem Mittel (11) zum Schwächen der Umhüllung (12) besteht.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (11) zum Schwächen der Umhüllung (12) und das Mittel (14) zum Aufbringen der Zugkraft über einen Regelkreis (15) zur Bildung eines geschlossenen Systems miteinander verbunden sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 , dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (11) zum Schwächen der Umhüllung (12) als thermisches und/oder mechanisches Element ausgebildet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (11) zum Schwächen der Umhüllung (12) ein Messer (20) ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (11) zum Schwächen der Umhüllung (12) eine Lasereinheit (23) ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (11) zum Schwächen der Umhüllung (12) ein Heizdraht (27) ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (14) zum Aufbringen der Zugkraft eine Andrückrolle (22) ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückrolle (22) rotierend antreibbar ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14. dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückrolle (22) senkrecht zur Axialrichtung der Bobinen (13) bewegbar ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (11) zum Schwächen der Umhüllung (12) in Axialrichtung der Bobinen (13) und senkrecht zu dieser bewegbar ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (11) zum Schwächen der Umhüllung (12) mit einem Hubzylinder ( 19) verbunden ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis (15) eine Steuerung (16), einen Antrieb ( 17) sowie einen Sensor ( 18) aufweist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (16) mit dem Hubzylinder (19), mit dem Antrieb (17) und mit dem Sensor (18) verbunden ist.
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