B E S C H R E I B U N G

Vorrichtung zum Abbremsen von auf einem Stapel abzulegenden Bögen, insbesondere Papier- oder Kartonbögen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abbremsen von auf einem Stapel abzulegenden Bögen, insbesondere Papier- oder Kartonbögen, sowie eine Maschine zum Querschneiden von Materialbahnen, die eine Bremsvorrichtung für die durch Querschneiden hergestellten Bögen enthält.

Bekannter Weise stellen Querschneidemaschinen aus einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, durch Querschneiden einzelne Bögen her, die anschließend auf Stapeln abgelegt werden. Bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten ist es erforderlich, die einzelnen, von Transportbändern zu dem Stapelbereich transportieren Bögen vor dem Ablegen abzubremsen, damit beim Stapeln keine Störungen auftreten.

Aus der WO 91/08974 ist eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art bekannt, bei dem die Abbremsvorrichtung beidseits der Transportebene der Bögen angeordnete Klemmelemente mit umlaufenden Klemmzonen aufweist, wobei die Klemmzonen zumindest einer Seite beim Umlauf zeitweise bis in die Einlaufebene der Bögen reichen, so dass ein Bogen zwischen zwei Klemmzonen einklemmbar ist. Die Klemmelemente werden von einem ungleichförmigen Drehantrieb so angetrieben, dass die Klemmzonen beim Anlegen an die Bögen die Einlaufgeschwindigkeit der Bögen aufweisen. Anschließend wird die Geschwindigkeit der Klemmzonen bis auf die gewünschte Auslaufgeschwindigkeit der Bögen vermindert. Nach dem Lösen der Klemmung der Bögen und vor dem Einklemmen der nachfolgenden Bögen werden die Klemmzonen von dem ungleichförmigen Antrieb wieder auf die Einlaufgeschwindigkeit der Bögen beschleunigt.

Das in der WO 91/08974 beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass es möglich ist, die Bögen ohne Relativgeschwindigkeit zu den Abbremselementen abzubremsen. Dies verhindert, dass unerwünschte Markierungen auf den Bögen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Bremsvorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, Bögen aus hohen Geschwindigkeiten von beispielsweise 400 m/min

auf eine erheblich niedrigere Ablagegeschwindigkeit von beispielsweise 80 m/min sicher und markierungsfrei so abzubremsen, dass sich ein Schuppenstrom aus überlappenden Bögen bildet, der anschließend ohne Probleme auf einem Stapel abgelegt werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit folgenden Merkmalen gelöst:

Zumindest an einer Seite der Transportebene der Bögen sind über die Breite der Vorrichtung rotierend antreibbare Klemmelemente angeordnet, die auf einem Teil ihres Umfanges Klemmzonen aufweisen, die beim Umlauf zeitweise bis in die Einlaufebene der Bögen reichen,

auf der entgegengesetzten Seite der Transportebene der Bögen ist ein rotierendes Gegenelement angeordnet, so dass ein Bogen zwischen den Klemmzonen und dem Gegenelement einklemmbar ist,

die Klemmelemente sind mit einem ungleichförmigen Drehantrieb verbunden, und

in Bogenlaufrichtung mit Abstand vor den Klemmelementen ist eine Ablenkeinrichtung angeordnet, von der die Bogenhinterkanten aus der Einlaufebene nach unten abgelenkt werden.

Durch den Abstand der Klemmelemente von der Ablenkeinrichtung in Bogenlaufrichtung ist es möglich, die Klemmzonen zu Beginn des Abbremsens mit so großem Abstand vor der Bogenhinterkante angreifen zu lassen, dass der Bremsvorgang abgeschlossen ist, bevor sich die Klemmzonen an der Bogenhinterkante befinden. Der nachfolgende Bogen kann sich so bereits während des Abbremsens des vorhergehenden Bogens ungebremst über dessen nach unten abgelenkte Bogenhinterkante nach vorne bewegen. Die Zeit, während der sich der nachfolgende Bogen oberhalb des vorhergehenden Bogens den Klemmelementen nähert, steht somit zusätzlich als Bremszeit für den vorhergehenden Bogen zur Verfügung. Ohne diesen Abstand wäre die Bremszeit auf die Zeit begrenzt, in der ein nachfolgender Bogen die Lücke zum vorhergehenden Bogen schließt.

Bevorzugt sind als Gegenelement auf der anderen Seite der Transportebene ebenfalls Klemmelemente mit umlaufenden Klemmzonen angeordnet, die ebenfalls von einem ungleichförmigen Drehantrieb angetrieben werden.

Die Einrichtung zum Ablenken der Bogenhinterkanten nach unten ist bevorzugt ein taktweise geschalteter Saugkasten mit Saugöffnungen an der Oberseite, der unterhalb der Einlaufebene der Bögen angeordnet die Bogenhinterkanten ansaugt und so nach unten bewegt. Der Saugkasten hält zusätzlich beim Abbremsen eines Bogens das freie Bogenende zwischen den Klemmzonen und der Bogenhinterkanten zurück und somit gestrafft. Das freie Bogenende würde ansonsten dazu neigen, sich gegen die bremsenden Klemmzonen nach vorne zu schieben

Als ungleichförmiger Drehantrieb für die Klemmelemente und das Gegenelement wird bevorzugt ein Drehstrom-Synchronservomotor eingesetzt, der ein sehr geringes dynamisches Massenträgheitsmoment aufweist. Dazu ist der Motor relativ lang und mit relativ geringem Durchmesser gestaltet. Bevorzugt beträgt sein Verhältnis Länge zu Durchmesser mehr als 4.

Bevorzugt werden die Klemmzonen von ringsegmentförmigen Elementen gebildet, die auf einer von dem ungleichförmigen Drehantrieb angetriebenen Hohlwelle befestigt sind. Damit die Hohlwelle ein geringes Massenträgheitsmoment und dennoch eine hohe Torsionssteifig- keit aufweist, ist sie bevorzugt als ein CFK-Rohr mit mindestens 100 mm Außendurchmesser gestaltet. Auf die Hohlwelle sind als Klemmzonen bevorzugt Ringsegmente mit kreisbogenförmigem Außendurchmesser aufgebracht, die eine äußere Umfangslänge von 40 mm - 100 mm aufweisen. Die Segmente sind bevorzugt aus einem volumenkompressiblen, geschäumten Kunststoffmaterial gefertigt, damit die Bögen schlupffrei unter Vermeidung von Markierungen eingeklemmt werden können.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles erläutert. Die Zeichnung stellt das Ausführungsbeispiel vereinfacht dar.

Dabei zeigt

Figur 1 die Seitenansicht einer Querschneidemaschine,

Figuren 2 - 6 die Wirkungsweise der Bremsvorrichtung beim Abbremsen der Bögen und

Figur 7 in einer Seitenansicht das Wirkprinzip der Bremsvorrichtung.

Die in Figur 1 in Gesamtansicht dargestellte Vorrichtung dient zur Herstellung von Papier oder Kartonbögen aus einer kontinuierlich zugeführten Bahn 1. In Bahn- / Bogenlaufrichtung

(in den Figuren von links nach rechts) sind folgende Komponenten hintereinander angeordnet:

Eine Längsschneideeinrichtung 2, in der die Ränder der Bahn beschnitten und gegebenenfalls die Bahn 1 in bis zu sechs Einzelbahnen aufgeteilt wird, eine Querschneideeinrichtung 3, eine Brems- und überlappungsvorrichtung 4, von der die beim Querschneiden hergestellten Bögen übernommen und abgebremst werden, wobei sich ein Schuppenstrom bildet, sowie eine Stapeleinrichtung 5, in der die Bögen auf Stapel 6 abgelegt werden, die auf Paletten 7 liegen.

Die Querschneideeinrichtung 3 enthält auf bekannte Weise zwei übereinander angeordnete Messertrommeln 8, die jeweils mit zumindest einem Quermesser bestückt sind, von denen die Bahn 1 beim Durchlauf in Bögen 9 aufgeteilt wird. Werden mehrere Bahnen 1 übereinander liegend verarbeitet, so entstehen beim Querschneiden Bogenpakete, die anschließend weitertransportiert werden. Der nachfolgend verwendete Ausdruck „Bogen" beinhaltet daher auch Bogenpakete, die beim mehrlagigen Betrieb hergestellt und weiter verarbeitet werden. Hinter der Querschneideeinrichtung 3 sind Elemente zum übernehmen des bei einem Querschnitt erzeugten Bahnanfanges und zum Straffen der Bahn beim Querschneiden, Elemente zum beschleunigten Weitertransport des bei einem Querschnitt erzeugten Bogens, um eine Lücke zwischen zwei Bögen zu erzeugen, und die Brems- und überlappungsvorrichtung 4 angeordnet, die einen Schuppenstrom aus überlappenden Bögen herstellt, der mit verlangsamter Transportgeschwindigkeit der Stapeleinrichtung 5 zugeführt wird.

Es beginnt mit einem schnell umlaufenden oberen Bandförderer 10 und einem zugehörigen unteren schnellen Bandförderer 11, die jeweils aus einzelnen parallelen Bändern aufgebaut sind und mit einer gegenüber der Geschwindigkeit der in die Querschneideeinrichtung einlaufenden Bahn 1 erhöhten Geschwindigkeit angetrieben sind. So wird ein beim Querschnitt hergestellter Bogen 9 mit einer erhöhten Geschwindigkeit weitertransportiert und es entsteht jeweils eine Lücke zwischen zwei aufeinander folgenden Bögen oder Bogenpaketen.

Hinter dem unteren schnellen Bandförderer 11 beginnt die Brems- und überlappungsvorrichtung 4 mit einem mit Unterdruck beaufschlagbaren Saugkasten 13, dessen obere, mit Saugöffnungen versehene Wand parallel mit etwas Abstand unterhalb der Förderebene der Bögen 9 verläuft. Die Saugöffnungen des Saugkastens 13 können taktweise geöffnet werden, so dass von dem Unterdruck jeweils die Hinterkanten der Bögen 9 angesaugt und nach unten abgelenkt werden. Dabei lösen sich die Hinterkanten der Bögen von dem schnell laufen-

den oberen Bandförderer 10, der sich über die Länge der Brems- und überlappungsvorrichtung 4 erstreckt. Der Saugkasten 13 dient so als Ablenkeinrichtung, von der die Bogenhin- terkanten aus der Einlaufebene nach unten abgelenkt werden. Am Saugkasten 13 beginnt ein unterer Bandförderer 14, der mit der langsameren Ablagegeschwindigkeit läuft, mit der die Bögen auf den Stapel 6 abgelegt werden. Beim Abbremsen eines Bogens 9 schiebt sich die Vorderkante eines nachfolgenden, noch schneller laufenden Bogens über seine Hinterkante. Es entsteht so ein Schuppenstrom von sich überlappenden Bögen, der mit der langsameren Ablagegeschwindigkeit auf dem unteren Bandförderer 14 weitergefördert wird.

Um die Bögen sicher, ohne Verkanten und ohne Markierungen von einer hohen Einlaufgeschwindigkeit von beispielsweise 400 m/min auf eine ausreichend niedrige Ablagegeschwindigkeit von beispielsweise 80 m/min abbremsen zu können, ist mit Abstand hinter dem Saugkasten 13, von dem die Bogenhinterkanten nach unten abgelenkt werden, eine Bremseinrichtung angeordnet, die rotierend antreibbare Klemmelemente 16 mit Klemmzonen 17 enthält, von denen die Bögen 9 eingeklemmt und abgebremst werden. Die Klemmelemente 16 mit den Klemmzonen 17 sind an einer Seite der Transportebene der Bögen (im vorliegenden Beispiel oberhalb der Transportebene) über die Breite der Vorrichtung so angeordnet, dass die Klemmzonen 17 beim Umlauf zeitweise bis in die Einlaufebene der Bögen 9 reichen. Auf der entgegengesetzten Seite der Transportebene der Bögen 9 ist ein rotierendes Gegenelement 18 angeordnet, so dass ein Bogen 9 oder ein Bogenpaket zwischen den Klemmzonen 17 und dem Gegenelement 18 einklemmbar ist. Die Klemmelemente 16 befinden sich in einem Abstand von mindestens 100 mm von dem einlaufseitigen Beginn der Ablenkeinrichtung (hier Saugkasten 13), so dass sie mit einem Mindestabstand von 100 mm von der Bogenhinterkante an einem Bogen 9 angreifen können. So hat ein nachfolgender Bogen Zeit, sich mit seiner Vorderkante über den vorhergehenden beim Abbremsen befindlichen Bogen zu schieben, bevor er selbst abgebremst wird. Falls erforderlich, sind die Klemmelemente 16 und das zugehörige Gegenelement 18 begrenzt in und gegen Bogen- laufrichtung (Pfeil 19 in Figur 2) verstellbar, so dass der Abstand zu der Ablenkeinrichtung (Saugkasten 13) formatabhängig einstellbar ist. Auf diese Weise kann die Angriffsposition der Klemmzonen 17 an den Bögen 9 der Bogenlänge angepasst werden.

Die Klemmelemente 16 mit den Klemmzonen 17 sind ebenso wie das rotierende Gegenelement 18 jeweils mit einem ungleichförmigen Drehantrieb verbunden, der es ermöglicht, bei einem Umlauf die Umfangsgeschwindigkeit zu verändern. Bevorzugt werden die Klemmzonen 17 von ringsegmentförmigen Elementen gebildet, die außen auf einer von dem ungleichförmigen Drehantrieb angetriebenen Hohlwelle befestigt sind. Damit die Hohlwelle ein gerin-

ges Massenträgheitsmoment und dennoch eine hohe Torsionssteifigkeit aufweist, ist sie bevorzugt als CFK-Rohr mit mindestens 100 mm Außendurchmesser gestaltet. Die auf der Hohlwelle als Klemmzonen 17 befestigten Ringsegmente haben bevorzugt einen kreisbogenförmigen Außendurchmesser mit einer äußeren Umfangslänge von 40 mm - 100 mm. Der Umfangswinkel der Klemmzonen 17 auf der Hohlwelle beträgt bevorzugt zwischen 50° und 90°. Er entspricht dem in Figur 7 dargestellten Bremswinkel. Die Ringsegmente sind bevorzugt aus einem volumenkompressiblen, geschäumten Kunststoffmaterial gefertigt, damit die Bögen schlupffrei unter Vermeidung von Markierungen eingeklemmt werden können. Die radial gemessene Dicke einer Klemmzone 17 beträgt bevorzugt zwischen 10 mm und 30 mm.

Das Gegenelement 18 ist im Ausführungsbeispiel ebenfalls als rotierbare Hohlwelle ausgestaltet, deren Mantelfläche zur Vermeidung von Markierungen ebenfalls mit einem volumenkompressiblen Belag belegt ist. Alternativ ist es möglich, das Gegenelement 18 identisch zu dem oberen Klemmelement 16 mit ringsegmentförmigen Klemmzonen zu versehen. Diese Konstruktion bietet die Möglichkeit, durch eine Phasenverschiebung zwischen der Drehbewegung der oberen Klemmzonen 17 zu den unteren Klemmzonen des Gegenelementes die wirksame Klemmlänge zu verändern.

Als ungleichförmiger Drehantrieb sowohl für die Klemmelemente 16 als auch für das Gegenelement 18 wird bevorzugt ein Drehstrom-Synchronservormotor eingesetzt, der ein sehr geringes dynamisches Massenträgheitsmoment aufweist. Der Motor ist daher relativ lang und weist einen relativ geringen Durchmesser auf. Bevorzugt beträgt sein Verhältnis Länge/Durchmesser mehr als 4. In Figur 7 ist das Wirkprinzip der Bremsvorrichtung 4 dargestellt:

Durch die Klemmzonen 17 wird ein Bogen 9 oder ein Bogenpaket zusammengedrückt und gemeinsam mit dem Gegenelement 18 eingeklemmt. Beim Anlegen der Klemmzonen 17 an einen Bogen weisen diese die höhere Einlaufgeschwindigkeit V1 der Bögen auf. Anschließend wird mittels des ungleichförmigen Drehantriebes die Drehgeschwindigkeit der Klemmzonen 7 vermindert bis die niedrigere Auslaufgeschwindigkeit V2 vorliegt. Die Abbremsung erfolgt dabei schlupffrei und wird entlang einer Rampe geführt, so dass keine Schubspannungen, sondern nur noch Druckspannungen in einem Bogenpaket entstehen. Diese Druckspannungen erzeugen keine Markierungen.

Der Ablauf des Bremsvorganges und der überlappung von Bögen 9 ist in den Figuren 2 bis 6 dargestellt:

Ein mit der schnellen Einlaufgeschwindigkeit von den Bändern 10, 11 antransportierter Bogen läuft mit seiner Vorderkante in die Brems- und überlappungsvorrichtung 4 ein (Figur 2, Figur 3). Sobald die Hinterkante des Bogens 9 sich oberhalb des Saugkastens 13 befindet, wird dieser eingeschaltet und saugt dabei die Bogenhinterkante an. Dabei löst sie sich von den schnellen Oberbändern 10 und legt sich auf die langsameren Unterbänder 14. In diesem Augenblick legen sich die Klemmzonen 17 an die Bögen 9 an und drücken diese nach unten gegen das Gegenelement 18, so dass ein Bogen oder Bogenpaket eingeklemmt wird. Beim Einklemmen weisen sowohl die Klemmzonen 17 als auch das Gegenelement 18 eine Umfangsgeschwindigkeit auf, die der hohen Einlaufgeschwindigkeit V1 entspricht. Anschließend - während die Bögen 9 geklemmt sind (Figur 5) - vermindert der Drehantrieb die Umlaufgeschwindigkeit auf die niedere Auslaufgeschwindigkeit V2. Da zu Beginn der Klemmung der Abstand der klemmenden Elemente 17, 18 von der Bogenhinterkante mehr als 100 mm beträgt, hat ein nachfolgender Bogen 9 Zeit, sich mit seiner Vorderkante über die Hinterkante des vorhergehenden Bogens 9 zu schieben, so dass ausreichend Zeit für das Abbremsen des vorhergehenden Bogens 9 besteht und zugleich eine überlappung entsteht. Damit dies störungsfrei gelingt, ist die Ablenkeinrichtung für die Bogen (Saugkasten 13) mit ausreichendem Abstand vor den Klemmelementen 17, 18 angeordnet. Noch bevor die Vorderkante des nachfolgenden Bogens 9 die Klemmzone 17 erreicht, ist der vorhergehende Bogen 9 abgebremst und die Klemmung wurde wieder gelöst. Wie in Figur 6 dargestellt, kann nun der nachfolgende Bogen 9 sich zwischen den Klemmelementen 16, 17 hindurch schieben, während die Klemmzonen 17 wieder auf die höhere Einlaufgeschwindigkeit V1 beschleunigt werden, bevor sie sich an dem soeben eingelaufenen Bogen anlegen, um diesen abzubremsen.