Vorrichtung zum Längsschneiden von laufenden Materialbahnen, insbesondere Kunststofffolien

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Längsschneiden von laufenden Materialbahnen, umfassend wenigstens einen Messerhalter, an dem ein Messer angebracht ist. Die zu schneidende Materialbahn umschlingt teilweise eine Nutwalze mit wenigstens einer Umfangsnut, so dass die Materialbahn durch Eintauchen der Klinge des Messers in eine Umfangsnut dieser Nutwalze in einem definierten Schnittpunkt längs geschnitten werden kann.

Derartige Längsschneidevorrichtungen werden beispielsweise an Wickelmaschinen für Kunststofffolien eingesetzt, wobei eine Warenbahn durch mehrere Längsschnitte in Einzelbahnen aufgeteilt wird, die anschließend zu Wickelrollen aufgewickelt werden. Diese Wickelmaschinen werden auch als Rollenschneidmaschinen bezeichnet Dabei hat sich unter anderem der rotierende Scherenschnitt als geeignet erwiesen, bei dem Rundmesser als frei rotierende Unter- und Obermesser ausgebildet sind, deren Schnittkanten entsprechend radial und axial zueinander ausgerichtet werden, um die gewünschte Schnittposition zu realisieren. Beispielsweise sind aus der DE 34 19 843 C2 Kreismesserpaare bekannt, bei denen ein Topfmesser die Materialbahn beim Schneiden abstützt, während ein Spitzmesser in die Materialbahn eintaucht. Das als Untermesser eingesetzte Topfmesser ist angetrieben, während das Spitzmesser als Obermesser frei drehbar gelagert ist. Die verwendeten Messerhalter sind oftmals als Messerwagen ausgeführt und die Nutwalze weist mehrere parallel verlaufende Umfangsnuten auf, zwischen denen der Messerwagen mit dem Messer entlang einer Traverse verfahren werden kann. Eine geeignete Schneidwalze mit mehreren Umfangsnuten ist beispielsweise aus der DE 95 46 036 C1 bekannt. Die Schneidposition des Messers kann somit verändert werden, wobei dazu zweckmäßigerweise ein Mitnehmer bzw. ein Verstellschlitten vorgesehen ist, der den Messerwagen entlang der Traverse bewegt. Werden mehrere Messerwagen mit Messern eingesetzt, um in einer Bahn mehr als einen Längsschnitt vorzusehen, kann der Verstellschlitten so ausgeführt sein, dass er temporär an den jeweiligen Messerwagen ankuppelbar ist, um ihn zu verfahren. Mit dem gemeinsamen Verstellschlitten können dann quer über die Arbeitsbreite alle Messerwagen in die gewünschten Schneidpositionen bewegt werden. So werden mehrere Längsschnitte durch bis zu 10 m breite Bahnen beispielsweise aus Kunststofffolie durchgeführt, um eine Bahn in Einzelbahnen aufzuteilen, die anschließend zu Rollen aufgewickelt werden können. Beispielsweise offenbart die DE 39 38 278 C2 eine Längsschneidevorrichtung, bei der jedes Kreismesser in einem Messerhalter gelagert ist, der Bestandteil eines Schlittens ist. Dieser Schlitten kann mittels einer Antriebsein richtung entlang einer Führung quer über die Arbeitsbreite verfahren werden und weist Elemente auf, mit denen der Schlitten einerseits an der Antriebseinrichtung angekuppelt und andererseits in einer Schneidposition an der Führung arretiert werden kann.

Bei rotierenden Messern verändert sich der Schnittpunkt an den Messerklingen fortlaufend, so dass ein annähernd gleichmäßiger Verschleiß eintritt. Allerdings werden oftmals auch fest stehende Messer eingesetzt, bei denen sich der Schnittpunkt nicht verändert. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Rasierklingen oder Berstmesser. Bei Überschreiten eines bestimmten Grads an Verschleiß am Schnittpunkt muss ein fest stehendes Messer daher ausgetauscht werden, was zu einer erheblichen Anzahl von Kiingenwechseln und damit zu Stillstandszeiten führt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Längsschneiden von laufenden Materialbahnen, insbesondere von Kunststofffolien, bereitzustellen, mit der sich die Einsatzzeit eines fest stehenden Messers erhöhen lässt, um so Stillstandszeiten aufgrund von Kiingenwechseln zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-10.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Längsschneiden von laufenden Materialbahnen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 weist ein Messer auf, das als drehbar in einem Messerhalter gelagertes Kreismesser ausgebildet ist, welches schrittweise in mehrere Winkelpositionen verdrehbar ist, in denen das Kreismesser fest steht. So kann der Schnittpunkt an der Klinge kontinuierlich verändert werden, indem das Kreismesser schrittweise um einen Winkel gedreht wird, um dann in dieser Winkelposition wieder festzustehen. Beispielsweise kann das Messer jeweils um 2 Grad gedreht werden, so dass sich für eine Nutzung des gesamten Klingenumfangs 180 schrittweise Drehungen ergeben würden.

Dabei muss es sich aber nicht um vorgegebene Winkelpositionen handeln, sondern das Kreismesser kann auch stufenlos gedreht werden. Bei jeder Drehung kann somit stufenlos ein bestimmter Drehwinkel eingestellt werden. Allerdings sollte beachtet werden, dass der Schnittpunkt bei der letzten Drehung des Kreismessers nicht in einem Bereich festgelegt wird, der bereits genutzt wurde. Die erfindungsgemäße schrittweise Drehung des Kreismessers hat den Vorteil, dass jeweils mit einem anderen Umfangsabschnitt der Klinge geschnitten wird und dieser Schneidpunkt frei definierbar ist. So lässt sich der gesamte Umfang des Kreismessers kontrolliert nutzen und ein Klingenwechsei ist erst erforderlich, wenn dieser Umfang abgefahren wurde. Hierdurch reduziert sich die Anzahl von Klingenwechsein erheblich, was wiederum die Stillstandszeiten der Längsschneidevorrichtung verringert. Dies steigert die Produktivität der Maschine, aber auch die Produktqualität.

Ferner lässt sich dabei quasi ein werkzeugloser Klingenwechsel durchführen, was auch die Bedienersicherheit erhöht. Auch die Arbeitsbedingungen für die Bediener verbessern sich aufgrund der verlängerten Wartungsintervalle. Darüber hinaus lässt sich das Einsatzfenster der Längsschneidemaschine durch eine spezielle Klingenauswahl vergrößern, da die Klingen an verschiedene Foliendickebereiche anpassbar sind.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung dazu Steuermittel zur schrittweisen Drehung des Kreismessers auf. Durch diese Steuermittel ist das Kreismesser beispielsweise in festen Zeitabständen und/oder zu variabel wählbaren Zeitpunkten drehbar. Feste Zeitabstände können dabei auf Erfahrungswerten beruhen, wann ein bestimmter Grad an Verschließ an einem Schnittpunkt überschritten wird. Der Zeitpunkt für eine Drehung kann jedoch auch variabel durch Sichtkontrolle und/oder technische Mittel für eine Verschleißermittlung festgelegt werden. Beispielsweise können für eine solche Zustandsüberwachung der Klinge Kamera- und/oder Mikroskopsysteme eingesetzt werden. Die Verstellbarkeit der Klingen kann dabei ferner in Abhängigkeit von Materialtypen, Bahngeschwindigkeit, Lauflänge, etc. erfolgen und auch dokumentiert werden. Durch eine geeignete Dokumentation können Wartungsintervalle besser geplant und/oder sogar ein selbstlernendes System realisiert werden. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfassen die Steuermittel ein Schneckengetriebe, durch das ein Drehmoment auf das Kreismesser übertragbar ist. Um das Kreismesser schrittweise zu drehen, wird somit ein Drehmoment über das Schneckengetriebe auf das Messer übertragen. Der Einsatz eines solchen Schneckengetriebes hat den Vorteil, dass ein Schneckengetriebe annähernd seibsthemmend ausgeführt werden kann, wobei diese Selbsthemmung ausreicht, um das Kreismesser nach der Drehung in seiner jeweiligen Position zu halten. Es muss somit keine gesonderte Fixierung vorgesehen werden, mit welcher das Kreismesser in seiner jeweiligen Winkelposition gehalten wird. Zusätzlich oder als Alternative zu einem Schneckengetriebe können solche Fixierungen jedoch vorgesehen sein. Hierbei kommen beispielsweise Mittel zum Klemmen des Messers in der jeweiligen Winkelposition in Betracht.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfassen die Steuermittel wenigstens eine Fernsteuerwelle, über welche ein Drehmoment von einem Drehantrieb auf das Kreismesser übertragbar ist. Über diese Fernsteuerwelle kann jedoch auch die Versteilung der Schnittbreite erfolgen. Ferner kann über die Fernsteuerweile die An- und Abstellbewegung des Messers in die Schneidnut gesteuert werden.

Der zugehörige Drehantrieb muss nicht am Messerhalter selbst angebracht sein, sondern er kann auch entfernt von diesem angeordnet sein. Dabei kann es vorteilhaft sein, dass eine Fernsteuerwelle biegsam ausgeführt ist, um auch verwinkelte Einbausituationen verwirklichen und Bewegungen des Messerhalters ausgleichen zu können.

Vorzugsweise ist der Messerhalter Teil eines Messerwagens, der an einer Traverse entlang der Nutwalze verfahrbar ist, wobei die Nutwalze wenigstens zwei parallele Umfangsnuten aufweist, in welche die Klinge des Kreismessers tauchbar ist. So können in einer breiten Materialbahn gleichzeitig mehrere Längsschnitte durchgeführt werden, wobei die Position eines Schnitts veränderlich ist. Insbesondere bei einer solchen Ausführungsform hat sich eine biegsame Fernsteuerwelle zur Übertragung eines Drehmoments von einem Drehantrieb auf eines Messer eines Messerwagens als vorteilhaft erwiesen, da Bewegungen des Messerwagens entlang der Traverse berücksichtigt werden können.

Um ein Drehmoment zu Messerwagen und damit auf die Kreismesser zu übertragen, können unterschiedliche Verstellvarianten gewählt werden, wobei diese nicht nur alternativ, sondern auch in Kombination einsetzbar sind. Beispielsweise ist es in einer ersten Variante möglich, dass die Vorrichtung einen Versteilschlitten aufweist, mit welchem wenigstens ein Messerwagen entlang der Traverse verfahrbar ist, wobei der Verstellschlitten einen Drehantrieb umfasst und der Messerwagen eine Fernsteuerwelle aufweist, an welche der Drehantrieb des Verstellschlittens andockbar ist. Der Drehantrieb ist somit nur temporär mit einem Messwagen verbunden, und es können wahlweise mehrere Messwagen und deren Kreismesser durch einen einzelnen Drehantrieb verstellt werden. Die Verstellung der Winkelpositionen mehrerer Messer würde hierbei sequentiell erfolgen.

Der wenigstens eine Messen/vagen kann jedoch auch fest über eine Fernsteuerwelle mit einem Drehantrieb verbunden ist, der an der Traverse angebracht ist. Bei mehreren Messwagen ist somit jedem Kreismesser ein eigener Drehantrieb zugeordnet, und es erfolgt eine individuelle Verstellung jeder Klinge.

In einer weiteren Variante sind wenigstens zwei Messerwagen vorgesehen, die durch einen Verstellschlitten entlang der Traverse verfahrbar sind, wobei der Verstellschlitten an die Messerwagen ankoppelbar ist, um ihre Position entlang der Traverse zu verändern. Es ist nun ein gemeinsamer Drehantrieb an der Traverse gelagert, und dieser gemeinsame Drehantrieb ist jeweils über eine Fernsteuerwelle mit den Steuerwellen aller Messerwagen verbunden. Dies kann als simultane Verstellung bezeichnet werden, da alle Kreismesser gleichzeitig verstellt werden.

Dabei kann eine Verstellung von Klingenpositionen während des Maschinenstillstands erfolgen, mit der Erfindung kann jedoch vorteilhafterweise auch eine ferngesteuerte Verstellung während des Maschinenbetriebs durchgeführt werden. Auch eine ferngesteuerte Verstellung während des Einrichtbetriebs beispielsweise bei der Schnittbreitenumstellung ist möglich.

Durch eine geeignete Wahl der Klingenform beispielsweise als Polygon kann auch der Schneidwinkel zur Folie verändert werden. Die Verstellbewegung der Klinge kann ferner als oszillierende Bewegung definiert werden. Auch eine Nachrüstung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in bestehende Maschinen ist möglich. Dabei kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Längsschneiden jeglicher laufender Materialbahnen eingesetzt werden, wobei es sich um metallische Folien, Papierbahnen oder auch Verbünde handeln kann. Insbesondere eignet sie sich aber zum Längsschneiden von Kunststofffolien. Die Folien können unverstreckt, mono oder biaxial verstreckt, ein- oder mehrlagig und beschichtet oder unbeschichtet sein.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.

Von den Abbildungen zeigt:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Messerhalters mit schrittweise drehbarem Kreismesser; und

Figur 2 die Ansteuerung eines Kreismessers mittels verschiedener

Drehantriebe und Steuerwellen. In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Messerhalters 10 dargestellt, in dem ein Kreismesser 1 drehbar gelagert ist. Das Messer 11 ist hierbei über eine Schraube 15 in einer Halterung 14, 14' fixiert. Die Halterung 14, 14' wiederum ist über ein Kugellager 12 drehbar in einem Gehäuse 16 gelagert. Wird ein Drehmoment auf die Halterung 14 übertragen, dreht sich das Messer 11 somit um seine Drehachse 13. Dieses Drehmoment kann direkt oder indirekt über Steuermittel auf die Halterung 14 übertragen werden, wobei im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 für eine indirekte Drehmomentübertragung ein Schneckengetriebe vorgesehen ist. Das Schneckengetriebe besteht wenigstens aus einem Schneckenrad 20, das mit der Halterung 14 verbunden ist. Dieses Schneckenrad 20 kann über eine zugehörige Schneckenwelle 21 in Drehung versetzt werden, so dass sich die Halterung 14; 14' mit dem Messer ebenfalls dreht.

Das Kreismesser 11 kann beispielsweise einen Durchmesser in der Größenordnung von 25 bis 202 mm und eine Dicke von 0,05 bis 1 mm aufweisen. Als Materialien für die eingesetzte Rundklinge können metallische oder nichtmetallische Werkstoffe gewählt werden. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Form des Messers 1 kreisrund, es kann jedoch auch polygonförmig ausgeformt sein. Durch eine geeignete Polygonform kann beispielsweise erreicht werden, dass der Schneidwinkel in Bezug zur Materialbahn während des Betriebs der Schneidvorrichtung verändert werden kann, indem das Messer entsprechend gedreht wird.

Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Messer bei Bedarf gegen andere Schneidküngentypen ausgetauscht werden kann. Dies kann durch die in Fig. 1 dargestellte Halterung auf einfache Weise erfolgen, da lediglich die Schraube 15 gelöst werden muss, um die Halterung 14' und das Messer 11 zu entfernen. Unterhalb des Messers 11 kann eine Schneidstaubabsaugung vorgesehen sein, die mit der Ansteuerung für die Verstellung der Messer kombiniert werden kann. Kombinierbar ist dies weiterhin mit einer Messerreinigungsvorrichtung.

Die Drehung des Messers 11 bzw. der Schneckenwelle 21 kann im einfachsten Fall manuell erfolgen, allerdings ist vorzugsweise wenigstens ein Drehantrieb vorgesehen. Die verwendeten Drehantriebe (Aktoren) können dabei pneumatisch, hydraulisch und/oder elektronisch ausgebildet sein. Fig. 2 zeigt dazu verschiedene Möglichkeiten für die Verbindung des Messers 11 mit einem solchen Aktor. Hierbei ist ein angetriebener Verstellschütten 40 vorgesehen, der zum Verfahren von mehreren Messwagen 10 entlang einer Traverse 41 ausgebildet ist. Ein derartiger Verstellschlitten wird auch als Mitnehmer oder Lokomotive bezeichnet. An dem Verstelischlitten 40 und/oder der Traverse 41 können verschiedene Aktoren 50, 51 und 52 angebracht sein, die über Steuerwellen 30 und 31 mit dem jeweiligen Messerwagen 10 verbindbar bzw. fest mit diesem verbunden sind. Eine erste Möglichkeit der Ansteuerung sieht eine sequentielle Verstellung vor, die über den Drehantrieb 50 und die Steuerwelle 31 erfolgt. Dabei ist der Drehantrieb 50 an der Lokomotive angebaut und so zusammen mit dieser entlang der Traverse 41 verfahrbar. Jeder Messwagen 10 hat eine daran angebrachte Steuerwelle 31 , die vorzugsweise als biegsame Welle ausgebildet ist. Diese Steuerwelle 31 kann in Verbindung mit der Schneckenwelle 21 stehen oder anderweitig mit der Halterung 14, 14' bzw. dem Messer 1 1 verbunden sein. Die Lokomotive fährt nacheinander zu jedem Messwagen 10 und dockt dort zur Verstellung des jeweiligen Messers an. Über die angedockte Steuerwelle 31 wird dann das erforderliche Drehmoment übertragen, um das Messer innerhalb des Messerwagens 0 zu drehen. In einer anderen Ausführungsform, die aber ebenfalls in Fig. 2 dargestellt ist, ist eine individuelle Verstellung vorgesehen, bei der an der Traverse 41 für jeden Messwagen 10 an einem Lagerpunkt 60 ein eigener Drehantrieb 51 gelagert ist. Dieser individuelle Drehantrieb 51 ist fest über eine Steuerwelle 30 mit dem zugehörigen Messwagen verbunden. Jeder Messerwagen ist somit an einen eigenen Drehantrieb angeschlossen.

Alternativ kann eine simultane Verstellung erfolgen, bei der an der Traverse 41 ein gemeinsamer Drehantrieb 52 angebracht ist. Dieser gemeinsame Drehantrieb 52 weist eine Transmissionswelle auf, die nach Art einer Königswelle die biegsamen Steuerwellen aller Messwagen 10 antreibt. Die Steuerwellen 30 aller Messwagen sind dabei zu einem gemeinsamen Lagerpunkt 60 verlegt. Mit der Lokomotive 40 können dann mehrere Messerwagen 10 an der Traverse 41 in verschiedene Schneidpositionen entlang einer nicht dargestellten Nutwalze verfahren werden. Die zu schneidende Materialbahn umschlingt die Nutwalze im gewünschten Schnittpunkt wenigstens teilweise, so dass die Messer jedes Messerwagens bei Eintauchen in eine von mehreren parallelen Umfangsnuten einen jeweiligen Längsschnitt durch einen Bahn durchführen. Die so entstehenden Einzelbahnen können anschließend aufgerollt werden. Dabei können beispielsweise bis zu 10 m breite Materialbahnen mit einer Dicke von 50μιη durch mehrere Längsschnitte in Einzelbahnen geschnitten werden. Bezugszeichen!iste:

10 Messerhalter, Messerwagen

1 1 Messer, Kreismesser

12 Lager, Kugellager

13 Drehachse

14,14' Halterung

15 Schraube

16 Gehäuse

20 Schneckenrad

21 Schneckenwelle

30,31 Steuerwelle, Fernsteuerwelle

40 Verstellschlitten, Mitnehmer, Lokomotive

41 Traverse

50,51 ,52 Drehantrieb, Aktor

60 Lagerpunkt für mehrere Steuerwellen