Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung flächiger Elemente nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Transportband zum Einsatz in einer solchen Vorrichtung nach Anspruch 21.

Wenn Elemente aus Papier oder andere flächige Elemente positionsgenau bewegt werden müssen, so ist es in der Technik bekannt, hierfür sogenannte Saug bänder einzusetzen. Solche Saugbänder bestehen in der Regel aus Gummi oder einem ähnlichen Material und weisen eine Vielzahl von Löchern auf. Die Transportvorrichtung weist wenigstens zwei Walzen auf, über welche dieses Saugband läuft und unterhalb des oberen Abschnittes des als Transportband dienenden Saugbandes (also unterhalb des Transportabschnittes des Transportbandes) ist ein mit Unterdrück beaufschlagbarer sogenannter Saugkasten vorgesehen, des- sen Oberseite eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, so dass im Saugkasten wirkender Unterdrück zum einen den Transportabschnitt auf den Saugkasten ansaugt, und zum anderen Papier, welches sich auf der Oberfläche des Transport abschnittes befindet, auf diese Oberfläche ansaugt.

In der Technik sind weiterhin Laserschnittvorrichtungen bekannt geworden, mit deren Hilfe man sehr präzise Konturen aus Papier ausschneiden kann, um somit beispielsweise Buchstaben, Zahlen oder andere Zeichen in Form von Durchbrechungen zu erzeugen. Auch hier ist es natürlich notwendig, das Papier präzise hinsichtlich des Lasers zu positionieren bzw. zu transportieren, so dass auch hier der Einsatz entsprechender Saugbänder sinnvoll ist. Auf Grund der hohen thermi schen Belastung durch den Laser ist jedoch der Einsatz konventioneller Saugbänder, insbesondere aus einem Gummi oder einem gummiähnlichen Material, nicht möglich, bzw. würde zu einem extrem hohen Verschleiß führen. Zur Lösung dieses Problems ist es aus der gattungsbildenden WO 2014/121939 A1 bekannt, bei derartigen Laserschnittvorrichtungen ein Transportband aus ei- nem Metallgewebe einzusetzen. Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine gattungsgemäße Vorrichtung weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Transportband zum Einsatz in einer solchen Vorrichtung ist in An- spruch 21 angegeben.

Erfindungsgemäß besteht das Transportband ebenfalls aus einem Metali, jedoch nicht aus einem Gewebe, sondern aus einem Streckmetall. Bahnen aus Streck- metall werden industriell in großem Maßstab hergestellt. Hierbei wird ein Metall- blech durch Walzen geführt, wobei wenigstens eine der Walzen eine Vielzahl von Zähnen aufweist, welche das Metallblech durchdringen, wodurch ein regelmäßi ges Lochmuster erzeugt wird. Die Löcher sind häufig rautenförmig in einem nachfolgenden Verfahrensschritt kann das so erzeugte Streckmetall kalandriert werden, dies bedeutet, dass es zwischen zwei auf Spalt angeordnete Walzen hindurchgepresst wird. Aus Streckmetall gefertigte Bauteile werden für die unter- schiedlichsten Anwendungen eingesetzt, beispielsweise als Filter oder Filterträger oder als Verkleidungselemente. Nahezu allen bisher genannten Einsatzzwecken ist gemeinsam, dass die Bauteile aus Streckmetall rein statisch verwendet wer den.

Es hat sich herausgestelit, dass aus Streckmetall hergestellte Endlosbänder für den oben genannten Zweck unter mehreren Gesichtspunkten hervorragend geeignet sind. Sie zeigen eine sehr gute Planlage, also kaum Wölbung im Transportbereich, sind sehr haltbar und zeigen auch ein gutes Streuverhalten bezüglich des aufkommenden Laserlichts, was die Qualität der erzeugten Produkte verbessert. Weiterhin lassen sich diese Bänder sehr gut reinigen. Besonders geeignete Arten von Streckmetall sind in den Ansprüchen 2 bis 10 an gegeben.

Die Achsen der beiden Umlenkrollen des Transportbandes liegen in der Regel in einer Ebene. Um ein seitliches„Wegwandern“ des Transportbandes zu verhindern, ist es bevorzugt, die Achse einer Umlenkrolle innerhalb dieser Ebene ver- schwenkbar zu halten, so dass der Winke! zwischen den Achsen der Umlenkrol- len veränderbar ist. Es ist weiter vorzugsweise eine Stelleinrichtung zur Verstellung dieser Achse vorgesehen, welche weiter vorzugsweise Teil eines Regelkrei- ses ist. In der Regel ist es ausreichend und auch bevorzugt, nur die nicht ange- triebene Achse zur verstellen.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den weiteren Unter- ansprüchen sowie aus dem nun mit Bezug auf die Figuren näher dargesteiiten Ausführungsbeispiel. Hierbei zeigen:

Figur 1 einen stark schematisierten Querschnitt durch eine Laserschnitt- Vorrichtung, in welcher eine erfindungsgemäß verbesserte Transportvorrichtung eingesetzt ist,

Figur 2 eine schematische Draufsicht aus Richtung R auf die in Figur 2 gezeigte Transportvorrichtung ohne Eingangs- und Ausgangsrolle,

Figur 3 das Detail D aus Figur 2 (jedoch nicht maßstäblich), das heißt, ein

Stück Streckmetall, welches als Transportband dient,

Figur 4 einen Schnitt entlang der Ebene A-A in Figur 3 und

Figur 5 eine bevorzugte Ausführungsform einer Reinigungsstation.

Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung eine Vorrichtung zur Erzeugung von Laserschnitten in flachen Papierzuschnitten wie Grußkarten oder dergleichen. Die Laserschnitt-Vorrichtung besteht aus vier Elementen, näm- lieh aus einer Zuführeinheit 40, einer Transportvorrichtung 10, einem oberhalb der Transportvorrichtung angeordneten Laser 30 und einer Abfuhreinheit 50. Die Transportrichtung des Papiers ist die Richtung T und die Vorrichtung kann kontinuierlich arbeiten, das heißt das Erzeugen der Schnittkonturen durch den Laser erfolgt bei gleichbleibender Transportbewegung durch die Transportvorrichtung 10. Die Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Transportvorrichtung 10 der Figur 1 aus Richtung R.

Die Zuführeinheit 40 kann konventionell aufgebaut sein, nämlich bestehend aus einem Tisch 42 mit glatter Oberfläche und einer Reihe von Transportrollen 44, welche die Papierzuschnitte über dem Tisch gleitend der Transportvorrichtung 10 zuführen. Die Transportrollen 44 können gegenüber der Transportrichtung T leicht aus einem 90-Grad -Winkel herausgedreht sein und die Papierzuschnitte so an einen Anschlag drücken, sodass eine genauere Positionierung der Papierzu schnitte erreicht wird. Die Abfuhreinheit 50 kann ebenfalls konventionell aufgebaut sein und kann beispielsweise aus einem Anschlussstück 52 und einem Förder- band 54 bestehen. Es wäre jedoch beispielsweise genauso möglich, unmittelbar nach der Transportvorrichtung 10 einen Stapler oder dergleichen vorzusehen.

Die wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung 10 sind zwei Walzen 12a, 12b, wobei wenigstens eine der beiden Walzen, hier die in Papierflussrichtung hintere Walze 12b, mittels eines Motors 13 angetrieben ist, das Transportband 25 und eine Mehrzahl von Axiallüftern 16, welche unterhalb des oberen Abschnittes (also des jeweiligen Transportabschnitts) 25a des Transportbandes 25 angeordnet sind. Zur Positionierung dieser Axiallüfter 16 (diese Axiallüfter 16 können grundsätzlich aufgebaut sein wie konventionelle Lüfter für Com putergehäuse) dient ein in der Horizontalebene liegender Träger 14, welcher sich im Wesentlichen von der vorderen Walze 12a zur hinteren Walze 12b erstreckt. Dieser Träger 14 weist eine Vielzahl von Durchbrechungen auf; an den Positionen der Durchbrechungen sind die Axiallüfter 16 angeordnet, wie dies in Figur 1 nur sehr schematisch dargestefit ist. Der Träger 14 kann in Praxis auch wesentlich dünner ausgestaltet sein. Die Axiallüfter 16 befinden sich bevorzugt relativ nahe an der Unterseite des oberen Abschnittes 25a des Transportbandes. Die Achsen 12a‘ und 12b‘ der Walzen liegen in einer Ebene und die Achse 12b‘ der angetriebenen Walze 12b erstreckt sich vorzugsweise genau senkrecht zur Transportrichtung T. Der Winkel der nicht angetriebenen Achse 12a‘ ist zur Transportrichtung innerhalb der Ebene leicht veränderbar, um ein seitliches„Weg- laufen“ des Transportbandes 25 zu verhindern. In der Regel reichen wenige zehn- tel Grad um die neutrale Position (in welcher die nicht angetriebene 12a‘ Achse parallel zur angetriebenen Achse 12b‘ ist) herum aus. Es hat sich nämlich her- ausgestellt, dass ein erfindungsgemäßes, aus einem Streckmetall bestehendes Transportband 5 ohne geeignete Gegenmaßnahmen hierzu neigen würde. Um diesen Winkel verändern zu können, ist ein Stellelement 80 vorgesehen, welches auf ein Lager 15 der nicht angetriebenen Achse 12a' wirkt. Dieses Stellelement kann beispielsweise als Linearmotor oder als Servomotor ausgeführt sein. Das Stellelement 80 kann so ausgestaltet sein, dass es eine kontinuierliche Verstel- lung des Winkels der Achse oder nur eine schrittweise Verstellung desselben er- laubt.

Das Stellelement wird von einer Steuerung 82 angesteuert, welche wiederum In- formationen von wenigstens einem Bandpositionssensor erhält. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Bandpositionssensoren vorhanden, nämlich ein rechter Bandpositionssensor 84 und ein linker Bandpositionssensor 86. Diese Bandpositionssensoren können beispielsweise als einfache Lichtschranken ausgebildet sein, welche ein Signal an die Steuerung abgeben, wenn die Bandkante eine vorgegebene Position nach außen überschreitet. Wird der Steuerung eine Positionsüberschreitung nach rechts gemeldet, so steuert diese das Stellelement so an, dass das Lager 15 in Richtung A bewegt wird, wodurch sich das Band zu rück zur Mitte bewegt. Wird der Steuerung eine Positionsüberschreitung nach links gemeldet, so steuert diese das Stellelement so an, dass das Lager 15 in Richtung B bewegt wird. Es ist also ein einfacher Regelkreis zur Zentrierung des Transportbandes gebildet. Natürlich könnte auch ein aufwendigerer (gegebenen- falls einziger) Bandpositionssensor eingesetzt werden. In der Regel ist eine solche Zentrierung an einem Bandende (vorzugsweise am nicht angetriebenen Ende des Transportbandes) ausreichend. Die Stelleinrichtung kann so ausgebildet sein, dass sie beide Bewegungen aktiv ausführt, oder das Lager 15 kann in einer Richtung (beispielsweise mittels einer Feder) vorgespannt sein. Das Transportband 25 ist erfindungsgemäß als Streckmetaliband ausgeführt, wozu die Stirnseiten eines Streckmetall-Streifens passender Länge und Breite miteinander verbunden sind, insbesondere mittels Plasma- oder Laserschweißen. Vor diesem Verbinden wird der Streckmetall-Streifen vorzugsweise kalandriert. Die Figur 3 zeigt einen kleinen Ausschnitt eines geeigneten Streckmetalls, die Figur 4 zeigt einen Schnitt entlang der Ebene A-A in Figur 3. Die Durchbrechungen des Streckmetalls sind zueinander gleichartige Rauten mit einer ersten Achse A1 und einer zweiten Achse A2. Vorzugsweise sind die Achsen ungleich lang und die kürzeren Achsen (hier die ersten Achsen A1) zeigen in Transportrichtung T. Hierdurch ist das Transportband zwischen den Walzen sehr eben und passt sich dennoch den Radien der Walzen an. Vorzugsweise beträgt die Länge der ersten Achsen A1 zwischen 1 ,5 mm und 4 mm und die Länge der zweiten Achsen zwi- schen 2,5 mm und 6 mm. Der freie Querschnitt des Transportbandes beträgt vor zugsweise zwischen 50% und 70%.

Wie man der Figur 4 entnimmt, ist die Dicke des Streckmetalls im Bereich der „Knoten“, welche zwischen jeweils vier Durchbrechungen angeordnet sind, nach einer Seite etwas erhöht, sodass sich eine im Wesentlichen ebene erste Oberfläche 26a und eine zweite Oberfläche 26b mit leichten Erhöhungen 26b ergibt. Diese Struktur ergibt sich bei vielen kalandrierten Streckmetallen automatisch. Die Stirnseiten des Streckmetalistreifens sind so zum Transportband verbunden, dass die erste Oberfläche 26a nach innen und die zweite Oberfläche 26b nach außen zeigt, sodass die transportierten Bögen im Transportabschnitt 25a ausschließlich auf diesen Erhöhungen 26b' aufliegen. Dies hat unter anderem Vorteile hinsicht- lieh der Rückreflexion der Laserstrahlen. Die Gesamtdicke d _g des Streckmetalls beträgt vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 0,5 mm. Das Streckmetall besteht vorzugsweise aus Edelstahl.

Optional kann die Transportvorrichtung 10 noch beispielsweise folgende darge- stellte Elemente aufweisen: Eingangsrollen 23, eine Ausgangsrolle 20 und eine untere Reinigungsbürste 22 oder eine Reinigungsstation. Eine bevorzugte Aus führungsform einer solchen Reinigungsstation wird später mit Bezug auf die Figur 5 erläutert. Oberhalb der Transportvorrichtung 10 ist der Schnittlaser 30 angeordnet.

Der Betrieb der Vorrichtung erfolgt, wie dies bereits erwähnt wurde, kontinuierlich und bei vorzugsweise konstanter Transportgeschwindigkeit. Durch die Axiallüfter 16, welche Luft durch den oberen Abschnitt 25a des Transportbandes 25 saugen, werden die von der Zuführeinheit 40 positionsgenau zugeführten Papierzuschnitte in Position gehalten. Die von den Axiallüftern 16 ausgestoßene Luft tritt durch den unteren Abschnitt 25b des Transportbandes wieder aus und trägt somit weiterhin zu einer Reinigung des rücklaufenden Abschnittes des Transportbandes 25 bei. Das Vorsehen von Axiallüftern hat gegenüber dem Vorsehen eines Saugkastens noch die weiteren großen Vorteile eines deutlich verringerten Energiebedarfes und einer deutlich verringerten Geräuschentwicklung (bei herkömmlichen Saug- kästen werden in der Regel Radialverdichter als Unterdruckerzeuger eingesetzt).

Der Laser 30 schneidet die auf dem oberen Abschnitt des Transportbandes lie- genden Papierzuschnitte, welche die Transportvorrichtung 10 an der hinteren Walze 12b verlassen und über die Abfuhreinheit 50 abgeführt werden.

Um das Transportband 25 spannen zu können, weist zumindest ein Ende jeder Seitenwange einen sich in Transportrichtung erstreckenden Schlitz auf, durch welchen sich die Achse einer Walze erstreckt, sodass der Abstand der beiden Walzen 12a, 12b veränderbar ist und somit das Transportband 25 gespannt wer den kann. Dies ist hier nicht im Detail beschrieben, jedoch aus der gattungsbildenden WO 2014/121939 A1 bekannt. Somit kann das Transportband 25 auch im fertigen, also zu einer Endlosschlaufe geschweißten Zustand, montiert werden, wobei es seitlich auf die Walzen 12a, 12b aufgeschoben wird, hierbei müssen gegebenenfalls Nebenaggregate wie die Eingangsrollen 23 usw. abmontiert sein. Die Figur 5 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung einer Reinigungsstation 70, wel- che unterhalb des rücklaufenden Abschnitts 25 des Transportbandes 25, beispielsweise an der Stelle der oben erwähnten Reinigungsbürste 22, angeordnet werden kann. Diese Reinigungsstation 70 weist eine um eine Achse 73 antreibba- re Reinigungswalze 71 und einen oben offenen Behälter 76 zur Aufnahme von Reinigungsflüssigkeit 77 (im einfachsten Fall Wasser) auf. Vorzugsweise ist weiterhin eine Abstreifwalze 78 vorgesehen, welche gegenläufig zur Reinigungswal ze angetrieben wird. Zumindest die äußere Mantelschicht der Reinigungswalze 71 ist als Schwamm (Schwamm-Mantel 74 - Figur 11) oder in Form einer Bürste (Bürsten-Mantel 75 - Figur 12) ausgebildet. Die Reinigungswalze 71 wird vor- zugsweise in der selben Drehrichtung wie die Walzen 12a, 12b angetrieben.

Die Reinigungswalze 71 ist so positioniert, dass sie von unten gegen den rücklau- fenden Abschnitt 25b des Transportbandes 25 drückt und mit einem unteren Teil in die Reinigungsflüssigkeit 77 eintaucht. Durch die Drehung der Reinigungswalze wird ständig neue Reinigungsflüssigkeit 77 aufgenommen und zum rücklaufenden Abschnitt 25b des Transportbandes gefördert. Durch die Abstreifrolle, welche in Drehrichtung der Reinigungswalze zwischen der Reinigungsflüssigkeit und dem Transportband angeordnet ist, lässt sich das Maß der Befeuchtung des rücklau fenden Abschnitts einstellen. Hierzu ist der radiale Abstand zwischen Reini- gungswalze und Abstreifwalze 78 vorzugsweise einstellbar.

Die feuchte Reinigung (insbesondere mithilfe der eben beschriebenen Reini gungsstation) hat mehrere Vorteile. Zunächst lässt sich eine gute Reinigung des Transportbandes von Abbrand, Asche und dergleichen erzielen. Weiterhin hat auch die Befeuchtung des Transportbandes als solche Vorteile: Zum einen ent steht - zusätzlich begünstigt durch die Anordnung der Axiallüfter - Verdunstungs- käite, das heißt, das Transportband, dessen oberer Abschnitt 25a mit Laserenergie beaufschlagt wird, wird gekühlt. Weiterhin kann die Befeuchtung so eingestellt werden, dass dem Transportband auch noch an seinem oberen Abschnitt 25a eine gewisse Menge an Flüssigkeit anhaftet. Diese anhaftende Flüssigkeit ver- bessert die Adhäsion von Abbrand, Asche und dergleichen, sodass diese die Rückseite des bearbeiteten Papiers nicht verschmutzen. Die Gewebestruktur des metallenen Transportbandes begünstigt stark das gewollte Anhaften von Flüssigkeit.

Abschließend sei noch zu erwähnen, dass sich die beschriebene Bearbeitungs- Vorrichtung außer für die Bearbeitung von Papier auch für die Bearbeitung ande- rer flächiger Elemente wie beispielsweise Pappe, Wellpappe, Textilien, Leder o- der Kunststofffolien eignet.