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Dokumentenidentifikation DE202006002229U1 29.06.2006
Titel Vorrichtung zum Bearbeiten einer Materialbahn
Anmelder Mundorf, Edmund, 53844 Troisdorf, DE
Vertreter Müller-Gerbes Wagner Albiger Patentanwälte, 53225 Bonn
DE-Aktenzeichen 202006002229
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 29.06.2006
Registration date 24.05.2006
Application date from patent application 13.02.2006
IPC-Hauptklasse B31B 1/14(2006.01)A, F, I, 20060213, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer in einer Förderrichtung geförderten Materialbahn, umfassend einen oberhalb der Förderbahn angeordneten Oberbalken und einen unterhalb der Materialbahn angeordneten Unterbalken, die sich jeweils quer zur Förderrichtung der Materialbahn erstrecken und zum Bearbeiten der Materialbahn taktweise gegenläufig bis zur Anlage aneinander unter Zwischenlage der Materialbahn bewegbar sind, wobei zum Bewegen von Ober- und Unterbalken ein Antrieb vorgesehen ist.

Als Materialbahn im Sinne der Erfindung kommen insbesondere Folienbahnen aus Kunststoff, Laminate, Papier- und/oder Pergamentbahnen in Betracht.

Vorrichtungen zum Bearbeiten einer Materialbahn sind vielfältig bekannt und werden z. B. zum Querschweißen oder Quertrennschweißen von Kunststofffolien z. B. in Folienschweißautomaten zur Konfektionierung von Kunststofffolie zu Beuteln, Säcken und dergleichen mehr eingesetzt. Hierbei bewirken die beweglichen Ober- und Unterbalken beim taktweisen Zusammenführen bis zur Anlage aneinander unter Zwischenlage der Materialbahn die gewünschte Bearbeitung derselben, wozu sie mit entsprechenden Werkzeugen ausgerüstet werden. Beispielsweise können Schweißbalken für eine Verschweißung der Materialbahn, Schneidbalken für ein Schneiden der Materialbahn, Stanzbalken zum Ausstanzen von Bereichen der Materialbahn, Prägebalken zum Prägen der Materialbahn oder Perforierbalken zum Perforieren der Materialbahn vorgesehen sein.

Wesentliches Merkmal der bekannten Vorrichtungen zum Bearbeiten einer Materialbahn ist es, dass der Ober- und Unterbalken zum Bearbeiten der Materialbahn mittels eines Antriebes aneinander unter Zwischenlage der Materialbahn zur Anlage gebracht werden und nachfolgend voneinander weg bewegt werden, um die Materialbahn freizugeben und einen Vorschub der Materialbahn in Förderrichtung bis zum nächsten Arbeitstakt zum Bearbeiten derselben zu ermöglichen.

Andererseits ist man bestrebt, zur Leistungssteigerung der bekannten Vorrichtungen die Breite der verarbeitbaren Materialbahn möglichst groß zu wählen, was eine entsprechende Breite der sich quer zur Förderrichtung erstreckenden Ober- und Unterbalken und entsprechend massive Bauweise und hohes Gewicht derselben mit sich bringt, da sich die Ober- und Unterbalken im laufenden Betrieb nicht übermäßig durchbiegen dürfen. Gleichzeitig werden jedoch die Anforderungen an die Leistung der Vorrichtung immer höher, so dass es erforderlich ist, diese mit immer höheren Taktzahlen und entsprechender Vorschubgeschwindigkeit der Materialbahn zu betreiben. Dies bringt das Problem mit sich, dass die großen und schweren Ober- und Unterbalken bislang mit entsprechend leistungsstarken, aufwendigen und damit kostenintensiven Antrieben bewegt werden müssen, da hohe Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte für die Realisierung der hohen Taktzahlen notwendig sind. Dies ist jedoch sehr aufwendig und erscheint von daher verbesserungswürdig.

Darüber hinaus sind große und damit schwere Ober- und Unterbalken, wenn diese mit hoher Taktzahl betrieben werden, hinsichtlich ihres Anpressdruckes, den sie gemeinsam auf die Materialbahn während der Bearbeitung ausüben, nur sehr schwer kontrollierbar, da bei den erforderlichen hohen Taktzahlen durch die hohe Massenträgheit der schnell bewegten Ober- und Unterbalken eine exakte Steuerung außerordentlich schwierig wird.

Als Antriebe werden bislang üblicherweise über Kurbeltriebe, Kurven- und Exzentertriebe auf Ober- und Unterbalken einwirkende starke Elektromotoren, Positions- und Servomotoren oder auch direkt mit dem Ober- bzw. Unterbalken verbundene Linearantriebe, wie Pneumatikzylinder, eingesetzt. Diesen Antrieben ist überdies zueigen, dass sie sich im Falle von Produktionsumstellungen nur schwierig an geänderte Erfordernisse hinsichtlich Anpressdruck, Verweildauer auf der Oberfläche der Materialbahn und Taktzahl anpassen lassen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer Materialbahn vorzuschlagen, die die eingangs genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet und sich darüber hinaus in rationeller Weise herstellen lässt.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausbildung einer Vorrichtung zum Bearbeiten einer in einer Förderrichtung geförderten Materialbahn gemäß den Merkmalen des Schutzanspruches 1 vorgeschlagen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von den bekannten Vorrichtungen einen neuartigen Antrieb für den Ober- und Unterbalken vor, mit dem die eingangs genannten Nachteile des Standes der Technik auf überraschend einfache Weise überwunden werden.

Der erfindungsgemäße Antrieb umfasst einen zwischen einer oberen Umlenkrolle und einer unteren Umlenkrolle umlaufenden Zugmitteltrieb, der mit einem Antriebsmotor in Wirkverbindung steht und zwischen den Umlenkrollen in zwei Trume unterteilt ist, die sich notwendigerweise bei Bewegung des Zugmitteltriebes in gegenläufiger Richtung bewegen. Dementsprechend ist der Oberbalken mit dem einen Trum und der Unterbalken mit dem anderen Trum des Zugmitteltriebes verbunden, so dass bei Antrieb des Zugmitteltriebes in eine Richtung die gewünschte gegenläufige Bewegung von Ober- und Unterbalken unmittelbar bewirkt ist.

Der im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzte Zugmitteltrieb unterliegt keinen generellen konstruktiven Beschränkungen, solange er in der Lage ist, die erforderlichen Antriebskräfte möglichst schlupffrei zu übertragen. Vorteilhaft ist jedoch der Zugmitteltrieb als formschlüssiger Zugmitteltrieb mit einem zwischen den Umlenkrollen endlos umlaufenden Zahnriemen oder einer endlos umlaufenden Kette ausgebildet, die nicht nur preiswert sind, sondern die erforderlichen Antriebskräfte auch zuverlässig übertragen können.

Es ist jedoch auch vorstellbar, den Zugmitteltrieb als reibschlüssigen Zugmitteltrieb mit entsprechenden Riemen oder auch an den Umlenkrollen gelenkig befestigte Koppelstangen vorzusehen, die jeweils einen Trum des Zugmitteltriebes bilden.

Mit besonderem Vorteil ist beidseits des Ober- und Unterbalkens jeweils ein Zugmitteltrieb vorgesehen und die jeweiligen oberen Umlenkrollen und unteren Umlenkrollen jedes Zugmitteltriebes sind auf jeweils gemeinsamen Wellen angeordnet, so dass sie synchron die Antriebskräfte an beiden Enden des Ober- und Unterbalkens an den dortigen Befestigungspunkten übertragen können.

Zur exakten Führung der Ober- und Unterbalken sind bevorzugt Führungssäulen vorgesehen, wobei Ober- und Unterbalken mittels entsprechender Gleitbuchsen auf den Führungssäulen geführt sind. Auch hierbei ist die Erfindung nicht auf die Ausbildung derartiger Führungssäulen und Gleitbuchsen beschränkt, sondern es können auch andere geeignete Linearführungen für den Ober- und Unterbalken vom Fachmann entsprechend ausgewählt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Oberbalken und der Unterbalken gleiche Massen aufweisen. Auf diese Weise wird bei der erfindungsgemäßen Befestigung des Oberbalkens an dem einen Trum und des Unterbalkens an dem anderen Trum des Zugmitteltriebes erreicht, dass sich die jeweiligen Massen von Ober- und Unterbalken über den Zugmitteltrieb aufheben, so dass eine lastneutrale Aufhängung von Ober- und Unterbalken innerhalb der Vorrichtung erzielt wird. Durch diese lastneutrale Aufhängung kann sodann der erforderliche Antriebsmotor für den Zugmitteltrieb leistungsmäßig deutlich geringer dimensioniert werden, als es bei den bekannten Vorrichtungen der Fall gewesen ist, da sich Ober- und Unterbalken aufgrund der lastneutralen Aufhängung bereits mit geringen Antriebskräften und hoher Reaktionsschnelligkeit bewegen lassen.

Die lastneutrale Aufhängung von Ober- und Unterbalken bietet darüber hinaus den Vorteil, dass die auf die Materialbahn bei der Bearbeitung ausübbaren definierten Andruckkräfte ausserordentlich exakt und wiederholgenau eingestellt werden können, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch die Bearbeitung von Materialbahnen ermöglicht, die bislang nur unter größten Schwierigkeiten bearbeitbar waren. Als Beispiel sei die Verschweißung von Materialbahnen aus Biopolymeren genannt, die aufgrund des außerordentlich engen Temperaturfensters der eingesetzten Biopolymere beim Verschweißen höchste Anforderungen an die Genauigkeit der hierfür eingesetzten Vorrichtung stellen. Es hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, dass diese Anforderungen von einer erfindungsgemäß ausgestalteten Vorrichtung problemlos erreicht werden können.

Darüber hinaus zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgrund der lastneutralen Aufhängung von Ober- und Unterbalken durch einen besonders ruhigen und gleichmäßigen Lauf aus.

Es versteht sich, dass der Ausgleich der Massen von Ober- und Unterbalken zum einen durch konstruktiv übereinstimmende Auslegung derselben oder aber auch durch entsprechende Anbringung von zusätzlichen Gewichten an Ober- oder Unterbalken bei Bedarf erreicht werden kann.

Gemäß einem Vorschlag der Erfindung umfasst der Antriebsmotor der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen drehenden Motor, z. B. einen Drehstrom-, Positionier- oder Servomotor mit einem nachgeordneten Exzentergetriebe, welches die Drehbewegung des Motors in eine Linearbewegung umformt und mit dem Zugmitteltrieb in Wirkverbindung steht. Anstelle des Exzentergetriebes wäre es jedoch auch denkbar, einen drehenden Motor unmittelbar mit dem Zugmitteltrieb zu verbinden, wenn es sich bei dem drehenden Motor um einen definierte Rotationswinkel ausführenden Schrittmotor handelt.

Unabhängig davon, ob es sich bei dem drehenden Motor um einen Schrittmotor oder einen solchen mit einem nachgeordneten Exzentergetriebe handelt, stehen erfindungsgemäß verschiedene Betriebsweisen zur Verfügung, die unterschiedliche Arten der Folienbearbeitung ermöglichen.

So kann der drehende Motor zum Bearbeiten der Materialbahn taktweise mit einer reversierenden Rotationsbewegung um 90° oder 180° betreibbar sein, um während der Rotation um 90° bzw. 180° Arbeitstakte der Bearbeitung der Materialbahn auszuführen, was nachfolgend noch näher erläutert wird.

Alternativ kann aber auch der drehende Motor zum Bearbeiten der Materialbahn taktweise mit einer Rotationsbewegung um 360° betreibbar sein, um einen Arbeitstakt zum Bearbeiten der Materialbahn auszuführen. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, lässt sich nämlich durch diesen Winkelbereich innerhalb eines Arbeitstaktes auch die Hubhöhe bestimmen, um die der Ober- und Unterbalken mittels des Zugmitteltriebes in einem Arbeitstakt voneinander weg bzw. aufeinander zu bewegt werden, was je nach Werkzeugausrüstung des Ober- und Unterbalkens entsprechende Anpassungen ermöglicht.

Darüber hinaus kann zwischen dem Exzentergetriebe und dem Zugmitteltrieb ein Linearantrieb vorgesehen sein, der taktweise in Abhängigkeit von der Bewegung des drehenden Motors betätigbar ist. Dieser Linearantrieb kann je nach Erfordernis gleich- oder gegenläufig zum Exzentergetriebe betrieben werden. Im Falle der gleichläufigen Bewegung zum Exzentergetriebe dient der Linearantrieb, der beispielsweise als Pneumatik- oder Hydraulikzylinder ausgebildet sein kann, zur Erhöhung des Anpressdruckes von Ober- und Unterbalken auf die Materialbahn während der Bearbeitung, während der Linearantrieb bei gegenläufigem Betrieb zum Exzentergetriebe ein Berühren der Materialbahn durch Ober- und Unterbalken verhindert, indem die Bewegungsrichtung von Ober- und Unterbalken aufeinander zu mit einer gegenläufigen Bewegung überlagert wird, so dass eine Anlage von Ober- und Unterbalken aneinander unter Zwischenlage der Materialbahn in Summe verhindert wird. Ein solcher Betrieb ermöglicht es somit, gesteuerte Aussetzer der Bearbeitung der Materialbahn in einem Arbeitstakt zu erzeugen, um z. B. bei der Verschweißung von Folienbeuteln nur in jedem zweiten Arbeitstakt eine Verschweißung vorzunehmen.

In einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Antriebsmotor einen Linearmotor umfasst, der mit dem Zugmitteltrieb unmittelbar in Wirkverbindung steht und hierüber die Bewegung von Ober- und Unterbalken veranlasst.

Unabhängig von der Art des vorgesehenen Antriebes kann eine Steuerungseinrichtung vorgesehen sein, mittels derer der Antriebsmotor und/oder der Linearantrieb mit variabler Geschwindigkeit steuerbar ist, so dass der Antrieb in einzelnen Unterabschnitten eines Arbeitstaktes unterschiedlich schell laufen kann und somit bei Ausbildung von Ober- und Unterbalken als Schweißbalken eine frei einstellbare Schweißzeitverlängerung bewirkt werden kann.

Die vorangehend beschriebene Vorrichtung mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Antrieb kann jedoch nicht nur mit Ober- und Unterbalken als Schweißbalken ausgebildet sein, sondern auch Schneidbalken, Stanzbalken, Prägebalken oder Perforierbalken oder jegliches andere geeignete Werkzeug zur Bearbeitung der Materialbahn umfassen.

In jedem Falle ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung, die für die Bearbeitung einer Materialbahn bestimmenden Parameter frei definierbar einzustellen, insbesondere

  • 1. Temperatur bei Schweiß- und/oder Prägevorgängen,
  • 2. Schweiß-, Präge-, Schnitt-Positionierung,
  • 3. Bearbeitungs- bzw. Anpressdruck,
  • 4. elektronisch einstellbare Verweil- bzw. Beschleunigungszeit.

Die Verweil- bzw. Beschleunigungszeit kann auf alle bearbeitbaren Materialien individuell eingestellt werden und kann durch eine automatische RESET-Funktion z. B. von einem nachfolgenden Materialbahn-Vorschubsignal überwacht und rechtzeitig zurückgesetzt werden, um eine Fehlbedienung und ein Abreißen der Materialbahn auszuschliessen. Die maximal mögliche Einstellung der Verweil- bzw. Schweißzeit wird von der Maschinensteuerung ausgewiesen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bearbeiten einer Materialbahn in Förderrichtung der Materialbahn betrachtet,

2 die Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Pfeil V in 1,

3a bis 3c die Vorrichtung gemäß 2 in aufeinanderfolgenden Betriebspositionen eines Arbeitstaktes in einer ersten Betriebsweise,

4a bis 4d die Vorrichtung gemäß 2 in aufeinanderfolgenden Betriebspositionen eines Arbeitstaktes in einer alternativen Betriebsweise zu den 3a bis 3c,

5a bis 5c in einer weiteren alternativen Arbeitsweise die Vorrichtung gemäß 2 in aufeinanderfolgenden Betriebspositionen eines Arbeitstaktes,

6a eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit aneinander anliegendem Ober- und Unterbalken,

6b die Vorrichtung gemäß 6a mit voneinander abgehobenem Ober- und Unterbalken.

In den 1 und 2 ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer in einer Förderrichtung F mittels nicht näher dargestellter Fördereinrichtungen geförderten Materialbahn 1 dargestellt. Die Vorrichtung umfasst hierzu zwei zwischen Seitenteilen 7a, 7b der Vorrichtung taktweise gegenläufig in Pfeilrichtung P1 bzw. P2 aufeinander zu bewegbare Ober- und Unterbalken 2, 3, die in der in den 1 und 2 dargestellten Schließstellung unter Zwischenlage der Materialbahn 1 aneinander zur Anlage kommen, wobei sich der Oberbalken 2 oberhalb und der Unterbalken 3 unterhalb der Materialbahn 1 befindet und sich sowohl der Oberbalken 2 wie auch der Unterbalken 3 quer zur Förderrichtung F der Materialbahn 1 erstrecken.

Zur entsprechenden Führung der Ober- und Unterbalken 2, 3 in vertikaler Richtung in Pfeilrichtung P1 bzw. P2 sind hierzu an den Seitenteilen 7a, 7b Führungssäulen 8 befestigt, in denen die jeweiligen Enden von Ober- und Unterbalken 2, 3 mittels entsprechender Gleitbuchsen 23, 33 geführt sind.

Wenn Ober- und Unterbalken 2, 3, wie in den 1 und 2 dargestellt, aneinander unter Zwischenlage der Materialbahn 1 zur Anlage kommen, erfolgt eine Bearbeitung der Materialbahn in einem Arbeitstakt und nachfolgend werden Ober- und Unterbalken 2, 3 entgegen Pfeilrichtung P1 bzw. P2 voneinander entfernt, so dass die Materialbahn 1 freigegeben und ein Vorschub in Förderrichtung F erfolgen kann, bis beim nächsten Arbeitstakt erneut Ober- und Unterbalken 2, 3 zur Bearbeitung der Materialbahn aneinander zur Anlage gebracht werden.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind der Oberbalken 2 und der Unterbalken 3 zur Verschweißung der Materialbahn 1 vorgesehen und tragen von daher entlang ihrer der Materialbahn 1 zugewandten Oberfläche ein entsprechendes Werkzeug, hier Schweißbalken 21, 31, die mit nicht näher dargestellten Einrichtungen auf die für die Verschweißung der Materialbahn 1 erforderliche Temperatur gebracht werden.

Aus der Darstellung in 1 erkennt man ferner eine Reihe von Justierschrauben 20, 30, mit denen die am Oberbalken 2 und Unterbalken 3 befestigten Schweißbalken 21, 31 auf Planlage ausgerichtet und Durchbiegungen kompensiert werden können.

Die Bewegung von Oberbalken 2 und Unterbalken 3 in Pfeilrichtung P1, P2 bzw. entgegengesetzt hierzu entlang der Führungssäulen 8 wird mittels eines Antriebes bewirkt, der nachfolgend näher erläutert wird.

Wie insbesondere aus der Darstellung gemäß 2 ersichtlich, ist zum Antrieb von Oberbalken 2 und Unterbalken 3 ein Zugmitteltrieb 9 vorgesehen, der von einem endlos über eine obere Umlenkrolle 5 oberhalb des Oberbalkens 2 und eine untere Umlenkrolle 6 unterhalb des Unterbalkens 3 geführten Zahnriemen oder Kette gebildet ist, wobei der Zugmitteltrieb 9 im Bereich zwischen oberer Umlenkrolle 5 und unterer Umlenkrolle 6 in zwei Trume 9a, 9b unterteilt ist.

Mittels einer entsprechenden Klemmvorrichtung 22 ist der Oberbalken 2 an einem Trum 9a befestigt, während der Unterbalken 3 mittels einer entsprechenden Klemmvorrichtung 32 am anderen Trum 9b befestigt ist.

Der Darstellung gemäß 1 ist überdies entnehmbar, dass nicht nur einer der in 2 dargestellten Zugmitteltriebe 9 vorgesehen ist, sondern beidseits von Ober- und Unterbalken 2, 3 jeweils ein Zugmitteltrieb mit oberen und unteren Umlenkrollen 5, 6 vorgesehen ist, wobei die oberen und unteren Umlenkrollen 5, 6 jeweils auf gemeinsamen Achsen 44, 60 gelagert sind und die jeweilige Befestigung an den Trumen 9a, 9b übereinstimmend vorgenommen ist. Die Zugmitteltriebe 9 sind jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in 1 nicht eingezeichnet.

Mit besonderem Vorteil sind der Oberbalken 2 und der Unterbalken 3 mit gleichen Massen ausgebildet, was einerseits durch konstruktiv gleiche Ausbildung oder aber auch durch entsprechende Anbringung zusätzlicher Gewichte an Ober- oder Unterbalken 2, 3 nach Bedarf bewirkt werden kann. Infolge dieser Massengleichheit und der Befestigung des Oberbalkens 2 an einem Trum 9a und des Unterbalkens 3 am anderen Trum 9b wird eine lastneutrale Aufhängung von Ober- und Unterbalken 2, 3 am Zugmitteltrieb 9 bewirkt, da sich die jeweiligen Massen von Ober- und Unterbalken 2, 3 innerhalb des Zugmitteltriebes 9 gegenseitig aufheben. Demzufolge sind der Oberbalken 2 und der Unterbalken 3 unabhängig von ihrer tatsächlichen Masse aufgrund des jeweiligen Gegengewichtes in Form des Unterbalkens 3 bzw. Oberbalkens 2 mit geringer Trägheit und geringem Kraftaufwand in Pfeilrichtung P1 bzw. P2 oder entgegengesetzt hierzu bewegbar.

Um nunmehr diese Bewegungen des Oberbalkens 2 bzw. Unterbalkens 3 in Pfeilrichtung P1 bzw. P2 oder entgegengesetzt hierzu im Zuge eines Arbeitstaktes definiert ablaufen zu lassen, ist ein Antriebsmotor 4 vorgesehen, der im Ausführungsbeispiel gemäß 1 von einem drehenden Elektromotor mit einem nachgeordneten Getriebe 4a gebildet wird, dem auf der Antriebswelle ein Exzenterantrieb 40 nachgeordnet ist, welcher über sein Exzenterritzel 40a und das Exzentergehäuse 40b die Drehbewegung des Antriebsmotors 4 gemäß Pfeil M1 in 2 in eine lineare bzw. translatorische Bewegung M2.1 umwandelt. An dem Gehäuse 40b des Exzentergetriebes 40 ist darüber hinaus ein Linearantrieb 42 in Gestalt z. B. eines Pneumatikzylinders (Federspeicher) befestigt, dessen Kolbenstange an ihrem freien Ende mit einem Gelenkkopf 42a ausgebildet ist, welcher seinerseits mit einem Antriebshebel 43 verbunden ist. Der Antriebshebel 43 wiederum ist starr mit der Achse 44 verbunden, auf welchem die oberen Umlenkrollen 5 der Zugmitteltriebe 9 angeordnet sind.

Wenn demgemäß der Antriebsmotor 4 eine Drehbewegung gemäß Pfeil M1 ausführt, wird diese vom Exzentergetriebe 40 in eine lineare Bewegung M2.1 umgewandet, die über den Antriebshebel 43 wiederum in eine Drehbewegung M3 der Achse 44 und damit der Umlenkrollen 5 der Zugmitteltriebe 9 umgewandelt wird. In deren Folge bewegen sich die beiden Trume 9a, 9b des Zugmitteltriebes 9 gegenläufig in Pfeilrichtung M4 bzw. M5, so dass der Ober- und Unterbalken 2, 3 gegenläufig aufeinander zu bewegt bzw. voneinander entfernt werden.

Beispielsweise wird bei Bewegung der Antriebswelle 44 in der Darstellung gemäß 2 im Uhrzeigersinn der Trum 9b und damit der daran befestigte Unterbalken 3 in Pfeilrichtung M5 vertikal nach oben bewegt, während sich gleichzeitig der Trum 9a mit dem daran befestigten Oberbalken 2 um den gleichen Betrag vertikal gemäß Pfeil M4 nach unten bewegt, bis die beiden Schweißleisten 21, 31 von Oberbalken 2 und Unterbalken 3 unter Zwischenlage der Materialbahn 1 aneinander zur Anlage kommen.

Bei entgegengesetzter Bewegung in Pfeilrichtung M3 entgegen des Uhrzeigersinnes erfolgt die umgekehrte Bewegung, und die beiden gemäß Darstellung in 2 aneinander zur Anlage kommenden Ober- und Unterbalken 2, 3 werden voneinander entfernt, indem sich der Oberbalken 2 mit dem Trum 9a vertikal nach oben und der Unterbalken 3 mit dem Trum 9b vertikal nach unten bewegt.

Damit diese Bewegung über den Zugmitteltrieb 9 und seine beiden Trume 9a, 9b stets schlupffrei übertragen werden kann, ist eine Spannvorrichtung 41 vorgesehen, mittels derer der Abstand der Achsen 44, 60 voneinander eingestellt und damit die Spannung des Zugmitteltriebes 9 eingestellt werden kann.

Aus der vorangehenden prinzipiellen Beschreibung des Antriebes ist ersichtlich, dass sich verschiedene nachfolgend erläuterte Betriebsweisen der erfindungsgemäßen Vorrichtung infolge des eingesetzten Zugmitteltriebes 9 ergeben, nämlich entweder durch einen oszillierenden bzw. reversierenden oder kontinuierlichen Drehantrieb mittels des Antriebsmotors 4.

In einer ersten in den 3a bis 3c dargestellten Betriebsweise erkennt man in der 3a, dass sich das Exzenterritzel 40a in seiner höchsten und demgemäß das Exzentergehäuse 40b in seiner tiefsten Position befindet. In dieser Stellung, die einer Wartungs- oder Montagestellung entspricht, sind der Oberbalken 2 und der Unterbalken 3 am weitesten voneinander entfernt. Diese Stellung kann außerhalb des taktweisen Betriebes, wie er nachfolgend erläutert wird, angefahren werden.

Die beiden Betriebspositionen sind in den 3b und 3c dargestellt.

In der Darstellung gemäß 3b befindet sich das Exzenterritzel 40a in einer 9-Uhr-Position, demgemäß sind Ober- und Unterbalken 2, 3 gegenüber 3a in einem geringeren Abstand voneinander angeordnet, kommen jedoch nicht aneinander zur Anlage und berühren demgemäß auch die Materialbahn 1 nicht. Die 3b ist demgemäß die Vorschubposition, in welcher die Materialbahn 1 taktweise um einen gewissen Betrag vorgeschoben wird.

Zur Bearbeitung der Materialbahn führt ausgehend von der 3b der Antriebsmotor 4 eine Rotation um 90° aus, in deren Folge das Exzenterritzel 40a in eine 6-Uhr-Position verfahren wird und das Exzentergehäuse 40b in seiner tiefsten Position befindlich ist. Die entsprechende Bewegung des Zugmitteltriebes und seiner beiden Trume 9a, 9b bewirkt in dieser Position gemäß 3c, dass der Oberbalken 2 und der Unterbalken 3 aneinander unter Zwischenlage der Materialbahn 1 zur Anlage kommen und dementsprechend die Bearbeitung, etwa Verschweißung der Materialbahn 1 erfolgen kann, wohingegen durch entgegengesetzte Bewegung um 90° wiederum die Öffnungsstellung gemäß 3b erreicht werden kann, so dass ein Vorschub der Materialbahn 1 um den gewünschten Längenbetrag erfolgen kann.

Aus der vorangehend erläuterten Abfolge ist somit ersichtlich, dass neben der Montage- bzw. Wartungsposition gemäß 3a ein taktweiser Betrieb der Vorrichtung gemäß den beiden Endzuständen in 3b und 3c erreicht werden kann, indem der Antriebsmotor und seine nachgeordneten Teile eine reversierende Rotationsbewegung um 90° gemäß Pfeil M1 ausführen.

Da der Ober- und Unterbalken 2, 3, wie vorangehend erläutert, lastneutral innerhalb des Zugmitteltriebes und seiner beiden Trume 9a, 9b aufgehangen sind, kann diese 90°-Reversierbewegung außerordentlich schnell mit geringer Antriebsleistung und geringen Beschleunigungs- und Verzögerungskräften nahezu unabhängig von der tatsächlichen Masse von Ober- und Unterbalken 2, 3 mit einem reaktionsschnellen Antrieb bewirkt werden, so dass einerseits eine außerordentlich schonende Behandlung der Materialbahn 1 und andererseits eine außerordentlich hohe Taktzahl der Vorrichtung erreicht werden kann.

Es versteht sich, dass durch entsprechende Steuerung des Antriebsmotors 4 die Verweildauer der beiden in 3c aneinander unter Zwischenlage der Materialbahn 1 zur Anlage kommenden Ober- und Unterbalken 2, 3 weitestgehend flexibel gesteuert werden kann, so dass z. B. die jeweilige Bearbeitungsdauer innerhalb eines Arbeitstaktes in weiten Grenzen bestimmt werden kann. Beispielsweise kann eine Schweißdauerverlängerung durch langsamen Antrieb in der Stellung gemäß 3c bewirkt werden.

Die in den 3a bis 3c dargestellte Betriebsweise eignet sich insbesondere zum Schweißen und Prägen einer Materialbahn, beispielsweise bei der Erstellung von Siegelnähten, da hier hohe Schweißleistungen erzielt werden können.

Demgegenüber zeigen die 4a bis 4d eine abgewandelte Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hierbei zeigt die 4a übereinstimmend zur 3a eine Montage- oder Wartungsposition, in welcher das Exzenterritzel 40a in einer 12-Uhr-Position steht und demgemäß das Exzentergehäuse 40b in seiner höchsten Stellung befindlich ist, so dass Ober- und Unterbalken 2, 3 am weitesten voneinander entfernt positioniert sind.

Die einzelnen Positionen eines Arbeitstaktes sind hingegen in den 4b bis 4d dargestellt, die über einen reversierenden Betrieb des Antriebsmotors 4 in einer 180°-Rotation gemäß Pfeil M1 erreicht wird.

Hierbei entspricht die Darstellung gemäß 4b der zuvor bereits erläuterten 3b und die Darstellung gemäß 4c der Darstellung gemäß 3c, d. h. in 4b ist die Vorschubposition dargestellt, während in 4c der Ober- und Unterbalken 2, 3 aneinander zur Anlage kommen und die Materialbahn 1 bearbeiten und bei weiterer Rotation in die Position gemäß 4d, in der sich das Exzenterritzel 40a in einer 3-Uhr-Position befindet, der Oberbalken 2 und der Unterbalken 3 entsprechend der Situation in 4b voneinander abhoben sind, so dass ein Vorschub der Materialbahn 1 erfolgen kann. Bei der nachfolgenden reversierenden Bewegung erfolgt sodann zunächst wieder ein Anlegen von Ober- und Unterbalken 2, 3 unter Zwischenlage der Materialbahn 1 gemäß 4c, bis wieder eine erneute Öffnung von Ober- und Unterbalken 2, 3 und entsprechender Vorschub der Materialbahn 1 gemäß 4b erreicht ist. Mit einem einmaligen Reversieren des Antriebsmotors 4 um 180° im Uhrzeiger- und 180° im Gegenuhrzeigersinn werden somit zwei aufeinanderfolgende Arbeitstakte und Bearbeitungen der Materialbahn nebst Vorschub derselben bewirkt. Aufgrund dieser höheren Taktzahl, in der der Rücktakt gleichzeitig Arbeitstakt ist, eignet sich die solchermaßen betriebene Vorrichtung beispielsweise zum Schneiden und Perforieren der Materialbahn 1, was durch Anbringung entsprechender Werkzeuge am Oberbalken 2 und Unterbalken 3 bewirkt werden kann.

Sodann zeigen die 5a bis 5c eine dritte Betriebsweise der Vorrichtung, bei der der Antriebsmotor 4 nicht reversierend, sondern in einer Drehrichtung gemäß Pfeil M1 um 360° betrieben wird. Hierbei sind die Positionen gemäß 5a und 5c identisch und entsprechen denen der 4a und 3a, d. h. sowohl einer Betriebs- und Montagestellung, in welcher Ober- und Unterbalken 2, 3 voneinander abgehoben sind und in der auch der Vorschub der Materialbahn 1 erfolgt, während in der Zwischenstellung gemäß 5b, die der 4c bzw. 3c entspricht, der Ober- und Unterbalken 2, 3 unter Zwischenlage der Materialbahn 1 aneinander zur Anlage kommen und eine Bearbeitung der Materialbahn 1 erfolgt. Es ist offensichtlich, dass bei dieser Betriebsweise der Vorrichtung ein größerer Öffnungsweg gegenüber 4b und 3b erreicht wird, so dass sich diese Betriebsweise insbesondere auch für das Schneiden einer Materialbahn 1 eignet.

Auch bei den vorgenannten Betriebsweisen können in den einzelnen Betriebszuständen unterschiedliche Antriebsgeschwindigkeiten vorgegeben werden, um eine Schweißzeitverlängerung oder z. B. ein schlagartiges Schneiden der Materialbahn 1 zu ermöglichen.

Zusätzlich zu dem vorangehend erläuterten Antriebsmotor 4 mit seinem nachgeordneten Exzentergetriebe 40 kann überdies zwischen dem Exzentergehäuse 40b des Exzentergetriebes 40 und dem Antriebshebel 43 noch ein in der 2 näher bezeichneter Linearantrieb 42 in Gestalt eines beispielsweise Pneumatikzylinders vorgesehen sein. Dieser Linearantrieb 42 ist in Abhängigkeit von der Bewegung des Antriebsmotors 4 betätigbar, in den die zugehörige Kolbenstange mit Gelenkkopf 42a gemäß Pfeil M2.2 aus- bzw. eingefahren wird. Mittels einer entsprechenden Steuerungseinrichtung können sodann zwei unterschiedliche Betriebsweisen erreicht werden.

Zum einen ist es möglich, den Linearantrieb 42 gleichläufig zum Exzentergetriebe 40 zu betreiben, d. h. erzeugt das Exzentergetriebe 40 eine Abwärtsbewegung gemäß Pfeil M2.1, so wird auch die Kolbenstange des Linearantriebes in Pfeilrichtung M2.2 nach unten ausgefahren, wodurch der Anpressdruck der aneinander unter Zwischenlage der Materialbahn 1 zur Anlage kommenden Ober- und Unterbalken 2, 3 definiert erhöht werden kann, und zwar z. B. über die Steuerung der Leistung des Linearantriebes 42, womit eine z. B. pneumatische Druckeinstellung während des Betriebes der Vorrichtung individuell angepasst an die zu bearbeitende Materialbahn möglich ist. Auch ist es möglich, im unteren Totpunkt des Exzentergetriebes 40 den maximalen Druck auf den ausgefahrenen Linearantrieb 42 zu geben und den für die Erzielung des gewünschten Anpressdruckes erforderlichen Hub des Linearantriebes an einer Stellspindel am Gelenkkopf 42a zum Antriebshebel 43 einzustellen.

Umgekehrt ist es auch möglich, den Linearantrieb 42 gegenläufig zum Exzentergetriebe 40 zu betreiben. In diesem Falle wird bei einer Abwärtsbewegung des Exzentergetriebes in Pfeilrichtung M2.1 die Kolbenstange entgegengesetzt, d. h. aufwärts in den Linearantrieb 42 gemäß Pfeil M2.2 eingezogen, so dass der an sich auf ein aneinander Anlegen von Ober- und Unterbalken 2, 3 unter Zwischenlage der Materialbahn 1 hinwirkenden Bewegung des Exzentergetriebes 40 entgegengewirkt wird und dem gemäß der Oberbalken 2 und der Unterbalken 3 an der Materialbahn 1 nicht zur Anlage kommen. Durch dieses definierte Entgegenwirken können gesteuerte Aussetzer der Bearbeitung der Materialbahn 1 trotz taktweisen Betriebes der Vorrichtung in der bereits geschilderten Weise erzeugt werden, beispielsweise wenn nur in jedem zweiten Arbeitstakt eine Verschweißung erfolgen soll.

Der Hub zwischen Öffnungs- und Schließstellung von Ober- und Unterbalken 2, 3 kann in allen vorangehend beschriebenen Ausführungsformen über das Exzentergetriebe 40 und den Antriebshebel 43 festgelegt werden, und zwar je nach Anforderung der Bearbeitung und/oder zu bearbeitender Materialbahn.

Schließlich zeigen die 6a und 6b eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung, wobei im Vergleich zu 2 gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen werden und nachfolgend nicht nochmals gesondert erläutert werden, sofern dies nicht zum Verständnis der Erfindung erforderlich ist.

Die Vorrichtung gemäß 6a, 6b unterscheidet sich von der vorangehend erläuterten Vorrichtung durch die Art des Antriebes der Zugmitteltriebe 9. Hierbei ist kein drehender Motor 4 vorgesehen, sondern der Antrieb wird über einen Linearmotor 400, beispielsweise einen Pneumatikzylinder bewirkt, der zwischen einem Befestigungspunkt 400a und dem Antriebshebel 43 angeordnet ist. Wenn die Kolbenstange des Linearmotors 400 ausgefahren ist, wie es in der 6a dargestellt ist, werden durch den Zugmitteltrieb und seine beiden Trume 9a, 9b der Oberbalken 2 und der Unterbalken 3 unter Zwischenlage der Materialbahn 1 aneinander zur Anlage gebracht, wobei über die Leistung des Linearmotors 400 eine definierte Andruckkraft erzeugt werden kann.

Wird hingegen gemäß 6b die Kolbenstange des Linearmotors 400 eingezogen, so werden über den Zugmitteltrieb und seine beiden Trume 9a, 9b der Oberbalken 2 und der Unterbalken 3 voneinander abgehoben und die Materialbahn 1 freigegeben, so dass ein Vorschub derselben erfolgen kann.

Es versteht sich, dass anstelle dieses in den 6a und 6b dargestellten Linearmotors 400 auch ein unmittelbar auf der die oberen Umlenkrollen 5 tragenden Welle 44 angreifender Schrittmotor vorgesehen sein kann, der die entsprechende Bewegung des Zugmitteltriebes 9 und seiner beiden Trume 9a, 9b veranlasst.

Die den vorangehend beschriebenen Vorrichtungen zugrunde liegende Antriebstechnik mit einem Zugmitteltrieb hat gegenüber konventionellen Bauformen mit über 360°-Umdrehungen des Antriebes getakteter Arbeitsweise folgende Vorteile:

  • • bei 90° Betätigung zum Schließen, Schweißen und Öffnen hat man 50 % Zeitersparnis, die man in benötigte Schweiß- bzw. Prägezeit (bei spez. dicken Folien) bei gleicher Taktzahl eingeben kann. Konventionelle Maschinen müssen die Taktleistung so lange reduzieren, bis die Schweißzeit ausreichend ist;
  • • desgleichen gilt bei der 180° reversierenden Betätigung;
  • • rundlaufende Exzenterbewegungen erzeugen erhebliche Last- bzw. Gewichtswechselprobleme (Vibrationen), die sich negativ auf das Herstell- bzw. Produktionsergebnis und auf die Laufruhe der Maschine auswirken.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Bearbeiten einer in einer Förderrichtung (F) geförderten Materialbahn (1), umfassend einen oberhalb der Materialbahn (1) angeordneten Oberbalken (2) und einen unterhalb der Materialbahn (1) angeordneten Unterbalken (3), die sich jeweils quer zur Förderrichtung (F) der Materialbahn (1) erstrecken und zum Bearbeiten der Materialbahn (1) taktweise gegenläufig bis zur Anlage aneinander unter Zwischenlage der Materialbahn (1) bewegbar sind, wobei zum Bewegen von Ober- und Unterbalken (2, 3) ein Antrieb vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen zwischen einer oberen Umlenkrolle (5) und einer unteren Umlenkrolle (6) umlaufenden Zugmitteltrieb (9) umfasst, der mit einem Antriebsmotor (4, 400) in Wirkverbindung steht und zwischen den Umlenkrollen (5, 6) in zwei Trume (9a, 9b) unterteilt ist und der Oberbalken (2) mit dem einen Trum (9a) und der Unterbalken (3) mit dem anderen Trum (9b) des Zugmitteltriebes (9) verbunden ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugmitteltrieb (9) als formschlüssiger Zugmitteltrieb mit einem zwischen den Umlenkrollen (5, 6) endlos umlaufenden Zahnriemen oder einer endlos umlaufenden Kette ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits des Ober- und Unterbalkens (2, 3) jeweils ein Zugmitteltrieb (9) vorgesehen ist und die jeweiligen oberen Umlenkrollen (5) und unteren Umlenkrollen (6) auf jeweils gemeinsamen Wellen (44, 60) angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Führungssäulen (8) vorgesehen sind und der Ober- und Unterbalken (2, 3) mittels Gleitbuchsen (23, 33) auf den Führungssäulen (8) geführt sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberbalken (2) und der Unterbalken (3) gleiche Massen aufweisen.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (4) einen drehenden Motor mit einem nachgeordneten Exzentergetriebe (40) umfasst, welches mit dem Zugmitteltrieb (9) in Wirkverbindung steht.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der drehende Motor zum Bearbeiten der Materialbahn taktweise mit einer reversierenden Rotationsbewegung um 90° oder 180° betreibbar ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der drehende Motor zum Bearbeiten der Materialbahn taktweise mit einer Rotationsbewegung um 360° betreibbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Exzentergetriebe (40) und Zugmitteltrieb (9) ein Linearantrieb (42) vorgesehen ist, der taktweise in Abhängigkeit von der Bewegung des drehenden Motors betätigbar ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (42) gleich- oder gegenläufig zum Exzentergetriebe (40) betreibbar ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (4) einen Linearmotor (400) umfasst, der mit dem Zugmitteltrieb (9) in Wirkverbindung steht.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, mittels derer der Antriebsmotor (4, 400) und/oder der Linearantrieb (42) mit variabler Geschwindigkeit steuerbar ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ober- und Unterbalken (2, 3) als Schweißbalken, Schneidbalken, Stanzbalken, Prägebalken oder Perforierbalken ausgebildet sind.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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