DE3940960A1 - Verfahren und vorrichtung zum abbremsen von auf einen stapel abzulegenden boegen, insbesondere papier- oder kartonboegen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen von auf einen Stapel abzulegenden Bögen, insbesondere Papier- oder Kartonbögen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei Querschneidemaschinen, die aus einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, durch Querschneiden einzelne Bögen herstellen, die anschließend auf einem Stapel abgelegt werden, ist es bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten erforderlich, die einzelnen, von Bändern zu der Ablagestelle transportierten Bögen vor dem Ablegen abzubremsen, damit die Bögen störungsfrei gestapelt werden können.

Dazu ist aus der DE-AS 20 00 078 ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt, bei dem die Bögen über eine feststehende und mit Lochungen versehene Saugkammer geführt werden, die taktweise geschaltet die Bogenhinterkanten durch Ansaugen abbremst. Die Bögen werden anschließend von mit Ablagegeschwindigkeit laufenden Bändern zu der Stapelstelle geführt. Da der nachfolgende Bogen zunächst ungebremst weiterläuft, schiebt sich seine Vorderkante über die Hinterkante des abgebremsten Bogens, so daß die Bögen sich überlappen, also in einem Schuppenstrom weitergefördert werden. Da die Saugkraft jeweils nur auf den untersten Bogen einwirkt, ist es beim mehrlagigen Betrieb, bei dem bis zu 8 übereinander geführte Bahnen gleichzeitig quergeschnitten werden, erforderlich, die dann erzeugten Bogenpacken zusätzlich abzubremsen. Dies erfolgt durch eine mit der langsameren Abtransportgeschwindigkeit laufende und oberhalb der Förderebene schräg angeordnete Bänderpartie, gegen die die Vorderkanten der Bögen eines Packens anstoßen.

Die bekannten Abbremsvorrichtungen sind somit baulich aufwendig; darüber hinaus können bei sehr hohen Betriebsgeschwindigkeiten Störungen durch Verkanten von Bögen auftreten. Ebenso ist es möglich, daß bei besonders empfindlichen Papieren aufgrund der Relativgeschwindigkeit zu den Abbremselementen unerwünschte Markierungen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren so zu verbessern, daß bei verminderter Beanspruchung der Bögen eine erhöhte Betriebsgeschwindigkeit möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Nach der Erfindung wird die Abbremskraft bei genau definierten Verhältnissen ohne Schlupf in die Bögen eingeleitet, so daß reproduzierbare kinematische Verhältnisse vorliegen und keine Markierungen auftreten können. Darüber hinaus können Funktions- und Baugruppen eingespart werden, um den Querschneider, in den die Abbremsvorrichtung integriert ist, konstruktiv weniger aufwendig und mit verkürzter Baulänge auszuführen.

Die Unteransprüche enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Bei konstanter Beschleunigung nach Anspruch 2 wird die Beanspruchung der Bögen möglichst gering gehalten. Darüber hinaus ergeben sich möglichst einfache physikalische Bewegungsgesetze, nach denen der Antrieb gesteuert werden muß.

Die Patentansprüche 3 bis 8 enthalten bevorzugte Vorrichtungen zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Während die Ansprüche 4 und 5 vorteilhafte Ausgestaltungen des Antriebs für die erforderliche ungleichförmige Bewegung der Klemmelemente enthalten, wird durch die spezielle Gestaltung des Querschnitts der Klemmelemente nach Anspruch 6 der Durchtrittsweg für die nachfolgenden Bögen möglichst schnell freigemacht.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 7 ermöglicht die Durchführung von Transportbändern durch die Abbremsvorrichtung nach der Erfindung.

Durch die vertikale Bewegbarkeit zumindest einer Welle mit den Klemmelementen nach Anspruch 8 können diese taktweise auseinandergefahren werden, um bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten mehr Zeit für die kontaktfreie Beschleunigung auf die Einlaufgeschwindigkeit zu erhalten.

Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung der Erfindung anhand vereinfacht dargestellter Ausführungsbeispiele.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht einen Querschneider mit einer Abbremsvorrichtung nach der Erfindung unmittelbar vor der Stapelstelle.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der vor der Stapelstelle ein Schuppenstrom erzeugt wird.

Fig. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Abbremsvorrichtung nach der Erfindung bei der Ausführungsform nach Fig. 2.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Querschneidemaschine weist eine Abrolleinrichtung 1 auf, in die eine oder mehrere Vorratsrollen 2 eingehängt werden, von denen die zu verarbeitende(n) Materialbahn(en) 3 abgezogen werden. Beim Querschneiden von Papier ist es möglich, mehrere (z. B. acht) Einzelbahnen übereinanderliegend gemeinsam durch die Querschneidemaschine zu führen und zu verarbeiten. Im Anschluß an die Abrolleinrichtung 1 folgt eine Längsschneideeinrichtung 4 zum Aufteilen der breiten Materialbahn 3 in mehrere schmale nebeneinanderliegende Bahnen. Zum Vorwärtstransport der Bahnen 3 dient eine Vorzieheinrichtung 5, die die Bahnen 3 der nachfolgenden Querschneideeinrichtung 6, bestehend aus zwei jeweils mit einem Quermesser bestückten Messertrommeln, zuführt. Anschließend folgt eine Bänderpartie 7, die die Bahnen 3 beim Querschnitt strafft und gleichfalls die geschnittenen Bögen 8 beschleunigt, damit eine Lücke zwischen den einzelnen Bögen 8 entsteht. Die Bänder der Bänderpartie 7 laufen dazu mit einer um ca. 5-50% erhöhten Transportgeschwindigkeit gegenüber der Geschwindigkeit der Vorzieheinrichtung 5. Sind bei hohen Bahngeschwindigkeiten sehr große Voreilungswerte erwünscht, kann die Beschleunigungseinrichtung mehrstufig ausgebildet sein. Fig. 2 zeigt eine zweistufige Ausführungsform, dort folgt auf die erste Bänderpartie 8 eine zweite Bänderpartie 9, die mit wiederum erhöhter Transportgeschwindigkeit läuft. An die Bänderpartie 8 bzw. 9 schließt sich die Abbremsvorrichtung 10 nach der Erfindung an. Damit sich jeweils die nachfolgenden Bögen 8 über die vorhergehenden Bögen schieben können, ist in der Ausführungsform nach Fig. 1 die Transportebene der Abbremsvorrichtung 8 gegenüber der Zuförderebene etwas nach unten versetzt. Alternativ ist es auch möglich, die Vorderkanten der nachfolgenden Bögen 8 vor Einlauf in die Abbremsvorrichtung 10, z. B. mittels Blasluft, etwas anzuheben.

Im Anschluß an die Abbremsvorrichtung 10 folgt ein Ableger 11, der die bekannten zur Bildung eines Stapels 12 erforderlichen Elemente enthält: Eine heb- und senkbare Ablageplattform 13, ein verstellbarer Anschlag 14 für die Bogenvorderkanten, angetriebene Ausstoßrollen 15, Seitenschüttelbleche (nicht dargestellt) und ggf. sich in Längsrichtung erstreckende Trennbleche, falls mehrere Stapel nebeneinander gebildet werden. Vor und hinter der Abbremsvorrichtung 10 befinden sich jeweils nach unten blasende Blasdüsen 16, 17, die die Bögen 8 nach unten drücken, um die Förderebene für den nachfolgenden Bogen freizumachen.

In der Ausführungsform nach Fig. 2 befindet sich die Abbremsvorrichtung 10 mit Abstand vor dem Ableger 11. Dort wird zunächst ein Schuppenstrom 18 erzeugt, der mittels eines breiten, mit Öffnungen versehenen Transportbandes 19 zu der Stapelstelle 11 gefördert und dort abgelegt wird. Auch bei dieser Ausführungsform weist der Ableger 11 die beschriebenen Stapelbildungselemente auf. Zusätzlich befinden sich oberhalb des Stapels 12 Oberbänder 20, die den Transport auf den Stapel 12 unterstützen. Einlaufseitig beginnt das Transportband 19 mit kurzem Abstand hinter der Abbremseinrichtung 10, und sein den Schuppenstrom 18 fördernder Bandteil ist gegenüber der Förderebene der Abbremsvorrichtung 10 etwas versetzt nach unten angeordnet. An der Einlaufseite ist das Transportband 19 über eine taktweise geschaltete Saugeinrichtung (Saugkasten 21) geführt, um die Hinterkanten der abgebremsten Bögen 8 nach unten zu ziehen, um so eine Überlappung der nachfolgenden Bögen 8 zu ermöglichen.

In Fig. 3 ist die in der Querschneidemaschine nach Fig. 2 eingesetzte Abbremsvorrichtung 10 detaillierter dargestellt:
An seitlichen Rahmenteilen 22 der Querschneidemaschine sind Lagerblöcke 23 für zwei Wellen 24, 25 befestigt, die sich parallel oberhalb und unterhalb der Förderebene quer über die Arbeitsbreite erstrecken. Die beiden Wellen 24, 25 werden über ein Stirnradgetriebe 26 von einem Antriebsmotor 27 synchron gegensinnig angetrieben. Der Antriebsmotor 27 ist in der Lage, die beiden Wellen 24 ungleichförmig anzutreiben, also die Drehgeschwindigkeit zu verzögern und wieder zu beschleunigen. Anstelle des in Fig. 3 direkt an die obere Welle angeflanschten Antriebsmotors 27 ist es ebenso möglich, die ungleichförmige Bewegung mit einem entsprechenden Getriebe zu erzeugen. Ebenso kann jede einzelne Welle 24, 25 mit einem oder zwei Antriebsmotoren verbunden sein, die dann entsprechend synchronisiert sind. Bei vermindertem Platzbedarf können die Antriebe auch seitlich abgewinkelt über ein Winkelgetriebe mit den Wellen 24, 25 verbunden sein. Ebenso ist es möglich, die Antriebsmotoren oberhalb oder bevorzugt unterhalb der Transportebene anzuordnen und mittels eines Vorgeleges oder eines Zahn- bzw. Riementriebs mit den Antriebswellen 24, 25 zu verbinden.

Auf den beiden Wellen 24, 25 sind mit Abstand voneinander paarweise zusammenwirkende Klemmelemente 28 befestigt, so daß die Bänder 29 der Bänderpartie 9 durch die Zwischenräume zwischen den Klemmelementepaaren geführt werden können. Falls keine Bänder durch die Abbremsvorrichtung 10 geführt werden sollen, z. B. in der Ausführungsform nach Fig. 1, können die Wellen 24, 25 als Klemmwalzen mit in axialer Richtung durchgehend gleichem Querschnitt ausgebildet sein. In Fig. 3 sind die einzelnen Klemmelemente 28 in etwa ringförmig ausgebildet, wobei die sich an den Bögen anlegende Kontaktzone - untere Hälfte der oberen Klemmelemente 28 in Fig. 3 - im Querschnitt die Form eines zur Welle 24 bzw. 25 konzentrischen Kreissektors aufweist. Im Anschluß an die Kontaktzone verringert sich in Drehrichtung der Außendurchmesser jedes Klemmelements 28 kontinuierlich, so daß ein zur Drehachse gekrümmter, sich verengender Einlaufspalt 30 ausbildet ist. In den Einlaufspalt 30 kann ein nachfolgender Bogen 8 einlaufen, während der vorhergehende Bogen zwischen den beiden Kontaktzonen festgeklemmt ist. In den Fig. 1 und 2 ist schematisch ein weiterer möglicher Querschnitt der Klemmelemente 28 gezeigt. Dort sind auf den Wellen Nocken befestigt, die im Querschnitt die Form eines zur Drehachse konzentrischen Kreissegments aufweisen. Weitere Querschnittsformen der Klemmelemente 28 sind möglich, sofern folgende Bedingungen eingehalten werden:
Die Kontaktzonen der Klemmelemente 28, also der an den Bögen 8 angreifende Umfang, stellt nur einen Teil, vorzugsweise 15% bis 50%, des Außenumfangs dar und weist im Querschnitt die Form eines Kreissegments auf. Der übrige Teil des Außenumfangs eines Klemmelements 28 hat einen verringerten Durchmesser, damit das Klemmelement 28 während einer Umdrehung für eine gewisse Zeit sich von der Förderebene abhebt, um ohne Kontakt zu den Bögen 8 wieder beschleunigt werden zu können. Die Länge der Kontaktzone eines Klemmelementes 28 beträgt bevorzugt zwischen 20 und 100 mm. Bei einem Winkelanteil der Kontaktfläche von ca. 60° beträgt daher der Durchmesser des kreisförmigen Teils ca. 20-100 mm.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine der Wellen 24, 25, bevorzugt beide, in den Lagerböcken 23 quer zur Bogentransportebene bewegbar gelagert. Um den Kontakt zu den Bögen 8 zu lösen, werden die Klemmelemente 28 taktweise auseinander gefahren. Bei dieser Ausführungsform können daher die Klemmelemente 28 kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Der Einsatz von vertikal auseinander fahrbaren Wellen 24, 25 ist auch bei sehr hohen Betriebsgeschwindigkeiten vorteilhaft, falls der Antriebsmotor 27 nicht in der Lage ist, vor Einlauf des nachfolgenden Bogens 8 wieder auf die Einlaufgeschwindigkeit zu beschleunigen. Die Beschleunigung kann dann noch während des Durchlaufs des vorderen Teils des nachfolgenden Bogens 8 ohne Kontakt erfolgen.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Die von der Vorratsrolle 2 abgezogene Bahn wird von der Längsschneidevorrichtung 4 in Einzelbahnen des gewünschten Breitenformats aufgeteilt und anschließend von der Querschneidevorrichtung 6 in Bögen der gewünschten Länge geschnitten. Nach dem Querschneiden werden die Bögen von der Bänderpartie 8, 9 erfaßt und beschleunigt weitertransportiert, so daß eine Lücke zwischen den aufeinanderfolgenden Bögen 8 entsteht. Die Länge der Lücke kann über die Voreilung der Bänderpartie 8, 9 eingestellt werden, bevorzugt ist deren Geschwindigkeit um ca. 5 bis 50% zu der vorhergehenden Geschwindigkeit erhöht, so daß eine Lücke entsteht, deren Länge 5-50% der Formatlänge beträgt.

Am Ende der - ggf. mehrstufigen - Beschleunigung greift die Abbremsvorrichtung 10 reibschlüssig und schlupffrei im Bereich der Bogenhinterkanten an. Dazu sind zum Zeitpunkt des Anlegens an die Bögen 8 die Kontaktzonen der Klemmelemente 28 von dem ungleichförmig antreibenden Antriebsmotor 7 auf die Einlaufgeschwindigkeit beschleunigt. Wenn die Bögen 8 zwischen den Klemmelementen festgeklemmt sind, wird die Rotationsgeschwindigkeit der Klemmelemente 28 vermindert, bis die Bögen die gewünschte Auslaufgeschwindigkeit haben. Die Verzogerung erfolgt so langsam, daß der Reibschluß zwischen den Bögen 8 und den Klemmelementen 28 erhalten bleibt; d. h., die Verzögerung erfolgt auf einer möglichst langen Strecke. Es hat sich gezeigt, daß bei einer Verzögerungsstrecke von 20 bis 100 mm Geschwindigkeiten von mehreren Hundert m pro Minute auf so niedrige Geschwindigkeiten reduziert werden können, daß ein sicheres und beschädigungsfreies Ablegen (entweder direkt nach Fig. 1 oder in einem Schuppenstrom nach Fig. 2) auf den Stapel 12 ermöglicht wird.

Damit die aus der Verzögerung resultierende Überlappung der nachfolgenden Bögen 8 ermöglicht wird, muß der Durchtrittsweg für den nachfolgenden, schnellen Bogen 8 freigemacht werden. Die rotierenden Klemmelemente 28 sind daher so ausgebildet, daß sie selbsttätig nach der Verzögerungsstrecke von den Bögen 8 abheben, um ein Einlaufen des nachfolgenden Bogens 8 zu ermöglichen. Dies kann durch eine spezielle Gestaltung des Querschnitts oder durch Auseinanderfahren der beiden Wellen 24, 25 erfolgen. Vor Kontaktaufnahme der Klemmelemente 28 mit den nachfolgenden Bogen, also vor bzw. während des Einlaufs beschleunigt der Antriebsmotor 27 die Kontaktzonen der Klemmelemente 28 wieder auf die Einlaufgeschwindigkeit. So ist ein schlupffreies Anlegen an den nachfolgenden Bogen 8 möglich.

Zum Überlappen des nachfolgenden Bogens 8 muß dieser auf einer etwas höher liegenden Ebene über den vorhergehenden Bogen 8 bewegt werden. In der Ausführungsform nach Fig. 1 erfolgt dies dadurch, daß aufgrund der etwas nach unten versetzten Anordnung der Abbremsvorrichtung 10 die Bögen 8 beim Abbremsen gleichzeitig etwas nach unten bewegt werden. Diese Bewegung wird durch Blasluft aus den Düsen 16, 17 unterstützt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind die nachfolgenden Transportbänder 19 etwas versetzt nach unten angeordnet. Die Bogenhinterkanten werden dort von der Saugluft aus dem Saugkasten 21 nach unten gezogen. Ebenso ist es möglich, die Bogenvorderkante der nachfolgenden Bögen 8 mittels Blasluft etwas anzuheben.

In Fig. 1 werden die abgebremsten Bögen 8 direkt dem Ableger 11 zugeführt. Die Auslaufgeschwindigkeit aus der Bremsvorrichtung 10 ist so gewählt, daß die Restenergie der Bögen 8 ausreicht, daß diese im freien Flug den Stapel 12 erreichen.

Nach Fig. 2 wird zunächst auf den Transportbändern 19 ein Schuppenstrom erzeugt, der anschließend auf bekannte Weise dem Ableger 11 zugeführt und dort abgestapelt wird.

Bevorzugt ist der Antrieb der Klemmelemente 28 so ausgelegt, daß sowohl die negative Beschleunigung beim Abbremsen der Bögen 8 als auch die anschließende Beschleunigung auf die Einlaufgeschwindigkeit bei konstanten Beschleunigungswerten abläuft. So wird die Beanspruchung der Bögen 8 möglichst gering gehalten und eine schlupffreie Verzögerung bei höchster Maschinenleistung gewährleistet. Gleichfalls ergeben sich so möglichst einfache physikalische Bewegungsgesetze, nach denen der Antriebsmotor 27 gesteuert werden muß.

Claims (8)

1. Verfahren zum Abbremsen von auf einen Stapel abzulegenden Bögen, insbesondere Papier- oder Kartonbögen, bei dem die auf Bändern mit Abstand voneinander transportierten Bögen von Elementen abgebremst werden, die im Bereich der Bogenhinterkanten angreifen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bögen (8) zum Abbremsen zwischen synchron rotierenden Klemmelementen (28) eingeklemmt werden, wobei

• - die Kontaktzonen der Klemmelemente (28) beim Anlegen an die Bögen die Einlaufgeschwindigkeit der Bögen (8) aufweisen,
• - anschließend die Rotationsgeschwindigkeit der Klemmelemente (28) langsam vermindert wird bis die Bögen (8) die gewünschte Auslaufgeschwindigkeit haben, so daß der Reibschluß mit den Bögen (8) erhalten bleibt,
• - danach der Kontakt der Klemmelemente (28) zu den Bögen (8) gelöst, und
• - anschließend die Kontaktzonen der Klemmelemente (28) vor dem Anlegen an die nachfolgenden Bögen (8) wieder auf die Einlaufgeschwindigkeit beschleunigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klemmelemente (28) mit konstanter Beschleunigung abgebremst und/oder beschleunigt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei sich parallel über die Arbeitsbreite erstreckende, synchron antreibbare Wellen (24, 25), auf denen paarweise übereinander angeordnet jeweils zumindest ein in etwa ringförmiges Klemmelement (28) mit einer in die Förderebene reichenden Kontaktzone befestigt ist, so daß ein Bogen (8) zwischen einem Klemmelementepaar einklemmbar ist, und durch einen ungleichförmigen Antrieb für die beiden Wellen (24, 25).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zumindest einen ungleichförmig gesteuerten Antriebsmotor (27), der direkt oder über ein Getriebe mit festem Übersetzungsverhältnis die Wellen (24, 25) antreibt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen gleichförmig angetriebenen Antriebsmotor, der über ein ungleichförmiges Koppelgetriebe mit den Wellen (24, 25) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmelemente (28) einen Querschnitt aufweisen, der teilweise die Form eines Kreissegments und teilweise einen gegenüber dem Durchmesser des Kreissegments verminderten Außendurchmesser aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekenn­ zeichnet durch mehrere, paarweise mit Abstand voneinander angeordnete Klemmelemente (28) auf jeder Welle (24, 25).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der beiden Wellen (24, 25) quer zur Bogentransportebene bewegbar gelagert ist.