DE4441278A1 - Schnittanordnung zum Schneiden von Teebeuteln aus Bahnmaterialien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnittanordnung zum Schneiden von Bahnabschnitten aus länglichen Bahnmaterialien. Insbesondere ist die Erfindung anwendbar zum Schneiden von Teebeuteln aus Papiermaterialbahnen, jedoch ist beabsichtigt, daß die Vorrichtung auch zum Schneiden anderer geeigneter Materialien verwendet werden kann. Dennoch wird nachfolgend lediglich Bezug auf Teebeutel und Papierbahnen im Interesse der Einfachheit der Beschreibung genommen, jedoch wird der adressierte Leser verstehen, daß unter Bezugnahme auf das Wesen der Erfindung die Anordnung auch zum Schneiden irgendwelcher Arten von Bahnmaterial vorgesehen werden kann.

Bei der Hochgeschwindigkeitsherstellung von Teebeuteln, insbesondere solchen Teebeuteln, die derzeit weit in Großbritannien verwendet werden und tatsächlich "runde" Teebeutel sind, werden die Beutel aus Papierbahnmaterial geschnitten, das bei hoher Geschwindigkeit in seiner Längsrichtung gefördert wird. Die Schnittanordnung weist ein Walzenpaar auf, das eine Schneidklemmung bildet, wobei zumindest eine der Walzen erhöhte Schneidkanten besitzt, die die Form der Teebeutel definieren, und im bevorzugten Anwendungsfall werden diese Schneidkanten gegen die glatte Ambossfläche der anderen Walze gepreßt. Diese Schneidwalzen werden nur unter den Umständen verwendet, wo die Teebeutel als Fertigteile aus dem einen Abfallstreifen hinterlassenden Material geschnitten werden müssen, der nachfolgend entsorgt wird. Andere Teebeutelmaschinen werden nur eingesetzt, um quadratische oder rechteckige Teebeutel herzustellen, wo es keinen Abfallstreifen gibt, jedoch werden bei solchen Anordnungen unterschiedliche Formen von Schneidwerkzeugen verwendet.

Die vorliegende Erfindung ist für solche Schneidwerkzeuge vorgesehen, die Klemmwalzen mit erhöhten Schneidkanten aufweisen.

Eine Teebeutelmaschine zum Herstellen von Teebeuteln bei hoher Geschwindigkeit, beispielsweise von 2000-4000 Stück pro Minute, ist ein ziemlich großer und komplizierter Bestandteil der Anlage, weil die Maschine den Tee aufnehmen und ihn in Dosierungen auf eine erste Transportbahn verteilen muß. Eine zweite Bahn wird über der ersten Bahn eingesetzt, um diese Dosierungen zwischen den Bahnen aufzufangen, und dann werden die Bahnen und die Teeportionen zwischen Dichtungswalzen hindurchgeführt, die die Bahnen gemeinsam um die Teeportionen herum verschließen. Die Transportbahn wird dann zu einer Schneidestation bewegt, wo die Teebeutel aus den Bahnen herausgeschnitten werden, wobei jeder Teebeutel um seine Kanten herum nach dem Aufnehmen einer Teedosis zwischen den gegenüberliegenden Lagen des Beutels abgedichtet wird. Nach dem Schneiden wird der Teebeutel zu einer Stapelstation geführt, in der die Beutel in Paketen gestapelt werden, und nachfolgend werden die verpackten Pakete direkt in einen Karton oder eine andere Verpackungsform verpackt. Die Bahnen werden kontinuierlich durch die Maschine bewegt und insofern gibt es Probleme hinsichtlich der Kinetik und Dynamik des Maschinenbetriebes.

Der Hochgeschwindigkeitsbetrieb der Maschine bringt ein Problem mit sich, welches darin besteht, daß die Schneidkanten an den Schneidwalzen infolge des Hochgeschwindigkeitsbetriebes und des relativ hohen, zum Schneiden der Papierbahnen erforderlichen Klemm- bzw. Schneiddruckes, zu einer sehr kurzen Lebensdauer des Schneidwerkzeuges von beispielsweise 150 Betriebsstunden führt.

Nach dieser Betriebsdauer müssen die Schneidwalzen in Abhängigkeit von der Konstruktion der bekannten Maschinen von der Maschine entfernt und ersetzt oder die Schneidkanten nachgeschärft werden. Dies führt zu einem unökonomischen Produktionsverfahren, weil nicht nur die Prozedur des Entfernens der Walze oder der Walzen eine lange Zeit in Anspruch nimmt, während der keine Produktion stattfindet, sondern darüber hinaus auch die Walzen selbst durch das Ersetzen und/oder das Nachschärfen sehr teuer sind.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zum Steuern des Klemmdruckes zwischen den Schneidwalzen zu schaffen und eine längere Lebensdauer für die Schneidwalze oder Schneidwalzen zu erreichen und diese Anordnung so auszubilden, daß das Entfernen der Schneidwalzen aus der Maschine oder das Beibehalten und/oder Ersetzen vereinfacht wird.

Es sei betont, daß bei herkömmlichen Anordnungen die Schneidwalze oder -walzen unmittelbar am Maschinenrahmen befestigt wurden und das Einsetzen und Entfernen der Walze oder Walzen beträchtliche Zeit eines Installateurfachmannes erforderte. Dies ergibt sich daraus, weil die Maschine, obwohl sie groß und kompliziert ist, so kompakt wie möglich gestaltet sein muß.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Schnittanordnung zum Schneiden von Teebeuteln aus einer Papierbahn und dergleichen Materialien, mit einem Walzenpaar, das eine Schneidklemmung definiert und bei der zumindest eine der Walzen Schneidkanten zum Schneiden des Umfanges eines Teebeutels aufweist, so daß die Teebeutel aus den Bahnen ausgeschnitten werden können, um einen Abfallstreifen zu hinterlassen, gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Klemmdruck steuerbar und durch einen fluiddruckbetätigten Zylinder einstellbar ist.

In dieser Beziehung weist der fluiddruckbetätigte Zylinder Luftzylinder auf, die auf Druckhebel wirken, die andererseits auf Lager drücken, die eine der den Klemmdruck definierenden Walzen tragen, wobei der Klemmdruck steuerbar ist.

Diese Anordnung unterscheidet sich von den herkömmlichen Mitteln zum gemeinsamen Andrücken der Walzen insofern, als diese herkömmlichen Mittel im wesentlichen eine Schraubenspindelanordnung aufweisen, durch die ein Betätigungsglied die Schraubenspindel drehen kann, um den Druck zwischen den Walzen zu erhöhen. Die herkömmliche Anordnung ist daher eine unmittelbare mechanische Anordnung, hingegen in erfindungsgemäßer Hinsicht der Druck durch ein Fluidmedium, insbesondere Luft, angelegt wird, wobei der Druck wirkungsvoller gesteuert werden kann.

Durch die Steuerung der Luftzylinder verwendenden Druckklemmung ist herausgefunden worden, daß die Lebensdauer der Schneidkanten erheblich vergrößert werden kann, beispielsweise bis auf eine Zeit von etwa 1000 Stunden gleichmäßigen Betriebes, was zu beträchtlichen ökonomischen Vorteilen der Produktion verglichen mit dem Stand der Technik führt.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Walzenpaar in einem Gehäuse angeordnet ist, welches selbst in der Maschine befestigbar und aus dieser entfernbar ist.

Dieses Merkmal bringt den hervorragenden Vorteil, daß das Schneidwerkzeugpaar als eine Einheit entfernt und außerhalb der Maschine gewartet werden kann. Gleichfalls können die Walzen außerhalb der Maschine verspannt und die Einheit einfach in die Maschine eingesetzt werden, wenn sie benutzt werden soll.

In der bevorzugten Ausführungsform werden das erste und zweite Merkmal kombiniert und die entfernbare Einheit trägt auch die Luftzylinder und die Druckhebel, das die Kugellager für das eine der Walzen aufweisende Gehäuse und die in Gleitlagern für die andere Walze gelagerten Kugellager, wobei die Hebel auf die Gleitlager zum gemeinsamen Anpressen der Walzen wirken, um die Druckklemmung zu bilden.

Die Hebel können einen Arm aufweisen, der mit einem Ende schwenkbar mit dem Gehäuse der Einheit und mit dem anderen Ende mit dem Luftzylinder verbunden ist, wobei ein Bereich zwischen den Enden als Widerlager dient, das auf den Gleitlagerblock an einem Ende der durch die Lagerblöcke gelagerten Walze wirkt.

Vorzugsweise werden Hebel vorgesehen, die auf die entsprechenden Lagerblöcke wirken und die damit verbundenen Luftzylinder können unabhängig verstellbar sein, wobei der zwischen den Walzen angelegte Druck an den jeweiligen Enden der Walzen unterschiedlich sein kann.

Vorzugsweise eine der Walzen ist eine Amboßwalze und die andere Walze ist eine Schneidwalze, die mit erhöhten Schneidkanten versehen ist.

Vorzugsweise die Amboßwalze ist in Gehäusekugellagern befestigt, während die Schneidwalze in den Gleitlagerblöcken befestigt ist.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in

Fig. 1 eine Seitenansicht, die die Arbeitsschritte bei der Herstellung von runden Teebeuteln darstellt;

Fig. 2 einen detaillierten und teilweisen Aufriß der Schneidwerkzeugeinheit gemäß Fig. 1; und

Fig. 3 eine Perspektivansicht der Schneidwerkzeugeinheit gemäß Fig. 2.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen und zunächst auf Fig. 1 sind die Grundbetriebsstationen von einer Teebeutel produzierenden Maschine dargestellt und es wird betont, daß diese Stationen schematisch und einfach dargestellt sind, die Maschine jedoch eine große und mit komplizierten Einzelteilen versehene Anlage ist. Die geeigneten Antriebe und Steuerungen sind mit verschiedenen Sicherheitsabdeckungen und dergleichen versehen, nicht zu vergessen, daß die Maschine bei hoher Geschwindigkeit arbeitet soweit sie Teebeutel in einer Menge von etwa 2000-4000 Stück pro Minute produziert.

Die erste Station ist eine Dosierstation und durch einen Vorratsbehälter 10 gekennzeichnet, aus dem geringe Teemengen in parallelen Reihen nebeneinander auf eine erste Teebeutelpapierbahn 12 ausgegeben werden, die von einer Trägerwalze 14 schnell abgerollt wird. Die Bahn 16 von einer zweiten Materialwalze 18 wird über den Teedosierungen auf der ersten Bahn, wie dargestellt, angebracht und die zwei Bahnen werden gegeneinander an einer zweiten Station abgedichtet, die eine Abdichtstation 20 ist, die von einem Abdichtwalzenpaar gebildet wird.

Diese zwei Stufen sind herkömmlich bekannt.

Die durch ein Walzenpaar dargestellte dritte Stufe ist die Schneidestufe 22 und in diesem Ausführungsbeispiel weisen die beiden Walzen eine obere Schneidwalze 24 und eine untere glattflächige Amboßwalze 25 auf. Die Walzen werden zusammengepreßt, um einen Klemmdruck zu erzeugen, der nachfolgend erklärt wird. Die Walze 24 ist mit Schneidkanten 26 (Fig. 2) versehen und besitzt insbesondere acht dieser Schneidkanten, wobei jede von diesen eine kreisförmige Ausbildung hat. Jede Kante erstreckt sich in einem Winkel um die Walze 24, der etwas geringer ist als 90°, so daß sich kleine ringförmige Spalte zwischen den Kanten 26 ergeben, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

In einer vierten Station werden die aus den Bahnen 12 und 16 herausgeschnittenen Teebeutel (von runder Ausbildung) durch ein hin- und herbewegbares Ausstoßelement 28 entfernt und in ein Magazin 30 gedrückt. Aus dem Magazin 30 werden Stapel, beispielsweise Stapel 32 der Teebeutel vom Magazin in geeignete Verpackungen oder eine geeignete Verpackungsvorrichtung gedrückt. Eine weitere Beschreibung der Verpackungsvorrichtung wird hier nicht gegeben und bildet auch keinen Teil der vorliegenden Erfindung.

Der verbleibende Abfallstreifen der Bahnen 12 und 13 wird in einer Walze 33 für die nachfolgende Entsorgung gewunden.

Die durch Bezugsziffer 34 bezeichneten Teedosierungen werden paarweise nebeneinander angeordnet, um so zwei Reihen von Teedosierungen zu bilden, und die Abdichtungs-, Schneide- und Entfernungsstationen verschließen, schneiden und entfernen immer zwei Teebeutel gleichzeitig. In diesem Zusammenhang ist die Schneidwalze 24 mit zwei Reihen von Schneidkanten 26 versehen, wie am besten in Fig. 3 zu erkennen ist.

Eine Anlage, die in Übereinstimmung mit der Beschreibung in bezug auf Fig. 1 arbeitet, ist bereits bekannt. Die vorliegende Erfindung betrifft die Schneidestation 22 und insbesondere deren Konstruktion.

Zuvor ist der Druck der Klemmung zwischen den Walzen 24 und 25 durch mechanisch verstellbare Schraubenspindelmittel angelegt worden. Dies führte in der Tat zu hoher Abnutzung der Schneidkanten 26 und damit zu einer kurzen Lebensdauer der Schneidwalze 24, die eine häufige Ersetzung und/oder Nachschärfung erforderte, was zu uneffektiven und teueren Unterhaltungskosten führte.

Zu einem ersten Merkmal der Erfindung und insbesondere auf eine ihrer Ausführungsformen wird auf Fig. 2 bezug genommen. In dieser Anordnung wird der Druck zwischen den Walzen 24 und 25 von Luftzylindern, beispielsweise in Fig. 2 gezeigten Luftzylindern 36 erzeugt. Der in Fig. 2 gezeigte Zylinder 36 ist doppeltwirkend und weist Zuführ- und Abführluftrohre 38 und 40 auf. Der Kolben 42 des Zylinders ist durch Schwenkverbindung mit einem Ende eines Hebelarmes 44 verbunden, dessen entgegengesetztes Ende schwenkbar bei 46 mit einem festen Teil der Maschine 48 verbunden ist. Der Hebel 44 von V-förmiger Form und der mittlere Bereich 50 liegen auf einer Lagerplatte 42, die selbst auf einem Gleitlager der Walze 24 aufliegt, um dieselbe hin zur und in Eingriff mit der Walze 25 zu drücken.

Der Luftzylinder 36 wird mit Druck beaufschlagt, so daß der Druck zwischen den Walzen 24 und 25 erhöht werden kann. Es sei bemerkt, daß der Hebel 44 und dessen Schwenkbefestigung 46 derart sind, daß die angelegte Kraft auf den Zylinder 36 durch mechanische Ausnutzung am flachen Lagerabschnitt 50 vervielfacht wird. Es sei hervorgehoben, daß die Walzen 24 und 25 den gleichen Durchmesser aufweisen und sich, wie in Fig. 2 durch die Bezugsziffern 52 und 54 dargestellt, in Eingriff befinden, so daß sie in entgegengesetzte Richtungen und bei gleicher Drehzahl rotieren.

Wie in Fig. 3 gezeigt, gibt es weiterhin zwei dieser Luftzylinder 36A und 35B, die an entgegengesetzten Enden der Walze 24 wirken. Die jeweiligen Enden können deshalb mit unterschiedlichen Kräften in Eingriff mit der Amboßwalze 25, falls erforderlich, gedrückt werden.

Es sei zu verstehen, daß die Zylinder 36A und 36B jeweils mit ihren entsprechenden Hebelarmen 44A und 44B verbunden sind, die wie oben beschrieben, funktionieren.

Die ortsfesten Befestigungen 48A und 48B für die Hebel 44A und 44B sind Träger, die durch ein Gehäuse, das nachfolgend zu beschreiben ist, gehalten werden, jedoch hat das Gehäuse Spalte an seiner Oberfläche zur Aufnahme der Widerlager 52A und 52B, die auf den Gleitlagern der Walze 24 sitzen.

Die Betriebsweise der Schnittanordnung wird aus dem oben Beschriebenen verstanden werden, jedoch zeigt Fig. 3 eine nützliche Darstellung zur Erleichterung des Verständnisses. In Fig. 3 werden die Bahnen 12 und 16 mit gefüllten Teedosierungen 34 dazwischen dargestellt und die Bahnen 12 und 16 bewegen sich gemeinsam, wie durch Pfeil 56 angezeigt, durch das Gehäuse 58, welches Öffnungen in seiner Vorder- und Rückseite aufweist. Nur die hintere Öffnung 60 ist dargestellt, jedoch eine ähnliche Öffnung existiert an der Vorderseite des Gehäuses, wobei die Vorderseite in die Richtung zeigt, in die die Bahnen 12 und 16 gemäß dem Pfeil 56 gefördert werden.

Wenn sich die Bahnen 12 und 16 durch das Gehäuse 58 hindurchbewegen, so werden die Walzen 24 und 25 bei hoher Geschwindigkeit angetrieben und mit der Bahn derart synchronisiert, daß ringförmige Abdichtungsbereiche 62, 64, die Teedosierungen 34 im Einklang mit den Schneidkanten 26 der Walze 24 umgeben und einschließen. Die Teedosierungen liegen daher innerhalb der Abgrenzungen jeder Schneidkante. Die Schneidkante dient infolge der Dichtbereiche 62 und 64 zum Definieren der Schnittlinien 66 und 68, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die runde Teebeutel mit einem abgedichteten Umfang und einer eingebrachten Dosis 34 von Tee festlegen. Der Mitreißimpuls der Bahnen trägt die Teebeutel mit den Abfallstreifen entlang bis zur Entnahmestation, in der die Teebeutel von den Bahnen durch das Ausstoßelement 28 in das Magazin 30 entfernt werden.

Die Walze 24 wird an ihren Enden auf Lagern 70 gelagert und diese Lager wiederum werden durch Gleitblöcke 72 gelagert, die vertikal verschiebbar in Stützen 74 auf den Innenflächen der Seiten des Gehäuses 58 angeordnet sind. Die Hebel 44A und 44B sind wie beschrieben angeordnet, um sich mit den Gleitblöcken 72 in Eingriff zu befinden, wobei die Reibung beträchtlich reduziert wird.

Aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß die Schneidestation eine selbstaufnehmende oder integrierte Einheit ist, insofern, als auf der Oberseite des Gehäuses eine Abdeckung 76 vorgesehen ist, die eine Vorderplatte 78 und drei Seitenplatten 80, 82 und 84 sowie eine Grundplatte 86 aufweist. Diese Abdeckung trägt die Luftzylinder 36A und 36B an der Rückseite der Vorderplatte 78.

Die gesamte Einheit ist vorgesehen, in der Maschine in seitlicher Richtung zu gleiten, wie durch Pfeil 90 angezeigt, und sie besitzt Befestigungsstützen 92 und 94 zur Verankerung der Einheit, wenn sie sich in einer geeigneten Position in der Maschine befindet. Dies ist eine beträchtliche Verbesserung verglichen mit der existierenden Maschine, in der die Walzen 24 und 25 individuell befestigt sind. Der Vorteil, eine gemäß Fig. 3 gezeigten Anordnungseinheit aufzuweisen, ist der, daß die Walzen 24 und 25 für eine gute Betriebsweise außerhalb der Maschine zusammengesetzt und dann die vollständige Einheit in die Maschine eingesetzt werden kann, um deren funktionelle Betriebsweise zu gewährleisten.

Wenn es gleichfalls erforderlich ist, die Einheit zu reparieren oder eine Schneidwalze 24 zu ersetzen, kann die Einheit durch Entfernen der Stützen 92 und 94 herausgenommen werden.

Das Gehäuse 58 und die Abdeckung 76 werden so ausgebildet, daß sie geeignet sind, voneinander außer Eingriff zu gelangen, um die Walzen 24 und 25 ohne Schwierigkeiten aus dem Gehäuse 58 zu entfernen.

Eine besonders effektive Schnittanordnung und Gestaltung ist geschaffen worden, die eine verbesserte Betriebswirksamkeit und verbesserte Eignung zum Entfernen und Reparieren erzielt.

Claims (9)

1. Schnittanordnung zum Schneiden von Teebeuteln aus einer Papierbahn und dergleichen Materialien (12, 16), mit einem Walzenpaar (24, 25), das eine Schneidklemmung definiert und bei der zumindest eine der Walzen (24) Schneidkanten (26) zum Schneiden des Umfanges eines Teebeutels aufweist, so daß die Teebeutel aus den Bahnen (12, 16) ausgeschnitten werden können, um einen Abfallstreifen zu hinterlassen, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmdruck steuerbar und durch einen fluiddruckbetätigten Zylinder (36) einstellbar ist.

2. Schnittanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fluiddruckbetätigte Zylinder (36) Luftzylinder (36A, 36B) aufweist, die auf Druckhebel (44A, 44B) wirken, die andererseits auf Lager (70) drücken, die eine der den Klemmdruck definierenden Walzen (24) tragen, wobei der Klemmdruck steuerbar ist.

3. Schnittanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (70) von Gleitlagern (72) getragen werden, auf die die Hebel (44A, 44B) wirken.

4. Schnittanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Hebel (44A, 44B) einen Arm, der mit dem fluiddruckbetätigten Zylinder (36) schwenkbar verbunden ist, wobei ein Bereich zwischen den Enden als auf ein Gleitlager (72) wirkendes Widerlager dient, und einen weiteren Arm aufweist, der zur Schwenklagerung um einen Drehpunkt angebracht ist.

5. Schnittanordnung nach den Ansprüchen 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzylinder (36A, 36B) auf die jeweiligen Enden einer der Walzen (24) wirken und unabhängig voneinander verstellbar sind.

6. Schnittanordnung nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzenpaar (24, 25) eine Schneidwalze (24) und eine Amboßwalze (25) aufweist.

7. Schnittanordnung nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzenpaar (24, 25) in einem Gehäuse (58) angeordnet ist, welches selbst in der Maschine befestigbar und aus dieser entfernbar ist.

8. Schnittanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (58) den fluiddruckbetätigten Zylinder (36) , die Gleitlager (72) und die Hebel (44A, 44B) trägt.

9. Schnittanordnung zum Schneiden von Teebeuteln aus einer Papierbahn und dergleichen Materialien (12, 16), mit einem Walzenpaar (24, 25), das eine Schneidklemmung definiert und bei der zumindest eine der Walzen (24) Schneidkanten (26) zum Schneiden des Umfanges eines Teebeutels aufweist, so daß die Teebeutel aus den Bahnen (12, 16) ausgeschnitten werden können, um einen Abfallstreifen zu hinterlassen, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzenpaar (24, 25) in einem Gehäuse (58) angeordnet ist, welches selbst in der Maschine befestigbar und aus diesem entfernbar ist.