DE10038104A1

DE10038104A1 - Parting and perforating device for processing material web such as tissue paper using laser head to cut tissue moved over support roll

Info

Publication number: DE10038104A1
Application number: DE10038104A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Juergen Mueller; Gunnar Bredahl
Original assignee: SCA Hygiene Products GmbH
Current assignee: Essity Germany GmbH
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2002-03-21
Anticipated expiration: 2020-08-05
Also published as: DE10038104C2

Abstract

A laser beam (14) is emitted vertically downwards from a laser head (12) positioned above a supporting roll (16) rotating in a radial direction. A material web (18) moves over the roll and is slit lengthwise by the laser beam to form two narrower webs. The laser beam impinges over the area of the absorbing groove made in the supporting roll.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen und/oder Perforieren von bahnförmigen Materialien, um kleinere Elemente von einer verhältnismäßig dazu größeren Bahn zu separieren bzw. um eine Perforation auf der Bahn einzubringen, sowie ein ein- oder mehrlagiges Tissuepapier mit Perforationen oder einem oder mehreren Schnitten.The invention relates to a device for separating and / or Perforating sheet-like materials to make smaller items to separate from a relatively larger web or to introduce a perforation on the web, as well as a single or multi-layer tissue paper with perforations or one or more cuts.

Bahnenförmige Materialien, wie Tissuebahnen, werden häufig in Längsrichtung oder Querrichtung durchtrennt, um kleinere Stücke zu erhalten. Dies ist erforderlich, da das Tissuegewebe zweckmäßig in verhältnismäßig breiten Bahnen hergestellt wird, deren Form und Größe dem jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden müssen.Web-like materials, such as tissue webs, are often used in Cut lengthwise or crosswise to make smaller ones To get pieces. This is necessary because of the tissue tissue is expediently produced in relatively wide webs, their shape and size adapted to the respective purpose Need to become.

Bei anderen Anwendungen ist es wünschenswert, eine oder mehrere Perforationen in die Tissuebahn oder andere fortlaufende Bahn einzubringen: Dieser Fall tritt häufig bei mehrlagigen Produkten auf, kann aber auch bei einlagigen Produkten wünschenswert sein.In other applications, it is desirable to use one or several perforations in the tissue web or others Continuous path: This case occurs frequently multi-layer products, but can also be used for single-layer products Products.

Sowohl das Durchtrennen als auch das Perforieren der fortlaufenden Bahn soll mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit erfolgen, so dass ein rascher Durchfluss der zu schneidenden bzw. perforierenden Bahn durch die Produktionslinien möglich ist und durch den Schneide-, Trenn- oder Perforationsprozess keine nennenswerte Verzögerung auftritt. Die dabei verwendeten Schneidvorrichtungen müssen ferner sicherstellen, dass die Linie möglichst wenig Ausfall- bzw. Stillstandszeiten hat, so dass die dadurch entstehenden Produktionseinbußen minimiert werden. Dazu gehört auch, dass ein Werkzeugwechsel, der aufgrund von Abnutzung bzw. geänderten Schneid- oder Perforationsmustern notwendig wird, möglichst vermieden wird.Both cutting and perforating the continuous orbit should be at a relatively high Speed so that a rapid flow of the to be cut or perforated web through the Production lines is possible and through the cutting, separating or perforation process no significant delay occurs. The cutting devices used must also ensure that the line has as little failure or has downtimes, so that the resulting Production losses can be minimized. This also includes that a tool change that is due to wear or changed cutting or perforation patterns becomes necessary, is avoided if possible.

Gleichzeitig sollen die Werkzeuge sicherstellen, dass der Bahnfluss möglichst unbeeinflusst durch den Schneid- bzw. Perforationsprozess bleibt. Insbesondere ist unerwünschte Faltenbildung aufgrund eines "Staus" der Bahn durch den Schneidvorgang zu vermeiden.At the same time, the tools should ensure that the Web flow unaffected by the cutting or Perforation process remains. In particular, is undesirable Wrinkling due to a "congestion" of the web through the Avoid cutting process.

Die verwendeten Schneidvorrichtungen stellen ferner sicher, dass auch Stoffe, die auf die Tissuebahnen oder anderen Bahnen aufgebracht werden, mit durchtrennt werden können.The cutting devices used also ensure that even fabrics that are on the tissue webs or other webs can be applied with can be severed.

State of the art

Zum Trennen von im Produktionsprozess fortlaufenden Bahnen werden gegenwärtig Werkzeuge eingesetzt, die im wesentlichen auf dem Prinzip des Schneidens beruhen. Die Funktionsweise ist dabei die, dass eine Klinge eines Schneidwerkzeugs in Kontakt mit der zu durchtrennenden Bahn kommt und diese, beispielsweise nach dem Prinzip des Scherenschnitts, durchtrennt. Bei Schnitten in Produktionsflussrichtung werden auch rotierende, scheibenförmige Messer eingesetzt, die an einem ebenfalls rotierenden Amboss laufen und dadurch einen Schnitt erzeugen können.For separating webs running in the production process tools are currently used, which essentially based on the principle of cutting. The way it works is doing that that a blade of a cutting tool is in contact comes with the web to be cut and this, for example according to the principle of paper cutting, severed. When making cuts in the direction of production flow rotating, disc-shaped knives are also used also run a rotating anvil and thereby one Can create cut.

Für den Querschnitt von Bahnen sind auch Messer bekannt, die auf rotierenden Zylindern angebracht sind. Durch eine leicht schräge Positionierung gegenüber dem ebenfalls rotierenden Amboss kann ein Scherenschnitt in Querschnittsrichtung der Bahnen erzeugt werden. Knives are also known for the cross section of webs are mounted on rotating cylinders. By an easy one oblique positioning in relation to the rotating one Anvil can be a paper cut in the cross-sectional direction of the Paths are generated.

Zum Perforieren von Tissuebahnen oder ähnlichen ein- und mehrlagigen bahnförmigen Produkten wird ein einem Quetschschnitt ähnliches Verfahren verwendet. Dieses unterscheidet sich von den Schneidverfahren insbesondere dahingehend, dass andere Werkzeuge eingesetzt werden. So wird meist eine Perforierwalze verwendet, die z. B. in Form einer Stahlwalze ausgebildet ist, auf der die Perforierung positiv abgebildet ist. Diese Perforierwalze rollt über eine Gegenwalze ab. Das zwischen den Walzen geführte Material wird durch die Abrollbewegung gequetscht. Dadurch wird das Muster, das auf der Perforierwalze abgebildet ist, auf das dazwischen liegende Material übertragen.For perforating tissue webs or similar ones multilayer sheet-like products become one Squeeze cut similar procedure used. This differs from the cutting process in particular in that other tools are used. So will mostly used a perforating roller, the z. B. in the form of a Steel roller is formed on which the perforation is positive is shown. This perforating roller rolls over one Counter roll. The material passed between the rollers is squeezed by the rolling motion. This will make the pattern that is shown on the perforating roller, on the one in between transfer lying material.

Aus der US 4 118 619 A ist ein Verfahren zum Perforieren eines sich bewegenden Papiers, insbesondere Zigarettenfilterpapieres bekannt. Dabei wird ein optisches Laserstrahlmesser verwendet, um einen kontinuierlichen Strahl in eine Reihe von Impulsen umzuwandeln, die dazu verwendet werden, ein sich bewegendes Papier zu perforieren. Das System verwendet eine kohärente Lichtquelle, die einen Strahl erzeugt. Der Strahl wird durch ein Drehmessersystem oder ein Klappensystem geführt, wobei das System eine Anzahl von Drehscheiben umfasst, von denen jede ein oder mehrere ringförmige Elemente trägt, die in Segmente unterteilt sind. Ausgewählte Segmente auf dem Ring sind aus einem reflektierendem Material gebildet, so dass sie als Spiegel für den Laserstrahl wirken. Die verbleibenden Segmente sind in der Form von Öffnungen, die dem Laserstrahl ermöglichen, durch die Scheibe zu treten. Dadurch, dass die verschiedenen Öffnungen und reflektierenden Oberflächen geeignet ausgerichtet werden, bewirkt eine Drehung der Scheiben, dass der Strahl zyklisch entlang einer Vielzahl von Wegen durch die Scheibenanordnung gelenkt wird, so dass periodisch ausgewählte Zielflächen auf einem in der Nähe befindlichen Ziel, wie einem Papier zur Produktion von Zigarettenfiltern, getroffen werden.From US 4 118 619 A is a method for perforating a moving paper, especially cigarette filter paper known. An optical laser beam meter is used around a continuous beam in a series of pulses convert that are used to convert a moving Perforate paper. The system uses a coherent Light source that creates a beam. The beam is through a rotary knife system or a flap system, which System comprises a number of turntables, each of which carries one or more ring-shaped elements in segments are divided. Selected segments on the ring are off a reflective material so that it can be used as a Act mirrors for the laser beam. The remaining segments are in the form of openings facing the laser beam allow to step through the disc. Because the various openings and reflective surfaces properly aligned, causes a rotation of the Slices that the beam cyclically along a variety of Because of being steered by the disc assembly, so that periodically selected target areas on a nearby located target, such as a paper for the production of Cigarette filters.

Presentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Trennen und/oder Perforieren von ein- und mehrlagigen, bahnenförmigen, sich bewegenden Materialien, wie Tissueprodukten, vorzuschlagen, die flexibel einsetzbar ist und eine gleichbleibend gute Trenn- bzw. Perforationslinie über eine längere Zeitdauer mit geringem Wartungsaufwand sicherstellt.The invention has for its object a device for Separation and / or perforation of single and multi-layer, web-shaped, moving materials, such as To propose tissue products that can be used flexibly and a consistently good separation or perforation line over a longer period of time with little maintenance ensures.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is accomplished by a device with the features of claim 1 solved.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen Laserstrahl zum Schneiden der bahnförmigen ein- oder mehrlagigen Produkte einzusetzen. Dadurch können durch eine einfache, geeignete Lenkung des Laserstrahls, sowohl Schnittlinien oder Perforationen in Längs- als auch in Querrichtung bzw. in gekrümmter Form erzeugt werden, ohne bei einem Wechsel des Trenn- oder Perforationsmusters einen Umbau der gesamten Anlage bzw. Produktionslinie zu verlangen. Unter Längsrichtung wird im Folgenden die Maschinenrichtung, unter Querrichtung eine Richtung im Winkel zur Maschinenrichtung verstanden. Das Einsetzen eines Lasers, dessen Strahl auf eine über ein Stützelement laufende zu bearbeitende ein- oder mehrlagige Bahn gelenkt wird, bietet somit eine hohe Flexibilität der Anlage und damit für die Produktions-Linie.The invention is based on the idea of a laser beam for cutting the web-shaped single or multi-layer products use. This allows a simple, appropriate Direction of the laser beam, both cutting lines or Perforations in the longitudinal as well as in the transverse direction or in curved shape can be generated without changing the Separation or perforation pattern a remodeling of the entire System or production line. In the longitudinal direction Below is the machine direction, under the cross direction understood a direction at an angle to the machine direction. The Inserting a laser, the beam of which is directed over a Support element running single or multi-layer to be processed Track is therefore highly flexible Plant and thus for the production line.

Produktionseinbußen durch Werkzeugwechsel für neue Muster oder Schnittlinien, was bei herkömmlichen Vorrichtungen zu einem Linienstillstand führt, können reduziert werden.Production losses due to tool changes for new patterns or Cut lines, which in conventional devices to a Line stoppages can be reduced.

Ferner wird dadurch, dass beim Trennverfahren durch Anwendung des Lasers das Material, das zu trennen ist, durch die zugeführte Energie des Lasers an der Trennstelle verdampft wird, eine unerwünschte Faltenbildung der Bahn, die bei herkömmlichen Verfahren durch das Bilden von Spalten beim Schneiden auftreten könne, verringert. Dies resultiert insbesondere daher, dass die unter einer bestimmten Spannung stehende Bahn nicht in ihrer Bewegung beeinflusst wird. Somit kann durch den Einsatz eines Lasers beim Trennen von bahnförmigen Produkten, insbesondere Tissueprodukten, auch die Qualität des Produkts verbessert werden.Furthermore, that in the separation process by application the material to be separated by the laser supplied energy of the laser evaporates at the separation point is an undesirable wrinkling of the web, which at conventional method by forming columns in Cutting can occur reduced. This results especially because of that under a certain tension the moving path is not affected. Consequently can be separated by using a laser web-shaped products, in particular tissue products, also the Product quality can be improved.

Schließlich liegt ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin, dass ein Wartungsaufwand verringert wird, der bei herkömmlichen Anlagen durch die Abnutzung von Messern entsteht. Der Wartungsaufwand, der wiederum zu einem Linienstillstand bei einem notwendigen Austausch der Messer führen kann, reduziert somit wiederum die Stillstandszeiten. Auch müssen für beschichtete Tissuebahnen beispielsweise, die etwa mit Folien beschichtet sind, keine speziellen Messer eingesetzt werden, da der Laserstrahl diese ebenfalls perforieren bzw. trennen kann.Finally, there is an advantage of the invention Device in that a maintenance effort is reduced, that of conventional systems due to the wear of knives arises. The maintenance effort, which in turn leads to a Line downtime when the knives need to be replaced can lead to downtimes. For coated tissue webs, for example, the about coated with foils, no special knives be used because the laser beam also can perforate or separate.

Eine den Schnittprozess bzw. Trenn- oder Perforationsvorgang beeinträchtigende Staubentwicklung entfällt zudem, da das Material an der Trenn- bzw. Perforationsstelle verdampft wird. Die Staubentwicklung führt bei herkömmlichen Verfahren zu einer verringerten Beherrschbarkeit des Herstellungsprozesses. Oftmals geht bei herkömmlichen, staubentwickelnden Verfahren damit auch eine Produktqualitätsminderung einher.The cutting process or separation or perforation process impairing dust development is also eliminated, since the Material is evaporated at the separation or perforation point. The dust development leads to in conventional processes a reduced controllability of the manufacturing process. Often goes with conventional, dust-developing processes this is also accompanied by a reduction in product quality.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die übrigen Ansprüche gekennzeichnet.Advantageous embodiments are due to the rest Claims marked.

So ist nach einer bevorzugten Ausführungsform das als Stützrolle ausgeführte Stützelement, über das die bahnförmigen Materialien geführt werden, mit mindestens einer Absorptionsnut versehen. Diese Absorptionsnut dient dazu, den das bahnförmige Material durchdringenden Laserstrahl möglichst vollständig zu absorbieren, so dass eine Reflexion des Strahls, möglicherweise wiederum durch die Bahn, vermieden wird. Eine Reflexion des Strahles würde zu einer Streuung führen. Ein gestreuter Strahl jedoch hat nicht mehr genügend Energie, um die Bahn zu schneiden. Dies könnte unter Umständen zu Versengungen führen.So according to a preferred embodiment that is as Support role executed support element over which the sheet-like materials are guided, with at least one Absorption groove provided. This absorption groove serves the the laser beam penetrating the web-like material if possible completely absorb, so that a reflection of the Beam, possibly again due to the web becomes. A reflection of the beam would result in scattering to lead. A scattered beam, however, no longer has enough Energy to cut the web. This could possibly happen lead to scorching.

Dabei ist bevorzugterweise die Stützrolle im wesentlichen zylindrisch. Dadurch können die Bahnen gut und problemlos über die Stützrolle gelenkt und geführt werden.The support roller is preferably essentially cylindrical. This allows the railways to cross well and easily the support roller is steered and guided.

Die Absorptionsnut weist vorteilhafterweise eine Abschrägung auf, die den Laserstrahl auf eine ebenfalls in der Nut vorgesehene Absorptionsfläche umlenkt. Dies bedeutet, dass eine verhältnismäßig einfache Geometrie vorliegt, die eine sichere Absorption des Laserstrahls bei geeigneten Winkelverhältnissen zwischen Abschrägung und Absorptionsfläche sowie Lasereinfallsrichtung sicherstellt.The absorption groove advantageously has a bevel on which the laser beam is also in the groove deflected intended absorption surface. This means that there is a relatively simple geometry, the one safe absorption of the laser beam with suitable Angular relationships between bevel and absorption surface as well as the direction of laser incidence.

Vorteilhafterweise, insbesondere wenn der Laserstrahl im wesentlichen radial auf die Stützrolle trifft, bildet die Abschrägung der Absorptionsnut zur Zylinderfläche einen Winkel von etwa 45° und ist die Absorptionsfläche zur Zylinderfläche im wesentlichen senkrecht. Dadurch wird ein Laserstrahl, der senkrecht auf die abgeschrägte Fläche auftrifft, um 90° umgelenkt und trifft senkrecht auf die Absorptionsfläche und radial auf die Stützrolle auf. Selbst bei einer etwaigen Reflexion an der Absorptionsfläche, die selbstverständlich nicht erwünscht ist, wird der Laserstrahl somit wieder auf dem gleichen Weg zurückgeführt, auf dem er eintrifft. Eine unerwünschte Trennung bzw. Perforation der Bahn wird dadurch vermieden.Advantageously, especially if the laser beam in the meets the support roller essentially radially, forms the Bevel the absorption groove to the cylinder surface at an angle of about 45 ° and is the absorption surface to the cylinder surface essentially vertical. This will create a laser beam that strikes the slanted surface perpendicularly by 90 ° deflected and perpendicular to the absorption surface and radially on the support roller. Even if there is one Reflection on the absorption surface that goes without saying is not desired, the laser beam is thus again on the returned the same way on which it arrives. A undesirable separation or perforation of the web avoided.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Absorptionsfläche stark strahlungsabsorbierend ausgeführt. Eine Möglichkeit dafür ist beispielsweise das Ausführen der Absorptionsfläche tiefschwarz. Dadurch wird sichergestellt, dass keine Reflexion des Laserstrahls an der Absorptionsfläche auftritt. According to a preferred embodiment, the Absorbent surface designed to be highly radiation absorbing. One way to do this is to run the Absorbent surface deep black. This ensures that no reflection of the laser beam on the absorption surface occurs.

Bei einer beschriebenen Ausführungsform der Stützrolle ist die Vorrichtung bevorzugterweise so gestaltet, dass der Laserstrahl im wesentlichen in radialer Richtung auf die Stützrolle im Bereich der Absorptionsnut auftrifft. Dies hilft wiederum, eine vollständige Absorption des Strahls zu erzielen.In a described embodiment of the support roller Device preferably designed so that the Laser beam essentially in the radial direction Support roller hits in the area of the absorption groove. This helps in turn, complete absorption of the beam too achieve.

Bei einer einfachen Ausführungsform ist dies beispielsweise durch eine Positionierung des Laserstrahls und Lasers senkrecht über der Stützrolle und radial zu dieser möglich. Alternativ dazu können selbstverständlich auch Umlenkspiegel verwendet werden, um den Laserstrahl zu lenken.In a simple embodiment, for example by positioning the laser beam and laser possible vertically above the support roller and radially to it. Alternatively, deflection mirrors can of course also be used used to direct the laser beam.

Vorteilhafterweise ist ein System zur Kühlung in der Stützrolle integriert. Dadurch wird eine gute Wärmeabfuhr der absorbierten Energie von der Stützrolle sichergestellt. Dies trägt wiederum dazu bei, dass ein Anbrennen des bahnförmigen Elements, das getrennt bzw. perforiert werden soll, vermieden wird. Insbesondere wird bei einer gleichzeitigen Reflexionsvermeidung bewirkt, dass tissueartige Materialien nicht verbrannt oder verfärbt entlang der Trennkante werden, was nebenbei zu einem unangenehmen Geruch führt. Wie bereits erwähnt wurde, ist eine Reflexionsvermeidung insbesondere daher wünschenswert, weil ein reflektierter Strahl nicht mehr exakt fokussiert ist und somit nicht mehr ausreichend Energie aufbringt, um das Material zu durchtrennen. Die Streuung des Strahls führt dann dazu, dass die Nachbarbereiche der Trennkante zwar noch anbrennen aber nicht durchtrennt werden.A system for cooling is advantageously in the Support roller integrated. This will ensure good heat dissipation absorbed energy ensured by the support roller. This in turn helps to prevent the web from burning Elements that are to be separated or perforated avoided becomes. In particular, a simultaneous Reflection avoidance causes tissue-like materials not burned or discolored along the cutting edge, which also leads to an unpleasant smell. As before has been mentioned, reflection avoidance in particular therefore desirable because a reflected beam is no longer is precisely focused and therefore no longer has enough energy applies to cut the material. The spread of the Then causes the neighboring areas of the Burn the cutting edge but not cut it.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Umlenkspiegel in der Anordnung vorgesehen. Durch Anbringen eines Umlenkspiegels wird es möglich, den Laserkopf außerhalb der eigentlichen Trenn- bzw. Perforationsanordnung zu positionieren. Dies erleichtert beispielsweise die Wartung.According to a preferred embodiment, at least one Deflecting mirror provided in the arrangement. By attaching a deflection mirror it becomes possible to move the laser head outside the actual separation or perforation arrangement position. This makes maintenance easier, for example.

Im einfachsten Fall ist der Umlenkspiegel nicht durchlässig, sondern leitet den eingehenden Strahl nur auf die Tissuebahn um (oder ein entsprechendes bahnförmiges Produkt).In the simplest case, the deflecting mirror is not transparent, but only directs the incoming beam onto the tissue web um (or equivalent sheet product).

Beispielsweise kann der Laser so positioniert werden, dass der Strahl im wesentlichen horizontal emittiert wird, durch den Umlenkspiegel vertikal gerichtet wird und schließlich in radialer Richtung auf die Stützrolle und insbesondere deren Absorptionsnut auftrifft.For example, the laser can be positioned so that the Beam is emitted essentially horizontally through which Deflecting mirror is directed vertically and finally in radial direction on the support roller and in particular its Absorption groove hits.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Umlenkspiegel flexibel gelagert. Bei einer längs transportierten Bahn beispielsweise kann durch eine flexible, rasch bewegbare Lagerung des Umlenkspiegels ein nahezu beliebiges Muster als Perforation aufgebracht werden. Auch kann ein Wechsel des Musters in der Produktionslinie durch eine einfache Umstellung des Umlenkspiegels erzielt werden. Dies vereinfacht den Verarbeitungsprozess, da eine große Freiheit in der Form der Perforierung bzw. Trennung erreicht werden kann. Durch eine einfache Ablenkung des Laserstrahls über einen Spiegel können nahezu beliebige Perforationsmuster auf eine Bahn aufgebracht werden.According to an advantageous embodiment, the deflecting mirror flexibly stored. With a longitudinally transported train for example, by a flexible, quickly movable Storage of the deflection mirror as an almost any pattern Perforation can be applied. A change of the Patterns in the production line through a simple change of the deflecting mirror can be achieved. This simplifies the Processing because of a great freedom in the form of Perforation or separation can be achieved. By a simple deflection of the laser beam over a mirror can almost any perforation pattern applied to a web become.

Vorteilhafterweise sind mindestens zwei Umlenkspiegel vorgesehen, von denen mindestens einer halbdurchlässig für Laserlicht ist. Dies bedeutet, dass durch einen einzigen Laserstrahl bei geeigneter Anordnung der Umlenkspiegel ein mehrbahniges Trennen bzw. Perforieren mit einer einzigen Laserquelle durchgeführt werden kann. Vorteilhafterweise besitzt die Stützrolle, an den Stellen, an denen die umgelenkten Strahlen auf sie auftreffen, jeweils ein Absorptionsnut. Alternative dazu kann auch eine entsprechend breite Ansorptionsnut vorgesehen sein. Die halbdurchlässigen Umlenkspiegel sind dabei vorteilhafterweise quer über die Bahn angeordnet.At least two deflecting mirrors are advantageous provided at least one of which is semi-permeable for Is laser light. This means that through a single Laser beam with a suitable arrangement of the deflecting mirror multi-lane separation or perforation with a single Laser source can be performed. advantageously, has the support role in the places where the deflected rays hit them, one each Absorption groove. An alternative to this can be a corresponding one wide absorption groove can be provided. The semipermeable Deflecting mirrors are advantageously across the web arranged.

Bei einer Verwendung von Umlenkspiegeln, die aufgrund ihre geringen Gewichts normalerweise sehr schnell lenkbar sind, kann der Laserstrahl auf beliebige Konturen gelenkt werden, wodurch eine flexible Trennung bzw. ein nahezu frei einstellbares Perforationsmuster erzeugt werden kann.When using deflecting mirrors, which are due to their light weight are usually very quickly steerable, the laser beam can be directed to any contours, creating a flexible separation or an almost free adjustable perforation pattern can be generated.

Bei allen beschriebenen Ausführungsformen ist es ferner als besonders vorteilhaft hervorzuheben, dass die zu bearbeitende Bahn in bezug auf die Bahnspannung frei den notwendigen Erfordernissen in der Produktionslinie angepasst werden kann. Dies ist dadurch möglich, da es sich beim Einsatz eines Lasers um eine kontaktfreie Bearbeitung des Materials handelt.In all of the described embodiments, it is also as particularly advantageous to emphasize that the to be processed Web in terms of web tension freely the necessary Production line requirements can be customized. This is possible because it is when using a laser is a non-contact processing of the material.

Brief description of the drawings

Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen:The invention is explained below purely by way of example using the attached figures, in which:

Fig. 1 eine schematische Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt, wobei ein Laser ohne Umlenkspiegel zum Einsatz kommt; Fig. 1 shows a schematic arrangement of the apparatus according to the invention shows using a laser without a reflecting mirror is used;

Fig. 2 die Stützrolle im Detail zeigt; Fig. 2 shows the support roller in detail;

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Anordnung der Vorrichtung zeigt, wobei ein Umlenkspiegel zum Umlenken des Laserstrahls verwendet wird; Fig. 3 shows an inventive arrangement of the apparatus, wherein a deflecting mirror is used for deflecting the laser beam;

Fig. 4 eine Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt, wobei drei Umlenkspiegel verwendet werden, und ein mehrbahniges Trennen durchgeführt wird; Fig. 4 shows an arrangement of the device according to the invention, wherein three deflecting mirrors are used and a multi-lane separation is carried out;

Fig. 5 eine Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Umlenkspiegel zum Perforieren von Bahnen zeigt. Fig. 5 shows an arrangement of the apparatus according to the invention shows a deflection mirror for perforating webs.

Fig. 6 eine alternative schematische Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und Fig. 6 shows an alternative schematic arrangement of the apparatus of the invention; and

Fig. 7 einen Schnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 6 zeigt. FIG. 7 shows a section through the arrangement according to FIG. 6.

Ways of Carrying Out the Invention

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Fig. 1 shows a perspective view of the apparatus 10 according to the invention.

Dabei ist ein Laserkopf 12, der einen Laserstrahl 14 emittiert, senkrecht über einer Stützwalze 16 und in radialer Richtung r in Bezug auf die Stützwalze 16 positioniert. Der Laserstrahl 14 ist so gerichtet, dass er im wesentlichen radial auf die Stützwalze 16 auftrifft. Über die Stützwalze 16 wird eine zu bearbeitende ein- oder mehrlagige Materialbahn 18 in Richtung des Pfeils x bewegt. Dazu werden herkömmliche Mittel (nicht gezeigt) verwendet.A laser head 12 , which emits a laser beam 14 , is positioned vertically above a support roller 16 and in the radial direction r with respect to the support roller 16 . The laser beam 14 is directed in such a way that it strikes the support roller 16 essentially radially. A single-layer or multi-layer material web 18 to be processed is moved in the direction of arrow x via the support roller 16 . Conventional means (not shown) are used for this.

In der dargestellten Ausführungsform wird die Materialbahn 18 durch den Laserstrahl 14 in Längsrichtung durchtrennt, so dass zwei schmälere Materialbahnen 18', 18" erzeugt werden.In the embodiment shown, the material web 18 is severed in the longitudinal direction by the laser beam 14 , so that two narrower material webs 18 ′, 18 ″ are produced.

Dabei trifft der Laserstrahl 14 auf die Bahn und anschließend auf die Stützwalze 16 vorzugsweise im Bereich einer Absorptionsnut 20 der Stützwalze 16 auf.The laser beam 14 strikes the web and then the support roller 16, preferably in the region of an absorption groove 20 of the support roller 16 .

In Fig. 2 ist eine Stützwalze 16 im Detail gezeigt. Die Stützwalze 16 ist dabei als hauptsächlich zylindrische Walze ausgeführt, die in einem Gebiet, in dem der vom Laser 12 emitierte Laserstrahl 14 auf sie auftrifft, eine Absorptionsnut 20 hat. Die Absorptionsnut 20 besteht in der dargestellten Ausführungsform aus einer Einkerbung, deren eine Kerbfläche 22 senkrecht zur Zylinderfläche der Stützwalze 16 verläuft. Damit ist die Absorptionsfläche 22 parallel zum Laserstrahl 14, wenn der Laserstrahl die zu bearbeitende Bahn durchdringt. Die Absorptionsnut 20 hat eine zweite Fläche, die zur Zylinderfläche einen Winkel α von vorzugsweise 45° einnimmt. Diese zweite Fläche 24 ist als Reflexionsfläche bzw. Umlenkfläche gestaltet. Der einfallende Laserstrahl 14 trifft auf sie auf und wird um 90° umgelenkt, so dass er senkrecht auf die Absorptionsfläche 22 trifft. Dabei ist hervorzuheben, dass das Verhältnis der Winkel der abgeschrägten Fläche 24 und der Absorptionsfläche 22 vor allem auf den Einfallswinkel des Laserstrahls 14 anzupassen sind. Die genannten Winkelverhältnisse sollten also bei geändertem Einfallswinkel ebenfalls angepasst werden.A support roller 16 is shown in detail in FIG. 2. The support roller 16 is designed as a mainly cylindrical roller which has an absorption groove 20 in an area in which the laser beam 14 emitted by the laser 12 strikes it. In the illustrated embodiment, the absorption groove 20 consists of a notch, the one notch surface 22 of which runs perpendicular to the cylindrical surface of the support roller 16 . The absorption surface 22 is thus parallel to the laser beam 14 when the laser beam penetrates the web to be processed. The absorption groove 20 has a second surface which is at an angle α of preferably 45 ° to the cylinder surface. This second surface 24 is designed as a reflection surface or deflection surface. The incident laser beam 14 strikes it and is deflected by 90 ° so that it strikes the absorption surface 22 perpendicularly. It should be emphasized here that the ratio of the angles of the beveled surface 24 and the absorption surface 22 must be matched above all to the angle of incidence of the laser beam 14 . The angular relationships mentioned should therefore also be adjusted when the angle of incidence changes.

Die Absorptionsfläche 22 ist bevorzugterweise aus einem stark Strahlung absorbierenden Material gefertigt bzw. mit einer entsprechenden Beschichtung versehen. Insbesondere ist eine tiefschwarze Färbung der Absorptionsfläche 22 besonders geeignet. Dadurch wird sichergestellt, dass der einfallende und durch die Reflexionsfläche 24 umgelenkte Laserstrahl 14 in der Absorptionsfläche 22 vollständig absorbiert wird und nicht teilweise wieder reflektiert wird, was zu einer gewissen, unerwünschten Streuung des Laserstrahls 14 führen würde.The absorption surface 22 is preferably made of a highly radiation-absorbing material or provided with a corresponding coating. A deep black coloring of the absorption surface 22 is particularly suitable. This ensures that the incident laser beam 14 deflected by the reflection surface 24 is completely absorbed in the absorption surface 22 and is not partially reflected again, which would lead to a certain, undesirable scattering of the laser beam 14 .

Fig. 3 zeigt eine Anordnung 10, die ebenfalls zum Durchtrennen von beispielsweise einer Tissuebahn verwendet wird. Die Tissuebahn 18 wird dabei ebenfalls in Längsrichtung, also entsprechend der Bewegungsrichtung X durchtrennt. Die Verwendung des Strahls 14 des Lasers 12 sorgt für eine staubfreie, ortsgenaue Durchtrennung durch Verdampfen des Materials an der Trennkante 19. Es sollte hier aber deutlich gemacht werden, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur Perforationen oder Schnitte in Längsrichtung erzeugen kann, sondern ebenfalls in beliebigen anderen Richtungen. FIG. 3 shows an arrangement 10 , which is also used to cut a tissue web, for example. The tissue web 18 is also severed in the longitudinal direction, that is, in accordance with the direction of movement X. The use of the beam 14 of the laser 12 ensures a dust-free, location-specific severing by evaporating the material at the separating edge 19 . However, it should be made clear here that the device according to the invention can not only produce perforations or cuts in the longitudinal direction, but also in any other direction.

Zusätzlich zu der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist ein Umlenkspiegel 26 vorgesehen. Der Umlenkspiegel 26 ist in der dargestellten Ausführungsform als Reflexionsspiegel lichtundurchlässig gestaltet. Das Vorsehen des Umlenkspiegels 26 ermöglicht es, den Laser 12 etwas außerhalb der eigentlichen Trennanordnung zu positionieren. Somit wird die Zugänglichkeit, beispielsweise bei Wartungsarbeiten, sowohl zur Trennanordnung als auch zum Laser erleichtert.In addition to the arrangement shown in FIG. 1, a deflecting mirror 26 is provided. The deflecting mirror 26 is designed in the embodiment shown as a reflection mirror opaque. The provision of the deflecting mirror 26 makes it possible to position the laser 12 somewhat outside the actual separating arrangement. Access to the separating arrangement and the laser, for example during maintenance work, is thus facilitated.

Der Umlenkspiegel 26 kann durch einen geeigneten Verstellmechanismus (nicht gezeigt) schwenkbar und/oder bewegbar gelagert sein. Die flexible Lagerung des Umlenkspiegels ermöglicht es, auch andere Trennschnitte als geradlinige durchzuführen. Beispielsweise können kurvenförmige Trennungen erzeugt werden. Allerdings ist dabei möglichst sicherzustellen, dass der Laserstrahl 26 dennoch stets auf die Absorptionsnut 20 der Stützrolle 16 auftrifft. Dies kann, im Fall, dass der Reflexionsspiegel 26 geschwenkt oder gekippt wird, durch eine breitere Absorptionsnut 26 bzw. durch mehrere Absorptionsnuten realisiert sein.The deflecting mirror 26 can be pivotably and / or movably supported by a suitable adjustment mechanism (not shown). The flexible mounting of the deflecting mirror makes it possible to carry out separating cuts other than straight lines. For example, curved separations can be created. However, it should be ensured as far as possible that the laser beam 26 nevertheless always strikes the absorption groove 20 of the support roller 16 . In the event that the reflection mirror 26 is pivoted or tilted, this can be realized by a wider absorption groove 26 or by a plurality of absorption grooves.

Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10, bei der mehrere Umlenkspiegel vorgesehen sind. Insbesondere sind drei Umlenkspiegel 26, 27, 28 in der Anordnung angebracht. Die Umlenkspiegel 27 und 28 sind als halbdurchlässige Spiegel gestaltet. Dadurch wird ein Teil des Laserstrahls umgelenkt, im dargestellten Fall um 90°, und ein weiterer Teil des Laserstrahls durchdringt die halbdurchlässigen Spiegel 27 bzw. 28 jeweils hinsichtlich seiner Richtung unverändert. Dadurch können gleichzeitig mehrere Trennungen einer Bahn 18 in Längsrichtung, also in Bewegungsrichtung X der Bahn, durchgeführt werden, wobei nur ein einziger Laserkopf 12 verwendet wird, der einen einzigen Strahl 14 emittiert. Fig. 4 shows a device 10 according to the invention are provided wherein a plurality of deflecting mirrors. In particular, three deflecting mirrors 26 , 27 , 28 are attached in the arrangement. The deflecting mirrors 27 and 28 are designed as semi-transparent mirrors. As a result, part of the laser beam is deflected, in the illustrated case by 90 °, and a further part of the laser beam penetrates the semitransparent mirrors 27 and 28, respectively, unchanged in terms of their direction. As a result, a plurality of separations of a path 18 in the longitudinal direction, that is to say in the direction of movement X of the path, can be carried out at the same time, only one laser head 12 being used, which emits a single beam 14 .

Selbstverständlich können die Umlenkspiegel 26, 27 und 28 wiederum beweglich und schwenkbar gelagert sein, so dass kurvenförmige Trennungen ebenfalls möglich sind. Der Umlenkspiegel 26 ist bei dieser Ausführungsform ebenfalls Licht undurchlässig gestaltet.Of course, the deflecting mirrors 26 , 27 and 28 can in turn be movably and pivotally mounted, so that curved separations are also possible. The deflecting mirror 26 is also designed to be light-impermeable in this embodiment.

Durch das Vorsehen der drei Umlenkspiegel 26, 27, 28 werden drei Trennkanten 19, 19', 19" erzeugt. In der dargestellten Ausführungsform sind diese parallel zueinander. Wie erwähnt, können jedoch bei schwenkbaren oder kippbaren Umlenkspiegeln 26, 27, 28 auch kurvenförmige Bahnen erzeugt werden. Sind die Umlenkspiegel einzeln ansteuerbar, so müssen die Trennungen nicht notwendigerweise parallel sein.By providing the three deflecting mirrors 26 , 27 , 28 , three separating edges 19 , 19 ', 19 "are produced. In the embodiment shown, these are parallel to one another. As mentioned, however, in the case of pivotable or tiltable deflecting mirrors 26 , 27 , 28 , curved paths can also be used If the deflecting mirrors can be controlled individually, the separations do not necessarily have to be parallel.

Vorteilhafterweise ist bei der dargestellten Ausführungsform für jeden der Teillaserstrahlen 14', 14", 14''', die durch Aufteilung des Laserstrahls 14 entstehen, eine Absorptionsnut in der Stützwalze 16 vorgesehen.In the embodiment shown, an absorption groove is advantageously provided in the support roller 16 for each of the partial laser beams 14 ′, 14 ″, 14 ″ ″ that result from the division of the laser beam 14 .

In Fig. 5 ist gezeigt, wie bei einer Anordnung 10, die einen Laserkopf 12 und einen Umlenkspiegel 26 umfasst, eine Perforation 30 in die Bahn 18 eingebracht werden kann. Dazu wird der Umlenkspiegel 26 flexibel gelagert und bewegt, so dass der Laserstrahl 14 entsprechend abgelenkt wird. Dabei können runde, ovale oder schlitzförmige Perforationslöcher erzeugt werden. Insbesondere wird dazu die Pulsfrequenz und die Pulsdauer des Laserstrahls 14 entsprechend angepasst. FIG. 5 shows how a perforation 30 can be introduced into the web 18 in the case of an arrangement 10 which comprises a laser head 12 and a deflecting mirror 26 . For this purpose, the deflecting mirror 26 is flexibly mounted and moved, so that the laser beam 14 is deflected accordingly. Round, oval or slit-shaped perforation holes can be created. In particular, the pulse frequency and the pulse duration of the laser beam 14 are adapted accordingly.

In Fig. 6 ist eine alternative Ausführungsform gezeigt, bei der anstelle der Stützrolle 16 eine Platte 32 vorgesehen ist, die unter der in Maschinenrichtung x bewegten Tissuebahn 18 angeordnet ist. In der Platte 32 befindet sich ein Schlitz 33, in der der von der Lasereinrichtung 12 emittierte Laserstrahl 14 einlaufen kann. Damit der Strahl im Schlitz verläuft, kann, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, eine Absaugeinrichtung 36 an der Stützplatte 32 angebracht sein. Diese Absaugeinrichtung wird benötigt, um etwaige Verschmutzungen des Laserstrahls, der auf dem letzten Stück in einem Gas geführt wird, zu vermeiden.An alternative embodiment is shown in FIG. 6, in which a plate 32 is provided instead of the support roller 16 and is arranged under the tissue web 18 moved in the machine direction x. There is a slot 33 in the plate 32 , into which the laser beam 14 emitted by the laser device 12 can enter. So that the jet runs in the slot, as can be seen from FIG. 7, a suction device 36 can be attached to the support plate 32 . This suction device is required in order to avoid possible contamination of the laser beam, which is guided in a gas on the last piece.

Die Stützplatte 32 weist abgerundete oder abgewinkelte Endbereiche 32a auf, um eine Beschädigung des Bahnmaterials zu vermeiden.The support plate 32 has rounded or angled end regions 32 a in order to avoid damage to the web material.

Die in den Fig. 6 und 7 schematisch dargestellte Ausführungsform kann selbstverständlich auch mit den in den vorangegangenen Ausführungsformen beschriebenen einfachen oder mehrfachen Spiegelmechanismen eingesetzt werden.The embodiment shown schematically in FIGS. 6 and 7 can of course also be used with the single or multiple mirror mechanisms described in the previous embodiments.

Der wesentliche Aspekt der Erfindung liegt darin, dass durch das Vorsehen eines Lasers zum Perforieren bzw. Trennen von bahnähnlichen Materialien, die ein- oder mehrlagig sein können, eine flexible Anordnung erzielt wird, die ohne nennenswerte Umbaumaßnahmen das Durchtrennen bzw. Perforieren der Bahn in nahezu beliebigen Trenn- oder Perforationsmustern ermöglicht. Insbesondere entfällt eine Abnutzung des Werkzeugs und somit ein häufiger Wechsel der Einheit aufgrund der Werkzeugabnutzung. Eine Staubentwicklung, die ebenfalls unerwünscht ist, bzw. eine Änderung der Spannung der Bahn oder eine Beeinflussung der Bewegung der Bahn wird ebenfalls verhindert.The essential aspect of the invention is that by the provision of a laser for perforating or separating web-like materials that are single or multi-layer can, a flexible arrangement is achieved without noteworthy remodeling the cutting or perforating the web in almost any separation or perforation pattern allows. In particular, there is no wear on the tool and therefore a frequent change of unit due to the Tool wear. A dust development that also is undesirable, or a change in the tension of the web or influencing the movement of the web is also prevented.

Claims

1. Device ( 10 ) for separating and / or perforating sheet-like materials ( 18 ), in particular single or multi-layer tissue paper, comprising a support element ( 16 ) and a laser arrangement with at least one laser ( 12 ) which emits a laser beam ( 14 ) ,

2. Device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the support element is a support roller ( 16 ) which is provided with at least one absorption groove ( 20 ).

3. Device ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the support roller ( 16 ) is substantially cylindrical and the at least one absorption groove ( 20 ) has a chamfer ( 24 ) for deflecting the laser beam ( 16 ) onto an absorption surface ( 22 ) the support roller ( 16 ).

4. The device ( 10 ) according to claim 3, characterized in that the bevel ( 24 ) to the cylinder surface forms an angle (α) of approximately 45 degrees and the absorption surface ( 22 ) is substantially perpendicular to the cylinder surface.

5. The device ( 10 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the absorption surface ( 22 ) is designed to be highly radiation-absorbing.

6. The device ( 10 ) according to one of claims 2 to 5, characterized in that the laser beam ( 14 ) strikes the support roller ( 16 ) substantially in the radial direction in the region of the absorption groove ( 20 ).

7. Device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a system for cooling the support element ( 16 ) is provided.

8. The device ( 10 ) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that at least one deflecting mirror ( 26 , 27 , 28 ) is provided.

9. The device ( 10 ) according to claim 8, characterized in that the deflecting mirror ( 20 ) guides the laser beam ( 14 ) in such a way that it strikes the surface of the support element ( 16 ) facing the web-shaped material substantially perpendicularly.

10. The device ( 10 ) according to claim 8 or 9, characterized in that the deflecting mirror ( 26 , 27 , 28 ) is flexibly mounted.

11. The device ( 10 ) according to any one of claims 8 to 10, characterized in that at least two deflecting mirrors ( 26 , 27 , 28 ) are provided, of which at least one (( 27 , 28 ) is semi-transparent to laser light.

12. The device ( 10 ) according to claim 11, characterized in that the number of absorption grooves ( 20 ) in the support roller ( 16 ) with the number of deflecting mirrors ( 26 , 27 , 28 ) which direct the light onto the support roller ( 16 ) , is identical.

13. Single or multi-layer tissue paper with perforations, or one or more cuts through one Laser arrangement are generated.