DE102005058600A1

DE102005058600A1 - Messertrommel

Info

Publication number: DE102005058600A1
Application number: DE102005058600A
Authority: DE
Inventors: Jochem Meyer
Original assignee: ECH Will GmbH and Co
Current assignee: BW Papersystems Hamburg GmbH
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2005-12-07
Publication date: 2006-06-29

Abstract

Beschrieben wird eine Messertrommel zum Schneiden, insbesondere Querschneiden, von Materialbahnen, insbesondere Papierbahnen, mit einem walzenförmigen Körper (2), auf dessen Umfang ein von dessen Rotationsform abweichender, abgeflachter, sich im Wesentlichen in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers (2) erstreckender länglicher Flächenabschnitt (6) ausgebildet ist, an dem eine sich im Wesentlichen in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers (2) erstreckende leistenförmige Messeranordnung (4) befestigt ist. Das Besondere der Erfindung besteht darin, dass der längliche Flächenabschnitt (6) in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers (2) im Wesentlichen teilwendelförmig verläuft und die leistenförmige Messeranordnung (4) im Wesentlichen entsprechend teilwendelförmig geformt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messertrommel zum Schneiden, insbesondere Querschneiden, von Materialbahnen, insbesondere Papierbahnen, mit einem walzenförmigen Körper, auf dessen Umfang ein von dessen Rotationsform abweichender, abgeflachter, sich im wesentlichen in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers erstreckender länglicher Flächenabschnitt ausgebildet ist, an dem eine sich im wesentlichen in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers erstreckende leistenförmige Messeranordnung befestigt ist,

Eine solche Messertrommel, wie sie beispielsweise in der WO 03/051589 A1 und der DE 197 26 993 A1 beschrieben ist, kommt vorzugsweise in Querschneidemaschinen zur Herstellung von Bögen aus Papier oder Karton zum Einsatz. Gewöhnlich enthalten derartige Querschneidemaschinen zwei in einem Maschinengestell übereinander rotierbar gelagerte Messertrommeln, deren Messer beim Umlauf paarweise in Schnitteingriff gelangen, um die durchlaufende Materialbahn in Querrichtung durchzuschneiden. Damit Papier- oder Kartonbahnen großer Breite mit hoher Produktionsgeschwindigkeit und Schnittqualität geschnitten werden können, müssen die Messertrommeln diverse, teilweise recht hohe Anforderungen erfüllen. Insbesondere bei Schnittvorgängen zum Erzeugen unterschiedlich langer Bahnabschnitte von einer Materialbahn muss die Messertrommel wechselweise stark verzögert und beschleunigt werden, wodurch die Messertrommel starken Radialbelastungen unterworfen wird. Dies bedingt eine möglichst geringe Massenträgheit. Zur Erzielung einer hohen Schnittqualität wird ferner eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit gefordert.

Aus der DE 43 21 163 A1 ist eine gattungsgemäße Messertrommel mit einem zylindrischen walzenförmigen Körper bekannt, der aus Faserverbundmaterial hergestellt ist. Auf dem Umfang des walzenförmigen Körpers ist ein sich achsparallel zur Rotationsachse des walzenförmigen Körpers erstreckender leistenförmiger Messerhalter angeordnet, auf der wiederum ein Messer befestigt ist.

Um einen 'wandernden' Schnitt durch die Materialbahn von deren einer Seite zu deren anderer Seite zu realisieren, verläuft das Messer gewöhnlich nicht in axialer Richtung, also nicht achsparallel zur Rotationsachse der Messertrommel, sondern in einem Winkel gegenüber der Rotationsachse, so dass das eine Ende des Messers gegenüber dessen anderem Ende in Umfangsrichtung versetzt ist und somit sich stets in einer gegenüber dem anderen Ende vorlaufenden Stellung befindet. Um eine solche versetzte Anordnung zur realisieren, wird durch ein materialabtragendes Verfahren auf dem Umfang des walzenförmigen Körpers ein abgeflachter Flächenabschnitt ausgebildet, der sich in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers achsparallel zu dessen Längsachse erstreckt und eine Ebene zur Befestigung des leistenförmigen Messerhalters bildet. Diese Ebene ist quer zum Radius aufgespannt und durch einen vorlaufenden Längsrand und einem nachlaufenden Längsrand in Rotationsrichtung des walzenförmigen Körpers begrenzt, so dass sich die beiden genannten Längsränder von der einen Seite zur anderen Seite des walzenförmigen Körpers achsparallel zu dessen Rotationsachse erstrecken. Ein solcher abgeflachter walzenförmiger Körper für eine Messertrommel ist in der DE 100 18 418 A1 offenbart. Da der walzenförmige Körper gewöhnlich eine rotationssymmetrische Zylinderform aufweist, wird durch die Ausbildung des abgeflachten länglichen Flächenabschnittes demnach ein Segment vom Umfang des walzenförmigen Körpers weggeschnitten. Dadurch entsteht eine plane Ebene, die die Anordnung einer geradlinigen, quaderförmigen Messerleiste unter dem gewünschten Versatzwinkel gegenüber der Richtung der Rotationsachse auf einfache Weise ermöglicht. Die Breite des Flächenabschnittes in Umfangrichtung wird durch den beabsichtigten Versatzwinkel bestimmt. Dabei wird der leistenförmige Messerhalter so auf den Flächenabschnitt aufgesetzt, dass das eine Ende des leistenförmigen Messerhalters benachbart zum vorlaufenden Längsrand des Flächenabschnittes und das andere Ende des leistenförmigen Messerhalter benachbart zum nachlaufenden Längsrand des Flächenabschnittes liegt. Nachteilig an dieser Anordnung ist jedoch, dass ein relativ hoher Materialabtrag vom Umfang des walzenförmigen Körpers zur Bildung der Auflagefläche für den leistenförmigen Messerhalter in Kauf genommen werden muss, was zu einer nicht unerheblichen Schwächung des Körpers insbesondere zu Lasten seiner Steifigkeit führt. Dies ist insbesondere bei einem aus Faserverbundmaterial hergestellten Körper kritisch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messertrommel der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass für die Anbringung der leistenförmigen Messeranordnung keine wesentliche Materialschwächung mehr oder zumindest eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich geringere Materialschwächung am Umfang des walzenförmigen Körpers von Nöten ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Messertrommel zum Schneiden, insbesondere Querschneiden, von Materialbahnen, insbesondere Papierbahnen, mit einem walzenförmigen Körper, auf dessen Umfang ein von dessen Rotationsform abweichender, abgeflachter, sich im wesentlichen in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers erstreckender länglicher Flächenabschnitt ausgebildet ist, an dem eine sich im wesentlichen in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers erstreckende leistenförmige Messeranordnung befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Flächenabschnitt in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers im wesentlichen teilwendelförmig verläuft und die leistenförmige Messeranordnung im wesentlichen entsprechend teilwendelförmig geformt ist.

Erfindungsgemäß wird demnach vorgeschlagen, den länglichen abgeflachten Flächenabschnitt in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers im wesentlichen teilwendelförmig und dementsprechend auch die leistenförmige Messeranordnung im wesentlichen teilwendelförmig auszubilden und auf dem teilwendelförmig ausgebildeten, abgeflachten, länglichen Flächenabschnitt des walzenförmigen Körpers so zu befestigen, dass die leistenförmige Messeranordnung in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers teilwendelförmig verläuft. Der abgeflachte, längliche Flächenabschnitt wird einerseits von einem vorlaufenden Rand und andererseits von einem nachlaufenden Rand begrenzt, so dass an diesen beiden Rändern der abgeflachte, längliche Flächenabschnitt in die übrige Mantelfläche des walzenförmigen Körpers übergeht. Zwischen diesen beiden Rändern ist, in Umfangsrichtung des walzenförmigen Körpers betrachtet, die Abflachung ausgebildet, die insoweit eine Art Unstetigkeitsstelle in der ansonsten im wesentlichen rotationssymmetrischen Formgebung des walzenförmigen Körpers darstellt. Ferner sei an dieser Stelle noch darauf hingewiesen, dass unter „teilwendelförmig" zu verstehen ist, dass der Versatzwinkel im Gegensatz zu einer Vollwendel deutlich kleiner als 360° beträgt.

Dadurch, dass erfindungsgemäß der walzenförmige Körper an seinem Umfang mit einem in dessen Umfangsrichtung abgeflachten und sich in dessen Längsrichtung erstreckenden länglichen Flächenabschnitt versehen wird, welcher einen in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers im wesentlichen teilwendelförmigen Verlauf erhält, was im übrigen zweckmäßigerweise bereits während der Formung des walzenförmigen Körpers stattfinden kann, lässt sich auf einfache und zugleich geschickte Weise der längliche Flächenabschnitt an die Form der später von ihm getragenen leistenförmigen Messeranordnung anpassen. Gleichzeitig wird mit Hilfe der Erfindung eine zumindest wesentliche Schwächung des walzenförmigen Körpers vermieden, wodurch die ursprüngliche Steifigkeit des walzenförmigen Körpers im wesentlichen unberührt bleibt oder sogar eine höhere Steifigkeit gegenüber dem Stand der Technik erzielt werden kann. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, dass für den Aufbau des walzenförmigen Körpers mit einer gewünschten Steifigkeit nicht mehr Material als notwendig verbraucht wird. Somit ist es möglich, zur Erzielung einer gewünschten Steifigkeit das Gewicht und somit die Masse so gering wie möglich zu halten und auf diese Weise ein möglichst niedriges Massenträgheitsmoment zu erzielen. Ferner lassen sich auf diese Weise die Kosten bei der Herstellung senken, was bei Verwendung von teuren Werkstoffen wie Faserverbundmaterial besonders vorteilhaft ist.

Zweckmäßigerweise ist die leistenförmige Messeranordnung teilwendelförmig vorgeformt, erhält also die Teilwendelform bereits während seiner Herstellung, bevor sie am Umfang des walzenförmigen Körpers befestigt wird.

Der abgeflachte, längliche Flächenabschnitt dient als Untergrund für die Befestigung der leistenförmigen Messeranordnung. Beispielsweise kann als Befestigungsmittel eine Klebeschicht auf den abgeflachten länglichen Flächenabschnitt aufgetragen oder mechanische Verankerungsmittel wie beispielsweise Schrauben verwendet werden, die durch den abgeflachten, länglichen Flächenabschnitt in den walzenförmigen Körper hineinragen.

Vorzugsweise ist der längliche Flächenabschnitt, in Umfangsrichtung des walzenförmigen Körpers betrachtet, im wesentlichen nach Art einer Sekante ausgebildet. Bei dieser Ausführung wird demnach der im wesentlichen kreisförmige Querschnitt des walzenförmigen Körpers durch eine gerade Linie, nämlich die Sekante, unterbrochen, die den abgeflachten, länglichen Flächenabschnitt mit einem ebenen bzw. geradlinigen Verlauf in Umfangsrichtung bildet, wobei sich aufgrund der Teilwendelform die Winkelstellung der Sekante über die Länge des walzenförmigen Körpers ändert.

Zweckmäßigerweise kann der längliche Flächenabschnitt einen vertieften Abschnitt zur Aufnahme der leistenförmigen Messeranordnung aufweisen. Demnach weist der längliche Flächenabschnitt in seinem vertieften Abschnitt einen geringeren radialen Abstand von der Drehachse des walzenförmigen Körpers als in seinen übrigen Abschnitten auf. Allerdings soll dieser vertiefte Abschnitt im wesentlichen lediglich als unterstützende Maßnahme für eine passgenaue Positionierung der leistenförmigen Messeranordnung während der Herstellung der Messertrommel dienen und im wesentlichen nicht für die Aufnahme von insbesondere in Umfangsrichtung wirkenden Kräften während des Betriebes der Messertrommel vorgesehen werden. Deshalb reicht eine geringe Tiefe von höchstens einigen Millimetern aus.

Eine bevorzugte Weiterbildung der vorgenannten Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass der längliche Flächenabschnitt in Umfangsrichtung des walzenförmigen Körpers betrachtet, in einen ersten, einen zweiten und einen dritten Abschnitt unterteilt ist, von denen der mittlere zweite Abschnitt gegenüber dem ersten und dritten Abschnitt tiefer liegt. Der erste und der dritte Abschnitt des länglichen Flächenabschnittes sollten im wesentlichen in derselben Ebene liegen und vorzugsweise, in Umfangsrichtung des walzenförmigen Körpers betrachtet, im wesentlichen eben ausgebildet sein, wodurch sich insbesondere eine im Querschnitt etwa rechteckförmige Vertiefung im mittleren zweiten Abschnitt ergibt, um vorzugsweise eine im Querschnitt etwa rechteckförmige leistenförmige Messeranordnung aufzunehmen. Ferner können sich der erste, zweite und der dritte Abschnitt des länglichen Flächenabschnittes im wesentlichen parallel zueinander erstrecken.

Eine weitere bevorzugte Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass entlang mindestens einer Seite der leistenförmigen Messeranordnung auf dem länglichen Flächenabschnitt ein leistenförmiges Formstück angeordnet ist, dessen Außenfläche vom walzenförmigen Körper zur leistenförmigen Messeranordnung hin ansteigt. Mit einem solchen Formstück lässt sich die Aerodynamik der Messertrommel verbessern, was insbesondere zu weniger Luftverwirbelungen führt, die ansonsten die Anordnung, den Lauf und die Ausrichtung der Materialbahn negativ beeinflussen können. Um die zusätzliche Masse möglichst niedrig zu halten, reicht es aus, dass das mindestens eine Formstück aus spezifisch leichterem Material als der walzenförmige Körper bestehen kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung sind der längliche Flächenabschnitt und dementsprechend die leistenförmige Messeranordnung um die Längsachse um einen bestimmten Winkel, vorzugsweise kleiner als 45° tordiert und außerdem in Längsrichtung gekrümmt.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass nur eine einzige leistenförmige Messeranordnung auf einem dementsprechend nur einzigen vorgesehen länglichen Flächenabschnitt angeordnet und der Abstand der Rotationsachse der Messertrommel zur leistenförmigen Messeranordnung kleiner als der Abstand der zumindest in Bezug auf den Umfang des walzenförmigen Körpers definierten Mittelachse zur leistenförmigen Messeranordnung ist, so dass die Rotationsachse der Messertrommel parallel in einem Abstand von der zumindest in Bezug auf den Umfang des walzenförmigen Körpers definierten Mittelachse verläuft. Auf diese Weise wird eine exzentrische Lagerung des walzenförmigen Körpers realisiert, die zu einem höheren Widerstandsmoment gegen Biegung als mit einer zentrischen Lagerung bei gleich großem Rotationskreis führt. Dies bedeutet ein höheres Flächenträgheitsmoment gegen Biegung und Torsion. Außerdem wird mit einer derartigen exzentrischen Lagerung der konstruktive Bauraum effektiver genutzt.

Vorzugsweise läuft die Rotationsachse der Messertrommel durch den Massenträgheitsschwerpunkt der gesamten Anordnung.

Ferner kann die Rotationsachse der Messertrommel mit dem Mittelpunkt eines gedachten Kreises zusammenfallen, der von der radial außenliegenden Spitze der leistenförmigen Messeranordnung während der Rotation der Messertrommel beschrieben wird und gleichzeitig in einem minimalen Abstand von einem vom leistenförmigen Messeranordnung entfernten Abschnitt des Umfanges des walzenförmigen Körpers verläuft oder diesen tangential berührt.

Alternativ ist es aber auch denkbar, zwei, drei oder mehrere, vorzugsweise äquidistant zueinander liegende, leistenförmige Messeranordnungen auf einer entsprechenden Anzahl von länglichen Flächenabschnitten vorzusehen.

Ebenfalls kann die Rotationsachse der Teilwendelform mit der zumindest in Bezug auf den Umfang des walzenförmigen Körpers definierten Mittelachse zusammenfallen.

Bei der Rotationsachse der Messertrommel handelt es sich um die Rotationsachse der gesamten Anordnung und ist von der zumindest in Bezug auf den Umfang des walzenförmigen Körpers definierten Mittelachse zu unterscheiden.

Bei der Mittelachse handelt es sich üblicherweise um die Rotationsachse, bezogen auf die Rotationsform des Umfanges des walzenförmigen Körpers. Gewöhnlich weist der Umfang des walzenförmigen Körpers im wesentlichen eine Zylinderform auf, so dass die Mittelachse des walzenförmigen Körpers von der Zylinderachse gebildet wird.

Zweckmäßigerweise kann die Rotationsachse des teilwendelförmigen Flächenabschnittes mit der Rotationsachse der Messertrommel zusammenfallen.

Vorzugsweise besteht der walzenförmige Körper im wesentlichen aus einem Faserverbundmaterial. Aufgrund der erfindungsgemäßen Konstruktion müssen aber keine oder nur wenige Fasern für die Anordnung der Messerleiste abgetragen werden, wodurch die Steifigkeit des walzenförmigen Körpers im wesentlichen unberührt bleibt.

Ferner besteht die Messeranordnung vorzugsweise aus Metall.

Schließlich kann die Messeranordnung ein leistenförmiges Messer, einen leistenförmigen Messerhalter oder eine Kombination von beiden mit auf dem Messerhalter befestigtem Messer aufweisen bzw. sollte vorzugsweise der Begriff „Messeranordnung" insoweit verstanden werden.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 in einer seitlichen perspektivischen Darstellung eine Messertrommel gemäß einer ersten Ausführung;
2 eine Seitenansicht der Messertrommel von 1;
3 schematisch in drei verschiedenen Ansichten eine vergrößerte Darstellung der leistenförmigen Messeranordnung;
4 einen Querschnitt durch eine Messertrommel gemäß einer zweiten Ausführung;
5 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung desjenigen Abschnittes der Messertrommel, an dem ein abgeflachter Flächenabschnitt ausgebildet ist, welcher die leistenförmige Messeranordnung trägt; und
6 eine ähnliche Ansicht wie 5, wobei zusätzlich noch ein Formstück auf dem länglichen Flächenabschnitt angeordnet ist.
Die in den 1 und 2 dargestellte erste Ausführung einer Messertrommel weist einen walzenförmigen Körper 2 auf, der zweckmäßigerweise aus Leichtbaumaterial hergestellt ist. Als Leichtbaumaterialen sollen vorzugsweise Werkstoffe verwendet werden, mit denen sich zum einen ein relativ niedriges Massenträgheitsmoment und zum anderen eine relativ hohe Biege- und Torsionssteifigkeit erzielen lassen. Gewöhnlich werden Faserverbundwerkstoffe als Leichtbaumaterial verwendet.
Wie insbesondere 1 erkennen lässt, ist an einer Stelle auf dem Mantel bzw. Umfang 2a des walzenförmigen Körpers 2 eine leistenförmige Messeranordnung 4 vorgesehen. Unter „Messeranrodung" kann sowohl ein leistenförmiger Messerhalter bzw. eine Messerleiste oder ein Messer als auch eine Kombination mit auf dem Messerhalter befestigtem Messer verstanden werden, wobei das Messer als durchgehende Leiste ausgebildet sein oder alternativ aus mehreren in Längsrich tung fluchtend hintereinander Messerelementen bestehen kann. Auch wenn in den Figuren die leistenförmige Messeranordnung 4 mit der Form eines einfachen Balkens dargestellt ist und insoweit eine Schneide nicht direkt erkennbar ist, soll diese vereinfachte Darstellung vorzugsweise einen leistenförmigen Messerhalter bzw. eine Messerleiste mit darauf befestigtem Messer symbolisieren.
Die dargestellte Messertrommel kommt vorzugsweise in Querschneidemaschinen zur Herstellung von Bögen aus Papier oder Karton zum Einsatz. Gewöhnlich enthalten derartige Querschneidemaschinen zwei in einem Maschinengestell übereinander rotierbar gelagerte Messertrommeln, deren Messer beim Umlauf paarweise in Schnitteingriff gelangen, um die durchlaufende Materialbahn in Querrichtung durchzuschneiden.
Um einen 'wandernden' Schnitt durch die (in den Figuren ebenfalls nicht dargestellte) Materialbahn von deren einer Seite zu deren anderer Seite zu realisieren, verläuft das Messer nicht in axialer Richtung, also nicht achsparallel zur Rotationsachse der Messertrommel und zur Achse des walzenförmigen Körpers 2, sondern in einem Winkel gegenüber diesen Achsen, so dass das eine Ende des Messers gegenüber dessen anderem Ende in Umfangsrichtung schräg versetzt ist und sich somit stets in einer gegenüber dem anderen Ende vorlaufenden Stellung befindet.
Wie insbesondere 1 erkennen lässt, erstreckt sich demnach die leistenförmige Messeranordnung 4 über die gesamte Breite des walzenförmigen Körpers 2, so dass sich das eine Ende 4b der Messeranordnung 4 an der einen Seite 2b des walzenförmigen Köpers und das gegenüberliegende andere Ende 4c der Messeranordnung 4 an der anderen Seite 2c des walzenförmigen Körpers 2 befindet. Dabei ist das eine Ende 4b der Messeranordnung 4 gegenüber deren anderem Ende 4c in Umfangsrichtung gemäß Pfeil A versetzt und befindet sich bei Rotation der Messertrommel in Richtung des Pfeils A stets in einer gegenüber dem anderen Ende 4c vorlaufenden Stellung.
Wie ferner die Figuren erkennen lassen, weist die leistenförmige Messeranordnung 4 eine Teilwendelform auf, die sie vorzugsweise bereits während seiner Herstellung erhält, bevor sie am Umfang 2a des walzenförmigen Körpers 2 befestigt wird. In den Figuren ist die leistenförmige Messeranordnung 4 vereinfacht als quaderförmige Leiste dargestellt, wobei die teilwendelförmige Ausbildung der Messeranordnung 4 besonders gut in der vergrößerten Einzeldarstellung von 3 erkennbar ist. Unter teilwendelförmige Ausbildung ist zu verstehen, dass der Versatzwinkel im Gegensatz zu einer Vollwendel deutlich kleiner als 360° ist. Wie insbesondere 3 erkennen lässt, ist der Versatzwinkel sogar wesentlich kleiner als 45°. Für die Ausbildung der leistenförmigen Messeranordnung 4 ist neben einer Torsion um deren Längsachse um den genannten Versatzwinkel zusätzlich auch eine Biegung erforderlich, die eine konkave Form der Unterseite 4a in Längsrichtung ergibt, wie 3 ebenfalls deutlich erkennen lässt. In den 3a bis 3c ist zum Vergleich in gestrichelten Linien ein gedachter geradliniger quaderförmiger Umriß 5 eingezeichnet, der die teilwendelförmig gekrümmte leistenförmige Messeranordnung 4 umgibt und begrenzt, um auf diese Weise zu demonstrieren, dass eine Teilwendelform insbesondere aufgrund ihrer konkaven Wölbung weniger Material und Volumen für die Herstellung der leistenförmigen Messeranordnung 4 als eine geradlinige Quaderform benötigt.
Da für die Herstellung der Messeranordnung 4 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine im wesentlichen quaderförmige Leiste verwendet wird, die durch Beaufschlagung von Torsionskräften und anschließend von Biegekräften in der zuvor beschriebenen Weise in eine Teilwendelform überführt wird, weist die leistenförmige Messeranordnung 4 einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, wie in den Figuren gezeigt ist. Gewöhnlich wird die Messeranordnung 4 aus Metall hergestellt.
Auf dem Umfang 2a des walzenförmigen Körpers 2 ist ein von dessen Rotationsform abweichender, abgeflachter, sich in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers 2 erstreckender länglicher Flächenabschnitt 6 ausgebildet, auf dem die leistenförmige Messeranordnung 4 entlang befestigt ist, wie insbesondere 1 erkennen lässt. Dieser Flächenabschnitt 6, der auch als Aufnahmefläche be zeichnet wird, ist ebenfalls in Abhängigkeit von der Teilwendelform der leistenförmigen Messeranordnung 4 teilwendelförmig ausgebildet. Demnach verläuft der Flächenabschnitt 6 in ähnlicher Weise in einem Versatzwinkel gegenüber der Richtung der Achse des walzenförmigen Körpers 2 wie die aufgesetzte leistenförmige Messeranordnung 4, so dass das eine Ende 6b des Flächenabschnittes 6 benachbart zur einen Seite 2b des walzenförmigen Körpers 2 gegenüber dessen anderen Ende 6c an der anderen Seite 2c des walzenförmigen Körpers 2 in Umfangsrichtung gemäß Pfeil A versetzt ist und sich bei Rotation der Messertrommel in Richtung des Pfeils A stets in einer gegenüber dem anderen Ende 6c vorlaufenden Stellung befindet. Der Flächenabschnitt 6 hat die Form eines Streifens und ist, wie die Figuren ferner erkennen lassen, im Querschnitt (in Umfangsrichtung gemäß Pfeil A) geradlinig oder plan ausgebildet, um die im Querschnitt rechteckige Messeranordnung 4 mit seiner Unterseite flächig aufnehmen zu können. Demnach erzeugt im dargestellten Ausführungsbeispiel der abgeflachte Flächenabschnitt 6 im Querschnitt der Messertrommel 2 eine Sekante, die den ansonsten kreisförmigen Querschnitt der Messertrommel 2 unterbricht und einen, in Umfangsrichtung betrachtet, geradlinigen bzw. ebenen und somit unstetigen Abschnitt bildet, dessen Ausrichtung bzw. Winkelstellung sich aufgrund des teilwendelförmigen Verlaufes des länglichen Flächenabschnittes 6 über die gesamte Länge der Messertrommel 2 entsprechend ändert.
Wie insbesondere 5 erkennen lässt, wird der Flächenabschnitt 6 durch eine vorlaufende Kante 6d und eine nachlaufende Kante 6e begrenzt. Beide Kanten 6d und 6e, die sich über die gesamte Länge des walzenförmigen Körpers 2 erstrecken, bilden somit eine Unstetigkeits- bzw. Knickstelle, wo der Flächenabschnitt 6 jeweils in den zylindrischen Mantel 2a des walzenförmigen Körpers 2 übergeht.
Für die Aufnahme der teilwendelförmig geformten, leistenförmigen Messeranordnung 4 kann aufgrund der Teilwendelform der streifenförmige Flächenabschnitt 6 relativ schmal gehalten werden. Somit braucht nur auf wenig Material am Umfang 2a des walzenförmigen Körpers 2 verzichtet zu werden, wodurch eine wesentli che Schwächung des walzenförmigen Körpers 2 vermieden und dessen Steifigkeit im wesentlichen nicht sehr beeinträchtigt wird.
Wie 2 ferner erkennen lässt, ist die dargestellte Messertrommel so drehbar gelagert, dass von dem radial außenliegenden Abschnitt der Messeranordnung 4 ein gedachter Kreis 8 beschrieben wird, dessen Abstand vom Umfang 2a des walzenförmigen Körpers 2 im Bereich der Messeranordnung 4 maximal und von einem von der Messeranordnung 4 entfernten, im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Abschnitt minimal ist. Dies bedingt eine exzentrische Anordnung der Rotationsachse 10 der Messertrommel gegenüber der in Bezug auf den Umfang 2a des walzenförmigen Körpers 2 definierten Mittelachse 2d, wie in 2 gezeigt ist. Demnach ist der Abstand der Rotationsachse 10, auf der der Mittelpunkt des gedachten Kreises 8 liegt, von der Messeranordnung 4 kleiner als der Abstand der Mittelachse 2d des walzenförmigen Körpers 2 von der Messeranordnung 4, so dass diese beiden Achsen 10 und 2d parallel und in einem Abstand voneinander verlaufen. Die Rotationsachse 10 läuft vorzugsweise durch den Massenträgheitsschwerpunkt der gesamten Anordnung.
Gewöhnlich wird der gedachte Kreis 8 von der Spitze eines auf einem Messerhalter befestigten (in den Figuren im einzelnen nicht dargestellten) Messers beschrieben. Ferner ist es alternativ zu der Darstellung von 2 auch denkbar, dass der Kreis 8 den von der Messeranordnung 4 entfernten, diametral gegenüberliegenden Abschnitt des Umfanges 2a des walzenförmigen Körpers 2 tangential berührt.
Bei der Rotationsachse 10 der Messertrommel handelt es sich um die Rotationsachse der gesamten Anordnung und ist somit von der Mittelachse 2d des walzenförmigen Körpers 2 zu unterscheiden. Da in den dargestellten Ausführungsbeispielen der Umfang 2a des walzenförmigen Körpers 2 – mit Ausnahme der vom abgeflachten Flächenabschnitt 6 gebildeten Stelle – im wesentlichen eine Zylinderform aufweist, wird die Mittelachse 2d des walzenförmigen Körpers 2 von der Zylinderachse gebildet.
An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass die Rotationsachse der Teilwendelform, mit der die leistenförmige Messeranordnung 4 und der streifenförmige Flächenabschnitt 6 ausgebildet sind, vorzugsweise mit der Rotationsachse 10 der Messertrommel zusammenfällt.
Für die drehbare Lagerung der Messertrommel ist an ihren beiden Seiten jeweils ein nach außen ragender zylindrischer Drehzapfen 12 vorgesehen, der vorzugsweise aus Metall besteht. Die Drehzapfen 12 sind an jeder Seite 2b bzw. 2c des walzenförmigen Körpers 2 in diesen gesteckt. Da die Rotationsachse 10 der Messertrommel von der Mittelachse der Drehzapfen 12 gebildet werden muss, um die beabsichtigte drehbare Lagerung zu erzielen, müssen die Drehzapfen 12 wegen der zuvor erwähnten exzentrischen Lagerung der Messertrommel gegenüber dem Umfang 2a des walzenförmigen Körpers 2 entsprechend exzentrisch angeordnet sein, wie die 1 und 2 erkennen lassen.
Bei der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführung wird die exzentrische Anordnung der Drehzapfen 12 dadurch realisiert, dass der walzenförmige Körper 2 aus einer konzentrisch zu den Drehzapfen 12 ausgebildeten und mit konstanter radialer Wandstärke versehenen inneren Lage oder Schale 2e und einer darauf exzentrisch aufgebrachten und in ihrer radialen Wandstärke entsprechend variierenden äußeren Lage oder Schale 2f besteht, welche den äußeren Umfang 2a bzw. Mantel des walzenförmigen Körpers 2 bildet. Dabei ist der abgeflachte Flächenabschnitt 6 auf der äußeren Lage oder Schale 2f in demjenigen Abschnitt ausgebildet, wo sie die geringste radiale Wandstärke besitzt, wie die 1 und 2 erkennen lassen.
Anstelle der exzentrischen Anordnung der Drehzapfen 12 gemäß der in den 1 und 2 gezeigten ersten Ausführung ist es aber auch möglich, die exzentrische Anordnung der Drehzapfen 12 auf andere Weise zu realisieren. Beispielsweise ist es auch denkbar, zunächst den walzenförmigen Körper 2 aus einem Rohr herzustellen, dessen Außenwandung und Innenwandung konzentrisch zu einander verlaufen, und anschließend an den beiden Seiten 2a und 2c des walzenförmigen Körpers 2 für die Aufnahme der Drehzapfen 12 eine zylindri sche Aussparung größeren Durchmessers herzustellen, die konzentrisch zur Rotationsachse 10 verläuft und gegenüber der Mittelachse 2d exzentrisch angeordnet ist. Voraussetzung hierbei ist natürlich, dass der Innendurchmesser des ursprünglich hergestellten Rohres kleiner als der Außendurchmesser der später einzusetzenden Drehzapfen 12 ist.
4 zeigt eine zweite Ausführung der Messertrommel, die sich von der zuvor anhand der 1 und 2 beschriebenen ersten Ausführung dadurch unterscheidet, dass die Wandstärke des walzenförmigen Körpers 20 über dessen gesamten Umfang 20a konstant ist. Bei dieser zweiten Ausführung ist es demnach erforderlich, die Drehzapfen 12 mit Hilfe eines exzentrischen Zwischenstückes einzusetzen, um die Drehzapfen 12 koaxial zur Rotationsachse 10 anzuordnen, die ähnlich wie bei der ersten Ausführung in einem Abstand von der Mittelachse 20d des walzenförmigen Körpers 20 verläuft. Im Übrigen weist die zweite Ausführung die gleichen Konstruktionsmerkmale wie die erste Ausführung auf, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen insoweit auf die zuvor gegebene Beschreibung verwiesen wird.
Wie bereits aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich, dient der abgeflachte, teilwendelförmige längliche Flächenabschnitt 6 als Aufnahme- bzw. Lagerfläche zur Befestigung der Unterseite 4a der leistenförmigen Messeranordnung 4. Die Befestigung kann beispielsweise durch Kleben erfolgen. Es ist aber auch beispielsweise denkbar, anstelle oder zusätzlich mechanische Verankerungsmittel wie z.B. Schrauben zu verwenden, die durch den länglichen Flächenabschnitt 6 in den walzenförmigen Körper 2 hineinragen.
Wie 5 erkennen lässt, ist der längliche Flächenabschnitt 6 im dargestellten Ausführungsbeispiel in drei parallele streifenförmige Abschnitte 61, 62 und 63 unterteilt. Dabei liegt der zweite Abschnitt 62 in der Mitte zwischen dem ersten Abschnitt 61 und dem dritten Abschnitt 63 und bildet gegenüber diesen eine Vertiefung. Wie 5 ferner erkennen lässt, liegen der erste Abschnitt 61 und der dritte Abschnitt 63 im dargestellten Ausführungsbeispiel in derselben Ebene, die eine Sekante in Bezug auf den kreisförmigen Querschnitt des walzenförmigen Körpers 2 bildet und in ihrer Mitte von dem vertieften zweiten Abschnitt 62 unterbrochen wird. Wie der erste Abschnitt 61 und der dritte Abschnitt 63 ist auch der vertiefte zweite Abschnitt 62, im Querschnitt betrachtet, eben ausgebildet und verläuft parallel zu dem ersten Abschnitt 61 und dem dritten Abschnitt 63.
Wie 5 ferner erkennen lässt, besitzt der vertiefte mittlere zweite Abschnitt 62 einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt, der hinsichtlich der Breite der im Querschnitt ebenfalls rechteckförmigen, leistenförmigen Messeranordnung 4 entspricht, wodurch die leistenförmigen Messeranordnung 4 im wesentlichen bündig im vertieften zweiten Abschnitt 62 sitzt. Allerdings besteht die Aufgabe des vertieften zweiten Abschnittes 62 im wesentlichen nicht darin, in Betrieb der Messertrommel auf die Messeranordnung 4 wirkende Kräfte aufzunehmen, sondern hat lediglich unterstützende Funktion für eine passgenaue Positionierung der leistenförmigen Messeranordnung 4 bei der Herstellung der Messertrommel. Deswegen reicht es aus, dass die Tiefe des zweiten Abschnittes 62 gegenüber dem ersten und dritten Abschnitt 61m 63 maximal wenige Millimeter beträgt.
In 6 ist ferner in Formstück 22 dargestellt, das ebenfalls leistenförmig ausgebildet ist und in gleicher Weise wie die leistenförmige Messeranordnung 4 und der längliche Flächenabschnitt 6 eine entsprechende Teilwendelform besitzt. Dieses leistenförmige Formstück 22 ist auf dem ersten streifenförmigen Abschnitt 61 des länglichen Flächenabschnittes 6 befestigt und liegt an der benachbarten Seitenfläche 4d der leistenförmigen Messeranordnung 4 an. Wie 6 ferner erkennen lässt, besitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel das leistenförmige Formstück 22 einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt, wobei die Außenfläche 22a des leistenförmigen Formstückes 22 von der vorlaufenden Kante 6d des länglichen Flächenabschnittes 6 bis zur Oberseite 4e der leistenförmigen Messeranordnung 4 ansteigt und dabei eine leichte konvexe Form besitzt. Zweck der Anordnung eines solchen leistenförmigen Formstückes 22 besteht darin, den von der erhabenen leistenförmigen Messeranordnung 4 gebildeten Absatz durch eine aerodynamische und somit strömungsgünstige Querschnittskontur zu beseitigen. Auf diese Weise werden störende Luftverwirbelungen vermieden, die an sonsten den Lauf, die Anordnung und die Ausrichtung der Bögen negativ beeinflussen könnten. Um die genannte aerodynamische Wirkung zu erzielen, muss das leistenförmigen Formstück 22 selbstverständlich an der vorlaufenden Seite der leistenförmigen Messeranordnung 4 positioniert sein. Da das leistenförmige Formstück 22 keine statischen oder sonstigen konstruktiven Aufgaben zu erfüllen hat, kann es aus einem Material mit geringem spezifischen Gewicht wie beispielsweise Schaumstoff hergestellt sein, wodurch ein unerwünschter Anstieg der Masse der Messertrommel vermieden wird. Allerdings muss sichergestellt sein, dass das verwendete Material eine ausreichende Steifigkeit gewährleistet.

Claims

Messertrommel zum Schneiden, insbesondere Querschneiden, von Materialbahnen, insbesondere Papierbahnen, mit einem walzenförmigen Körper (2; 20), auf dessen Umfang ein von dessen Rotationsform abweichender, abgeflachter, sich im wesentlichen in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers (2; 20) erstreckender länglicher Flächenabschnitt (6) ausgebildet ist, an dem eine sich im wesentlichen in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers (2; 20) erstreckende leistenförmige Messeranordnung (4) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Flächenabschnitt (6) in Längsrichtung des walzenförmigen Körpers (2; 20) im wesentlichen teilwendelförmig verläuft und die leistenförmige Messeranordnung (4) im wesentlichen entsprechend teilwendelförmig geformt ist.
Messertrommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Flächenabschnitt (6), in Umfangsrichtung des walzenförmigen Körpers (2; 20) betrachtet, im wesentlichen nach Art einer Sekante ausgebildet ist.
Messertrommel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Flächenabschnitt (6) einen vertieften Abschnitt (62) zur Aufnahme der leistenförmigen Messeranordnung (4) aufweist.
Messertrommel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Flächenabschnitt (6) in Umfangsrichtung des walzenförmigen Körpers (2) betrachtet, in einen ersten, einen zweiten und einen dritten Abschnitt (61, 62, 63) unterteilt ist, von denen der mittlere zweite Abschnitt (62) gegenüber dem ersten und dritten Abschnitt (61, 63) tiefer liegt.
Messertrommel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der dritte Abschnitt (61, 63) des länglichen Flächenabschnittes (6) im wesentlichen in derselben Ebene liegen.
Messertrommel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der dritte Abschnitt (61, 63) des länglichen Flächenabschnittes (6), in Umfangsrichtung des walzenförmigen Körpers (2) betrachtet, im wesentlichen eben sind.
Messertrommel nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere zweite Abschnitt (62), in Umfangsrichtung des walzenförmigen Körpers (2) betrachtet, im wesentlichen eben ist.
Messertrommel nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste, der zweite und der dritte Abschnitt (61, 62, 63) im wesentlichen parallel zueinander erstrecken.
Messertrommel nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang mindestens einer Seite (4d) der leistenförmigen Messeranordnung (4) auf dem länglichen Flächenabschnitt (6) ein leistenförmiges Formstück (22) angeordnet ist, dessen Außenfläche (22a) vom walzenförmigen Körper (2) zur leistenförmigen Messeranordnung (4) hin ansteigt.
Messertrommel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Formstück (22) aus spezifisch leichterem Material als der walzenförmige Körper (2) besteht.
Messertrommel nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Flächenabschnitt (6) und dementsprechend die leistenförmige Messeranordnung (4) um die Längsachse um einen bestimmten Winkel, vorzugsweise kleiner als 45°, tordiert und außerdem in Längsrichtung gekrümmt sind.
Messertrommel nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine einzige leistenförmige Messeranordnung (4) auf einem dementsprechend nur einzigen vorgesehenen länglichen Flächen abschnitt (6) angeordnet und der Abstand der Rotationsachse (10) der Messertrommel von der Messeranordnung (4) kleiner als der Abstand einer zumindest in Bezug auf den Umfang (2a) des walzenförmigen Körpers (2; 20) definierten Mittelachse (2d) von der Messeranordnung (4) ist, so dass die Rotationsachse der Messertrommel parallel in einem Abstand von der zumindest in Bezug auf den Umfang (2a) des walzenförmigen Körpers (2; 20) definierten Mittelachse (2d) verläuft.
Messertrommel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (10) der Messertrommel durch den Massenträgheitsschwerpunkt der Messertrommel läuft.
Messertrommel nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (10) der Messertrommel mit dem Mittelpunkt eines gedachten Kreises (8) zusammenfällt, der von der Spitze der Messeranordnung (4) während der Rotation der Messertrommel beschrieben wird und gleichzeitig in einem minimalen Abstand von einem von der leistenförmigen Messeranordnung (4) entfernten Abschnitt des Umfanges (2a) des walzenförmigen Körpers (2; 20) verläuft oder diesen tangential berührt.
Messertrommel nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse der Teilwendelform mit der zumindest in Bezug auf den Umfang des walzenförmigen Körpers definierten Mittelachse (2d) zusammenfällt.
Messertrommel nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse des teilwendelförmigen Flächenabschnittes (6) mit der Rotationsachse (10) der Messertrommel zusammenfällt.
Messertrommel nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der walzenförmige Körper (2; 20) im wesentlichen aus einem Faserverbundmaterial besteht.
Messertrommel nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die leistenförmige Messeranordnung (4) aus Metall besteht.
Messertrommel nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeranordnung (4) ein leistenförmiges Messer aufweist.
Messertrommel nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeranordnung (4) einen leistenförmigen Messerhalter aufweist.
Messertrommel nach den Ansprüchen 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass das leistenförmige Messer am leistenförmigen Messerhalter befestigt ist.