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Die
Erfindung betrifft eine Rotationsschneidevorrichtung, umfassend
ein Maschinengestell, eine am Maschinengestell drehbar gelagerte Schneidwalze
und eine am Maschinengestell gelagerte Gegenwalze, wobei die Schneidwalze
und/oder die Gegenwalze einen Innenkern und eine um den Innenkern
angeordnete Außenhülse aufweisen.
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Aus
der
DE 39 24 053 A1 ist
eine Vorrichtung zum Rotationsschneiden von Werkstoffbahnen mit einem
Maschinengestell und mit am Maschinengestell in Drehlagern abgestützten,
rotierend angetriebenen und einen Schneidbereich definierenden Walzen,
nämlich einer Schneidwalze und einer Gegenschneidwalze,
die im Schneidbereich zwischen sich einen Walzenspalt zum Durchführen
der Werkstoffbahn ausbilden, bekannt. Die Schneidwalze und Gegenschneidwalze
sind durch an ihnen außerhalb des Schneidbereichs angeordnete
Distanzringe unmittelbar aufeinander abrollend abgestützt.
Zwischen den Distanzringen greift an wenigstens einer diesen Walzen
mindestens ein verstellbares Druckrollenglied an, das diese eine
Walze mit einstellbarer Kraft gegen die andere Walze drückt.
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Aus
der
EP 1 238 765 A2 ist
eine Schneidvorrichtung bekannt, bei welcher das Schneidwerkzeug
im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse vorgespannt ist. Das
Schneidwerkzeug weist eine Außenhülse auf, an
welcher eine Schneide sitzt, und ein Innenteil, wobei die Außenhülse
und das Innenteil gegeneinander verspannt sind mit einer Spannkraftwirkung
im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse des Schneidwerkzeugs.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationsschneidevorrichtung
der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau
eine hohe Schneidqualität bereitstellt.
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Diese
Aufgabe wird bei der eingangs genannten Rotationsschneidevorrichtung
erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Außenhülse zu dem Innenkern beabstandet ist
und dass an dem Innenkern mindestens ein Gegenlager angeordnet ist,
an welchem sich die Außenhülse abstützt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung ist die Außenhülse
nicht über ihre ganze Innenfläche an dem Innenkern
abgestützt, sondern nur durch mindestens ein "diskretes"
Gegenlager. Das mindestens eine Gegenlager kann dabei sowohl an
der Schneidwalze als auch an der Gegenwalze oder nur an der Gegenwalze
oder nur an der Schneidwalze angeordnet sein.
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Durch
das mindestens eine Gegenlager lässt sich ein definierter
Kraftfluss an der Schneidwalze und/oder Gegenwalze einstellen, über
den erreichbar ist, dass sich bei der Einwirkung von Schneidkräften die
Außenhülse bzw. Außenhülsen
weniger stark durchbiegen als der Innenkern bzw. die Innenkerne. Beim
Schneiden tritt das grundsätzliche Problem auf, dass, da
die Schneidwalze und die Gegenwalze mindestens einseitig an dem
Maschinengestell eingespannt sind, diese sich verbiegen. Wenn Schneidkräfte
einwirken, dann verbiegt sich die Gegenwalze von der Schneidwalze
weg und es verbiegt sich die Schneidwalze von der Gegenwalze weg.
Dadurch entsteht ein vergrößerter Abstand zwischen
den Oberflächen der Schneidwalze und der Gegenwalze, der
zu einer Verschlechterung der Schneidqualität führen
kann.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung lässt sich
die Verbiegung der Schneidwalze und/oder Gegenwalze an der Oberfläche
verkleinern, da durch das Gegenlager Kräfte von der Außenhülse
weg in den Innenkern und von dort über eine Lagerung ableitbar
sind. Bei entsprechender Anordnung des mindestens einen Gegenlagers
lässt sich dadurch die relative Durchbiegung an der Oberfläche
der Schneidwalze und/oder Gegenwalze verringern. Die Anordnung und
Ausbildung des mindestens einen Gegenlagers hängt von der
jeweiligen Anwendung ab.
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Durch
die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich,
auch "weniger steife" Schneidwalzen und/oder Gegenwalzen einzusetzen,
d. h. insbesondere Walzen einzusetzen, welche einen relativ geringen
Durchmesser aufweisen und relativ lang sind. Dadurch wiederum lassen
sich beispielsweise großflächige Schnitte erzeugen,
die mit Rotationsschneidevorrichtungen mit kürzeren Walzen
nicht möglich sind. Ferner ist es dadurch beispielsweise
auch möglich, eine höhere Schnittrate zu erreichen,
wenn längere Walzen vorgesehen werden, an denen mehrere Schneidenbereiche
angeordnet sind.
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Insbesondere
ist das mindestens eine Gegenlager so angeordnet und ausgebildet,
dass sich Kräfte, welche von der Schneidwalze und Gegenwalze
aufeinander ausgeübt werden, definiert über das mindestens
eine Gegenlager an der Gegenwalze und/oder Schneidwalze ableiten
lassen. Es lässt sich ein Kraftfluss an der Gegenwalze
und/oder Schneidwalze erreichen, bei dem die Durchbiegung der Außenhülse
kleiner ist als die Durchbiegung des Innenkerns.
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Aus
dem gleichen Grund ist es günstig, wenn das mindestens
eine Gegenlager so angeordnet und ausgebildet ist, dass die Außenhülse
durch elastische Verformung relativ zum Innenkern beweglich ist.
Durch eine relative Beweglichkeit zwischen Außenhülse
und Innenkern ist eine relative Auslenkung zwischen Außenhülse
und Innenkern möglich. Dadurch lässt es sich erreichen,
dass die Außenhülse sich weniger stark durchbiegt
als die Innenhülse, wenn Schneidkräfte wirken.
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Aus
dem gleichen Grund ist es günstig, wenn das mindestens
eine Gegenlager so angeordnet und ausgebildet ist, dass bei einem
Schneidvorgang eine Durchbiegung der Außenhülse
kleiner ist als eine Durchbiegung des Innenkerns.
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Günstig
ist es, wenn außerhalb des mindestens einen Gegenlagers
zwischen der Außenhülle und der Innenhülle
ein Zwischenraum (Freiraum) liegt. Die Höhe dieses Freiraums
(in radialer Richtung) kann in einem Größenordnungsbereich
zwischen beispielsweise 2 μm und 100 μm liegen.
Er kann auch größer sein. Durch diesen Freiraum
ist eine relative Auslenkung zwischen der Außenhülse und
dem Innenkern ermöglicht, um so wiederum die Durchbiegung
an der Oberfläche der Schneidwalze und/oder Gegenwalze
gering halten zu können.
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Aus
dem gleichen Grund ist es günstig, wenn zwischen benachbarten
Gegenlagern ein Zwischenraum (Freiraum) liegt. Die Außenhülse
ist dann über diskrete Gegenlager an dem Innenkern gelagert.
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Günstig
ist es, wenn das mindestens eine Gegenlager so angeordnet und ausgebildet
ist, dass sich an der Schneidwalze und/oder Gegenwalze bei einem
Schneidvorgang ein mindestens näherungsweise symmetrischer
Kraftfluss bezogen auf die Schneidwalzenlänge und/oder
Gegenwalzenlänge ergibt. Der Kraftfluss ist insbesondere
symmetrisch zu einer mittleren Querebene (welche senkrecht zur Rotationsachse
ist) der Schneidwalze und/oder Gegenwalze. Es lässt sich
dadurch an der Oberfläche der Schneidwalze eine minimierte
Durchbiegung erreichen, welche zu der genannten Mittelebene symmetrisch
ist.
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Es
ist grundsätzlich möglich, dass das mindestens
eine Gegenlager beispielsweise durch eine Mehrzahl von Kugeln gebildet
ist, welche an dem Innenkern angeordnet sind. Bei einer fertigungstechnisch
einfachen Ausführungsform umfasst das mindestens eine Gegenlager
einen Ringbereich, welcher an dem Innenkern angeordnet ist. Der
Innenbereich umgibt insbesondere bandförmig den Innenkern.
Der Ringbereich ist beispielsweise durch ein Ringelement gebildet,
welches an dem Innenkern angeordnet ist. Der Ringbereich kann auch
einstückig an dem Innenkern gebildet sein.
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Die
Breite eines Ringbereichs ist kleiner als die Gesamtlänge
der jeweiligen Gegenwalze bzw. Schneidwalze und insbesondere erheblich
kleiner. Sie beträgt beispielsweise höchstens
30% der jeweiligen Gesamtlänge. Grundsätzlich
ist es vorteilhaft, wenn der Ringbereich eine möglichst
geringe Breite aufweist. An dem Ringbereich, an dem Kräfte übertragen
werden, muss jedoch die spezifische Flächenpressung innerhalb
des elastischen Bereichs liegen. Dies definiert die minimale Ausdehnung
des Ringbereichs.
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Bei
einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Außenhülse
an dem mindestens einen Gegenlager beispielsweise über
Formschlusselemente fixiert ist. Dadurch lässt sich die
Außenhülse bezüglich des Innenkerns auf
einfache Weise radial und axial fixieren.
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Es
kann vorgesehen sein, dass zwischen der Außenhülse
und dem Innenkern mindestens eine Dichtung angeordnet ist. Die Dichtung
ist insbesondere an einer oder mehreren Stirnseiten der Außenhülse
angeordnet. Es lässt sich dadurch ein Zwischenraum zwischen
der Außenhülse und dem Innenkern abdichten.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Gegenlager
an der Schneidwalze und/oder Gegenwalze symmetrisch angeordnet ist. Wenn
beispielsweise ein einziges Gegenlager für die Schneidwalze
oder Gegenwalze vorgesehen ist, dann ist dieses mittig (bezogen
auf eine Gegenwalzenlänge bzw. Schneidwalzenlänge)
angeordnet. Wenn mehrere Gegenlager vorgesehen sind, dann sind diese
insbesondere symmetrisch zu einer Mittelebene der Gegenwalze bzw.
Schneidwalze angeordnet.
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Es
kann vorgesehen sein, wenn die Schneidwalze eine Außenhülse
aufweist, dass an der Außenhülse der Schneidwalze
eine oder mehrere Schneiden angeordnet sind.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Schneidwalze und die Gegenwalze mit
jeweils mindestens einem Gegenlager versehen sind, Gegenlager gegenüberliegend
anzuordnen. Ein Gegenlager der Schneidwalze und ein Gegenlager der
Gegenwalze stehen sich dann einander gegenüber. In diesem
Falle sind die Gegenlager in einer Richtung quer zu einer Rotationsachse
der Schneidwalze fluchtend ausgerichtet. Dadurch lassen sich Kräfte
definiert ableiten und die Oberflächendurchbiegung sowohl
an der Schneidwalze als auch an der Gegenwalze lässt sich
minimieren. Man erhält dadurch ein optimiertes Schneidergebnis.
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Bei
einer Ausführungsform stützt sich die Schneidwalze
an der Gegenwalze über mindestens einen Stützring
ab. Der mindestens eine Stützring kann dabei an der Schneidwalze
oder der Gegenwalze angeordnet sein.
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Insbesondere
sind dann ein erster Stützring und ein zweiter Stützring
vorgesehen, wobei das mindestens eine Gegenlager an der Gegenwalze und/oder
Schneidwalze zwischen dem ersten Stützring und dem zweiten
Stützring angeordnet ist. Dadurch lässt sich eine
Optimierung des Kraftflusses erreichen.
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Die
Gegenwalze ist insbesondere drehbar gelagert. Sie kann dabei direkt
angetrieben sein (über einen eigenen Antrieb oder über
eine Getriebeeinrichtung, welche mit dem Antrieb der Schneidwalze
verbunden ist). Es ist grundsätzlich auch möglich, dass
die Gegenwalze über Reibschluss mit durchzuführendem
Material angetrieben wird.
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Bei
einer Ausführungsform ist die Schneidwalze zweiseitig an
dem Maschinengestell gelagert. Es ist dann insbesondere ein erstes
Drehlager und ein beabstandetes zweites Drehlager vorgesehen.
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In
diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn auch die Gegenwalze zweiseitig
an dem Maschinengestell gelagert ist.
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Es
ist auch möglich, dass die Schneidwalze einseitig (beispielsweise über
ein einziges Lager drehbar) an dem Maschinengestell gelagert ist.
Eine solche Rotationsschneidevorrichtung mit fliegend gelagerter
Schneidwalze lässt sich kompakt aufbauen.
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In
diesem Fall ist dann insbesondere auch die Gegenwalze einseitig
"fliegend" an dem Maschinengestell gelagert.
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An
der Schneidwalze sind beispielsweise eine oder mehrere Querschneiden
angeordnet. Beispielsweise ist die Rotationsschneidevorrichtung
als Querschneidevorrichtung ausgebildet. Es lassen sich dadurch
beispielsweise Materialbahnen mit hoher Schneidrate trennen.
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Es
ist auch alternativ oder zusätzlich möglich, dass
an der Schneidwalze eine oder mehrere Längsschneiden angeordnet
sind. Insbesondere sind Schneiden so ausgebildet, dass sich Konturschnitte einbringen
lassen.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung
der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine
seitliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Rotationsschneidevorrichtung;
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2 eine
schematische Darstellung einer Gegenwalze;
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3 eine
stirnseitige Draufsicht auf die Gegenwalze gemäß 2;
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4 eine
Schnittansicht der Gegenwalze längs der Linie 4-4 gemäß 3;
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5 eine
vergrößerte Darstellung des Bereichs A gemäß 4;
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6 schematisch
die Verformung eines Innenkerns der Gegenwalze über deren
Länge, wenn eine Schneidkraft ausgewirkt wird;
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7 dazu
angepasst die Verformung einer entsprechenden Rotationswalze, wenn
diese auf die Gegenwalze wirkt;
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8 schematisch
die Verformung einer Außenhülse im Vergleich zum
Innenkern bei der erfindungsgemäßen Lösung;
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9 ein
zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Rotationsschneidevorrichtung (Querschneidvorrichtung);
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10 eine
Schnittansicht der Rotationsschneidevorrichtung gemäß 9;
und
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11 ein
drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Rotationsschneidevorrichtung.
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Rotationsschneidevorrichtung, welche in 1 gezeigt
und dort mit 10 bezeichnet ist, ist als Rotationsschneidemaschine
realisiert. Sie umfasst ein Maschinengestell 12, welches
ständerartig ausgebildet ist. Das Maschinengestell 12 weist
gegenüberliegende Ständer 14 auf, welche
durch eine Bodenbrücke 16 und eine Oberbrücke 18 verbunden sind. Über
die Bodenbrücke 16 ist die Rotationsschneidevorrichtung 10 auf
einem Untergrund aufgestellt.
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Die
jeweiligen Ständer 14 wiederum umfassen gegenüberliegende
Ständerpfosten 20a, 20b.
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An
den Ständern 14 des Maschinengestells 12 sind
jeweils eine Schneidwalze 22 und eine Gegenwalze 24 (Ambosswalze)
drehbar gelagert. Die Schneidwalze 22 ist dabei über
gegenüberliegende Drehlager 26 um eine Achse 28 drehbar
gelagert. In 1 ist die Achse 28 senkrecht
zur Zeichenebene.
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Der
Schneidwalze 22 ist ein Antrieb für die Drehbewegung
zugeordnet (in der Zeichnung nicht gezeigt). Über eine
Vorspanneinrichtung 30 kann die Schneidwalze 22 gegen
die Gegenwalze 24 gedrückt werden.
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Die
Schneidwalze 22 stützt sich über gegenüberliegende
Stützringe 32 an einer Oberfläche 34 der
Gegenwalze 24 ab. Alternativ ist es auch möglich,
dass die Gegenwalze 24 mit Stützringen versehen
ist, welche sich an einer Oberfläche der Schneidwalze 22 abstützen.
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Die
Drehlager 26 für die Schneidwalze 22 sind
an einer jeweiligen Lagereinrichtung 36 angeordnet, welche
an dem Maschinengestell 12 linear verschieblich ist. Durch
die Vorspanneinrichtung 30 kann die Lagereinrichtung 36 als
Ganzes (einschließlich der Drehlager 26 und der
Schneidwalze 22) gegen die Gegenwalze 24 verschoben
werden, um eine Schneidkraft auszuüben.
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Die
Schneidwalze 22 weist eine oder mehrere Schneiden 38 auf,
welche zwischen den Stützringen 32 angeordnet
sind.
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Die
Gegenwalze 24 ist ebenfalls über gegenüberliegende
Drehlager 40, welche an dem jeweiligen Ständer 14 angeordnet
sind, um eine Achse 42 drehbar gelagert. Die Achse 42 ist
parallel zur Achse 28.
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Zur
Durchführung eines Schneidvorgangs wird ein zu schneidendes
Material 44, welches insbesondere bahnförmig vorliegt,
zwischen der Gegenwalze 24 und der Schneidwalze 22 zwischen
den Stützringen 32 durchgeführt. Die
Gegenwalze 24 und die Schneidwalze 22 rotieren
gegensinnig zueinander. Durch die Vorspanneinrichtung 30 wird
die Schneidwalze 22 zur Ausübung einer Schneidkraft gegen
die Gegenwalze 24 gedrückt.
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Die
Gegenwalze 24 weist einen Innenkern 46 auf (2 bis 4).
Der Innenkern ist insbesondere zylindrisch ausgebildet und rotationssymmetrisch
zu einer Achse 48, welche mit der Drehachse 42 zusammenfällt.
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An
dem Innenkern sind ein erster Wellenstummel 50 und ein
zweiter Wellenstummel 52 angeordnet, welche zur Drehlagerung
der Gegenwalze 24 dienen.
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An
dem Innenkern 46 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ein erstes Gegenlager 54a und ein zweites Gegenlager 54b angeordnet.
Diese Gegenlager 54a, 54b sind ringförmig
ausgebildet und in der Art eines Bands an dem Innenkern 46 angeordnet.
Die Gegenlager 54a, 54b können dabei
einstückig mit dem Innenkern 46 verbunden sein
oder es kann sich um getrennte Teile handeln, welche an dem Innenkern 46 fixiert
sind.
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Das
erste Gegenlager 54a und das zweite Gegenlager 54b weisen,
wie in 5 angedeutet, einen größeren
Radius r1 auf als ein Oberflächenbereich 56 (Radius
r2) des Innenkerns 46 außerhalb
der Gegenlager 54a, 54b. Die Gegenlager 54a, 54b stehen
dadurch stufenförmig über dem Oberflächenbereich 56 ab.
Sie weisen jeweils einen Anlagebereich 58 auf, welcher
radial beabstandet ist zu dem Oberflächenbereich 56 des
Innenkerns 46.
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Die
Gegenlager 54a, 54b sind "diskrete" Abstützungen
mit einer Breite (parallel zur Achse 48), welche erheblich
kleiner ist als die Gesamtlänge der Gegenwalze 24.
Insbesondere ist diese Breite kleiner als 30% der Gesamtlänge.
Grundsätzlich ist es so, dass es desto vorteilhafter ist
für die Krafteinleitung, je kleiner die Breite eines Gegenlagers 54a, 54b ist. Je
kleiner die Breite, desto weniger wird die Beweglichkeit der Außenhülse 60 relativ
zum Innenkern 46 behindert. Es ist dabei jedoch zu beachten,
dass die spezifische Flächenpressung, welche auf ein Gegenlager
wirkt, noch innerhalb des elastischen Bereichs des Gegenlagers liegt,
so dass keine plastische Verformung stattfinden kann. Beispielsweise
kann die relative Breite eines Gegenlagers bezogen auf die Gesamtlänge
einer Schneidwalze oder Gegenwalze auch in einem Bereich von 0,5%
oder kleiner liegen. Die Ausdehnung ist abhängig von den
speziellen Gegebenheiten der entsprechenden Rotationsschneidevorrichtung.
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Die
Gegenwalze 24 weist ferner eine Außenhülse 60 auf,
an welcher die Oberfläche 34 der Gegenwalze 24 gebildet
ist. Diese Oberfläche 34 ist insbesondere zylindrisch.
Die Außenhülse 60 hat die Form eines
Hohlzylinders. Die Schneidwalze 22 mit den Stützringen 32 wirkt
auf diese Außenhülse 60.
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Die
Außenhülse 60 ist an den diskreten Gegenlagern 54a, 54b abgestützt;
die Außenhülse 60 ist nicht über
den gesamten Oberflächenbereich 56 an dem Innenkern 46 gelagert,
sondern nur über die Anlagebereiche 58 der Gegenlager 54a, 54b.
Zwischen einer Innenseite 62 der Außenhülse 60 und
dem Oberflächenbereich 56 des Innenkerns 26 ist
ein Zwischenraum 64 gebildet. Dieser Zwischenraum 64 erlaubt
eine relative Auslenkung zwischen der Außenhülse 60 und
dem Innenkern 46 insbesondere über unterschiedliche
elastische Verformung des Innenkerns 46 und der Außenhülse 60.
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Das
erste Gegenlager 54a und das zweite Gegenlager 54b sind
symmetrisch an dem Innenkern 46 angeordnet. Sie weiten
den gleichen Abstand zu einer Mittelebene 66 der Gegenwalze 24 auf.
Die Mittelebene 66 liegt dabei senkrecht zur Achse 48.
Ferner weist das erste Gegenlager 54a den gleichen Abstand
zu einem ersten Stirnende 68 des Innenkerns 46 (außerhalb
des ersten Wellenstummels 50) auf wie das zweite Gegenlager 54b zu
einem gegenüberliegenden zweiten Stirnende 68b.
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Die
Außenhülse 60 ist bezüglich
des Innenkerns 46 fixiert. Beispielsweise ist sie über
Formschlussmittel über die Gegenlager 54a, 54b an
dem Innenkern 46 fixiert.
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Es
kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass die
Außenhülse 60 axial eingespannt ist.
Dazu sind beispielsweise gegenüberliegende Stützscheiben 70a, 70b vorgesehen,
welche in der Nähe des jeweiligen ersten Stirnendes 68a und
zweiten Stirnendes 68b angeordnet sind. Zwischen der jeweiligen
Stützscheibe 70a, 70b und einer jeweiligen
Stirnseite der Außenhülse 60 ist eine
jeweilige Dichtung 72a, 72b angeordnet, wobei
diese Dichtung insbesondere die Form eines O-Rings hat. Durch die jeweilige
Dichtung 72a, 72b wird der Zwischenraum 64 stirnseitig
an der Außenhülse 60 abgedichtet.
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Die
Stützscheiben 70a, 70b sind an dem Innenkern 46 über
jeweilige Sicherungsringe 74a, 74b in einer Richtung
von der Außenhülse 60 weg gehalten.
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Eine
Höhe h des Zwischenraums 64 liegt beispielsweise
im Bereich zwischen 2 μm und 100 μm je nach Anwendungsfall.
Die Höhe h kann auch kleiner sein oder größer
als eben erwähnt.
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Die
Gegenwalze 24 ist mit mindestens einem Gegenlager wie beschrieben
versehen. Es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen
sein, dass die Schneidwalze 22 mit einem oder mehreren
Gegenlagern versehen ist. Der Aufbau und die Anordnung solcher Gegenlager
an der Schneidwalze 22 ist grundsätzlich gleich
wie im Zusammenhang mit der Gegenwalze 24 beschrieben.
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Bei
einem Rotationsschneidevorgang wird die Schneidwalze 22 durch
die Vorspanneinrichtung 30 gegen die Gegenwalze gepresst.
Durch die Schneidkräfte wird eine Kraft auf die Gegenwalze 24 ausgeübt
und auf die Schneidwalze 22 wird eine Gegenkraft ausgeübt.
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Die
Gegenwalze 24 ist über ihre Drehlager 40 im
Bereich des ersten Wellenstummels 50 und des zweiten Wellenstummels 52 jeweils
am Maschinengestell 12 eingespannt. Dies ist in 6 durch die
Auflagenpunkte 76a, 76b angedeutet. Durch die Schneidwalze 22 werden
von Richtung der Schneidwalze her Kräfte 78 ausgeübt.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wirken diese Kräfte 78 bezogen auf
die Schwerkraftrichtung g von oben. Diese Kräfte 78 bewirken
eine Durchbiegung der Gegenwalze 24 (vor allem des Innenkerns 46)
nach unten.
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In 6 ist
ein Diagramm für eine Gegenwalze mit einem Durchmesser
von 50 mm gezeigt, bei dem die Auslenkung dy des Innenkerns 46 über die
Länge l der Gegenwalze 24 gezeigt ist. Es wurden
dabei Schneidkräfte in der Größenordnung
125 N/mm ausgeübt.
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Man
erkennt, dass in einem mittleren Bereich der Gegenwalze 24 der
Innenkern 46 eine Auslenkung in der Größenordnung
von 22 μm nach unten erfährt.
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In 7 ist
die Schneidwalze 22 gezeigt mit einem Wellenstummel 80a und
einem Wellenstummel 80b. Durch die Vorspanneinrichtung 30 wird
eine Kraft in Richtung der Gegenwalze 24 ausgeübt.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist dies eine Kraft
parallel zur Schwerkraftrichtung g. Die Schneidwalze 22 ist
dabei nach oben hin eingespannt. Dies ist in 7 durch
Auflagepunkte 82a, 82b angedeutet.
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Aufgrund
der wirkenden Kräfte und insbesondere der Reaktionskräfte
der Gegenwalze 24 wird die Schneidwalze 22 nach
oben gebogen. Insbesondere wird ein Innenkern der Schneidwalze 22,
wenn diese einen solchen Innenkern aufweist, nach oben gebogen.
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In 7 ist
ein Diagramm für die Auslenkung der Schneidwalze bzw. eines
Innenkerns der Schneidwalze über der Länge l der
Schneidwalze 22 gezeigt. Die Daten entsprechen einer Schneidwalze mit
einem Durchmesser von 40 mm mit wirkenden Schneidkräften
von 125 N/mm.
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Man
erkennt, dass im mittleren Bereich der Schneidwalze 22 eine
Auslenkung nach oben von ca. 40 μm vorliegt.
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Wenn
man die 6 und 7 vergleicht, dann
liegt bezogen auf die entsprechenden Innenkerne der Schneidwalze 22 und
der Gegenwalze 24 im mittleren Bereich eine relative Auslenkung
von gegenüberliegenden Oberflächenbereichen der Schneidwalze 22 und
der Gegenwalze 24 vor, wenn diese Oberflächenbereiche
der Durchbiegung der Innenkerne folgen würde, von ca. 60 μm
vor. Solche Auslenkungen, wenn sie an der Oberfläche der
Gegenwalze 24 und der Schneidwalze 22 vorliegen,
beeinträchtigen die Qualität des Schneidergebnisses.
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Diese
störenden Auslenkungen an den Oberflächen sind
insbesondere desto größer, desto länger
die Schneidwalze 22 und die Gegenwalze 24 sind
und je geringer der Durchmesser dieser Walzen ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung stützt sich
die Außenhülse 60 über die Gegenlager 54a, 54b an
dem Innenkern 46 ab. (Diese Abstützung kann sowohl
für die Schneidwalze 22 als auch für
die Gegenwalze 24 oder nur für die Schneidwalze 22 oder
nur für die Gegenwalze 24 vorgesehen sein.) Es lassen
sich dadurch Kräfte beim Schneidvorgang und insbesondere
Schneidkräfte definiert einleiten und ableiten. Über
die Gegenlager 54a, 54b lassen sich Schneidkräfte
von der Außenhülse 60 in den Innenkern 46 einleiten
und dadurch über die entsprechenden Drehlager 26 bzw. 40 ableiten.
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Bei
entsprechender Anordnung des mindestens einen Gegenlagers lässt
es sich dadurch erreichen, dass die Außenhülse 60 weniger
stark gebogen wird als der entsprechende Innenkern 46.
Dies ist stark übertrieben in 8 angedeutet.
Durch die Schneidkräfte erfährt der Innenkern 46 eine
elastische Verformung und insbesondere Durchbiegung. Auch die Außenhülse 60 erfährt
grundsätzlich eine elastische Verformung und Durchbiegung.
Durch die Abstützung der Außenhülse 60 an
den Gegenlagern 54a, 54b mit der definierten Krafteinleitung
lässt sich die Verformung der Außenhülse 60 erheblich
geringer halten als die des Innenkerns 46. Dadurch erhält man
bei dem Aufbau von Schneidkräften eine relative Auslenkung
bzw. relative Bewegung zwischen der Außenhülle 60 und
dem Innenkern 46. Wenn die Außenhülse 60 weniger
stark durchbogen ist als der Innenkern 46, dann ist bezogen
auf den Ausgangspunkt ohne wirkende Schneidkräfte die Oberfläche 34 der
Außenhülse 60 (wenn es sich um die Außenhülse
der Gegenwalze 24 handelt) weniger stark durchgebogen als
der Innenkern 46. Dadurch ist die Abweichung der Oberfläche 34 der
Außenhülse 60 von der "Ideallinie" weniger
stark, als wenn keine diskreten Gegenlager 54a, 54b vorgesehen
werden. Dadurch wiederum ist die relative Auslenkung der Oberfläche 34 zu
der Schneidwalze 22 weniger stark und man erhält
bessere Schneidergebnisse. Insbesondere lassen sich dadurch auch
längere Gegenwalzen 24 mit geringerem Durchmesser
einsetzen.
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Die
beschriebenen Vorteile sind auch vorhanden, wenn die Schneidwalze 22 mit
einer Außenhülle über diskrete Gegenlager
an dem entsprechenden Innenkern gelagert ist. Wenn auch die Schneidwalze 22 mit
der erfindungsgemäßen Lösung versehen
wird, dann erhält man eine insgesamt geringere relative
Auslenkung der Oberflächen der Schneidwalze 22 und
der Gegenwalze 24.
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Je
nach Anwendungsfall und insbesondere Ausbildung der Schneidwalze 22 sind
ein oder mehrere Gegenlager vorgesehen. Diese Gegenlager sind so
angeordnet und ausgebildet, dass sich ein symmetrischer Kraftfluss
an der Schneidwalze 22 bzw. der Gegenwalze 24 ergibt.
Der Kraftfluss ist dabei insbesondere symmetrisch zu der Mittelebene 66.
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Durch
die erfindungsgemäße Lösung erhält man
eine definierte Kraftflussableitung an der Gegenwalze 24 und/oder
der Schneidwalze 22. Die Außenhülse 60 lässt
sich dadurch weniger stark elastisch verformen als der entsprechende
Innenkern 46. Dadurch wiederum sind Oberflächenbereiche 84 der Schneide 22 (wenn
diese mit einem oder mehreren Gegenlagern versehen ist) und/oder
der Gegenwalze 24 (wenn diese mit einem oder mehreren Gegenlagern
versehen ist) weniger stark verformt, als wenn die Außenhülse 60 "vollflächig"
an dem Innenkern 46 sitzt bzw. überhaupt keine
Außenhülse vorgesehen ist.
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Die
Rotationsschneidevorrichtung 10 ist beispielsweise so ausgebildet,
dass an der Schneidwalze 22 Schneiden angeordnet sind,
welche in einer Längsrichtung (bezogen auf eine Längsrichtung 86 (1)
zum Transport von Material 44) angeordnet sind und in einer
Querrichtung dazu.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Rotationsschneidevorrichtung, welches in 9 gezeigt
ist und dort mit 88 bezeichnet ist, umfasst ein Maschinengestell 90,
an dem grundsätzlich gleich wie oben beschrieben eine Schneidwalze 92 und
eine Gegenwalze 94 jeweils drehbar gelagert sind. Die Gegenwalze 94 ist
grundsätzlich gleich ausgebildet wie die Gegenwalze 24 wie
oben beschrieben.
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Die
Schneidwalze 92 ist beispielsweise über einen
Antrieb (in der Zeichnung nicht gezeigt) angetrieben. An einem Wellenstummel 96 der
Schneidwalze ist ein Zahnrad 98 angeordnet, welches in
ein Zahnrad 100 eingreift, das drehfest bezüglich
der Gegenwalze 94 fixiert ist. Dadurch kann über
Antrieb der Schneidwalze 92 auch die Gegenwalze 94 angetrieben
werden.
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Die
Schneidwalze 92 weist einen ersten Walzenbereich 102a und
einen zweiten Walzenbereich 102b auf, wobei diese beiden
Walzenbereiche 102a, 102b beabstandet zueinander
sind. An dem ersten Walzenbereich 102a und dem zweiten
Walzenbereich 102b ist jeweils eine Mehrzahl von Querschneiden 104 angeordnet.
Diese Querschneiden sind gleichmäßig verteilt
angeordnet. Beispielsweise sind sie in einem Winkel von 120° (bezogen
auf einen Querschnitt) beabstandet.
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Die
Querschneiden 104 weisen eine Schneidfläche 106 auf,
welche quer und insbesondere senkrecht zu einer Transportrichtung
von Material durch die Rotationsschneidevorrichtung 88 sind.
Insbesondere sind die Schneidflächen 106 parallel
zu einer Drehachse 108 der Schneidwalze 92 orientiert.
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In
einem mittleren Bereich jeweils des ersten Walzenbereichs 102a und
des zweiten Walzenbereichs 102b ist ein Gegenlager 110a, 110b angeordnet.
Das Gegenlager 110a, 110b ist dabei grundsätzlich
gleich ausgebildet wie oben beschrieben. Insbesondere handelt es
sich um ringförmige Bereiche, welche an einem jeweiligen
Innenkern 112 der Schneidwalze 92 angeordnet sind.
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Die
Gegenwalze 94 weist ebenfalls einen Innenkern 114 auf,
an welchem beabstandete Gegenlager 116a, 116b angeordnet
sind. Insbesondere sind die Gegenlager 116a, 116b auf
die Gegenlager 110a, 110b ausgerichtet und direkt
gegenüberliegend positioniert, so dass eine direkte Krafteinleitung
an den Gegenlagern möglich ist. Das Gegenlager 116a steht dann
dem Gegenlager 110a gegenüber und das Gegenlager 116b steht
dem Gegenlager 110b gegenüber.
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Ansonsten
funktioniert die Rotationsschneidevorrichtung 88 wie oben
beschrieben.
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Bei
einem dritten Ausführungsbeispiel einer Rotationsschneidevorrichtung,
welche in 11 gezeigt und dort mit 118 bezeichnet
ist, ist ein Maschinengestell 120 vorgesehen. An dem Maschinengestell 120 ist
ein erstes Drehlager 122 für eine Gegenwalze 124 angeordnet.
Ferner ist an dem Maschinengestell 120 beabstandet zu dem
ersten Drehlager 122 beispielsweise oberhalb desselben
ein zweites Drehlager 126 angeordnet. Über dieses
zweite Drehlager 126 ist eine Schneidwalze 128 drehbar
gelagert. Die Schneidwalze 128 und die Gegenwalze 124 sind
dadurch jeweils nicht zweiseitig an dem Maschinengestell 120 gelagert,
sondern nur einseitig "fliegend" an dem Maschinengestell 120 gehalten.
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Die
Schneidwalze 128 weist beispielsweise gegenüberliegende
Stützringe 130a, 130b auf. Über diese
Stützringe 130a, 130b stützt
sich die Schneidwalze 128 an einer Oberfläche 132 der
Gegenwalze 124 ab. Es ist auch eine Ausführung
ohne Stützring möglich.
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Die
Schneidwalze 128 ist mit Schneiden 134 versehen.
Die Schneiden 134 sind angepasst an das zu schneidende
Material ausgebildet.
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Die
Gegenwalze 124 und die Schneidwalze 128 weisen
jeweils, wie oben beschrieben, einen Innenkern und jeweilige Außenhülsen 136 und 138 auf. Die Außenhülse 138 der
Schneidwalze 128 ist dabei über ein einziges Gegenlager 140 an
dem entsprechenden Innenkern der Schneidwalze 128 abgestützt.
Die Außenhülse 136 der Gegenwalze 124 ist über
ein Gegenlager 142 an dem Innenkern der Gegenwalze 124 abgestützt.
Die Gegenlager 140 und 142 liegen direkt gegenüber,
um eine direkte Krafteinleitung zu ermöglichen.
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Ansonsten
funktioniert die Rotationsschneidevorrichtung 118 wie oben
beschrieben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3924053
A1 [0002]
- - EP 1238765 A2 [0003]
- - EP 0976510 A2 [0004]
- - EP 1118419 A1 [0004]
- - EP 1186387 A2 [0004]
- - EP 1721712 A1 [0004]