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Die
Erfindung betrifft ein Segmentmesser nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Die
Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Segmentmessern zur Herstellung
eines Schlitzes in einem Verpackungswerkstoff, insbesondere Wellpappe.
Zu diesem Zweck sind Segmentmesser an einer rotierenden Walze einer
Rotationsschneidmaschine angebracht. Zur Herstellung des Schlitzes
wird das Segmentmesser, welches auch als Obermesser bezeichnet wird,
in einen durch zwei parallel angeordnete Untermesser gebildeten
Schlitz bewegt. In der zwischen dem Segmentmesser und den Untermessern
befindlichen Wellpappe wird infolge dessen ein Schlitz hergestellt.
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Ein
Segmentmesser nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus
der
DE 20 2004
004 275 U1 bekannt. Ein an einem plattenartigen Messerkörper vorgesehener
konvex gebogener Schneidabschnitt muss zur Erzielung einwandfreier
Schneidergebnisse immer wieder nachgeschliffen werden. Zu diesem
Zweck muss das Segmentmesser aus einer Rotationsschneidmaschine
ausgebaut und nachfolgend an einen auf das Schleifen derartiger
Messer spezialisierten Schleifbetrieb übermittelt werden. Das Schleifen
der Segmentmesser ist kosten- und zeitaufwändig.
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Die
US 5,144,874 offenbart ein
gattungsgemäßes Segmentmesser
zur Herstellung eines Schlitzes in einem Verpackungswerkstoff. Das
Segmentmesser weist einen Schneidabschnitt auf, an welchem eine
Vielzahl von lösbar
befestigten, auswechselbaren Schneideinsätzen vorgesehen ist. Ferner
ist aus der
US 2006/0156891
A1 ein Segmentmesser mit einem gebogenen Schneidabschnitt
bekannt, wobei an einem Ende des Schneidabschnitts ein lösbar befestigter
Schneideinsatz vorgesehen ist. Dieser Schneideinsatz kann bei Verschleiß einfach
ausgetauscht werden.
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Die
DE 38 23 907 A1 offenbart
einen Klemmhalter für
Rundschneidplatten. An einem Klemmhalterkopf ist eine Aufnahme für einen
becherförmigen
Einsatz vorgesehen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu
beseitigen. Es soll insbesondere ein Segmentmesser mit verbesserter
Haltbarkeit angegeben werden.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis
11.
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Nach
Maßgabe
der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest am einen Ende des Schneidabschnitts ein
auswechselbarer erster Schneideinsatz vorgesehen ist. In der Praxis
hat es sich gezeigt, dass insbesondere das Ende, welches beim Schneidvorgang
zuerst in den durch die Untermesser gebildeten Schlitz eintaucht,
besonders stark verschleißt.
Das wird darauf zurückgeführt, dass
das Segmentmesser z. B. bedingt durch Vibrationen oder dgl. nicht
immer exakt in den durch die Untermesser gebildeten Schlitz eintaucht.
Es kann vorkommen, dass beim Eintauchen des Segmentmessers die am
einen Ende befindliche Schneidkante mit einer Schneidkante des Untermessers
kollidiert. Infolge dessen verschleißt das Segmentmesser gerade am
einen Ende des Schneidabschnitts besonders stark und muss schon
deshalb nachbearbeitet werden. Indem erfindungsgemäß am einen
Ende des Schneidabschnitts ein auswechselbarer erster Schneideinsatz
vorgesehen ist, kann durch ein Auswechseln des ersten Schneideinsatzes
die Überarbeitung
des Segmentmessers hinausgezögert
und damit dessen Haltbarkeit bzw. Standzeit erhöht werden. Das Auswechseln
des ersten Schneideinsatzes kann vorteilhafterweise vor Ort beim
Betreiber einer Rotationsschneidmaschine durchgeführt werden.
Dazu ist es insbesondere nicht erforderlich, das Segmentmesser unter
Kosten- und Zeitaufwand an einen auf die Überarbeitung von Segmentmessern
spezialisierten Schleifbetrieb zu übermitteln.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist am anderen Ende
des Schneidabschnitts ein auswechselbarer zweiter Schneideinsatz
vorgesehen. Ein solches Segmentmesser ist insbesondere für Rotationsschneidmaschinen
geeignet, bei denen abwechselnd das eine und das andere Ende des
Schneidabschnitts zuerst in den durch die Untermesser gebildeten
Schlitz eintaucht. Abgesehen davon kann ein solches Segmentmesser
auch gewendet werden, d. h. so an der Rotationsschneidmaschine montiert
werden, dass an Stelle eines ver schlissenen ersten Schneideinsatzes
der zweite Schneideinsatz in den durch die Untermesser gebildeten
Schlitz eintaucht.
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Zweckmäßigerweise
weist der Schneidabschnitt zwischen den beiden Enden zwei am Messerkörper hergestellte
Schneidkanten auf. Zwischen den beiden Schneidkanten befindet sich üblicherweise
eine Hohlkehle. Die Schneidkanten können in Form eines Bogenabschnitts
und zusätzlich
auch gewellt ausgebildet sein. Insbesondere gewellte Schneidkanten,
d. h. Schneidkanten mit Wellenschliff, eignen sich besonders gut zur
Herstellung eines Schnitts oder eines Schlitzes in einem Verpackungswerkstoff,
wie Wellpappe.
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Nach
weiterer Maßgabe
der Erfindung weist der Schneidabschnitt eine Mehrzahl nebeneinander
am Messerkörper
lösbar
befestigter dritter Schneideinsätze
auf. Zu diesem Zweck kann der Schneidabschnitt eine Nut zur Aufnahme
der dritten Schneideinsätze
aufweisen.
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Nach
weiterer Maßgabe
der Erfindung weisen die dritten Schneideinsätze einen quadratischen Umriss auf,
wobei eine Schneidfläche
der dritten Schneideinsätze
von vier Schneidkanten begrenzt ist. Infolge dessen können die
dritten Schneideinsätze
bei einer Abnutzung der einander gegenüberliegenden Kanten um 90° gedreht
werden. Die vorgeschlagenen dritten Schneideinsätze weisen also zwei Nutzen
auf. Damit kann der Zeitraum bis zum Auswechseln der dritten Schneideinsätze erheblich
verlängert
werden.
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Des
Weiteren hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
dass die Nut abgeschrägte
Innenflanken und die dritten Schneideinsätze zu den abgeschrägten Innenflanken
korrespondierend abgeschrägte
Seitenflächen aufweisen.
Damit zentrieren sich die dritten Schneideinsätze beim Befestigen am Messerkörper vorteilhafterweise
selbst.
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Es
ist möglich,
den gesamten Schneidabschnitt durch auswechselbare Schneideinsätze auszubilden. In
diesem Fall dient der Messerkörper
lediglich als Träger
zur Befestigung der Schneideinsätze.
Für den
Betreiber einer Rotationsschneidmaschine ergibt sich damit der signifikante
Vorteil, dass ein erfindungsgemäßes Segmentmesser
durch einfaches Auswechseln der ersten und ggf. zweiten Schneideinsätze sowie
ein Auswechseln oder Wenden der dritten Schneideinsätze schnell
und einfach in einen Zustand versetzt werden kann, welcher einen
erneuten Einsatz ermöglicht.
Das Auswechseln und/oder Wenden der Schneideinsätze erfordert keine besondere
Fachkenntnis oder den Einsatz von Schleifmaschinen. Das erfindungsgemäße Segmentmesser
kann vor Ort problemlos wieder instandgesetzt werden.
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Entsprechend
der durch den Einsatzzweck vorgegebenen Geometrie des Schneidabschnitts,
können der
zweite und der dritte Schneideinsatz dieselbe Geometrie aufweisen.
Der dritte Schneideinsatz kann den zweiten Schneideinsatz auch ersetzen.
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Nach
einer alternativen Ausgestaltung ist der erste Schneideinsatz in
Form einer aus dem Schneidabschnitt vorspringenden Schneidnase ausgebildet.
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Die
erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Schneideinsätze
können
hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften unterschiedlich ausgestaltet
und damit besonders gut an auf den Schneidabschnitt einwirkende
unterschiedliche Beanspruchungen angepasst werden. So können vorteilhafterweise
der erste Schneideinsatz und/oder der zweite Schneideinsatz aus
einem ersten Metall und die dritten Schneideinsätze aus einem Material hergestellt
sein, dessen Härte
größer ist
als die des ersten Metalls. Bei dem zur Herstellung der dritten Schneideinsätze verwendeten
Material kann es sich um ein Hartmetall oder eine Keramik handeln.
Indem die Härte
des zur Herstellung des er sten und/oder zweiten Schneideinsatzes
verwendeten Materials geringer ist als die des zur Herstellung der
dritten Schneideinsätze
verwendeten Materials, wird ein unerwünschter Bruch bei einer Kollision
des ersten und/oder Schneideinsatzes mit einer Kante der Untermesser
vermieden. Insbesondere können
der erste und/oder der zweite Schneideinsatz auch aus einem zur
Herstellung des Messerkörpers
herkömmlicherweise
verwendeten ersten Metall hergestellt sein. Bei einer eventuellen
Kollision des ersten und/oder zweiten Schneideinsatzes mit einer
Kante der Untermesser kommt es lediglich zu einer Verformung oder
einem Abrieb. Sobald der erste oder der zweite Schneideinsatz in
den durch die Untermesser gebildeten Schlitz eingetaucht ist, kann
es nicht mehr zu einer Kollision kommen. Infolge dessen können die dritten
Schneideinsätze
aus einen besonders harten Material, insbesondere Hartmetall oder
Keramik, hergestellt werden. Die durch die nebeneinander am Messerkörper befestigten
dritten Schneideinsätze
gebildeten Schneidkanten können
herkömmlichen
Schneidkanten nachempfunden sein, d. h. sie können einer Bogenlinie folgen
und darüber
hinaus auch einem Wellenschliff nachempfunden sein.
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Falls
der gesamte Schneidabschnitt des Segmentmessers durch die vorgeschlagenen
Schneideinsätze
gebildet ist, kann zur Herstellung des Messerkörpers vorteilhafterweise auch
ein zweites Metall verwendet werden. Es kann sich dabei um einen
Stahl handeln, der eine geringere Härte als das erste Metall aufweist und
infolge dessen leichter zu bearbeiten ist.
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Die
nachfolgende Tabelle gibt geeignete Metalle zur Herstellung des
Messerkörpers
sowie der Schneideinsätze
wieder:
| | Härte | DIN
(17007) |
| Messerkörper | 55–58 HRC | 1.8550 |
| erster
Schneideinsatz zweiter Schneideinsatz | 58–65 HRC | 1.7847;
17436; 17379 |
| dritter
Schneideinsatz | > 80 HRA | B30S;
B40S (Plansee) |
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Schnittansicht durch ein erstes Segmentmesser,
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2 eine
Querschnittsansicht durch das erste Segmentmesser gemäß 1,
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2a eine
Detailansicht nach 2 mit gelöstem dritten Schneideinsatz,
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3 eine
Schnittansicht durch den ersten Schneideinsatz gemäß 1,
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4 eine
Schnittansicht des Segmentmessers gemäß 1 mit einem
weiteren ersten Schneideinsatz,
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5 eine
Schnittansicht durch den weiteren ersten Schneideinsatz gemäß 4,
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6 eine
Draufsicht auf einen dritten Schneideinsatz und
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7 eine
Schnittansicht gemäß 6.
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In
den Figuren ist ein Messerkörper 1 aus
einer Metallplatte hergestellt, welche z. B. eine Stärke von 6
bis 125 mm aufweisen kann. Diese Metallplatte 1 weist einen
konvex geboge nen Schneidabschnitt SA auf. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich
ist, weist der Schneidabschnitt SA parallel zueinander verlaufende
erste Schneidkanten K1 und K2 auf. Am einen Ende E1 des Schneidabschnitts
SA ist lösbar,
z. B. mittels einer ersten Schraube 2, ein erster Schneideinsatz 3 befestigt.
Der erste Schneideinsatz 3 ist formschlüssig in einer dazu am Messerkörper 1 korrespondierenden
Ausnehmung aufgenommen. Der erste Schneideinsatz 3 ist
hier mit einer über
den Schneidabschnitt SA vorspringenden Schneidnase 4 versehen.
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Am
anderen Ende E2 des Schneidabschnitts SA kann ein – hier nicht
gezeigter – zweiter
Schneideinsatz lösbar
befestigt sein. Der zweite Schneideinsatz kann in seiner Geometrie
korrespondierend zum ersten Schneideinsatz 3 ausgebildet
sein, so dass das Segmentmesser bezüglich einer senkrecht zu den
ersten Schneidkanten K1, K2 verlaufenden Symmetrieebene symmetrisch
ausgebildet ist.
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Wie
aus den 1 und 4 ersichtlich
ist, weist der Schneidabschnitt SA neben dem ersten Schneideinsatz 3 eine
Vielzahl benachbarter und in einer Reihe angeordneter dritter Schneideinsätze 5 auf, welche
jeweils mit zweiten Schrauben 6 lösbar mit dem Messerkörper 1 verbunden
sind.
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Wie
insbesondere aus 2a deutlich zu erkennen ist,
ist der Messerkörper 1 an
seiner konvex gekrümmten
Seite mit einer Nut 7 versehen, deren Innenflanken 8 mit
einer Außenseite
A des Messerkörpers 1 einen
Winkel α von
8 bis 18°,
vorzugsweise 10 bis 13°,
einschließen.
Ein der Nut 7 zugewandter Abschnitt 9 der Seitenflächen S der
dritten Schneideinsätze 5 ist
mit einer zum Winkel α der
Innenflanken 8 korrespondierenden Abschrägung versehen,
so dass die dritten Schneideinsätze 5 formschlüssig und
damit selbstzentrierend in die Nut 7 einsetzbar sind. Im
eingesetzten Zustand sitzt jeder der dritten Schneideinsätze 5 mit
seinem Boden 10 auf einem Grund 11 der Nut 7 auf.
Zu diesem Zweck ist der Grund 11 der Nut 7 aus
einer Vielzahl nebeneinander liegender ebener Flächen gebildet, in deren Zentrum
jeweils eine Gewindebohrung zur Befestigung der zweiten Schraube 6 vorgesehen
ist.
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Eine
dem Boden 10 gegenüberliegende
Schneidfläche 12 der
dritten Schneideinsätze 5 weist
in der in 6 gezeigten Draufsicht einen
quadratischen Umriss auf. Die, vorzugsweise konkav gewölbte, Schneidfläche 12 ist
von vier, vorzugsweise konkav gebogenen, weiteren Schneidkanten
k1 bis k4 begrenzt. Im Zentrum der Schneidfläche 12 ist ein Durchbruch 13 zum
Durchführen
der zweiten Schraube 6 vorgesehen.
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Bei
dem in 4 gezeigten weiteren Segmentmesser ist an Stelle
des ersten Schneideinsatzes 3 ein weiterer erster Schneideinsatz 14 lösbar angebracht.
Der weitere erste Schneideinsatz 14 weist im Gegensatz zum
ersten Schneideinsatz 3 keine vorspringende Schneidnase 4 auf.
Obwohl in der 4 lediglich am ersten Ende E1
ein weiterer erster Schneideinsatz 14 vorgesehen ist, ist
es nach einer Ausgestaltung der Erfindung auch möglich, dass ein in ähnlicher
Weise gestalteter – hier
nicht gezeigter – weiterer
zweiter Schneideinsatz am zweiten Ende E2 des Schneidabschnitts
SA lösbar
angebracht sein kann.
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Der
Messerkörper 1 besteht
zweckmäßigerweise
aus einem oberflächengehärteten Stahl,
z. B. Nitrierstahl Nr. 1.8550 (DIN 17007) mit einer Rockwell-Härte von
etwa 56 HRC.
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Der
erste Schneideinsatz 3, der weitere erste Schneideinsatz 14 und
ggf. vorgesehene zweite Schneideinsätze (hier nicht gezeigt) können vorteilhafterweise
aus den folgenden Metallen herstellt sein: Nrn. 1.7847, 1.7436 oder
1.7379 (DIN 17007). Solche Metalle weisen eine Rockwell-Härte von
58–60
HRC auf.
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Die
dritten Schneideinsätze 5 sind
aus einem Material hergestellt, welches härter ist als die Metalle, welche
zur Herstellung des Messerkörpers 1 oder
der ersten und zweiten Schneideinsätze 3, 14 verwendet werden.
Es kann sich dabei zweckmäßigerweise
um die folgenden Materialien handeln: Keramik, Hartmetall, insbesondere
Hartmetall mit einer Rockwell-Härte im Bereich
von 85–90
HRA, vorzugsweise 87–89
HRA. Derartige Hartmetalle werden z. B. von der Firma Plansee GmbH
unter den Produktbezeichnungen "B30S" oder "B40S" angeboten.
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Bei
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Ausgestaltung des Segmentmessers mit daran vorgesehenen lösbaren Schneideinsätzen ist
es möglich,
die Haltbarkeit des Segmentmessers erheblich zu erhöhen. Ein
Instandsetzen des Segmentmessers kann durch einfaches Wechseln oder
Wenden der Schneideinsätze erfolgen.
Die Instandsetzung kann also mit geringerem Aufwand und insbesondere
am Ort des Betreibers einer Rotationsschneidmaschine durchgeführt werden.
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- 1
- Messerkörper
- 2
- erste
Schraube
- 3
- erster
Schneideinsatz
- 4
- Schneidnase
- 5
- dritter
Schneideinsatz
- 6
- zweite
Schraube
- 7
- Nut
- 8
- Innenflanke
- 9
- Abschnitt
der Seitenfläche
- 10
- Boden
- 11
- Grund
- 12
- Schneidfläche
- 13
- Durchbruch
- 14
- weiterer
erster Schneideinsatz
- SA
- Schneidabschnitt
- E1
- Ende
- E2
- anderes
Ende
- K1
- erste
Schneidkante
- K2
- zweite
Schneidkante
- k1,
k2, k3, k4
- weitere
Schneidkanten
- α
- Flankenwinkel
- A
- Außenseite
- S
- Seitenfläche