DE102009045850A1

DE102009045850A1 - Schneidvorrichtung für eine Maschine zur Herstellung und/oder Verarbeitung von Materialbahnen

Info

Publication number: DE102009045850A1
Application number: DE102009045850A
Authority: DE
Inventors: Christian Slanovc; Andreas Eichler
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2009-10-20
Publication date: 2011-04-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anordnung an der Maschine und zumindest eine quer zur Laufrichtung der Materialbahn angeordnete und gegen die Materialbahn bewegbare Schneideinrichtung (4). Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Schneideinrichtung (4) um eine in Maschinenquerrichtung verlaufende Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei der Schwenkradius zumindest die Materialbahn tangiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung für eine Maschine zur Herstellung und/oder Verarbeitung von Materialbahnen, umfassend eine Trägereinrichtung zur Anordnung an der Maschine und zumindest eine quer zur Laufrichtung der Materialbahn angeordnete, sich über zumindest einen Teilbereich dieser erstreckende und gegen die Materialbahn unter Einwirkung auf diese bewegbare Schneideinrichtung.
Unter Schneiden wird in der erfindungsgemäßen Ausführung jeglicher Prozess des Trennens einer Materialbahn, ausgelöst durch Schneiden/Klingen verstanden, wobei die Trennung entweder vollständig durch diese oder nur partiell, beispielsweise durch Einarbeitungen von Perforationen innerhalb eines mehrstufigen Trennprozesses erfolgt.
Schneidvorrichtungen für eine Maschine zur Herstellung und/oder Verarbeitung von Materialbahnen sind in den unterschiedlichsten Ausführungen und für den Einsatz unter unterschiedlichsten Auslösebedingungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Diese unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Art der Schneideinrichtung, insbesondere des Trennelementes, die Schnittführung und die Ausführung der Schnittführung.
Ausgelöst werden die Trennvorgänge gewollt oder bei Vorliegen von Betriebsstörungen in der Maschine zur Vermeidung von Schädigungen. Als Schneideinrichtungen finden Wasserstrahlen, beispielsweise wie in US 6021699 A oder WO 91/03359 A offenbart, Ausführungen mit Trennschnur, wie in EP 0141156 A beschreiben oder rotierbaren Schneidelementen, wie in den Druckschriften EP 18825 683 A , GB 1006648 A , GB 988996 A sowie GB 1039132 A ausgeführt, vorbekannt. Die Druckschrift DE 102 18 721 offenbart die Verwendung einer Vielzahl von über die Breite der Materialbahn bewegbarer, d. h. senkrecht zur Materialbahnoberfläche wirkender Abschlagmesser.
Ferner sind Schneideerfahren unter Ausnutzung definierter Schneiden mit Bewegung der einzelnen Schneideinrichtungen quer zur Längsrichtung der Materialbahn, beispielsweise mittels eines Wagens verfahrbaren Messern quer zur Längsrichtung der Materialbahn gemäß WO 08/145825 A2 vorbekannt. Die Druckschrift US 2006219072 A beschreibt die über einen gemeinsamen Antrieb erfolgende Bewegung von Schneidelementen in Querrichtung der Materialbahn. Demgegenüber sind aus den Druckschriften US 5765462 A , DE 10 2008 016 280 A1 Schneidvorrichtungen vorbekannt, die durch eine Bewegung der Schneideinrichtung senkrecht zur Materialbahn auf diese zu charakterisiert sind.
Die Druckschrift US 2005172767 A offenbart die Trennung der Materialbahn über die Vornahme eines Längsschnittes an der Materialbahnkante durch Bewegung der Bahn und das Breitfahren des Streifens durch Führung der Schneidelemente über Bahnbreite.
Die genannten Ausführungen sind entweder in der konstruktiven Umsetzung sehr aufwändig und bauraumintensiv oder nicht schnell genug in der Auslösung und betriebssicher genug. Ferner kann ein Teil nur unter Berücksichtung der tatsächlichen Bahnführung angeordnet werden, was spezielle Anbindungslösungen bedingt. Die erreichbare Schnittqualität ist insbesondere bei Materialbahnen mit hohen Grammsturen im Bereich zwischen 300 g/m²–500 g/m² nicht zufriedenstellend.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Schneidvorrichtung, insbesondere mit definierten Schneiden in Form von Schneiden beziehungsweise Klingen derart weiterzuentwickeln, dass diese an beliebiger Stelle in einer Maschine ohne erheblichen Zusatzaufwand und eine aufwändige Anbindung integrierbar ist sowie ferner durch eine einfache und sichere schnelle Auslösbarkeit charakterisiert ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Eine Schneidvorrichtung für eine Maschine zur Herstellung und/oder Verarbeitung von Materialbahnen, umfassend eine Trägereinrichtung zur Anordnung an der Maschine und zumindest eine sich quer zur Laufrichtung der Materialbahn angeordnete, sich über zumindest einen Teilbereich dieser erstreckende und gegen die Materialbahn unter Einwirkung auf diese bewegbare Schneideinrichtung, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Schneideinrichtung um eine parallel zur zu trennenden Materialbahn in Maschinenquerrichtung angeordnete Schwenkachse schwenkbar gelagert ist.
Unter Materialbahnen im Sinne der Erfindung werden flächige Gebilde verstanden, die durch eine größere Erstreckung in Längs- als in Breitenrichtung charakterisiert sind. Bei diesen kann es sich um Faserstoffbahnen, insbesondere Papier-; Karton- oder Tissuebahnen handeln, ferner um Folien, insbesondere aus Kunststoff.
Der Schnitt erfolgt an einer bewegten Materialbahn. Die Realisierung eines Schnittes quer durch eine Materialbahn beziehungsweise des Abschlagens dieser in Querrichtung erfolgt dabei unter Einwirkung auf die Materialbahn aufgrund einer einfachen Schwenkbewegung der Schneideinrichtung, insbesondere der Schneide/Klinge zur Anstellung an die Materialbahn. Der Schwenkradius, welcher durch den maximalsten Abstand eines Punktes an der Schneideinrichtung von der Schwenkachse beschreibbar ist, schneidet dabei bei Einwirkung der Schneide/Klinge auf die Materialbahn diese. Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt aufgrund der Möglichkeit einer Bewegung mit zwei Freiheitsgraden eine einfache Lagerung und Anordnung der Schneidvorrichtung gegenüber der zu trennenden Materialbahn unabhängig von der Führung dieser, d. h. die einzelne Schneidvorrichtung kann an beliebiger Stelle der Materialbahnführung zum Einsatz gelangen. Damit ist diese relativ universell einsetzbar und aufgrund der lediglich einen zu lagernden Schwenkachse nicht an bestimmte Gestellgeometrien gebunden.
Der durch einen Verschwenkwinkel charakterisierte Verschwenkbereich der Schneideinrichtung kann als Funktion zumindest einer ersten einzustellenden Funktionsstellung der Schneideinrichtung, in welcher diese frei von einem Kontakt mit der Materialbahn ist und einer zweiten Funktionsstellung, in welcher die Schneideinrichtung auf die Materialbahn einwirkt festgelegt werden, wobei die erste Funktionsstellung in Bewegungsrichtung der Materialbahn betrachtet der zweiten Funktionsstellung vorgeordnet ist.
Durch die Vorordnung der ersten Funktionsstellung zur zweiten Funktionsstellung in Bewegungsrichtung der Materialbahn betrachtet fällt die Hauptrichtungskomponente einer Verstellbewegung zwischen erster und zweiter Funktionsstellung immer mit der Bewegungsrichtung der Materialbahn zusammen. Dadurch wird die Schneideinrichtung in die Bewegung der Materialbahn hineinbewegt und kann durch eine, abhängig von der Geschwindigkeit der Materialbahn dieser aufgeprägte Kraftkomponente eingezogen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Funktionsstellung der einzelnen Schneideinrichtung durch die Lage der Schneideinrichtung in einer durch die Materialbahn und eine Senkrechte zu dieser charakterisierten Ebene beschreibbar. Dies ermöglicht bei Schneidvorrichtungen mit zwei Schneideinrichtungen eine besonders einfache Zuordnung der an der anderen Materialbahnseite wirksamen Schneideinrichtung. Ferner ist in dieser Stellung die Schneide/Klinge optimal wirksam.
In einer Weiterentwicklung ist der durch einen Verschwenkwinkel charakterisierte Verschwenkbereich der Schneideinrichtung des Weiteren als Funktion einer dritten Funktionsstellung, welche der zweiten Funktionsstellung in Bewegungsrichtung der Materialbahn nachgeordnet ist, festgelegt. Diese dritte Funktionsstellung entspricht einer Funktionsstellung, welche aufgrund der Nachordnung erst nach Durchlaufen der zweiten Funktionsstellung anfahrbar ist und dadurch bei geneigten oder vertikalen Bahnführungen zur Führung und Umlenkung des auf den abgeschnitten Teil folgenden Teils der Materialbahn zu einer Auffangeinrichtung oder Einrichtung zur Weiterverarbeitung dient. In diesem Fall übernimmt die Schneideinrichtung in vorteilhafter Weise eine weitere Funktion.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird die einzelne Schneideinrichtung in der ersten Funktionsstellung mit einer Vorspannung gehalten. Diese Vorspannung ermöglicht bei Aktivierung der Schneidvorrichtung und gewünschter Einleitung der Verschwenkbewegung entweder ein Verschwenken bereits allein aufgrund der Vorspannkraft oder aber eine Unterstützung der durch eine Stelleinrichtung bedingten Verstellbewegung. Durch die Vorspannung kann die Einleitung des Schnittprozesses somit beschleunigt werden.
Die Anordnung der Schwenkachse gegenüber der Materialbahnoberfläche der zu trennenden Materialbahn und damit deren Abstand von der Materialbahnoberfläche, gemessen an einer Senkrechten zur Materialbahnoberfläche zwischen dieser und der Schwenkachse, erfolgt im Wesentlichen als Funktion des Schwenkradius der Schneideinrichtung, je nach möglichem Schnittwinkel auch der Geometrie und Dimensionierung der Klinge/Schneide der einzelnen Schneideinrichtung. In einer bevorzugten Ausführung ist dabei die Schwenkachse in einem Abstand gegenüber der Materialbahnoberfläche angeordnet, welcher zumindest der Summe aus dem Schwenkradius der Schneideinrichtung und einer Variablen entspricht, wobei die Variable einem Maß im Bereich von 0 mm bis 100 mm beträgt.
Bezüglich der Ausbildung der einzelnen Schneidvorrichtung bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Die einzelne Schneideinrichtung weist dazu an ihrem von der Schwenkachse weggerichteten Endbereich eine Schneide/Klinge auf, die entsprechend der Einwirkungsrichtung sowie der gewünschten Schnittgeometrie ausgeführt sein kann. Diese kann über ihre Erstreckung in Maschinenquerrichtung jedoch auch durch unterschiedlich ausgerichtete Teilbereiche charakterisiert sein. Die Geometrie der Schneide bestimmt sich nach dem Einsatzfall.
Gemäß einer ersten Ausführung weist die Schneideinrichtung zumindest einen ebenen Schneiden-/Klingenbereich auf. In einer weiteren Ausführung weist die Schneideinrichtung zumindest einen gezahnten Bereich auf. Letztere Ausführung bietet den Vorteil, dass die Einrichtungen beliebig zur Ausbildung einer Perforation der Materialbahn angeordnet werden können, wobei die Trennung dann durch den auf die Materialbahn ausgeübten Bahnzug erfolgt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist die einzelne Schneideinrichtung quer zur Maschinenrichtung segmentiert ausgebildet. Dadurch wird die Festigkeit der Schneideinrichtung über die Maschinenquerrichtung und damit die Betriebssicherheit aufgrund des Vermeidens von Durchbiegungen erhöht.
Die Betätigung der einzelnen Schneideinrichtung, insbesondere Auslösung der einzelnen Verschwenkbewegungen erfolgt entweder manuell oder gesteuert über vorzugsweise eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung bei Vorliegen eines auslösenden Ereignisses.
In einer besonders bevorzugten Ausführung umfasst die Schneidvorrichtung zumindest zwei Schneideinrichtungen, die gleichzeitig an unterschiedlichen Materialbahnseiten wirksam sind und deren Schwenkachsen in einer durch die Maschinenquerrichtung und einer Senkrechten zur Materialbahnoberfläche charakterisierten Ebene liegen, deren Verstellbewegung synchron gesteuert wird. Dabei kann die Synchronität steuerungstechnisch oder durch eine Zwangskopplung der Stelleinrichtungen realisiert werden. Diese Ausführung ist insbesondere zur schnellen und sicheren Materialbahntrennung sowie einer sauberen Schnittgeometrie an dieser für Materialbahnen mit einem hohen Grammaturspektrum einsetzbar.
Je nach Ausführung können dabei zwei an unterschiedlichen Materialbahnseiten wirksame Schneideinrichtungen identisch aufgebaut sein, wobei die zueinander weisenden Bereiche der Klinge/Schneide komplementär zueinander ausgebildet sind, vorzugsweise mit einer komplementären, d. h. ineinandergreifenden Verzahnung. Denkbar sind jedoch auch unterschiedliche Schneideinrichtungen, wobei jedoch dann auch hier die zueinander weisenden Bereiche der Klinge/Schneide komplementär zueinander ausgebildet sind. Ausbildungen mit komplementären Verzahnungsbereichen, d. h. alternierender Anordnung von unter Abstand ineinander greifender Zähne können in besonders vorteilhafter Weise aus einem flächigen Grundmaterial durch einen Arbeitsgang hergestellt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung ist für beliebig erforderliche Trennvorgänge zur Erzeugung eines Schnittes quer zur Materialbahnlängsrichtung geeignet, unabhängig davon, ob es sich um einen gewünschten Schnitt, beispielsweise eine Trennung beim Wickeln oder ein erforderliches Trennen, bei Störung der Betriebsweise einer Maschine zur Herstellung und/oder Verarbeitung einer Materialbahn handelt.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau und das Grundprinzip einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schneidvorrichtung;
2a bis 2c verdeutlichen mögliche Ausführungen der Schneideinrichtung;
3 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schneidvorrichtung;
4 verdeutlicht eine Ansicht A gemäß 3.
Die 1 verdeutlicht in schematisiert stark vereinfachter Darstellung anhand eines Ausschnittes aus einer Materialbahnführung in einer Maschine 1 zur Herstellung von Materialbahnen M den Grundaufbau und die Grundfunktion einer erfindungsgemäßen Ausbildung einer Schneidvorrichtung 2 zum Trennen der Materialbahn M. Zur Verdeutlichung der einzelnen Richtungen ist hier ein Koordinatensystem an die Bahnführung angelegt. Dabei wurde für die Darstellung eine idealisierte Bahnführung gewählt. Die X-Richtung beschreibt die Längsrichtung der Maschine 1, welche der Durchführungsrichtung für die Materialbahn M entspricht und als Maschinenrichtung MD bezeichnet wird. Die Richtung quer zur Maschinenrichtung MD wird als Maschinenquerrichtung CD bezeichnet und entspricht der Breitenrichtung, während die Z-Richtung die Höhenrichtung beschreibt.
Die Schneidvorrichtung 2 umfasst eine Trägereinrichtung 3, welche der Lagezuordnung zur durch die Maschine 1 geführten Materialbahn M dient und die entweder vom Rahmen beziehungsweise Gestell der Maschine 1 direkt gebildet wird oder einer separaten Trägereinrichtung, die gegenüber einem hier nicht dargestellten Rahmen oder Gestell der Maschine 1 zur Herstellung von Materialbahnen M in ihrer Lage ausgerichtet ist, vorzugsweise an diesem befestigt ist. Die Schneidvorrichtung 2 umfasst zumindest eine an der Trägereinrichtung 3 gelagerte und gegenüber der Materialbahn M beim Durchlaufen durch die Maschine 1 bewegbare Schneideinrichtung 4. Die Bewegung der Schneideinrichtung 4 erfolgt aus einer ersten Funktionsstellung I, in welcher die Schneideinrichtung 4 deaktiviert, d. h. nicht an der Materialbahn M wirksam ist in eine Funktionsstellung II, in welcher die Schneideinrichtung 4 an der Materialbahn M wirksam ist.
Die Schneideinrichtung 4 kann vielgestaltig ausgeführt sein. Diese umfasst zumindest eine in Maschinenquerrichtung CD erstreckend verlaufende Schneide beziehungsweise Klinge 5. Die Schneideinrichtung 4 ist in Durchlaufrichtung der Materialbahn M betrachtet, welche hier durch Pfeile dargestellt ist, quer zu dieser angeordnet und erstreckt sich somit im Wesentlichen in Maschinenquerrichtung CD vorzugsweise über die gesamte Breite b einer durch die Maschine 1 zu führenden Materialbahn M. Erfindungsgemäß ist die Schneideinrichtung 4 an einer quer zur Durchlaufrichtung der Materialbahn M und damit in Maschinenquerrichtung CD verlaufenden Schwenkachse S um diese schwenkbar gelagert. Der Begriff Schwenkachse S ist funktional zu verstehen und beinhaltet jegliche Ausführung der gelenkigen Ankoppelung der Schneideinrichtung 4 an einer in Maschinenquerrichtung CD verlaufenden Achse. Die Schwenkachse S ist an der Trägereinrichtung 3 beziehungsweise direkt am Gestell der Maschine 1 zur Herstellung von Materialbahnen M zumindest während des Schwenkvorganges ortsfest gelagert. Die Schwenkachse S kann zur Lagejustierung in ihrer Lage gegenüber der Trägereinrichtung 3 verstellbar ausgebildet sein. Die Schwenkbewegung der Schneideinrichtung 4 ist derart ausgelegt, dass diese zum Trennen in eine Funktionsstellung II verschwenkbar ist, in welcher die Schneide/Klinge 5 auf die Materialbahn M einwirkt. Diese Stellung entspricht einer Stellung im Wesentlichen senkrecht zur Materialbahn M. Der deaktivierte Zustand ist durch eine Funktionsstellung I charakterisiert, in welcher die Schneideinrichtung 4 eine Lage gegenüber der Materialbahn M einnimmt, die frei von einer Einwirkung der Schneide/Klinge 5 ist. Die Schwenkbewegung zwischen den Funktionsstellungen I, II erfolgt dabei in Bewegungsrichtung der Materialbahn M. Der Abstand a der Schwenkachse S ist in Abhängigkeit der Geometrie der Schneideinrichtung 4 derart gegenüber der theoretischen Führungslinie über die Materialbahn M gewählt, dass die Schneideinrichtung 4, insbesondere die sich in Maschinenquerrichtung CD erstreckende Schneide oder Klinge 5, beim Einschwenken in Führungsrichtung der Materialbahn M auf die Materialbahn M einwirkt, insbesondere in die Materialbahn M eintaucht. Dies bedingt, dass der Schwenkradius r der Schneideinrichtung 4, welcher durch den Abstand zwischen der Schwenkachse S und dem am weitesten von dieser entfernten Punkt oder Linie der Schneide beziehungsweise Klinge 5 charakterisiert ist, in Abhängigkeit der Ausführung der Schneide/Klinge 5 derart gewählt ist, dass dieser geringfügig größer als der Abstand a, der zwischen dem Schnittpunkt einer Senkrechten zur Führungsebene E der Materialbahn M, welche durch eine durch die Oberfläche MA der Materialbahn M charakterisierte Ebene beschreibbar ist, und dem Schwenklager S, festgelegt ist. Diese Abweichung ist als Funktion der Geometrie und Dimensionierung der Schneiden/Klingen 5 der einzelnen Schneidvorrichtung 4 festlegbar.
Der Schwenkradius r schneidet dabei die Oberfläche MA der Materialbahn M beim Einschwenken in diese vor Erreichen der Funktionslage II, welche durch die senkrechte Ausrichtung der Schneideinrichtung 4 zur Materialbahn M beschreibbar ist. Diese theoretische Schnittlinie ist in der zur Verdeutlichung idealisierten Darstellung gemäß 1 mit P bezeichnet. Die Verschwenkbewegung erfolgt gleichgerichtet zur Bewegungsrichtung der Materialbahn M über einen, einen Schwenkbereich beschreibenden Verschwenkwinkel α. Die Größe des Verschwenkwinkels α und damit des Verschwenkbereiches bestimmt sich aus der Festlegung der ersten Funktionsstellung I gegenüber der zweiten Funktionsstellung II. Durch das Eintauchen in die Materialbahn M und die weiter erfolgende Bewegung der Materialbahn M wird die Schneideinrichtung 4 weiter in Richtung ihrer senkrechten Stellung zur Materialbahn M gezogen, wobei die auf die Schneideinrichtung 4, insbesondere Klinge 5 wirkende Mitnahmekraft als Funktion der Materialbahngeschwindigkeit beschreibbar ist. Dadurch wird der Schnitt zwangsläufig über die gesamte Wirkbreite der Schneideinrichtung 4 in Maschinenquerrichtung eingeleitet.
In der Funktionsstellung I ist die Schneideinrichtung 4 üblicherweise arretiert. Die Einleitung und Vornahme der Verschwenkbewegung erfolgt über eine Stelleinrichtung 12. Bezüglich der Ausführung der erforderlichen Stelleinrichtungen 12 bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Bei diesen kann es sich um mechanische, hydraulische, pneumatische, elektronische Stelleinrichtungen oder eine Kombination aus diesen handeln.
Die Auslösung kann manuell oder über eine Steuer-/Regelvorrichtung 11 durch Vorgabe eines entsprechenden Stellsignales Y an der Stelleinrichtung 12 der Schneideinrichtung 4 ausgelöst werden. Durch das Verschwenken in Materialbahndurchlaufrichtung in die Materialbahn M hinein werden die Klingen 6 zusätzlich beschleunigt und dadurch wird eine Perforierung oder ein Schnitt erzeugt. Durch den Bahnzug der ablaufenden Materialbahn M kommt es dann zum Riss in dieser.
Die Stelleinrichtung 12 sowie die Steuer- und/oder Regelvorrichtung 11 sind nur zur Verdeutlichung einer Ansteuermöglichkeit in schematisiert vereinfachter Darstellung in der 1 wiedergegeben.
In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung ist die einzelne Schneideinrichtung 4 in der Funktionslage I mit einer Vorspannkraft beaufschlagt, welche die Schwenkbewegung in die Funktionsstellung II bei Lösung der Arretierung bewirkt oder zumindest unterstützt. Dies kann beispielsweise über entsprechende Mittel 10, umfassend eine Federeinheit 13 in Form einer Zug- oder Druckfeder realisiert werden.
In der Funktionsstellung II fungiert die Schneideinrichtung 4 aufgrund der Zulaufrichtung der Materialbahn M auf diese als Führungselement zur Auslenkung der Materialbahn M in eine Auffangeinrichtung oder Einrichtung zur Weiterverarbeitung, beispielsweise Pulper.
Die Geometrie der Schneiden/Klingen 5 charakterisiert die Einwirkung auf die Bahn, welche punktförmig oder linienförmig erfolgen kann.
Eine besonders vorteilhaften Ausführung gemäß 3 sind dabei zwei derartige Schneideinrichtungen 4 einander gegenüberliegend ausgeführt, so dass im betätigtem Zustand die Schneideinrichtungen 4 jeweils beidseits an der Materialbahn M, insbesondere der Ober- und Unterseite MA, MU wirksam werden. Der Grundaufbau der einzelnen Schneideinrichtungen 4 entspricht dem in 1 beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente gleiche Bezugsziffern verwendet werden und auf die Ausführung zu 1 verwiesen wird.
In dieser Ausführung sind für die Schneideinrichtungen 4 jeweils die einzelnen Funktionsstellungen I und II wiedergegeben. Ferner ist mittels unterbrochener Linie eine weitere dritte Funktionsstellung III dargestellt, welche ein Verschwenken der einzelnen Schneideinrichtung 4 aus der Ebene E, welche im Wesentlichen senkrecht zur Führungsrichtung der Materialbahn M im Einwirkungsbereich 6 der Schneideinrichtungen 4 angeordnet ist. Diese Ausführung der Möglichkeit der Verschwenkbewegung in die weitere dritte Funktionsstellung III, das heißt aus der senkrechten Ebene E zur Materialbahnführungsrichtung in Materialbahnführungsrichtung aus dieser hinaus, ist insbesondere für Ausführungen mit senkrechter Materialbahnführung oder mit starker Neigung innerhalb der Maschine 1 von besonderer Relevanz zur Ausnutzung der Schneideinrichtung 4 als Führungselement für den Ausschuss. Eine Verschwenkbewegung von Funktionsstellung I direkt nach Funktionsstellung III, wobei Funktionsstellung II nur ein Durchgangspunkt ist, kann vorteilhaft sein.
Die einzelne Schneideinrichtung 4 ist dabei derart um die jeweilige Schwenkachse S schwenkbar gelagert, das jeweils zumindest ein Verschwenken aus einer ersten Funktionsstellung I, welche der Deaktivierung der Schneidvorrichtung 2 entspricht und die durch ein Herausklappen der Schneideinrichtung 4 um die Schwenkachse S aus einer senkrechten Ebene zur Materialbahn M charakterisiert ist, in eine weitere zweite Funktionsstellung II erfolgt. Die ersten Funktionsstellungen I sind hier jeweils durch eine Lage der einzelnen Schneide/Klinge 5 parallel zur Materialbahn M charakterisiert. Denkbar sind auch Ausrichtungen in einem Winkel zur Materialbahn M.
Beide Schneideinrichtungen 4 sind vorzugsweise identisch, jedoch spiegelbildlich bezüglich der Materialbahn M ausgeführt und angeordnet. Ausführungen mit unterschiedlichen Schneideinrichtungen 4 sind ebenfalls denkbar, jedoch ist zu gewährleisten, dass die Geometrien der Schneiden/Klingen 5 aufeinander abgestimmt sind.
Aus der ersten Funktionsstellung I wird die einzelne Schneideinrichtung 4 jeweils in Laufrichtung der Materialbahn M verschwenkend in die Funktionsstellung II um den Verschwenkwinkel α verschwenkt, welcher im Wesentlichen senkrecht oder in einem Winkel im Bereich von 45 Grad bis 180 Grad, vorzugsweise 90 Grad bis 100 Grad zur Materialbahn M, insbesondere der jeweiligen Materialbahnoberseite M_A oder Materialbahnunterseite M_U verläuft. Dabei wird eine Komponente der Führungsgeschwindigkeit der Materialbahn M genutzt, die einzelne Schneideinrichtung 4 in die Führungsebene E der Materialbahn M einzuziehen. Die Verschwenkbewegung beider Schneideinrichtungen 4 erfolgt synchron und gegenläufig.
Die Schwenkwinkel, welche insbesondere zwischen der ersten und zweiten Funktionsstellung I, II vorhanden sein müssen sind mit α bezeichnet, der zusätzliche Verschwenkwinkel zum Verschwenken aus der zweiten Funktionsstellung II in die dritte Funktionsstellung III ist mit α' bezeichnet. Vorzugsweise erfolgt immer ein Verschwenken derart, dass keine Beeinträchtigung der Betriebsweise der Maschine 1 gegeben ist, was beispielsweise durch die erste und dritte Funktionsstellung I, III gewährleistet werden kann, die durch die im Wesentlichen parallele Lage zur Führungsrichtung der Materialbahn M charakterisiert sind.
Erkennbar ist ferner in der 3 die parallele Anordnung der Schwenkachsen S der beiden Schneideinrichtungen 4 zueinander. Auch diese sind hier vorzugsweise an einer Trägereinrichtung 3 befestigt, welche von einer separaten im Gestell der Maschine 1 befestigbaren Trägereinrichtung oder aber von diesem selbst gebildet werden können. Dargestellt sind hier lediglich die Lagerpunkte für die Schwenkachsen S.
Die 4 verdeutlicht eine Ansicht A gemäß 3 in der YZ-Richtung der Maschine 1 zur Herstellung von Materialbahnen. Erkennbar ist hier die Darstellung auf die Durchlaufrichtung der Materialbahn M und die beiden in die Idealposition der Funktionsstellung II verschwenkten Schneideinrichtungen 4. Diese sind jeweils an zueinander parallelen Schwenkachsen S, wobei die Schwenkachsen vorzugsweise bezogen auf die Materialbahnführungsrichtung in einer Ebene zueinander angeordnet sind. Dadurch wird eine Funktionsstellung II ermöglicht, in der die einzelnen Schneideinrichtungen 4 einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Die einzelne Schwenkachse S wird hier beispielhaft von einem Messerbalken 7 gebildet, der sich in Maschinenquerrichtung CD im Wesentlichen über die Breite b der Maschine 1 erstreckt. Bezüglich der Ausbildung der einzelnen Schneideinrichtungen 4 bestehen eine Vielzahl unterschiedlicher Möglichkeiten. Die Schneidklinge selbst kann verschiedenartig ausgebildet sein. Vorzugsweise sind jedoch bei einander gegenüberliegenden Schneideinrichtungen 4, wie in der 3 dargestellt, die an den zueinander weisenden Enden 8 der Schneideinrichtungen 4 angeordneten oder ausgebildeten Schneiden/Klingen 5 komplementär zueinander ausgeführt. Die Klinge 5 selbst kann durch eine ebene Schneide oder eine gezahnte Ausführung, in besonders vorteilhafter Darstellung in der 4 wiedergegeben, ausgeführt sein. Die Verzahnung 9 an der Schneide/Klinge 5 der einzelnen Schneideinrichtung 4 bietet dabei den Vorteil, dass die einwirkende Belastung im Vergleich zu einer ebenen Schneide erheblich reduziert wird.
Die Verzahnung 9 unterteilt sich dabei in unterschiedliche Verzahnungsbereiche, hier beispielhaft 9.1 bis 9.n, wobei diese jeweils einem Bereich der Materialbahn M zugeordnet sind. Im dargestellten Fall werden die unterschiedlichen Verzahnungsbereiche 9.1 bis 9.n durch unterschiedliche Zahndimensionierungen, insbesondere Zahnhöhen charakterisiert. Die konkrete Ausführung des einzelnen Verzahnungsbereiches erfolgt in Abhängigkeit des Einsatzfalles.
Die Ausführung der Schneide 5 in 4 stellt eine besonders vorteilhafte Ausführung dar. Die Schneide/Klinge 5 selbst kann in Abhängigkeit der gewünschten Trennbewegung, insbesondere Scherschneiden oder Keilschneiden verschiedenartig ausgebildet sein.
Die Klinge 5 selbst kann durch eine ebene Schneide oder eine gezahnte Ausführung, in besonders vorteilhafter Darstellung in der 4 wiedergegeben, ausgeführt sein.
Dabei können die Schneideinrichtungen 4 als hinsichtlich ihrer Erstreckungsrichtung in den Funktionsstellungen von der Schwenkachse S bis zur eigentlichen Schneide/Klinge 5 in einteiliger Ausführung, wie in schematisiert vereinfachter Darstellung in 2a gemäß einer Ansicht A auf die Klinge 5 in der YZ-Ebene den 1, 3 verdeutlicht, ausgebildet sein. Die vollflächige Ausbildung über den Einwirkbereich 6 in Maschinenquerrichtung CD bietet hinsichtlich der Festigkeit der Schneideinrichtungen 4 erhebliche Vorteile.
Demgegenüber besteht gemäß 2c die Möglichkeit die Schneide/Klinge 5 an separaten Trägern 14 oder anderen Verbindungsgliedern an der Schwenkachse S beziehungsweise am Messerbalken 7 zu lagern.
Demgegenüber besteht auch die Möglichkeit, wie in der 3 in schematisiert stark vereinfachter Darstellung für die Schneideinrichtung 4 wiedergegeben, diese oder zumindest die einzelne Klinge 5 in Maschinenquerrichtung CD zu segmentieren, wobei die Breite der einzelnen Segmente, hier mit 4.1 bis 4.n bezeichnet, variieren kann oder aber gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung jeweils konstant gewählt wird.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf die in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungen beschränkt. In besonders vorteilhafter Weise kann die Schneidvorrichtung 2 jeweils eine oder mehrere derartiger Schneideinrichtungen 4 parallel zueinander in Durchlaufrichtung der Materialbahn M auf beiden Seiten dieser angeordnet, umfassen.
Bezugszeichenliste

1: Maschine zur Herstellung von Materialbahnen
2: Schneidvorrichtung
3: Trägereinrichtung
4: Schneideinrichtung
5: Schneide/Klinge
6: Einwirkbereich
7: Messerbalken
8: Seite
9: Verzahnung
10: Mittel zur Vorspannung
11: Steuer- und/oder Regelvorrichtung
12: Stelleinrichtung
13: Federeinheit
14: Träger
I: erste Funktionsstellung
II: zweite Funktionsstellung
III: dritte Funktionsstellung
M: Materialbahn
MA: Materialbahnoberseite
MU: Materialbahnunterseite
a: Abstand
r: Schwenkradius
S: Schwenkachse
E: Ebene
P: Schnittpunkt, Schnittlinie
α: Schwenkwinkel
α': Schwenkwinkel
X, Y, Z: Koordinaten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6021699 A [0004]
WO 91/03359 A [0004]
EP 0141156 A [0004]
EP 18825683 A [0004]
GB 1006648 A [0004]
GB 988996 A [0004]
GB 1039132 A [0004]
DE 10218721 [0004]
WO 08/145825 A2 [0005]
US 2006219072 A [0005]
US 5765462 A [0005]
DE 102008016280 A1 [0005]
US 2005172767 A [0006]

Claims

Schneidvorrichtung (2) für eine Maschine (1) zur Herstellung und/oder Verarbeitung von Materialbahnen (M), umfassend eine Trägereinrichtung (3) zur Anordnung an der Maschine (1) und zumindest eine quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn (M) angeordnete, sich über zumindest einen Teilbereich dieser erstreckende und gegen die Materialbahn (M) unter Einwirkung auf diese bewegbare Schneideinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Schneideinrichtung (4) um eine parallel zur zu trennenden Materialbahn (M) in Maschinenquerrichtung (CD) angeordnete Schwenkachse (S) schwenkbar gelagert ist.
Schneidvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durch einen Verschwenkwinkel (α) charakterisierte Verschwenkbereich der Schneideinrichtung (4) als Funktion zumindest einer ersten Funktionsstellung (I) der Schneideinrichtung (4), in welcher diese frei von einem Kontakt mit der Materialbahn (M) ist und einer zweiten Funktionsstellung (II), in welcher die Schneideinrichtung (4) auf die Materialbahn (M) einwirkt, festgelegt ist, wobei die erste Funktionsstellung (I) in Bewegungsrichtung der Materialbahn (M) betrachtet der zweiten Funktionsstellung (II) vorgeordnet ist.
Schneidvorrichtung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktionsstellung (II) der einzelnen Schneideinrichtung (4) durch die Lage der Schneideinrichtung (4) in einer durch die Materialbahn (M) und eine Senkrechte zu dieser charakterisierten Ebene beschreibbar ist.
Schneidvorrichtung (2) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der durch einen Verschwenkwinkel (α) charakterisierte Verschwenkbereich des Weiteren als Funktion einer dritten, der zweiten Funktionsstellung (II) in Bewegungsrichtung der Materialbahn (M) nachgeordneten Funktionsstellung (III) der Schneideinrichtung (4) festgelegt ist, in welcher die Schneideinrichtung (4) der Führung und/oder Umlenkung der Materialbahn (M) dient.
Schneidvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Schneideinrichtung (4) in der ersten Funktionsstellung (I) mit einer Vorspannung gehalten ist.
Schneidvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der an einer Senkrechten zur Materialbahnoberfläche (MA) zwischen dieser und der Schwenkachse (S) gemessene Abstand (a) als Funktion des Schwenkradius (r), der Schneideinrichtung (4), der Geometrie und Dimensionierung der Klinge/Schneide (5) der einzelnen Schneideinrichtung (4) festgelegt ist.
Schneidvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (S) in einem Abstand (a) gegenüber der Materialbahnoberfläche (MA) angeordnet ist, welcher zumindest der Summe aus dem Schwenkradius (r) der Schneideinrichtung (4) und einer Variablen entspricht, wobei die Variable 0 mm bis 100 mm beträgt.
Schneidvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Schneideinrichtung (4) zumindest einen ebenen Schneiden-/Klingenbereich aufweist.
Schneidvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Schneideinrichtung (4) zumindest einen gezahnten Schneiden-/Klingenbereich aufweist.
Schneidvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, die einzelne Schneideinrichtung (4) quer zur Maschinenrichtung (MD) segmentiert ausgebildet ist.
Schneidvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelnen Schneideinrichtung (4) eine Stelleinrichtung (12) zugeordnet ist, die manuell oder über eine Steuer-/Regelvorrichtung (11) ansteuerbar ist.
Schneidvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest zwei Schneideinrichtungen (4) en umfasst, die an unterschiedlichen Materialbahnseiten (MA, MU) wirksam sind und deren Schwenkachsen (S) in einer durch die Maschinenquerrichtung (CD) und einer Senkrechten zur Materialbahnoberfläche (MA) charakterisierten Ebene liegen, deren Verstellbewegung synchron gesteuert wird.
Schneidvorrichtung (2) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei an unterschiedlichen Materialbahnseiten (MA, MU) wirksamen Schneideinrichtung (4) en hinsichtlich ihrer Bewegung zwangsgekoppelt sind.
Schneidvorrichtung (2) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei an unterschiedlichen Materialbahnseiten (MA, MU) wirksamen Schneideinrichtungen (4) identisch aufgebaut sind, wobei die zueinander weisenden Bereiche der Klinge/Schneide (5) komplementär zueinander ausgebildet sind, vorzugsweise mit einer komplementären Verzahnung.