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Die Erfindung betrifft eine Klemmleiste zur Verwendung in einem Messerbalken in einer bahnverarbeitenden Maschine, umfassend eine Anlagefläche, eine zur Anlagefläche im Wesentlichen senkrecht angeordnete Grundfläche sowie eine der Grundfläche gegenüberliegende Klemmfläche. Ferner umfasst die Erfindung einen Messerbalken umfassend eine Messerleiste, einen Messerhalter und zwei Klemmleisten.
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Bei Maschinen, welche eine bedruckte oder unbedruckte Bahn in einzelne Bögen oder Signaturen durch Schneiden der ungefalzten oder gefalzten Bahn quer zur Bahnlaufrichtung aufteilen, wie beispielsweise Querschneideinrichtungen oder Falzapparate von Rollendruckmaschinen oder separate Nachverarbeitungslinien, oder aber eine Bahn quer zur Bahnlaufrichtung perforieren, weisen in aller Regel einen Messerzylinder auf, an dessen Mantelfläche mindestens eine Messerleiste eingeordnet ist und die Mantelfläche des Messerzylinders überragt.
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Dieser Messerzylinder wirkt in der Regel mit einem zweiten Zylinder, entweder einem Gegenzylinder eines Schneidzylinderpaares oder einem Falzzylinder in der Form zusammen, als dass der zweite Zylinder - nachfolgend als Gegenzylinder bezeichnet - an seiner Mantelfläche mindestens eine Gegenleiste aufweist. Die zu schneidende Bahn wird von der Messerleiste des rotierenden Messerzylinders an die Gegenleiste des Gegenzylinders gedrückt, anschließend durchdringt die Messerleiste die zu schneidende Bahn zumindest partiell und taucht in aller Regel noch geringfügig in die zumeist elastische Gegenleiste ein, um ein gesichertes Durchdringen der Bahn sicherzustellen.
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Hierbei ist es irrelevant, ob es sich um eine Querschneideinrichtung handelt, bei welcher der bahnförmige Stoff vollständig durchtrennt wird, oder ob es sich um eine Querperforationseinrichtung handelt, bei welcher der bahnförmige Stoff nur partiell durchtrennt wird, um die Bahn zu perforieren.
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Aus diesem Grund wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ausschließlich der Begriff Messerleiste verwendet, da dieser sowohl ein Schneidmesser oder eine Schneidmesserleiste für das vollständige Durchtrennen der Bahn als auch ein Perforiermesser oder eine Perforiermesserleiste für das partielle Durchtrennen der Bahn abdeckt.
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Da eine Messerleiste entsprechend stabil auf einem Messerzylinder angebracht werden muss und um einen schnellen Austausch der Messerleiste sicherzustellen, werden die Messerleisten üblicherweise in Messerbalken geklemmt, wobei der Messerbalken auf dem Messerzylinder oder in einer Nut in dem Messerzylinder befestigt wird. Hierbei sind aus dem Stand der Technik Messerbalken bekannt, bei welchen auf beiden Seiten der Messerleiste eine Klemmleiste angebracht ist.
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Diese Klemmleiste soll einerseits die Messerleiste im nicht geklemmten Teil führen und Halt geben, gleichzeitig wird durch die in der Regel über die Mantelfläche des Messerzylinders hinausragende Oberseite der Klemmleiste der quer zu schneidende Stoff zusätzlich durch die Klemmleiste geklemmt, um einen gleichmäßigen Schnitt zu ermöglichen, als auch eine zu starke Beeinflussung der Bahnspannung der quer zu schneidenden Bahn zu vermeiden.
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So lehrt die
DE 198 26 378 A1 einen Messerbalken mit einem darin aufgenommenen Schneidmesser, wobei das in den Messerbalken montierte Schneidmesser auf beiden Seiten von Klemmleisten aus elastischem Material umgeben ist, wobei die Klemmleisten aus elastischem Material unterschiedlicher Härte bestehen.
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Die
EP 0 695 633 A2 offenbart einen Schneidmesserbalken eines Schneidzylinders mit einem mittels Klemmschienen befestigten Schneidmesser, wobei die Klemmschienen aus einem besonderen Synthese-Kautschuk mit klar eingegrenztem Elastizitätsmodul und definierter Härte zur Sicherstellung eines definierten Federweges besteht.
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Die
EP 0 754 644 B1 lehrt einen Messerzylinder mit einem Messerbalken, wobei der Messerbalken eine Messerleiste und Klemmleisten umfasst, wobei der Messerzylinder eine Verfahrfläche für den Messerbalken aufweist.
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All die aus dem Stand der Technik bekannten Klemmleisten besitzen eine mit der Messerleiste in Kontakt befindliche Anlagefläche, eine im Wesentlichen senkrecht zur Anlagefläche angeordnete Grundfläche zur Auflage im Messerbalken sowie eine über die wirksame Mantelfläche des Messerzylinders hinausragende Klemmfläche, wobei jedoch zumindest ein Teil der Klemmfläche, üblicherweise der an die Messerleiste angrenzende Bereich der Klemmfläche, lotrecht zur Anlagefläche ausgestaltet ist. Diese zur Mantelfläche des Messerzylinders im Wesentlichen tangential verlaufende Klemmfläche weist üblicherweise eine Breite von in etwa 3 bis in etwa 6 Millimeter auf.
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Diese senkrecht zur Anlagefläche verlaufende und somit im Wesentlichen tangential zur Mantelfläche des Messerzylinders ausgerichtete Klemmfläche stellt zwar einerseits eine hohe Klemmwirkung der zu durchtrennenden Papierbahn sicher. Allerdings besteht bei sehr dicken zu durchtrennenden Bahnen, was beispielsweise bei einer hohen Anzahl von übereinander liegenden Bahnlagen und/oder bei hochvolumigem Papier der Fall ist, hierbei die Gefahr, dass sich die Kante, welche durch das der Messerleiste abgewandte Ende der senkrecht zur Anlagefläche angeordneten Klemmfläche ergibt, auf dem Bedruckstoff abzeichnet, da bei Rotation des Messerzylinders diese der Schneidleiste abgewandte Kante der Klemmfläche einen größeren Wirkradius aufweist oder bei hohem Überstand der Klemmleiste über die Mantelfläche und daraus resultierender hoher Kompression der Klemmleiste zusätzlich eine Wulstbildung ausbildet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die einerseits eine ausreichend hohe Klemmkraft zwischen der zu durchtrennenden Bahn und der Klemmleiste sicherstellt, ohne jedoch aufgrund der Abwicklung beim Schneidvorgang und/oder der Wulstbildung durch Kompression der Klemmleiste eine Beschädigung der Bahn neben der Schnittkante durch die Klemmleiste zu vermeiden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Klemmfläche der Klemmleiste in Erstreckung senkrecht zur Anlagefläche eine gekrümmte Fläche beschreibt, so dass die Klemmfläche um die Längsrichtung X der Klemmleiste gekrümmt ist.
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Eine derartige Klemmleiste weist den Vorteil auf, dass hierdurch aufgrund eine ausreichend hohe Klemmung der zu durchtrennenden Bahn mit den Klemmleisten sichergestellt ist, gleichzeitig sich aber weder durch die geometrische Abwicklung noch durch eine Wulstbildung eine von der Messerleiste beabstandete Kante ausbilden kann, welche sich im Bedruckstoff abzeichnen kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung fällt die Krümmung im Wesentlichen zu der der Anlagefläche 10 gegenüberliegenden Fläche hin in Richtung Grundfläche 11 abfällt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung beschreibt die Klemmfläche eine zylindrische Mantelfläche, das heißt, dass die Klemmfläche im zu einer Stirnfläche parallelen Querschnitt die Form eines Kreisbogensegments oder im zu einer Stirnfläche parallelen Querschnitt eine eliptische oder parabelartige Kontur aufweist.
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Eine derartige geometrisch eindeutig definierte und gut zu beschreibende Kontur ist einfach und reproduzierbar herstellbar und kann anhand der definierten geometrischen Kontur im Bedarfsfall abhängig von Einsatzzwecken, der Dicke der zu verarbeitenden Bahn etc. spezifisch angepasst werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Schnittkante beziehungsweise Stoßkante der Klemmfläche mit der Anlagefläche den größten Abstand zu der durch die Grundfläche aufgespannte Ebene auf. Hierdurch ist sichergestellt, dass die höchste Klemmung der zu durchtrennenden Bahn im Bereich der Messerleiste aufgebracht wird, was eine hohe Schnittqualität sicherstellt.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 einen Ausschnitt aus einem Messerzylinder mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Messerbalken
- 2 einen Ausschnitt aus einem Messerzylinder mit einem Messerbalken umfassend erfindungsgemäße Klemmleisten
- 3 eine dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen Klemmleiste
- 4 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Klemmleiste mit einer kreisbogenförmigen Kontur der Klemmfläche
- 5 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Klemmleiste mit einer parabelartigen Kontur der Klemmfläche
- 6 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Klemmleiste mit einer einem Scheitelpunkt der Krümmung beabstandet von der Anlagefläche
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1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Messerzylinder 1 mit einem in einer Nut eingelassenen Messerbalken 2 aus dem Stand der Technik. Der Messerbalken 2 umfasst im Wesentlichen einen Messerhalter 4, in welchen die Messerleiste 3 geklemmt ist.
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Hierzu wird angemerkt, dass die Darstellung des Messerbalkens 2 nur schematisch und ohne entsprechende Verbindungsmittel zum Klemmen der Messerleiste 3 und zum Befestigen des Messerbalkens 2 in beziehungsweise auf dem Messerzylinder 1 dargestellt ist.
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Der Messerbalken 2 umfasst ferner zu beiden Seiten der Messerleiste 3 jeweils eine Klemmleiste 5. Diese Klemmleisten 5 fixieren zusätzlich die Messerleiste 3. Ferner überragt die dem Nutgrund abgewandte Klemmfläche 12 jeder Klemmleiste 5 die Mantelfläche des Messerzylinders 1 in radialer Richtung, so dass diese über die wirksame Außenfläche des Messerzylinders 1 und über die Außenfläche des Messerhalters 4 übersteht. So ist es möglich, dass beim Zusammenwirken des Messerzylinders 1 mit einem nicht dargestellten Gegenzylinder die zu durchtrennende nicht dargestellte Bahn durch die Klemmleisten 5 an den Gegenzylinder gedrückt und mindestens zum Zeitpunkt des Durchtrennens der Bahn somit geklemmt wird.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Klemmleisten 5 weisen eine Klemmfläche 12 auf, welche im Wesentlichen senkrecht zur durch die Messerleiste 3 aufgespannte Ebene und somit im Wesentlichen tangential zur zylindrischen Mantelfläche oder zur wirksamen zylindrischen Mantelfläche des Messerzylinders 1 verläuft. Durch diese im Wesentlichen tangential verlaufende Fläche sind die Klemmflächen 12 zum Zeitpunkt des Schnittes im Wesentlichen parallel zur zu durchtrennenden Bahn ausgerichtet, weshalb eine zuverlässige Klemmung der Bahn während dem Schnitt erfolgt.
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2 zeigt einen vergleichbaren Messerbalken 2, welcher ebenfalls in die Nut eines ausschnittsweise dargestellten Messerzylinders 1 montiert ist. Auch hierzu wird wieder angemerkt, dass die Darstellung des Messerbalkens 2 und des Messerhalters 4 nur schematisch erfolgt und diverse Details wie Verbindungselemente zum Klemmen der Messerleiste 3 oder zur Befestigung auf dem Messerzylinder 1 nicht dargestellt sind. Auch die Prismen-artige Aussparung 14 auf der Unterseite der Klemmleiste 5 ist nur der Kontinuität wegen dargestellt und hat keinen Einfluss und keinen Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Klemmfläche 12.
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Der Messerbalken 2 umfasst ferner zu beiden Seiten der Messerleiste 3 jeweils eine Klemmleiste 5. Diese Klemmleisten 5 fixieren zusätzlich die Messerleiste 3. Ferner überragt die dem Nutgrund abgewandte Klemmfläche 12 jeder Klemmleiste 5 zumindest partiell die Mantelfläche des Messerzylinders 1 in radialer Richtung, so dass diese über die wirksame Außenfläche des Messerzylinders 1 und über die Außenfläche des Messerhalters 4 übersteht. So ist es möglich, dass beim Zusammenwirken des Messerzylinders 1 mit einem nicht dargestellten Gegenzylinder die zu durchtrennende nicht dargestellte Bahn durch die Klemmleisten 5 an den Gegenzylinder gedrückt und mindestens zum Zeitpunkt des Durchtrennens der Bahn somit geklemmt wird.
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Erfindungsgemäß beschreibt die Klemmfläche 12 eine gekrümmte Fläche, wobei die Krümmung in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Messerzylinders 1 erfolgt. In Erstreckung der Länge der Messerleiste 3 und somit in Erstreckung der Rotationsachse des Messerzylinders 1 ist keine Krümmung vorhanden.
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Im Betriebszustand des Messerzylinders 1, das heißt bei rotierendem Messerzylinder 1 erfolgt somit eine Klemmung der zu durchtrennenden Bahn ausschließlich im an die Messerleiste 3 angrenzenden Bereich, eine zusätzlich auftretende Kante kann sich somit aufgrund der Krümmung der Klemmfläche 12 selbst bei starker Klemmung durch Vermeidung einer Wulstbildung einerseits und durch Vermeidung einer in radialer Richtung gesehen weiter außenliegenden Kante andererseits vermieden werden.
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3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen Klemmleiste 5. Diese Klemmleiste 5 ist eine sich in Längsrichtung X erstreckende Leiste, welche eine Anlagefläche 10 umfasst. Die Anlagefläche 10 ist im montierten Zustand mit der Messerleiste 3 in Kontakt oder grenzt an die in einem Messerbalken 2 geklemmte Messerleiste 3 an. Des Weiteren umfasst die Klemmleiste 5 eine Grundfläche 11, welche im Wesentlichen senkrecht zur Anlagefläche 10 ausgerichtet ist. Diese Grundfläche 11 liegt für gewöhnlich bei in einem Messerbalken 2 verbautem Zustand an dem Messerhalter 4 auf. Die Erstreckung der Klemmleiste 5 in Längsrichtung X wird durch die beiden Stirnflächen 13 begrenzt, welche für gewöhnlich im Wesentlichen senkrecht zur Anlagefläche 10 und zur Grundfläche 11 ausgerichtet ist. Der Grundfläche 11 liegt die Klemmfläche 12 gegenüber, welche auf einer Seite durch die Anlagefläche 10 begrenzt ist. Wesentlich für die erfindungsgemäße Klemmleiste 5 ist hierbei, dass die Klemmfläche 12 eine gekrümmte Fläche beschreibt.
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Diese gekrümmte Fläche kann in der Form beschrieben werden, dass die Krümmung um die Rotationsachse des Messerzylinders 1 und somit um die Längsrichtung X der Klemmleiste 5 erfolgt. In Erstreckung der Längsrichtung X der Messerleiste 3 und somit in Erstreckung der Rotationsachse des Messerzylinders 1 ist keine Krümmung vorhanden, um über die Längsrichtung X der Klemmleiste 5 eine gleichmäßige Klemmung der zu durchtrennenden Bahn zu gewährleisten.
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Die Krümmung der Klemmfläche 12 kann auch in der Form beschrieben werden, als dass die Klemmfläche 12 in einer zur Längsrichtung X senkrechten Schnittebene eine gekrümmte Kontur aufweist.
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Diese Krümmung kann eine beliebige Form annehmen, wobei die Krümmung im Wesentlichen zu der der Anlagefläche 10 gegenüberliegenden Fläche hin in Richtung Grundfläche 11 abfällt.
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Die Klemmfläche 12 kann in einer besonderen Ausgestaltung eine zylindrische Mantelfläche beschreiben. Hierbei ist die zu der zylindrischen Mantelfläche zugehörige Zylinderachse parallel zur Längsrichtung X ausgerichtet. Diese Ausgestaltung lässt sich auch in der Form beschreiben, als dass in einem zu einer Stirnfläche 13 parallelen Querschnitt und somit in einem zur Längsrichtung X senkrecht angeordnetem Querschnitt die Klemmfläche 12 die Form eines Kreisbogensegments aufweist.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausgestaltung kann die Klemmfläche 12 im Querschnitt eine elliptische oder parabelartige Kontur aufweisen. Diese Ausgestaltung lässt sich auch in der Form beschreiben, als dass in einem zu der Längsrichtung X senkrecht angeordnetem Querschnitt die Klemmfläche 12 eine elliptische oder parabelartige Kontur aufweist.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausgestaltung weist die Schnittkante der Klemmfläche 12 mit der Anlagefläche 10 den größten Abstand zu der durch die Grundfläche 11 aufgespannte Ebene auf. Dies bedeutet, dass die durch die Anlagefläche 10 und der Klemmfläche 12 gebildete Kante die größte Höhe gemessen von der Grundfläche 11 aufweist. Für den Fall, dass die Klemmfläche 12 die Kontur einer Zylindermantelfläche aufweist, liegt somit die fiktive Längsachse der Zylindermantelfläche auf einer durch die Anlagefläche 10 aufgespannten Ebene.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist die Klemmleiste 5 im Schnittbereich der Anlagefläche 10 mit der Grundfläche 11 eine Aussparung 14 auf. Diese kann bevorzugt eine Prismen-artige oder Schwalbenschwanz-artige Kontur bezogen auf die Stirnfläche 13 aufweisen und dient dazu, im Zusammenwirken mit einem ein entsprechendes Gegenstück aufweisenden Messerhalter 4 die Klemmleiste 5 auch formschlüssig gegen ein Verrutschen in radialer Richtung oder gar gegen ein Herausschleudern aus dem Messerbalken 2 zu verhindern.
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Ein derartiger Formschluss und somit das Anbringen einer entsprechend ausgestalteten Aussparung 14 ist jedoch nicht zwingend erforderlich, wenn eine entsprechende Klemmung der Klemmleiste 5 im Messerbalken 2 sichergestellt ist.
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Eine erfindungsgemäße Klemmleiste 5 wie beispielsweise in den 2 und 3 dargestellt, besteht aus einem elastischen Material wie beispielsweise Polyurethan, Polyamid oder elastischen Werkstoffen auf Kautschuk-Basis.
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Hierbei können geschäumte oder ungeschäumte elastische Werkstoffe verwendet werden. Üblicherweise weisen Klemmleisten 5 eine Härte von mindestens 30° Shore A, vorzugsweise eine Härte in einem Bereich von 45 bis 65° Shore A auf.
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Ferner ist es möglich, im Falle der Verwendung von geschäumten Elastomeren die Klemmleiste 5 in der Form zu fertigen, dass die Klemmfläche 12 eine offenporige oder eine geschlossene Struktur aufweist.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung durch die in 3 dargestellte Klemmleiste 5, wobei der Schnitt gemäß der Darstellung in 3 in Richtung A-A verläuft. Die Schnittebene ist somit senkrecht zur Längsrichtung X.
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An diesem Querschnitt ist die Krümmung der Klemmfläche 12 zu sehen. Die Krümmung der Klemmfläche 12 kann in der Form beschrieben werden, dass die Krümmung um die Rotationsachse des Messerzylinders 1 und somit um die Längsrichtung X der Klemmleiste 5 erfolgt. Die Krümmung der Klemmfläche 12 kann auch in der Form beschrieben werden, als dass die Klemmfläche 12 in einer zur Längsrichtung X senkrechten Schnittebene eine gekrümmte Kontur aufweist.
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Die Klemmfläche 12 beschreibt in der in 4 beispielhaft dargestellten Ausführung eine zylindrische Mantelfläche. Hierbei ist die zu der zylindrischen Mantelfläche zugehörige Zylinderachse parallel zur Längsrichtung X ausgerichtet. Diese Ausgestaltung lässt sich auch in der Form beschreiben, als dass in dem zu einer Stirnfläche 13 parallelen Querschnitt und somit in einem zur Längsrichtung X senkrecht angeordnetem Querschnitt die Klemmfläche 12 die Form eines Kreisbogensegments aufweist.
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Der Radius r dieser zylindrischen Fläche und somit der Radius r des Kreisbogensegments liegt üblicherweise bei Anwendungen für Papier verarbeitende Maschinen in einem Bereich von 15 bis 80 Millimeter, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 20 bis 30 Millimeter.
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5 zeigt eine alternative Krümmung der Klemmfläche 12, nämlich dergestalt, dass die Klemmfläche 12 in der Schnittebene, und somit in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung X eine parabelartige Kontur aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann bei entsprechendem Andrücken der Klemmleiste 5 an die zu durchtrennende Bahn durch eine zunächst im Vergleich zu einer kreisbogenförmigen Kontur geringere Steigung im Bereich der Anlagefläche 10 eine höhere Pressung in einem breiteren Bereich erzielt werden.
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6 zeigt eine alternative Krümmung der Klemmfläche 12. Hierbei weist die Krümmung den Scheitelpunkt, das heißt den am weitesten von der Grundfläche 11 entfernten Punkt in einer Schnittebene senkrecht zur Längsrichtung X auf, welcher von der Anlagefläche 10 beabstandet ist und nicht auf der durch die Anlagefläche 10 aufgespannte Ebene liegt. Eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft sein, um die Pressung über einen an die Anlagefläche 10 angrenzenden Bereich der Klemmfläche 12 zu vergleichmäßigen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Messerzylinder
- 2
- Messerbalken
- 3
- Messerleiste
- 4
- Messerhalter
- 5
- Klemmleiste
- 10
- Anlagefläche
- 11
- Grundfläche
- 12
- Klemmfläche
- 13
- Stirnfläche
- 14
- Aussparung
- r
- Radius
- X
- Längsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19826378 A1 [0008]
- EP 0695633 A2 [0009]
- EP 0754644 B1 [0010]
