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Die Erfindung betrifft eine Schere zum Schneiden von Schneidgut sowie ein Verfahren zu deren Betrieb.
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Derartige Scheren und Verfahren sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
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Die japanische Patentanmeldung
JPH0 4371319 A sowie die US-Patentanmeldung
US 1 856 546 A beschreiben jeweils Scheren, deren Messer nicht direkt, sondern jeweils über zwischengeschaltete Getriebe oder Kupplungen angetrieben werden.
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Die internationale Patentanmeldung
WO 2019/034679 A1 offenbart eine Schere gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Konkret wird die dort beschriebene Schere von einem rotatorischen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor drehangetrieben. Gemäß der internationalen Patentanmeldung ist die dort offenbarte Schere jedoch als Querteilschere und insbesondere als Kurbelschwingschere ausgebildet, d. h. die Messer dieser Scheren führen jeweils eine Vertikalbewegung relativ zueinander aus. Dies bedingt zwangsläufig, dass die Drehbewegung des Elektromotors über ein zwischengeschaltetes Kammwalzgetriebe oder über Spindeln oder Kreuzgelenkwellen in die translatorische Vertikalbewegung für die Messer und deren zugeordnete Messerträger überführt werden muss. Der Begriff „Direktantrieb“, wie er in der internationalen Patentanmeldung verwendet wird, ist insofern nur als indirekter Antrieb für die Messer der dort offenbarten Querteilschere oder Kurbelschwingschere zu verstehen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Schere zum Schneiden von Schneidgut sowie ein Verfahren zu deren Betrieb dahingehend weiterzubilden, dass ein bekannter Direktantrieb auch für Kreismesserscheren verwendet wird.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Demnach handelt es sich bei dem oberen und dem unteren Messer der Schere jeweils um ein Kreismesser, die über ihren zugeordneten oberen und unteren Messerträger jeweils drehfest auf einer separaten drehbaren Kreismesserwelle montiert sind. Die Welle des Rotors des mindestens einen Elektromotors fungiert als Kreismesserwelle des oberen und/oder des unteren Messerträgers zum direkten Drehantreiben des oberen und/oder unteren Kreismessers.
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Durch die beanspruchte Konstruktion, dass der Elektromotor die Kreismesserwelle und damit das Kreismesser direkt antreibt, entfallen Spiele und Lose im Antriebsstrang, die im Stand der Technik oftmals durch Gelenkwellenkupplungen oder Getriebe etc. hervorgerufen werden. Durch den Wegfall der Spiele bzw. Lose kann vorteilhafterweise eine höhere Regeldynamik erzielt werden. Im Unterschied zu Querteilscheren oder Kurbelmesserscheren, bei denen die rotatorische Bewegung des Elektromotors mit Hilfe von zwischengeschalteten Getrieben oder Kurbelwellen zunächst in eine translatorische Bewegung mindestens eines Messers umgewandelt werden muss, eignen sich die Kreismesser einer Kreismesserschere besonders gut für einen Direktantrieb durch einen rotierenden Elektromotor, weil sie auch während ihres Betriebes selber rotieren.
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Der Begriff „Schneidgut“ meint grundsätzlich ein beliebiges Material, z. B. = Metall, Kunststoff, Papier.
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Der Begriff „zum direkten Drehantreiben“ schließt das Vorhandensein einer Kupplung in der Rotorwelle oder der Kreismesserwelle nicht aus.
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Wenn gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel nur ein einziger rotatorischer Elektromotor verfügbar ist, kann dieser auch nur entweder das obere oder das untere Kreismesser direkt drehantreiben. Es ist dann ein Getriebe vorgesehen zum zumindest anteiligen Übertragen des Drehmomentes des von der Welle des Elektromotors auf die Welle des nicht direkt vom Elektromotor angetriebenen unteren oder oberen Messerträgers und Kreismessers. „Zumindest anteiliges Übertagen“ meint in diesem Fall, dass das Drehmoment je nach Momentenbedarf aus dem Schneidprozess in gleicher oder geänderter Höhe auf die Welle des nicht direkt angetriebenen Messerträgers übertragen werden kann.
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Alternativ zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sowohl ein oberer rotatorischer Elektromotor vorgesehen zum direkten Drehantreiben des oberen Messerträgers und damit des oberen Kreismessers als auch ein unterer rotatorischer Elektromotor vorgesehen zum direkten Drehantreiben des unteren Messerträgers mit dem unteren Kreismesser. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders vorteilhaft, weil dann tatsächlich kein Getriebe und keine Kurbelwelle zwischengeschaltet sein muss, um die beiden Kreismesser der Kreismesserschere anzutreiben. Bei diesem Ausführungsbeispiel entfallen dann tatsächlich sämtliche radialen mechanischen Spiele bzw. Lose. Durch den Entfall des Getriebes kann vorteilhafterweise eine höhere Regeldynamik erzielt werden.
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Der mindestens eine Elektromotor ist vorzugsweise in Form eines Torque-Motors ausgebildet. Der Torque-Motor bietet den Vorteil, dass er die für den Schneidvorgang erforderlichen hohen Drehmomente ohne zwischen die Messer und den Motor geschaltete Getriebe aufbringen kann. Insofern bietet der Torque-Motor den Vorteil eines geringen Platzbedarfes. Durch die geringe Massenträgheit des Antriebsstrangs (wegen der nicht benötigten Übersetzung bzw. dem nicht benötigten Getriebe) ist das Antriebssystem mit Torque-Motor hochdynamisch und lässt eine exakte elektrische Regelung auch von unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten des oberen und / oder unteren Kreismessers zu. Durch einzeln angetriebene Saummesser, gleichbedeutend mit Kreismessser, können weiterführende Erkenntnisse über die Kraft und Momentenverteilung beim Scherschneiden mit Kreismessern erlangt werden. Außerdem sind die Investitionskosten und der Wartungsaufwand geringer. Beim Ausfädeln des Bandes aus dem letzten Gerüst können die Torque-Motoren als Bremse dienen, um über einen längeren Zeitraum stabile Schnittbedingungen zu erzeugen. Die Länge des guten bzw. verkaufbaren Schneidgutes wird auf diese Weise erhöht. Beim Übergang in die Bremsphase entstehen keine Momentensprünge aufgrund von Losen in der Mechanik. Durch die Verwendung eines Torque-Motors mit Dauermagneten entsteht eine bauartbedingte „Elastizität“ durch das induzierte Magnetfeld, den Luftspalt und die Dauermagnete.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Magnetbesatz, vorzugsweise mit Dauermagneten, des Rotors des Elektromotors vorzugsweise länger bzw. breiter ausgebildet als die Spulen des Stators. Es ist eine Schiebeeinrichtung, im Falle der Kreismesserschere eine horizontale Messerspalteinstellung, vorgesehen zum axialen Verschieben des Rotors aus einer Ruhelage mittig zum Stator in eine Verschiebeposition und zurück. Der Magnetbesatz ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Magnete des Rotors auch in der Verschiebeposition noch mit den Spulen des Stators vorzugsweise vollständig überlappen. Die Verschiebeeinrichtung ermöglicht eine üblicherweise horizontale Messerspalteinstellung. Während des Betriebs des Elektromotors, insbesondere des Torque-Motors ist eine solche axiale Verschiebung nur unter axialem Kraftaufwand möglich, weil ansonsten der Rotor aufgrund des herrschenden Magnetfeldes zwischen Stator und Rotor automatisch in seine zentrische Ruheposition innerhalb des Stators hineingezogen wird. Aufgrund dieser herrschenden Rückstellkraft, die insbesondere durch den Besatz des Rotors mit Dauermagneten realisiert ist, wirken sich eventuell vorhandene Spiele in den axialen Lagerungen des Rotors vorteilhafterweise nicht aus und die besagte exakte, da spielfreie Messerspalteinstellung ist deshalb möglich.
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Bei der Schere handelt es sich beispielsweise um eine Besäumschere, auch Saumschere genannt, zum Abtrennen des Randes bzw. Saumes von dem Schneidgut. Alternativ kann es sich bei der beanspruchten Schere um eine Teilungsschere handeln zum Querteilen des Schneidgutes oder zum Zerschneiden des abgetrennten Randes bzw. Saumes des Schneidgutes in kleinere Stücke.
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Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch das Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst. Die Vorteile des Verfahrens entsprechen den oben mit Bezug auf die beanspruchte Schere genannten Vorteilen.
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Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, das obere Kreismesser und das untere Kreismesser mit gleicher, voreilender oder nacheilender Umfangsgeschwindigkeit rotieren zu lassen. Zu diesem Zweck steuert die Steuereinrichtung den mindestens einen drehantreibenden Elektromotor entsprechend an. Bei auch nur minimal unterschiedlichen Durchmessern der Kreismesser ist es vorteilhaft, wenn für das obere Kreismesser und das untere Kreismesser jeweils ein separater direkter Antrieb in Form jeweils eines Elektromotors vorgesehen wird. Die aus den unterschiedlichen Durchmessern resultierenden unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten können dann dadurch kompensiert werden, dass die Steuereinrichtung die Kreismesser mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren lässt, sodass die Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Messer an deren Peripherie möglichst wieder aneinander angeglichen werden. Auf diese Weise werden die Einsatzmöglichkeiten auch von Messern mit mehr oder weniger stark abgeschliffenen Saummessern deutlich erweitert. Der unterschiedliche Umfang der Saummesser resultiert insbesondere aus einem je nach Betriebsdauer erforderlichen Nachschleifen. Die Effizienz und die Flexibilität der gesamten Schere werden auf diese Weise erhöht.
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Während seines normalen Betriebs erzeugt der Elektromotor typischerweise - während eines ersten Zeitintervalls - ein Drehmoment zum Drehantreiben des oberen und/oder unteren Kreismessers. Während eines zweiten Zeitintervalls, dass sich von dem ersten Zeitintervall unterscheidet, kann der Elektromotor jedoch auch im Freilauf, d. h. ohne Erzeugung eines Drehmomentes betrieben werden. Um einen optimalen Saumschnitt zu erzeugen, muss die Schnittgeschwindigkeit der Saumschere, d. h. die Umfangsgeschwindigkeit der Saummesser bzw. der Kreismesser gleich oder zumindest ähnlich der aktuellen Geschwindigkeit des Schneidgutes sein. Durch den Torque-Motor ermöglicht sich regelungstechnisch ein elektronischer Freilauf. Wenn das Schneidgut beispielsweise durch eine der Schere in Transportrichtung des Schneidgutes nachgeordnete Treibereinrichtung translatorisch bewegt bzw. gezogen wird, wird die Besäumschere vorzugsweise in einen elektrischen Freilauf geschaltet, so dass das Schneidgut - angetrieben durch die nachgeordnete Treibereinrichtung, beispielsweise eines Haspels - durch die Schere hindurchgezogen wird. Auf diese Weise wird automatisch eine Angleichung der Schnittgeschwindigkeit an die translatorische Bandgeschwindigkeit des Schneidgutes erreicht, was gleichzeitig einen reduzierten Energieverbrauch und eine gute Qualität der Schnittkante ermöglicht. Alternativ zu einer typischerweise vorgesehenen und eingerichteten Anpassung der Umfangsgeschwindigkeiten von oberer und unterer Kreismesserwelle kann die Steuerung auch so eingestellt werden, dass zwischen der Umfangsgeschwindigkeit des oberen und des unteren Kreismessers eine Geschwindigkeitsdifferenz in vorbestimmter Höhe verbleibt. Auch diese ungleiche Umfangsgeschwindigkeit der beiden Kreismesser kann betrieblich gewollt sein, um ein sauberes Schnittbild an dem Schneidgut zu erzielen. Unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten von oberen und unteren Kreismesser können zur betriebssicheren Steuerung des Saumstreifens (Zuführung des Saumstreifens zur Zerteilschere) verwendet werden
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Der Beschreibung sind insgesamt sieben Figuren beigefügt, wobei
- 1 die erfindungsgemäße Schere gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 die erfindungsgemäße Schere gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 3 einen Elektromotor in Form eines Torque-Motors mit einer besonderen Ausgestaltung des Rotors;
- 4 eine Seitenansicht der Kreismesser beim Schneiden eines Schneidgutes;
- 5 die Anordnung der Elektromotore gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung bei gleichzeitiger Veranschaulichung der auftretenden Kräfte in den Rotoren der Elektromotore sowie in den Kreismessern;
- 6 eine vergrößerte Darstellung des Messerspaltes und der darin wirkenden Kräfte gemäß 5; und
- 7 eine nochmalige Veranschaulichung der Kräfteverhältnisse während eines Schneidvorganges
zeigt.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbespielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Während die Bezugszeichen ohne Hochkomma sich auf die Antriebsseite der Schere beziehen, beziehen sich die Bezugszeichen mit Hochkomma auf die Bedienseite der Schere, oder umgekehrt.
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Der Begriff „Antriebsseite“ meint bei einer Gieß- oder Walzanlage typischerweise diejenige Seite, auf welcher die Antriebe zum Antreiben von Walzen angeordnet sind. Das bezieht sich im vorliegenden Fall ausdrücklich nicht auf den Antrieb von Scherenmessern. Die Bedienseite bezeichnet typischerweise diejenige Seite, auf der keine Walzenantriebe angeordnet sind und von der aus deshalb Walzenwechsel stattfinden. Die Elektromotoren, wie sie Gegenstand der erfindungsgemäßen Schere sind, können dagegen ausdrücklich sowohl auf der Bedienseite, wie auch auf der Antriebsseite angeordnet sein.
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1 zeigt die erfindungsgemäße Schere gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Schere 100 dient zum Schneiden von Schneidgut 200. Zu diesem Zweck weist die Schere einen oberen Messerträger 110 mit einem darauf drehfest montierten oberen Kreismesser 112 und einen unteren Messerträger 120 mit einem drauf drehfest montierten unteren Kreismesser 122 auf. Gemäß dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist ein einziger Elektromotor 130 mit einem Stator 132 und einem in dem Stator umlaufenden Rotor 134 vorgesehen, wobei der Rotor eine Welle 136 aufweist zum Bewegen des unteren Messerträgers 120 und Kreismesser 122 zum Schneiden des Schneidgutes 200. Die Ansteuerung des Elektromotors 130 erfolgt durch eine Steuereinrichtung 150. Bei der erfindungsgemäßen Schere handelt es sich um eine Kreismesserschere, d. h., sowohl das obere wie auch das untere Messer 112, 122 sind jeweils in Form eines Kreismessers ausgebildet und werden jeweils über separate Kreismesserwellen 114 drehangetrieben. Wenn nur ein Elektromotor 130 vorhanden ist, wie bei dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel, dann fungiert die Welle 136 des Rotors 134 als die Kreismesserwelle 114 des unteren Messerträgers und fungiert insofern zum direkten Drehantreiben des unteren Kreismessers 122; siehe 1.
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Weil nur ein Elektromotor vorhanden ist, muss bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein Getriebe 140 vorgesehen sein zum zumindestens anteiligen Übertragen des Drehmomentes der Welle 136 des Elektromotors auf die Welle 114 des nicht direkt von dem Elektromotor drehangetriebenen oberen Messerträgers 120 und des daran montierten Kreismessers 112. Alternativ zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel könnte der einzige Elektromotor auch umgekehrt vorgesehen sein zum direkten Drehantreiben des oberen Kreismessers; dann müsste das untere Kreismesser 122 von dem Getriebe 140 drehangetrieben werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Schere 100 handelt es sich typischerweise um eine Saumschere zum Abtrennen des Randes von dem Schneidgut 200. 1 zeigt dazu beispielhaft das Vorhandensein von zwei erfindungsgemäßen Scheren 100 und 100' auf der Bedienseite und auf der Antriebsseite von z. B. einer Walzanlage zum Abtrennen des linken und des rechten Randes des Schneidgutes. Die Hochkommata hinter den Bezugszeichen zeigen an, dass sich die Schere auf der der Bedienseite gegenüberliegenden Antriebsseite befindet, oder umgekehrt.
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Die strichpunktierte senkrechte Linie zeigt die Mitte einer Walzanlage bzw. die Mitte des Schneidgutes 200 an.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Schere 100, wobei die Schere dieses Mal zwei Elektromotore, nämlich einen oberen Elektromotor 130-o zum direkten Drehantreiben des oberen Kreismesser 112 und einen unteren Elektromotor 130-u zum direkten Drehantreiben des unteren Kreismessers 122 aufweist. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft kein Getriebe mehr erforderlich, weil die Messer über ihren Messerträger 110, 120 direkt auf den Rotorwellen der Elektromotoren sitzen. Auch in diesem Fall werden die beiden Elektromotore über die Steuereinrichtung 150 gesteuert. In 2 ist weiterhin zu erkennen, dass zwischen dem oberen Messer 112 und dem unteren Messer 122 vorzugsweise ein Messerspalt d vorgesehen ist, um die Qualität der Schnittkante an dem geschnittenen Schneidgut 200 zu verbessern. Der Abstand liegt im Bereich einiger Zehntel Millimeter, je nach Material und Schergutdicke.
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3 veranschaulicht, wie die Einstellung dieses Messerspaltes d vorzugsweise erfolgt. Zu diesem Zweck ist eine Verschiebeeinrichtung 160 vorgesehen, die zunächst zum axialen Verschieben des Rotors 134 dient. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist zumindestens einer der beiden Elektromotore 130-o, 130-u mit einer solchen Verschiebeeinrichtung, wie in 3 gezeigt, ausgebildet. Dasjenige Kreismesser, welches direkt auf der Welle des verschiebbaren Rotors sitzt, wird dann im Falle einer Verschiebung des Rotors gleichzeitig axial mitverschoben. Auf diese Weise ist die Spaltbreite zwischen dem oberen Messer 112 und dem unteren Messer 122 variabel einstellbar.
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Der Rotor 134 hat während des Betriebs des Elektromotors 130 typischerweise eine bevorzugte Ruheposition in zentrischer bzw. mittiger Lage zu dem von dem Stator 132 generierten Magnetfeld. Insbesondere wenn der Elektromotor 130 in Form eines Torque-Motors ausgebildet ist, ist sein Rotor 134 an seiner Peripherie mit sehr kräftigen Permanentmagneten 135 besetzt, die bei eingeschaltetem Statorfeld und ausgelenktem Rotor 134 eine axiale Zurückbewegung des Rotors in seine Ruhelage bewirken, aufgrund des Zusammenspiels der dann wirkenden Magnetfelder. Dies bedeutet weiterhin, dass eine axiale Verschiebung des Rotors 134 entgegen der besagten Rückstellkraft nur unter Aufbringung einer äußeren axialen Kraft möglich ist, die von der Verschiebeeinrichtung 160 aufzubringen ist. Die Notwendigkeit, dass für die besagte Verschiebung des Rotors aus der Mittenlage, wie sie beispielsweise zur Einstellung einer gewünschten Spaltbreite d zwischen dem Obermesser 112 und dem Untermesser 122 erforderlich ist, eine äußere Kraft aufzubringen ist, bietet jedoch den Vorteil, dass eventuell vorhandene Spiele oder Lose in axialer Richtung aufgrund der äußeren Krafteinwirkung kompensiert werden. Aufgrund dieses Wegfalls von Spielen oder Losen ist es insbesondere auch möglich, den Messerspalt d sehr genau einzustellen, auch wenn dieser nur sehr klein ist.
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Die soeben unter Bezugnahme auf die genannten Figuren beschriebenen konstruktiven Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schere bieten die Möglichkeit, dass das obere Kreismesser 112 und das untere Kreismesser 122 mit gleicher, mit voreilender oder mit nacheilender Umfangsgeschwindigkeit drehangetrieben werden können. Dazu ist es lediglich erforderlich, dass die Steuereinrichtung 150 die Elektromotore geeignet ansteuert. Das gilt insbesondere in dem Fall des zweiten Ausführungsbeispiels, wenn zwei Elektromotore vorgesehen sind. Im Fall des ersten Ausführungsbeispiels kann die Umfangsgeschwindigkeit der Kreismesser relativ zueinander mit Hilfe eines entsprechend ausgebildeten Getriebes realisiert werden.
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In dem Fall, dass eines der Kreismesser einen kleineren Durchmesser aufweist als das andere Kreismesser, muss die Steuereinrichtung oder das Getriebe ausgebildet sein, das Messer mit dem kleineren Durchmesser schneller rotieren zu lassen als das Messer mit dem größeren Durchmesser, oder umgekehrt, wobei die Drehzahldifferenz zwischen den beiden Kreismessern so zu bemessen ist, dass beide Kreismesser vorzugsweise mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit drehen. Dies ist wichtig, um eine saubere Schnittkante an dem zu schneidenden Schneidgut 200 zu erhalten.
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Alternativ können auch verschiedene Umfangsgeschwindigkeiten, insbesondere Voreilungen, gewünscht sein, um den Saumstreifen, d. h. den abgetrennten Rand des Schneidgutes in Bezug auf eine nachgeschaltete Zerteilschere richtig zu steuern. Auf diese Weise wird durch die Voreilung die Prozesssicherheit erhöht; insbesondere wird die Cobbelgefahr reduziert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht optional vor, dass die Drehmomentverläufe oder Kraftverläufe des oberen und/oder des unteren Kreismessers über der Zeit erfasst und aufgezeichnet werden. Insbesondere der üblicherweise während eines Schneidvorganges desselben Schneidgutes zeitlich konstante Drehmomentenverlauf eines der Kreismesser kann auf diese Weise auf eine Veränderung hin überwacht werden. Durch eine differenzierte Aufnahme des am oberen und am unteren Kreismesser wirkenden Schnittmomentes können im Falle einer detektierten Veränderung Rückschlüsse auf den Kreismesserzustand gezogen werden. Eine Veränderung, d. h. eine Abweichung von den typischerweise konstanten Drehmomenten oder dem typischerweise konstanten Kraftverlauf lässt auf einen Verschleiß bzw. ein stumpfer werdendes Kreismesser 112, 122 schließen, was eine unsaubere Schnittkante an dem Schneidgut zur Folge hat. Die unsaubere Schnittkante kann dann z. B. eventuell auch durch eine geeignete Nachregelung des Messerspaltes d zumindest teilweise wieder korrigiert werden und somit zu einem längeren Einsatz der Kreismesser bei gleichzeitig optimierter Schnittkantenqualität führen. Die besagte Messerspaltoptimierung, initiiert durch die besagten Momenten-/Schnittkraftaufzeichnung und -auswertung ermöglicht insofern eine Verlängerung der Standzeit der Kreismesser 112, 122. Die systematische Auswertung der Momenten-/Kraftverläufe über der Einsatzdauer der Schnittmesser ermöglicht auf die besagte Weise die Erzeugung hochwertiger Schnittkanten durch optimierte Einstellparameter beim Wechsel von dem Material des Schneidgutes und/oder bei Dickenänderungen des Metallbandes. Somit können stets optimierte Schnittkanten gewährleistet werden und Ausschuss kann reduziert werden. Nach jedem Wechsel eines Kreismessers kann wieder eine Grundeinstellung für den ersten Schnitt angewählt werden.
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Durch den Vergleich der sich ergebenden Schnittmomente mit den aufgezeichneten Momentenkennlinien ist eine schnellstmögliche Schnittspaltoptimierung möglich. Je nach Auflösungsgrad ist es denkbar, Beschädigungen am Kreismesser über Unregelmäßigkeiten im Momentenverlauf zu detektieren und Warnungen zur Prüfung der Kreismesser auszugeben. Das reduziert die Anzahl an nicht optimal besäumten Coils und erhöht gleichzeitig die Anlagenverfügbarkeit, da keine Stillstände zur Messerinspektion mehr erforderlich sind. Generell gilt: eine detektierte Momentenänderung im aufgezeichneten Momentenverlauf lässt auf ein stumpfes Messer schließen und ein solches stumpfes Messer kann durch eine Änderung der Einstellung der Breite des Messerspaltes zumindest teilweise kompensiert werden.
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In der Seitenansicht nach 4 sind die Kreismesser 112, 122 der Saumschere dargestellt. Das Schneidgut 200 läuft in die Saumschere ein. Das besäumte Band wird in der Anlage weiter verarbeitet, der abgeschnittene Saumstreifen (Schrottstreifen) 210 wird je nach eingestelltem vertikalem Messerspalt (uv) mehr oder weniger nach unten abgelenkt.
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In der Schnittdarstellung durch die Kreismessersaumschere gemäß 5 ist schematisch die untere und obere Messerwelleneinheit dargestellt. Das untere Saummesser 122 sitzt auf der unteren Messerwelle 114, 136, die im Gehäuse des Elektromotors 130 als Rotor 134 gelagert ist. Die Rotorwelle 136 geht in die Kreismesserwelle 114 über bzw. ist identisch mit dieser. Der Stator 132 ist ebenfalls im Gehäuse verbaut. Der Aufbau für das obere Saummesser 112 ist prinzipiell gleich, allerdings ist hier eine horizontale Messerspalteinstellung 160 vorhanden, die über ein Verschieben der oberen Messerwelle (Verschiebeweg Sh) den horizontalen Messerspalt uh einstellt; siehe 6.
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In den Lagerungen an der oberen und unteren Saummesserwelle 114, 136 entstehen axiale Spiele, an der oberen Saummesserwelle entsteht ein zusätzliches Spiel durch die horizontale Messerspalteinstellung. Diese Spiele können durch das wirkende Magnetfeld (Fmagn. ) herausgedrückt werden. Die Kraft Fmagn. resultiert durch ein unsysmetrisches Magnetfeld, was eine, bezogen auf die Messerwellen, axiale Kraftkomponente zur Folge hat.
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Die beim Scherschneiden auftretenden Scherkräfte teilen sich, wie idealisiert in 6 und 7 dargestellt, in die Schnittkraft FS und die in Kaukraft FKau auf. Die Kaukraft versucht in 5 das Untermesser 122 nach rechts und das Obermesser 112 nach links zu drücken. Hierdurch wird der horizontale Messerspalt uh aufgedrückt. Gerade bei dünnen Banddicken haben Änderungen im horizontalen Messerspalt Auswirkungen auf die Schnittqualität. Ist der horizontale Messerspalt uh nicht richtig eingestellt, kann sich Grad oder „Engelshaar“ bilden (unter „Engelshaar“ versteht man metallische „Fäden“ die während des Schnittvorganges durch aneinander vorbeilaufende Risse entstehen) oder es können Ausbrüche entstehen.
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Wird die Kraft Fmagn., wie in 5 oben dargestellt, in gleicher Wirkrichtung wie die Kaukraft auf die Wellen aufgebracht, so werden die axialen Spiele aus den Lagerungen und der Messerspalteinstellung herausgedrückt. Ein Durchlaufen der Spiele während des Schnittprozesses wir somit verhindert und die Bedingungen zur Erreichung einer guten Schnittkante verbessert.
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Nachfolgend findet sich in 7 eine Prinzipdarstellung des Scherschnittes. Hierdurch wir veranschaulicht, das das Schergut versucht den horizontalen Messerspalt uh auseinander zu drücken. Schraffiert dargestellt ist das Schneidgut 200, insbesondere Metallband.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Schere
- 110
- oberer Messerträger
- 112
- oberes Messer
- 114
- Kreismesserwelle
- 120
- untere Messerträger
- 122
- unteres Messer
- 130
- Elektromotor
- 130-o
- oberer Elektromotor
- 130-u
- unterer Elektromotor
- 132
- Stator
- 134
- Rotor
- 135
- Magnetbesatz
- 136
- Welle des Rotors
- 140
- Getriebe
- 150
- Steuereinrichtung
- 160
- Verschiebeeinrichtung für Rotor
- 200
- Schneidgut, Metallband
- M
- Mitte des zu schneidenden Schneidgutes
- uh=d
- horizontaler Messerpalt
- uv
- vertikaler Messerspalt
- Fmagn
- axiale magnetische Kraft auf den Rotor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP H04371319 A [0003]
- US 1856546 A [0003]
- WO 2019034679 A1 [0004]
