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Schneidvorrichtung zum Abtrennen von Stücken bestimmter Länge von
einer bewegten Papierbahn od. dgl.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneidvorrichtung zum Abtrennen
von Stücken bestimmter Länge von einer bewegten Papierbahn od. dgl., bei welcher
ein um eine quer zur Papierbahn gerichtete Achse umlaufendes Messer hammerartig
mit einem feststehenden Gegenmesser zusammenarbeitet und das Abschneiden der Papierbahn
durch den streifenden Aufschlag auf dieses Gegenmesser bewirkt.
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Bei diesen Schneidvorrichtungen kann ein sauberer und glatter Schnitt
nur dann erzielt werden, wenn das umlaufende Messer schlagartig, d. h. mit hoher
Geschwindigkeit und großer Wucht, an der Schneidkante des feststehenden Messers
vorbeifährt. Diese Forderung wird bei den bekannten Schneidvorrichtungen der vorstehend
genannten Art dadurch erfüllt, daß das umlaufende Messer mit einer sehr hohen, gleichförmigen
Geschwindigkeit angetrieben wird. Daraus folgt aber eine sehr schnelle Aufeinanderfolge
der einzelnen Schnitte, und das endlose Papierband muß mit einer entsprechenden
hohen Laufgeschwindigkeit der Schneidvorrichtung zugeführt werden, bzw. es fällt
in der Zeiteinheit eine beträchtliche Zahl einzelner, vom Papierband abgeschnittener
Papierbogen an. Deshalb sind diese bekannten Schneidvorrichtungen nicht dazu geeignet,
in Verbindung mit Arbeitsmaschinen verwendet zu werden, die einen verhältnismäßig
langsamen oder langandauernden Arbeitszyklus besitzen, d. h. bei denen in der Zeiteinheit
eine beschränkte Schnittzahl erforderlich ist. Dies ist z. B. bei selbsttätigen
Packmaschinen der Fall, die in jedem Arbeitszyklus zuerst einen Stapel von mehreren
einzelnen Paketen und insbesondere Zigarettenpaketen zusammenstellen und dann diesen
Stapel mit einem unmittelbar von der Schneidvorrichtung gelieferten Papierbogen
umhüllen.
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Es sind andererseits Schneidvorrichtungen bekannt, bei denen das
umlaufende Messer für einen Bruchteil seiner vollen Umdrehung schlagartig beschleunigt
unter Einwirkung einer Feder an dem feststehenden Gegenmesser vorbeibewegt und für
den restlichen Teil seiner vollen Umdrehung mit normaler Umlaufgeschwindigkeit unter
gleichzeitigem Spannen der Feder gedreht wird. Dadurch kann die Drehzahl des umlaufenden
Messers der mit der Schneidvorrichtung verbundenen, auch langsam laufenden Arbeitsmaschine
angepaßt werden, wobei gleichzeitig durch die beschleunigte Drehgeschwindigkeit
des umlaufenden Messers im Augenblick des Abschneidens ein einwandfreier Schnitt
erzielt wird.
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Bei den bekannten Schneidvorrichtungen dieser Art dreht sich jedoch
das umlaufende Messer um eine in der Längsrichtung der Papierbahn gerichtete Achse
und arbeitet mit dem feststehenden Messer nach Art einer Schere zusammen, wobei
die beschleunigte Dreh-
bewegung des umlaufenden Messers im Augenblick des Abschneidens
deshalb vorgesehen ist, um einen schrägen Verlauf der Schnittlinie durch die mit
verhältnismäßig großer Geschwindigkeit bewegte Papierbahn zu vermeiden. Bei diesen
bekannten scherenartigen Schneidvorrichtungen ist ferner das umlaufende Messer schwenkbar
an einem zwangläufig angetriebenen, umlaufenden Messerträger angelenkt, wobei der
Schwingzapfen des Messers außenmittig zu der Drehachse des umlaufenden Messerträgers
angeordnet ist. Die Feder, die die beschleunigte, schlagartige Bewegung des umlaufenden
Messers im Augenblick des Abschneidens bewirkt, ist zwischen diesem Messer und einem
zu der Drehachse des umlaufenden Messerträgers außenmittigen Ansatz dieses Messerträgers
gespannt und läuft zusammen mit dem Messer und dem Messerträger um. Ferner sind
besondere Bremsvorrichtungen vorgesehen, die die Vorwärtsbewegung des umlaufenden
und verschwenkbaren Messers verzögern, während es sich dem Schneidpunkt nähert und
dadurch dieses Messer etwas nach rückwärts, d. h. entgegen seiner Drehrichtung,
um den Zapfen am umlaufenden Messerträger verschwenken, wobei die Feder gespannt
wird. Unmittelbar vor dem Augenblick des Abschneidens wird das Messer freigegeben,
so daß es unter Einwirkung der gespannten Feder schlagartig nach vorn in seiner
Drehrichtung verschwenkt wird.
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Bei dieser bekannten Anordnung kann nun die Feder, die die Verschwenkung
und somit die Beschleunigung des umlaufenden Messers im Augenblick des Abschneidens
bewirkt, nur verhältnismäßig kurz gehalten
werden, da die Angriffspunkte
dieser Feder an dem verschwenkbaren Messer einerseits und an dem umlaufenden Messerträger
andererseits während der Drehung stets außerhalb der abzuschneidenden Papierbahn
bleiben müssen und infolgedessen der Abstand dieser Angriffspunkte untereinander
nur verhältnismäßig klein bemessen werden kann, wenn die Drehachse des umlaufenden
Messers nicht unzulässig weit von der Papierbahn angeordnet werden soll. Die Beschleunigung,
die eine solche kurze Feder dem umlaufenden Messer im Augenblick des Abschneidens
verleiht, und das ebenfalls durch die Anordnung der Feder zwischen dem Messer und
dem umlaufenden Messerträger bedingte verhältnismäßig kleine Winkelmaß, um welches
das umlaufende Messer im Augenblick des Abschneidens schlagartig nach vorn verschwenkt
wird, genügen zwar dazu, bei den scherenartigen Schneidvorrichtungen schräge Schnitte
durch die bewegte Papierbahn zu vermeiden, reichen aber bei weitem nicht aus, um
bei den eingangs beschriebenen hammerartigen Schneidvorrichtungen das umlaufende
Messer mit der zum Abschneiden erforderlichen großen Wucht bzw. Drehgeschwindigkeit
an der Schneide des feststehenden Gegenmessers vorbeizubewegen.
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Die Erfindung geht von solchen Schneidvorrichtungen zum Abtrennen
von Stücken bestimmter Länge von einer bewegten Papierbahn od. dgl. insbesondere
bei langsam laufenden Arbeitsmaschinen, wie z. B.
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Packmaschinen od. dgl., aus, bei denen ein um eine quer zur Papierbahn
gerichtete Achse umlaufendes und mit einem feststehenden Gegenmesser zusammenarbeitendes
Messer für einen Bruchteil seiner vollen Umdrehung schlagartig beschleunigt unter
Einwirkung einer Feder an dem feststehenden Gegenmesser vorbeibewegt und für den
restlichen Teil seiner vollen Umdrehung mit normaler Umlaufgeschwindigkeit unter
gleichzeitiger Spannung der Feder gedreht wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der aus den scherenartigen
Schneidvorrichtungen bekannten Beschleunigungsvorrichtungen des umlaufenden Messers
zu beheben. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß das frei drehbar
gelagerte Messer durch einen gleichförmig umlaufenden Mitnehmeranschlag angetrieben
und mit einer Kurbel versehen ist, die durch eine Feder mit dem Maschinengestell
verbunden ist, wobei das umlaufende Messer durch den Mitnehmer von einer in der
Drehrichtung gesehen hinter dem feststehenden Gegenmesser liegenden Ausgangsstellung
in eine um ein bestimmtes Winkelmaß vor dem Gegenmesser liegenden Auslösestellung
übergeführt wird, so daß sich die Kurbel gegen und etwas über ihren der größten
Federspannung entsprechenden Totpunkt verdreht, wodurch das Vorschnellen des Messers
bewirkt wird.
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Bei dieser Anordnung kann nun die zwischen dem umlaufenden Messer
und dem Maschinengestell gespannte Feder beliebig lang und infolgedessen auch beliebig
stark bemessen werden. Dadurch kann dem umlaufenden Messer ohne jegliche Schwierigkeit
eine bedeutend größere Schnittbeschleunigung verliehen werden. Ferner kann bei der
Anordnung nach der Erfindung das umlaufende Messer beim Abschneiden der Papierbahn
unter Einwirkung der gespannten Feder um einen wesentlich größeren Winkel, der fast
1800 betragen kann, vorschnellen. Dadurch wird die Wucht, mit der dieses Messer
streifend auf das feststehende Gegenmesser trifft, ganz bedeutend erhöht.
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Bei der Anordnung nach der Erfindung erreicht das umlaufende Messer
der Schneidvorrichtung - nach seiner schlagartigen Teildrehung an dem feststehenden
Messer
vorbei und infolge der bei dieser Teildrehung gespeicherten Wucht - eine Ausgangsstellung,
in welcher die mit dem umlaufenden Messer verbundene Kurbel ihren der kleinsten
Federspannung entsprechenden Totpunkt überschreitet und dadurch die Feder teilweise
spannt.
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Um eine unerwünschte Pendelbewegung des umlaufenden Messers um den
der kleinsten Federspannung entsprechenden Totpunkt der Kurbel zu vermeiden, ist
das umlaufende Messer vorzugsweise mit einer Vorrichtung gekuppelt, die den Rücklauf
dieses Messers, d. h. seine Drehung in der der Schnittrichtung entgegengesetzten
Umlaufrichtung, verhindert und es dadurch in seiner nach dem schlagartigen Vorbeifahren
an das feststehende Messer erreichten Ausgangsstellung selbsttätig festhält.
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Die den Rücklauf des umlaufenden Messers verhindernde Vorrichtung
kann verschieden ausgebildet werden und besteht vorzugsweise aus einer zwischen
dem umlaufenden Messer und dem Maschinengestell eingeschalteten Freilaufvorrichtung
von der bei Fahrrädern benutzten Art od. dgl.
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Um die Auslösestellung des umlaufenden Messers, d. h. den Zeitpunkt,
in dem dieses Messer unter Einwirkung der gespannten Feder seine schlagartige Drehbewegung
gegen das feststehende Messer ansetzt, genau festzulegen und dadurch eine gleichförmige
Länge der einzelnen, vom endlosen Papierband abgeschnittenen Papierbögen zu gewährleisten,
sieht die Erfindung vorzugsweise eine selbsttätige Sperrvorrichtung vor, die - bevor
die Kurbel ihren der größten Federspannung entsprechenden Totpunkt erreicht - das
umlaufende Messer an seinem Mitnehmer festhält und es erst in einer bestimmten Winkellage
nach Überschreiten des vorgenannten Kurbeltotpunktes freigibt.
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Auch diese Sperrvorrichtung kann verschieden ausgebildet werden und
besteht - nach einer zweckmäßigen Ausführungsform - aus einer federbelasteten, zusammen
mit dem Mitnehmer umlaufenden und durch einen feststehenden Kurvensektor od. dgl.
gesteuerten Sperrklinke.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 die Schneidvorrichtung einer selbsttätigen Packmaschine,
z. B. einer Packmaschine für Zigarettenpakete, in vertikalem Querschnitt, Fig. 2
eine Seitenansicht der Schneidvorrichtung, Fig. 3 und 4 die Schneidvorrichtung,
von der entgegengesetzten Seite gesehen, in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen
und Fig. 5 die Freilaufvorrichtung des umlaufenden Messers im Schnitt.
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In der Zeichnung ist mit 1 ein endloses Papierband bezeichnet, das
durch zwei zusammenwirkende Vorschubzylinder 2, 3 von einer nicht dargestellten
Rolle mit gleichförmiger Geschwindigkeit abgezogen und durch eine im wesentlichen
vertikale Führung 4 einer Schneidvorrichtung 11, 13 zugeführt wird. Die Schneidvorrichtung
ist in einer selbsttätigen Packmaschine eingebaut und soll - bei jedem verhältnismäßig
langsamen Arbeitszyklus dieser Paclcmaschinevon dem endlosen Papierband 1 einen
Papierbogen bestimmter Länge abtrennen, der dann für die Umhüllung des von der Packmaschine
zusammengesetzten Stapels dient. Der Vorschubzylinder2 ist auf einem um den Zapfen
105 schwingenden Träger 5 gelagert und wird durch eine Feder 6 über den Gelenkarm
14 gegen den anderen, in ortsfesten Lagern umlaufenden Vorschubzylinder 3 gedrückt.
Bevor das endlose
Papierband 1 von den Vorschubzylindern 2, 3 erfaßt
wird, wird es über einen frei laufenden Umlenkzylinder 7 und über einen ebenfalls
frei laufenden Stützzylinder 8 geführt. Der Stützzylinder 8 wirkt mit einem umlaufenden
und durch die Tintenrolle 10 eingeschwärzten Druckstempel 9 zusammen, der auf das
Papierband 1 z. B. eine fortschreitende Nummer, eine Kennzahl oder irgendeine andere
beliebige Bezeichnung druckt.
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Die Schneidvorrichtung besteht aus einem in Richtung des Pfeiles
F umlaufenden Messer 11, das zu dem Papierband 1 quergerichtet und auf einer drehbar
gelagerten Welle 12 befestigt ist. Dieses umlaufende Messer 11 wirkt mit einem ortsfesten,
ebenfalls zu dem Papierband 1 quergerichteten Gegenmesser 13 zusammen. Das ortsfeste
Gegenmesser 13 ist vom und zum umlaufenden Messer 11 verschiebbar auf dem Maschinengestell
gelagert und wird z. B. mit Hilfe der Schrauben 15 derart eingestellt, daß es vom
umlaufenden Messer 11 gestreift wird. Das kontinuierliche Papierband 1 ist zwischen
den beiden Messern 11, 13 durchgeführt, wobei es die Schneide des ortsfesten Gegenmessers
13 streift.
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Auf der einen Seite der Schneidvorrichtung ist auf der Welle 12 des
umlaufenden Messers 11 ein frei laufendes und in derselben DrehrichtungF des Messers
11 mit gleichförmiger Geschwindigkeit umlaufendes Zahnrad 16 gelagert, das bei jedem
Arbeitszyklus der Packmaschine eine einzige volle Umdrehung ausführt.
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Dieses Zahnrad 16 ist mit dem Getriebe der Packmaschine gekuppelt
und wird z. B. durch das Zahnrad 17 angetrieben. Das Zahnrad 16 treibt seinerseits
über das Zwischenrad 18 ein mit dem Vorschubzylinder 3 gekuppeltes Zahnrad 19 an,
das mit dem Treibrad 20 des entgegengesetzten Vorschubzylinders 2 kämmt.
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Vom Treibrad 19 des Vorschubzylinders 3 ist über das Zwischenrad 21
der Antrieb der untereinander kämmenden und mit dem umlaufenden Druckstempel 9 bzw.
mit der Tintenrolle 10 gekuppelten Zahnräder 22 und 23 abgeleitet.
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Für den Antrieb des umlaufenden Messers 11 ist auf dem Zahnrad 16
ein Anschlag 24 befestigt, der mit einem Arm 25 der Welle 12 in Eingriff kommen
und diesen Arm 25 zusammen mit der Welle 12 und dem Messer 11 in Umlaufbewegung
mitnehmen kann (Fig. 3 und 4). Auf dem Zahnrad 16 ist ferner eine Sperrklinke 29
vorgesehen, die mit dem Mitnehmerarm 25 der Messerwelle 12 und mit einem ortsfesten
Kurvensektor 31 zusammenwirkt. Normalerweise wird die Sperrklinke 29 durch eine
Feder 30 nach außen gedrückt und außerhalb der Bahn des auf der umlaufenden Messerwelle
12 befestigten Mitnehmerarmes 25 gehalten (Fig. 4). Im Bereich des ortsfesten Kurvensektors
31 läuft die Sperrklinke 29 auf diesen Sektor auf und wird dadurch zeitweise entgegen
der Feder 30 nach innen in die Bahn des Mitnehmerarmes 25 verschwenkt (Fig. 3).
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Auf der entgegengesetzten Seite der Schneidvorrichtung ist auf der
Messerwelle 12 eine Kurbel 26 befestigt, die durch eine starke Feder 27 mit einem
ortsfesten Zapfen 28 auf dem Maschinengestell verbunden ist. Ferner ist zwischen
der umlaufenden Messerwelle 12 und dem Wellenlager 32 (Fig. 5) eine Freilaufvorrichtung
33 eingeschaltet, die z. B. nach Art einer Freilaufnabe für Fahrräder ausgebildet
ist und den Rücklauf der Messerwelle 12 und somit auch des umlaufenden Messers 11
in der der Schnittrichtung F entgegengesetzten Drehrichtung verhindert.
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Die Anordnung ist so getroffen, daß folgende Wirkungsweise erzielt
wird:
Wenn sich die Kurbel 26 in ihrer in Fig. 2 und 4 gestrichelt dargestellten
Stellung befindet, in welcher sie - wie weiter unten näher ausgeführt ist - ihren
der kleinsten Dehnung der Feder 27 entsprechenden Totpunkt um ein bestimmtes Winkelmaß
überschreitet, so nimmt das umlaufende Messer 11 eine Ausgangsstellung ein, die
in der Drehrichtung F gesehen hinter dem feststehenden Messer 13 liegt und in den
Fig. 1 und 4 gestrichelt dargestellt ist. In dieser Ausgangsstellung des Messers
11 kommt der umlaufende Mitnehmeranschlag 24 des Zahnrades 16 mit dem Arm 25 der
Messerwelle 12 in Eingriff und verdreht diese Welle 12 zusammen mit dem Messer 11
und der Kurbel 26 in der Drehrichtung F, wobei die Feder 27 gespannt wird. Bevor
die Kurbel 26 ihren entgegengesetzten, der größten Dehnung der Feder 27 entsprechenden
Totpunkt erreicht, läuft die Sperrklinke 29 auf den ortsfesten Kurvensektor 31 auf
und wird dadurch entgegen der Feder 30 mit dem Arm 25 der Messerwelle 12 in Eingriff
gebracht, wobei sie diesen Wellenarm 25 gegen den Mitnehmeranschlag 24 sperrt und
dadurch die Welle 12, das Messer 11 und die Kurbel 26 mit dem zwangläufig angetriebenen
Zahnrad 16 fest verbindet (Fig. 3). Wenn die Kurbel 26 ihren der größten Dehnung
der Feder 27 entsprechenden Totpunkt überschreitet (s.gestrichelt dargestellte Lage
in Fig. 3), so erreicht das umlaufende Messer 11 eine Auslösestellung, die um ein
bestimmtes Winkelmaß vor dem feststehenden Messer 13 liegt und in Fig. 1 mit voll
ausgezogenen Linien bzw. in Fig. 3 gestrichelt dargestellt ist. In dieser Auslösestellung
des umlaufenden Messers 11 verläßt die Sperrklinke 29 den ortsfesten Kurvensektor
31 und springt unter Einwirkung der Feder 30 nach außen, wobei sie den Mitnehmerarm
25 der Messerwelle 12 freigibt und die Verbindung zwischen Welle 12 und Zahnrad
16 löst. Die Kurbel 26 springt infolgedessen unter Einwirkung der gespannten Feder
27 in Richtung des Pfeiles F, wobei sie den Wellenarm 25 vom Mitnehmeranschlag 24
löst und das umlaufende Messer 11 schlagartig an dem feststehenden Messer 13 vorbeiführt.
Dadurch wird das inzwischen über das feststehende Messer 13 hinaus um eine bestimmte
Länge vorgeschobene Endstück des kontinuierlichen Papierbandes 1 abgeschnitten.
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Nach dieser schlagartigen Teildrehung des umlaufenden Messers 11
erreicht dieses - infolge seiner Wucht - eine Winkelstellung, in welcher die Kurbel
26 ihren der kleinsten Dehnung der Feder 27 entsprechenden Totpunkt überschreitet
und dadurch die Feder 27 teilweise spannt. Die Rückdrehung des umlaufenden Messer
11 und infolgedessen seine Pendelbewegung um den zuletzt genannten Totpunkt der
Kurbel 26 wird jedoch durch die Freilaufvorrichtung 33 vermieden, die die Messerwelle
12 in ihrer nach der schlagartigen Teildrehung erreichten Stellung sperrt und dadurch
die anfangs angeführte Ausgangsstellung des umlaufenden Messers 11 bestimmt. Das
umlaufende Messer 11 verharrt in dieser Ausgangsstellung, bis der gleichförmig nachlaufende
Mitnehmeranschlag 24 des Zahnrades 16 erneut mit dem Mitnehmerarm 25 der Messerwelle
12 in Eingriff kommt und den oben beschriebenen Arbeitsvorgang wiederholt. In den
Fig. 3 und 4 ist die Lage der einzelnen Vorrichtungsteile, kurz vor bzw. nach der
schlagartigen Teildrehung des umlaufenden Messers 11 an dem festestehendem Messer
13 vorbei, dargestellt.