DE19545003A1 - Messertrommel für Maschinen zum Querschneiden von Materialbahnen und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Messertrommel für Maschinen zum Querschneiden von Materialbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Querschneidemaschinen zum Herstellen von Bögen aus Papier, Karton oder der­ gleichen weisen bekannterweise zwei in einem Maschinengestell übereinander rotierbar gelagerte Messertrommeln auf, deren Messer beim Umlauf paarweise in Schnitteingriff gelangen, um die Bahn mit einem Scherenschnitt quer durchzuschnei­ den. Damit Papier- oder Kartonbahnen großer Breite mit hoher Produktionsgeschwin­ digkeit und hoher Schnittqualität schneiden zu können, müssen die Messertrommeln vielfältige Anforderungen erfüllen:

Sie müssen bei geringer Massenträgheit eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit und eine möglichst hohe Eigendämpfung aufweisen. Gegen mechanische Beschädigung und korrosive Medien müssen sie unempfindlich sein, und die Schnittkräfte müssen großflächig über das Messer in ihren Mantel eingeleitet werden können, ohne daß inakzeptable radiale Durchbiegungen im Bereich der Messerbefestigungen auftreten.
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Aus der DE-OS 42 23 566 ist eine gattungsgemäße Messertrommel bekannt, die zur Verminderung der Massenträgheit teilweise aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff gefertigt ist. Die Messertrommel weist ein Innenteil aus profiliertem Stangenmaterial auf, auf dessen Außenseite eine Außenschale aus Faserverbundmaterial aufgetragen ist, auf der Messerhalter befestigt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Messertrommel so zu verbessern, daß sie einfacher herzustellen und zu bearbeiten ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Nach der Erfindung besteht die Außenschale, an der die Messer befestigt werden, aus Metall. Die Bearbeitung der äußeren Mantelfläche, insbesondere die Befestigung der Messer, kann somit durch Metallbearbeitungstechniken erfolgen. Die aufwendige Fertigung von Wickelkernen ist nicht erforderlich.

Als weiterer Vorteil tritt hinzu, daß die Schicht aus Faserverbundmaterial durch die umliegende Metallschale geschützt wird. Gegenüber den bekannten Messertrommeln aus Vollverbundwerkstoffen können hohe Drehmomente bei deutlich verbesserter Betriebssicherheit in die Messertrommel eingebracht werden.

Die Unteransprüche 2 bis 5 enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausge­ staltungen einer Messertrommel nach der Erfindung. Die Unteransprüche 6 und 7 enthalten bevorzugte Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Messer­ trommel.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht darge­ stellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt quer zur Bahnlaufrichtung durch eine Querschneidemaschine.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Messertrommel.

Die Querschneidemaschine enthält zwei Messertrommeln 1, 2, die an ihren axialen Enden in Seitenteilen 3, 4 des Maschinengestells drehbar gelagert sind. Die beiden Messertrommeln 1, 2 sind übereinander mit waagerechter Drehachse angeordnet und tragen jeweils zumindest ein sich über die Trommellänge erstreckendes Messer 5, das in einer Nut 6 mit radial überstehender Schneidkante festgeklemmt ist. Die Nuten 6 verlaufen in einer Schraubenlinie, damit mit den entsprechend gekrümmt eingespann­ ten Messern 5 die Bahn beim Durchlaufen rechtwinklig geschnitten werden kann.

Damit die beiden Messertrommeln 1, 2 synchron drehen, sind jeweils an den Enden ihrer durch die Lager reichenden Lagerzapfen 7 Synchronisationsstirnräder 8, 9 befestigt.

Die Messertrommeln 1, 2 sind in den für die Erfindung relevanten Merkmalen gleich aufgebaut und mit der gleichen Anzahl Messern 5 bestückt. Ihr Aufbau ist in Fig. 2 anhand der Obermessertrommel 1 detaillierter dargestellt:

Jede Messertrommel 1, 2 besteht aus einem walzenförmigen Tragkörper für zumin­ dest ein sich über die Trommellänge erstreckendes Messer 5, an dessen Stirnseiten Lagerzapfen 7 für die Lagerung im Maschinengestell koaxial zur Drehachse 9 befe­ stigt sind. Der Tragkörper baut sich aus einer in etwa rohrförmigen Außenschale 10 und einer Innenschale 11 in Form eines Hohlprofils auf. Die Außenschale 10 besteht aus einem Metall-Hohlprofil, insbesondere einem Strangpreßhohlprofil aus Alumini­ um. Sie weist auf ihrer äußeren Mantelfläche die Nut 6 auf, in der ein Messer 5 mit radial überstehender Schneidkante festgeklemmt ist. Im vorliegenden Beispiel tragen die Messertrommeln 1, 2 jeweils ein Messer 5, alternativ ist es möglich, zwei oder mehr Messer über den Umfang der Messertrommeln 1, 2 verteilt anzuordnen.

Die Innenfläche der Außenschale 10 ist mit einer Schicht aus Faserverbundmaterial, bevorzugt aus Kohlefaserverbundmaterial (CFK-Faserverbund), ausgekleidet. Die als Hohlprofil aufgebaute Schicht aus CFK-Faserverbund bildet eine die Außenschale aus Metall abstützende Innenschale 11.

Nach der in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist die Innenschale 11 einen den Schnittdruck des Messers 5 aufnehmenden Mittelsteg 12 auf, der in radialer Richtung zum Messer 5 durch die Drehachse 9 verläuft. Bei der Anordnung von mehreren Messern 5 sind für jedes Messer entsprechend radial verlaufende Mittelstege 9 vorhanden.

Nach einer alternativen Ausführungsform ist die Außenschale 10 durch zumindest eine sich radial und achsparallel erstreckende Wand in zwei oder mehr Kammern aufgeteilt. Die Kammern sind jeweils an ihrer Innenseite mit Faserverbundmaterial ausgekleidet, so daß jede Kammer der Außenschale 10 als Innenschale eine Kohlefa­ ser-Verbundmatrix aufweist.

Bevorzugt wird eine Messertrommel 1, 2 nach der Erfindung so hergestellt, daß zunächst als Außenschale 10 ein Aluminium-Strangpreßprofil mit den entsprechen­ den Maßen hergestellt wird. In das Strangpreßprofil wird die Nut 6 zur Aufnahme des Messers 5 eingearbeitet. Anschließend wird das Aluminium-Strangpreßprofil um einen Torsionswinkel von 1° bis 5° um seine Längsachse tordiert, damit die Nut 6 in der gewünschten Schraubenlinie verläuft. Anschließend wird das Strangpreßprofil innen mit einem Kohlefaser-Verbundmaterial ausgekleidet. Es wird so die Innenschale 11 gebildet, die der Messertrommel 12 die gewünscht hohe Drehsteifigkeits- und Biegesteifigkeitswerte verleiht. Nach dem Einbringen der Innenschale 11 aus Faser­ verbundmaterial wird an jeder Stirnseite eine Nabe zur Aufnahme der Lagerung für die Wellenzapfen 7 und die Synchronisationstirnräder 8, 9 dreh- und biegesteif befestigt.

Zum Abschluß wird das Messer 5 in der Nut 6 mit den bekannten Befestigungs­ techniken - wie z. B. in der DE-PS 40 36 785 beschrieben - befestigt. Da die Außen­ schale 10 aus Metall besteht, kann auch eine eventuell erforderliche Nachbearbeitung der Nut 6 mit den üblichen Metallverarbeitungstechniken erfolgen.

Claims (7)

1. Messertrommel (1, 2) für Maschinen zum Querschneiden von Materialbahnen, ins­ besondere Papier- oder Kartonbahnen, mit einem walzenförmigen Tragkörper für zumindest ein sich über die Trommellänge erstreckendes Messer (5), der aus einer in etwa rohrförmigen Außenschale (10, 11) und einer Innenschale in Form eines Hohl­ profils besteht, wobei eine der Schalen aus Faserverbundmaterial gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale (10) aus einem Metall-Hohlprofil besteht, das an seiner Innenseite mit einer die Innenschale (11) bil­ denden Schicht aus Faserverbundmaterial ausgekleidet ist.

2. Messertrommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale (10) aus Aluminium und/oder die Innenschale (11) aus Kohlefaserver­ bundmaterial gefertigt ist.

3. Messertrommel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschale (11) einen den Schnittdruck des Messers aufnehmenden Mittel­ steg (12) aufweist.

4. Messertrommel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Außenschale (10) eine axial in einer Schraubenlinie ver­ laufende Nut (6) für ein Messer (5) aufweist.

5. Messertrommel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das die Außenschale (10) bildende Hohlprofil durch zumindest eine sich radial und achsparallel erstreckende Wand in zwei oder mehr Kammern aufgeteilt ist, die jeweils an ihrer Innenseite mit Faserverbundmaterial ausgekleidet sind.

6. Verfahren zur Herstellung einer Messertrommel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst als Außenschale (10) ein Strangpreßhohlprofil, insbesondere aus Aluminium, hergestellt wird, das anschlie­ ßend an seiner Innenseite mit einem Faserverbundmaterial, insbesondere einem Kohlefaserverbundmaterial ausgekleidet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das eine geradlinig axial verlaufende Nut aufweisende Strangpreßhohlprofil vor dem Aus­ kleiden mit Faserverbundmaterial um seine Längsachse tordiert wird, damit die Nut (6) schraubenlinienförmig verläuft.