DE19746847A1 - Schneidwerk für einen Dokumentenvernichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerk für einen Dokumenten­ vernichter, insbesondere für einen Dokumentenvernichter mit Torsionsschnitt.

Der Begriff Dokumentenvernichter umfaßt hier alle Geräte zum Vernichten von Flachmaterial, insbesondere Papier, Folien usw. durch Zerschneiden. Gattungsgemäße Dokumentenvernichter arbeiten meist mit zwei zusammenwirkenden Schneidwalzen, von denen jede eine Vielzahl von Schneidscheiben aufweist, die von Schneidkanten axial begrenzt sind und zwischen denen axiale Zwischenräume verbleiben, in die jeweils die Schneid­ scheiben der jeweils anderen Schneidwalze eingreifen. Der Eingriff ist derart, daß Flachmaterial, das zwischen die gegenläufig drehenden Schneidwalzen eingeführt wird, an den jeweils zusammenwirkenden Schneidkanten durch eine Art Scherenschnitt zerschnitten wird.

Wenn die Umfangsfläche der Schneidscheiben kreisförmig und im wesentlichen ununterbrochen ist, dann entsteht eine Anzahl von schmalen Streifen. Wenn die im übrigen kreisförmige Um­ fangsfläche durch Nuten oder dergleichen derart unterbrochen ist, daß die Schneidscheiben Zähne haben, können die Schneid­ werke einen Partikelschnitt erzeugen, d. h. die Streifen werden in Einzelpartikel auseinandergerissen. Schneidwerke der beschriebenen Art sind sehr robust und preisgünstig herzustellen.

Bei Schneidwerken für den sogenannten Torsionsschnitt haben die Schneidscheiben jeweils nur an einer ihrer axialen Seiten Schneidkanten, wobei die Schneidkanten einer ersten Schneid­ walze auf einer axialen Seite ihrer Schneidscheiben liegen, während die Schneidkanten der zur ersten Schneidwalze paral­ lel verlaufenden zweiten Schneidwalze auf der entgegenge­ setzten Seite der Schneidscheiben ausgebildet ist. Die Schneidwalzen sind so zueinander angeordnet, daß sie mit ihren Schneidscheiben einander überlappen und mit unmittelba­ rem Kontakt im Bereich der Schneidkanten zusammenarbeiten. Durch diese Schneidscheibengeometrie entsteht ein Scheren­ schnitt, der einen sich leicht schraubenförmig verdrehenden Streifen aus Flachmaterial erzeugt, weswegen diese Schneid­ werke auch als Torsionsschneidwerke bezeichnet werden.

Zur Erzielung eines minimalen Schneidspaltes zwischen den zusammenwirkenden Schneidkanten und zur Gewährleistung eines sicheren Schnittes des Flachmateriales ist es bei diesen Schneidwerken zweckmäßig, wenn die Schneidkanten mit einer geeigneten Axialkraft gegeneinander gedrückt werden. Bei gattungsgemäßen Schneidwerken sind daher Andruckmittel zur Erzeugung eines axialen Andrucks der Schneidkanten gegenein­ ander vorgesehen.

Es ist beispielsweise bekannt, die Schneidwalzen von Dokumen­ tenvernichtern mit Hilfe von Federn oder anderen elastischen Elementen gegeneinander axial vorzuspannen. Der Anpreßdruck elastischer Andruckelemente kann nach längerem Gebrauch durch Materialermüdung unter Umständen nachlassen. Beim Schneiden von dickeren und/oder schnittfesteren Materialien können die Schneidwalzen entgegen der Federkraft auseinandergedrückt werden, was die Schneidleistung vermindert. Die Einstellung einer für unterschiedliche Anwendungen geeigneten Kompromiß-Andruckkraft ist schwierig.

Aus der DE 25 52 990 ist ein Schneidwerk bekannt, bei dem beide Schneidwalzen axial unbeweglich durch Kugellager gela­ gert sind. Eine Schneidwalze kann mit Hilfe einer ringför­ migen Gewindemutter bei Stillstand des Schneidwerkes axial relativ zur anderen Schneidwalze verschoben werden. Das Ausmaß der axialen Relativverschiebung bestimmt die Stärke des axialen Andrucks der Schneidkanten gegeneinander. Durch die axiale Relativverschiebung soll eine Nachstellung der Schneidhaltigkeit des Schneidwerkes erfolgen, wenn sich aufgrund von Verschleiß im Schneidkantenbereich der ursprüng­ lich eingestellte Anpreßdruck verringert hat. Nach der Feststellung der axialen Lage der Schneidwalze läßt der Anpreßdruck aufgrund von Verschleiß im Laufe der Zeit nach und muß neu eingestellt werden.

Bei den genannten Schneidwerken des Standes der Technik könnte es bei längerem Stillstand auch vorkommen, daß sich die aneinandergedrückten Schneidkanten ineinander geringfügig eingraben, so daß die Schneidkanten schartig werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein technisch einfach und kompakt realisierbares Schneidwerk zu schaffen, das die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll das Schneidwerk verschleißarm arbeiten und vorzugsweise im wesentlichen unbeeinflußt von der Schneidbar­ keit des Materials eine gute Schneidleistung haben.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Schneid­ werk für einen Dokumentenvernichter mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor.

Nach der Erfindung sind bei einem gattungsgemäßen Schneidwerk Andruckmittel vorgesehen, die zur Erzeugung eines von der Belastung des Schneidwerkes abhängigen Andrucks der Schneid­ kanten ausgebildet sind. Sie können insbesondere derart ausgebildet sein, daß die Andruckkraft während des Schneidbe­ triebes mit wachsender Belastung zunimmt. Diese Andruckmittel können zusätzlich zu herkömmlichen Andruckmitteln wie Federn oder dergleichen vorgesehen sein und entsprechend der Wirkung ergänzen. Sie können auch alternativ zu den herkömmlichen Andruckmitteln eingesetzt werden und diese vollständig ersetzen. Durch Andruckmittel, die einen lastabhängigen axialen Anpreßdruck erzeugen, kann beispielsweise erreicht werden, daß dann, wenn z. B. eine größere Zahl von Papierbögen oder besonders schnittfestes Material zu schneiden ist, die Andruckkraft zunimmt. Damit kann dem bekannten Auseinander­ drücken federbelasteter Schneidwerke entgegengewirkt und im wesentlichen unabhängig von der Schneidbarkeit des Materials eine gute Schneidleistung erreicht werden.

Die belastungsabhängigen Andruckmittel können ihren Anpreß­ druck vermindern oder völlig abbauen, wenn das Schneidwerk stillsteht, so daß die Schneidkanten im Stillstand des Schneidwerkes geschont werden. Bei einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform sind Andruckmittel vorgesehen, die nur bei Betrieb des Schneidwerkes in einer Schneidrichtung der Schneidwalzen einen axialen Andruck der Schneidkanten bewirken und diesen im Stillstand völlig abbauen.

Die alternativ oder zusätzlich zu herkömmlichen Andruck­ mitteln einsetzbaren Andruckmittel können vorzugsweise derart ausgebildet sein, daß sie einen von der Drehrichtung der Schneidwalzen abhängigen Anpreßdruck der Schneidkanten bewirken. Bevorzugt ist es, wenn bei Drehung der Schneid­ walzen in einer Schneidrichtung der axialen Andruck der Schneidkanten erfolgt und wenn bei Drehung entgegen der Schneidrichtung eine Druckentlastung oder sogar ein axiales Auseinanderziehen der Schneidkanten erfolgt.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist min­ destens eine der Schneidwalzen axial nachgiebig und die Andruckmittel weisen ein schrägverzahntes erstes Zahnrad auf, das an dieser axial verschiebbaren Schneidwalze angreift und das mit einem schrägverzahnten zweiten Zahnrad kämmt.

Die Zähne der ineinandergreifenden, schräg verzahnten Zahn­ räder stehen in einem Schrägungswinkel zu den parallel zueinander verlaufenden Drehachsen der Zahnräder. Die Zähne des ersten Zahnrades und die des zweiten Zahnrades weisen entgegengesetzt gerichtete, betragsmäßig gleiche Steigungen auf. Die Schrägverzahnung erzeugt auf die Zahnräder wirkende Axialkräfte parallel zu den Drehachsen der ineinandergreifen­ den Zahnräder, wobei die auf das erste Zahnrad wirkende Axialkraft der auf das zweite Zahnrad wirkenden Axialkraft parallelversetzt entgegen gerichtet ist. Die auf das erste Zahnrad wirkende Axialkraft kann durch eine geeignete mecha­ nische Kopplung des ersten Zahnrades mit der axial beweg­ lichen Schneidwalze derart auf diese übertragen werden, daß auf die axial nachgiebige Schneidwalze eine Kraft mit einer Kraftkomponente parallel zur Drehachse der Schneidwalze wirkt. Die Kopplung ist zweckmäßig so ausgelegt, daß diese Kraft zu einer Anpressung der Schneidkanten dieser Schneid­ walze gegen die Schneidkanten der anderen Schneidwalze führt. Die andere Schneidwalze kann axial unbeweglich gelagert sein. Es ist aber auch möglich, sie axial nachgiebig oder axial beweglich zu lagern.

Durch die Schrägverzahnung der Zahnräder kann deren Drehung bei Betrieb des Schneidwerkes in einen axialen Andruck der Schneidkanten der Schneidwalzen gegeneinander umgewandelt werden. Die schrägverzahnten Zahnräder erfüllen damit eine Doppelfunktion. Einerseits wird eine formschlüssige Übertra­ gung einer Drehbewegung einer angetriebenen Welle auf eine andere Welle bewirkt. Andererseits bewirken sie den vorteil­ haften axialen Andruck der Schneidkanten gegeneinander. Der Einsatz schrägverzahnter Zahnräder kann die Verwendung von extra für den Andruck vorgesehenen, zusätzlichen Bauteilen wie Federn oder dergleichen überflüssig machen.

Ein weiterer großer Vorteil liegt darin, daß mit schrägver­ zahnten Zahnrädern arbeitende Andruckmittel nur bei Betrieb des Schneidwerkes einen axialen Andruck der Schneidkanten gegeneinander erzeugen. Im Stillstand des Schneidwerkes erfolgt eine Entlastung der Schneidkanten, was für die Lebensdauer des Schneidwerkes von großem Vorteil ist. Ein Mindest-Anpreßdruck im Stillstand und im Leerbetrieb kann beispielsweise durch zusätzliche Federn oder andere elas­ tische Andruckmittel gewährleistet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die axiale Nach­ giebigkeit der entsprechenden Schneidwalze dadurch erreicht, daß diese axial beweglich, d. h. mit axialem Spiel, gelagert ist.

Der für das Schneiden erwünschte axiale Andruck der Schneid­ kanten gegeneinander wird von den schrägverzahnten Zahnrädern nur dann erzeugt, wenn diese in einer bestimmten Drehrichtung gedreht werden. Bei dieser Drehrichtung drehen die Schneid­ walzen derart gegenläufig, daß in den Schneidspalt eingeführ­ tes Flachmaterial selbsttätig in den Schneidspalt des Schneidwerks hineingezogen wird. Diese Richtung wird als Schneidrichtung der Schneidwalzen bezeichnet. Bei Drehung entgegen der Schneidrichtung bewirken die schrägverzahnten Zahnräder Axialkräfte genau die entgegengesetzte Richtungen. Bei geeigneter Ankopplung der schrägverzahnten Zahnräder an die Schneidwalzen können daher die Andruckmittel derart ausgebildet werden, daß bei Drehung der Schneidwalzen in einer Schneidrichtung der axiale Andruck der Schneidkanten erfolgt, während bei Drehung entgegen der Schneidrichtung eine Druckentlastung, insbesondere ein axiales Auseinander­ ziehen der Schneidkanten erfolgt.

Vorzugsweise ist das erste Zahnrad axial spielfrei mit der ersten Schneidwalze gekoppelt, wodurch jede Axialbewegung des ersten Zahnrades und jede auf dieses wirkende Axialkraft unmittelbar auf die erste Schneidwalze übertragen werden kann. Die schrägverzahnten Zahnräder ermöglichen somit bei Rücklauf des Schneidwerkes, d. h. bei Drehung entgegen der Schneidrichtung, eine Entlastung des Schneidwerkes und ggf. eine Lösung des Schneideingriffes. Dadurch wird es möglich, durch kurzzeitigen Rücklauf eventuell im Schneidwerk festge­ fressenes Material leichter aus dem Schneidwerk zu entfernen.

Die bevorzugte Ausführungsform nutzt die an sich bekannten Eigenschaften schrägverzahnter Zahnräder in äußerst vorteil­ hafter und überraschender Weise. Im Stand der Technik werden schrägverzahnte Zahnräder beispielsweise dann eingesetzt, wenn ein ruhiger Lauf erwünscht ist und/oder wenn größere Drehmomente übertragen werden sollen. Auch bei Schneidwerken für Dokumentenvernichter sind ineinandergreifende, schrägver­ zahnte Zahnräder bereits bekannt. So werden beispielsweise in der Deutschen Patentschrift DE 25 52 990 und in der Deutschen Auslegeschrift 18 10 622 Schneidwerke gezeigt, bei denen ein von einer Motorwelle angetriebener Treibling mit einer ver­ setzten Evolventenverzahnung und nur wenigen Zähnen in ein großes, schrägverzahntes Treibrad eingreift, das auf einer Welle einer Schneidwalze montiert ist. Die besondere Art der Schrägverzahnung soll hier ein besonders großes Unterset­ zungsverhältnis zwischen Treibling und Treibrad in einem einzigen Untersetzungsschritt ermöglichen. Die in diesem Antrieb auftretende Axialkraft auf das Treibrad wird jedoch nicht genutzt, sondern im Gegenteil als Störkraft behandelt. Die Axialkraft wird nicht auf die zugehörige Schneidwalze übertragen, weil das Treibrad nicht fest auf der Welle der Schneidwalze sitzt, sondern seine Drehbewegung über eine Klaue und einen Mitnehmer auf die Schneidwalze überträgt. Außerdem ist die Schneidwalze, wie oben ausgeführt, axial unbeweglich gelagert, so daß mögliche Axialkräfte von den Lagern der Schneidwalze aufgenommen werden würden.

Während also beim Stand der Technik konstruktiver Aufwand betrieben wird, um möglicherweise auftretende Axialkräfte durch die schrägverzahnten Zahnräder von der Schneidwalze und den Schneidkanten zu entkoppeln, nutzt die bevorzugte Ausfüh­ rungsform die durch die auftretenden Axialkräfte möglichen Vorteile und nutzt diese in einfacher und äußerst zweck­ mäßiger Weise.

Die schrägverzahnten Zahnräder können grundsätzlich an beliebiger Stelle einer Getriebeeinrichtung angeordnet sein, die die Drehbewegung eines insbesondere elektromotorischen Antriebes auf die Schneidwalzen überträgt. Es muß lediglich eine geeignete Kraftübertragung vorgesehen werden, die die auf das erste Zahnrad wirkende Axialkraft auf die vorzugs­ weise achsparallel mit diesem drehende erste Schneidwalze überträgt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Zahnrad koaxial mit der ersten Schneidwalze angeordnet. Vorzugsweise ist das erste Zahnrad drehfest mit der ersten Schneidwalze verbunden. Das erste Zahnrad kann beispielsweise auf einem Wellenende der ersten Schneidwalze befestigt sein, beispielsweise durch Schweißen oder durch andere übliche Befestigungsarten, z. B. mittels Befestigungselementen. Es ist auch möglich, das erste Zahnrad einstückig mit der ersten Schneidwalze auszubilden.

Vorzugsweise ist das zweite Zahnrad koaxial zur zweiten Schneidwalze angeordnet und insbesondere drehfest mit der zweiten Schneidwalze verbunden. Das zweite Zahnrad kann beispielsweise auf einem Wellenende der zweiten Schneidwalze beispielsweise durch Verschweißen befestigt sein oder es kann einstückig mit der zweiten Schneidwalze ausgebildet sein. Obwohl es möglich ist, daß die zweite Schneidwalze axial unbeweglich gelagert ist, kann sie auch axial beweglich gelagert sein, so daß auf die Schneidkanten der zweiten Schneidwalze Axialkräfte übertragen werden können, die den an der ersten Schneidwalze angreifenden Axialkräften ent­ gegengerichtet sind.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die schrägverzahnten Zahnräder nicht nur die beschriebene Doppelfunktion als Kraftübertragungsglieder im Antriebsgetriebe und als Andruck­ mittel ausführen, sondern gleichzeitig auch die Funktion von Synchronisationsrädern des Schneidwerkes ausfüllen. Dazu sind bei einer bevorzugten Ausführungsform das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad als Synchronisationsrädern des Schneid­ werkes ausgebildet und angeordnet.

Obwohl es möglich ist, durch die Wahl einer unterschiedlichen Zähnezahl der beiden Zahnräder unterschiedliche Drehzahlen dieser Zahnräder und ggf. unterschiedliche Drehzahlen der Schneidwalzen zu erzeugen, weisen bei einer bevorzugten Ausführungsform das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad die gleiche Anzahl von Zähnen auf. Sie drehen sich somit mit gleicher Drehzahl. Bei direkter Kraftübertragung von den Zahnrädern auf die zugehörigen Schneidwalzen ohne weitere Über- oder Untersetzung drehen sich dann auch die Schneid­ walzen gegenläufig mit gleicher Drehzahl.

Bei der Übertragung der Umfangskraft zwischen den schrägver­ zahnten Zahnrädern wird gleichzeitig eine zu der Umfangskraft proportionale Axialkraft in Axialrichtung der schrägverzahn­ ten Zahnräder in jeweils entgegengesetzter Richtung erzeugt. Bei geeigneter Kopplung der Zahnräder mit den jeweiligen Schneidwalzen kann diese Axialkraft direkt auf die Schneid­ wellen übertragen werden und deren Schneidkanten bzw. Messer­ flächen werden axial gegeneinandergedrückt. Dieser Effekt ist in vorteilhafter Weise selbstregulierend, denn bei größer werdendem zu übertragenden Drehmoment, etwa wenn eine größere Zahl von Papierbögen gleichzeitig geschnitten werden soll, wird auch die auftretende Axialkraft größer. Es kann somit ein Schneidwerk geschaffen werden, dessen Andruckmittel sich durch einen lastabhängigen relativen Axialanpreßdruck der Schneidkanten auszeichnen, wobei der Anpreßdruck im Schneid­ betrieb mit wachsender Belastung des Schneidwerkes zunimmt. Das Verhältnis von Umfangskraft zur Axialkraft wird durch den Schrägungswinkel der Zähne bestimmt. Es hat sich als vorteil­ haft herausgestellt wenn die Zähne des ersten Zahnrades und die Zähne des zweiten Zahnrades in einem Schrägungswinkel zu der Drehachse des jeweiligen Zahnrades stehen, dessen Betrag zwischen 2° und 30°, vorzugsweise zwischen 5° und 20°, insbesondere bei etwa 10° liegt. Die Profile der Zähne können im wesentlichen gerade Flanken haben, es ist jedoch auch möglich, daß der Krümmungsverlauf der Zahnflanken eines oder beider Zahnräder einer Evolvente entspricht. Eine einfache Schrägverzahnung ist bevorzugt. Auch eine Doppelschrägverzah­ nung ist möglich, wobei diese jedoch derart asymmetrisch sein muß, das eine resultierende Axialkraft auf die Zahnräder erzeugt wird.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung oder auf anderen Gebieten verwirk­ licht sein und vorteilhafte Ausführungen darstellen können. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneidwer­ kes mit Antrieb und Getriebeinheit,

Fig. 2 eine vergrößerte Detaildarstellung des Bereichs der schrägverzahnten Synchronisations-Zahnräder der Ausführungsform nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Details III aus Fig. 2 zur Verdeutlichung der Schneidgeometrie des Schneidwerks.

In Fig. 1 ist in Draufsicht und teilweisem Schnitt ein Schneidwerk 1 eines Dokumentenvernichters gezeigt, wobei die Betrachtungsrichtung der Einführrichtung von zu zerschneiden­ dem Flachmaterial wie Papier, Folien oder dergleichen ent­ spricht. Das Schneidwerk 1 hat eine um eine erste Achse 2 drehbar gelagerte erste Schneidwalze 3 und parallel zu dieser eine um die zweite Achse 4 drehbar gelagerte zweite Schneid­ walze 5. Die beiden Schneidwalzen 3, 5 werden von einem Elektromotor 6 über eine Synchronisations-Getriebeeinrichtung 7 gegenläufig drehend angetrieben.

Die erste Schneidwalze 3 ist durch Drehen (Einstechen) aus metallischem Vollmaterial gefertigt und hat Schneidscheiben 8, zwischen denen Zwischenräume 9 gebildet sind. Die zweite Schneidwalze 5 ist in gleicher Weise mit Schneidscheiben 10 versehen, zwischen denen Zwischenräume 11 gebildet sind. Die Schneidscheiben 8 bzw. 10 sind jeweils mit gleichen axialen Abständen zueinander an der zugehörigen Schneidwalze angeord­ net. Im Bereich des parallel zu den Achsen 2, 4 verlaufenden Schneidspaltes 12 greifen die Schneidscheiben der einen Schneidwalze jeweils in die Zwischenräume der gegenüberlie­ genden Schneidwalze ein.

Die Schneidgeometrie im Überlappungsbereich ist in den Fig. 2 und 3 gut zu erkennen. Jede der Schneidscheiben 8, 10 hat eine im wesentlichen zylindrische radiale Umfangs­ fläche 13, 14, die im gezeigten Beispiel zur Verbesserung des Einzugsverhaltens aufgerauht ist. Die Aufrauhung kann bei­ spielsweise durch Rändelung oder Sandstrahlung hergestellt sein. Jede Schneidscheibe ist einseitig axial durch eine im wesentlichen ebene Seitenflanke 15, 16 begrenzt. Im Bereich der Umfangsflächen 13, 14 bilden die Seitenflanken 15, 16 leicht aus der Ebene der Seitenflanken vorspringende, umlau­ fende Schneidkanten 17, 18. Jede der Schneidscheiben 8, 10 hat auf ihrer der Schneidkante axial gegenüberliegenden Seite eine schräge Seitenflanke 19, 20. Die im wesentlichen recht­ winklig zu den Drehachsen der jeweiligen Schneidwalzen ausgerichteten Seitenflanken 15, 16, die außen durch die Schneidkanten 17, 18 begrenzt sind, sind bei jeder Schneid­ walze jeweils nach einer Seite gerichtet, während die mit dieser Schneidwalze zusammenwirkende andere Schneidwalze in die entgegengesetzte axiale Richtung weisende Schneidkanten und Seitenflanken hat. Die gegenläufig zueinander drehenden Schneidscheiben 8, 9 überlappen einander derart, daß zwischen ihren äußeren Schneidkanten 17, 18 ein scherenartiger Schneideingriff stattfindet.

Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Schneidscheiben 8, 9 beider Schneidwalzen 3, 5 aus einem Werkstück mit der zugehörigen Schneidwalzenwelle 21, 22 der jeweiligen Schneid­ walze gefertigt. Es ist aber auch möglich, die Schneidschei­ ben als gesonderte Teile, ggf. mit die Zwischenräume bestim­ menden Distanzscheiben, auf einer gesonderten Welle aufzu­ reihen. Beim Ausführungsbeispiel beträgt der Schneidscheiben­ durchmesser aller Schneidscheiben ca. 30 mm bei einer axialen Dicke der Schneidscheiben von ca. 4 mm. Jede der Schneid­ walzen hat mehr als 50 Schneidscheiben. Die beschriebene Schneidgeometrie erzeugt den sogenannten Torsionsschnitt.

Die erste Schneidwalze 3 hat an beiden axialen Enden zylin­ drische Wellenendabschnitte 25, 26, deren Durchmesser gerin­ ger ist als der Durchmesser der Schneidwalzenwelle 21 und die einstückig mit der Schneidwalzenwelle ausgebildet sind. Die Wellenabschnitte werden vor dem Härten der Schneidwalze auf den gewünschten Durchmesser abgedreht. Der von der Getriebe­ einheit 7 entfernte Wellenendabschnitt 25 sitzt radial spiel­ frei in einer zylindrischen Öffnung 27 eines Lagerteils 28, das in eine nicht gezeigte Aufnahme des nicht gezeigten Gehäuses des Dokumentenvernichters eingesetzt werden kann. Obwohl ein Lagerteil axial nachgiebig befestigt sein kann, ist es bei der gezeigten Ausführungsform fest eingebaut. Die koaxial mit der Achse 2 angeordnete zylindrische Öffnung 27 bildet eine Gleitlagerbuchse für den Wellenendabschnitt 25, der in der Öffnung 27 um die Achse 2 drehbar und parallel zur Achse 2 verschiebbar gleitgelagert ist. Das Lagerteil 28 besitzt parallel versetzt zur Öffnung 27 eine zweite zylin­ drische Öffnung 29, in der ein zylindrischer Wellenendab­ schnitt 30 der zweiten Schneidwalze 5 parallel zur Achse 4 verschiebbar und um diese Achse drehbar gleitgelagert ist. Der seitliche Abstand der Bohrungen 27, 29 im brillenförmigen Lagerteil 28 legt zusammen mit dem Durchmesser der Schneid­ scheiben die Tiefe des gegenseitigen Eingriffs der Schneid­ scheiben im Bereich des Schneidspaltes 12 fest. Am axial gegenüberliegenden Ende der Schneidwalzen sind ebenfalls zylindrische Wellenendabschnitte 26, 31 vorgesehen, die in zueinander parallel versetzten zylindrischen Öffnungen 32, 33 drehbar und parallel zu den Achsen 2, 4 verschiebbar gleitge­ lagert sind. Die zylindrischen Öffnungen 32, 33 sind in hülsenförmigen Abschnitten 34, 35 einer vertikalen Wand 36 eines Getriebegehäuses 37 ausgebildet, das die Getriebeein­ richtung 7 umschließt.

Auf dem getriebeseitigen Wellenendabschnitt 26 der ersten Schneidwalze ist mit axialem Abstand 38 zur Stirnfläche 39 der Schneidwalzenwelle 21 ein erstes Zahnrad 40 angebracht, das koaxial, drehfest und axial unverschieblich mit dem Wellenendabschnitt 26 und der ersten Schneidwalze 3 verbunden ist. Der axiale Abstand 38 ist geringfügig größer als die axiale Länge der Hülse 34, so daß sich die erste Schneidwalze 3 in dem Gleitlager 26, 32 parallel zur Achse 2 verschieben läßt. Das durch den axialen Freiraum 41 zwischen Hülse 34 und Zahnrad 40 gegebene axiale Spiel beträgt ca. 1 mm. Das Gleitlager 26, 32 ermöglicht die Übertragung von Axialkräften zwischen erstem Zahnrad 40 und der ersten Schneidwalze 3 bzw. deren Schneidkanten 17.

Das gehäuseseitige Ende der zweiten Schneidwalze 5 ist ähnlich aufgebaut. Auf dem Wellenendabschnitt 31 sitzt in einem axialen Abstand von der gehäuseseitigen Stirnfläche der Schneidwalzenwelle 22 ein zweites Zahnrad 42, das drehfest und axial unverschiebbar mit dem Abschnitt 31 und der Schneidwalze 5 verbunden ist. Im Gegensatz zur ersten Schneidwalze 3 hat die zweite Schneidwalze 5 im Bereich der Hülse 35 kein axiales Spiel.

Das erste Zahnrad 40 und das zweite Zahnrad 42 sind als Synchronisationszahnräder des Schneidwerkes 1 ausgebildet. Sie haben die gleiche Anzahl schrägverlaufender Zähne und greifen derart ineinander ein, daß sich die Schneidwalzen 3, 5 gegenläufig mit gleicher Drehgeschwindigkeit drehen. Dabei wird das erste Zahnrad 40 über ein mehrstufiges Unterset­ zungsgetriebe 7 vom Elektromotor 6 angetrieben und treibt über das zweite Zahnrad 42 die zweite Schneidwalze 5 in gegenläufiger Drehrichtung an. Das erste Zahnrad 40 ist drehfest mit einem im Durchmesser größeren, schrägverzahnten Zahnrad 49 des Getriebes 7 verbunden. Die Schrägverzahnung der beiden fest verbundenen Zahnräder 40, 49 ist gegenläufig ausgeführt, so daß die auftretenden Axialkraftkomponenten entgegengesetzt wirken. Wegen der unterschiedlichen Radien der gleichsinnig und mit gleicher Geschwindigkeit drehenden Zahnräder 40, 49 verbleibt jedoch eine auf die Schneidwelle wirkende resultierende Axialkraft. Diese ist proportional zur Differenz der Kehrwerte der Radien. Durch entsprechende Auslegung der Radien der Zahnräder 40, 49 ist somit eine Beeinflussung der gewünschten Andruckkraft der Schneidkanten möglich. Die Schrägverzahnung der Zahnräder des Getriebes 7 bewirkt gegenüber Geradverzahnungen einen geräuscharmen Lauf. Bei stoßhaftem Betrieb, wie es bei Datenschreddern bzw. Dokumentenvernichtern auftritt, ergeben sich verbesserte Festigkeitseigenschaften. Bei Schrägverzahnungen sind immer Zähne im Eingriff miteinander, wodurch eine gleichförmige Drehmomentübertragung unter Belastung möglich ist.

Beide Synchronisations-Zahnräder 40, 42 sind schräg verzahnt, wobei die ineinanderkämmenden Zähne 43, 44 betragsmäßig gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete Steigungen besitzen. Der Schrägungswinkel 45 zwischen dem Verlauf der jeweils geraden Zahnspitzen bzw. Zahngründe und der Drehachse der zugehörigen Schneidwalze beträgt bei der gezeigten Ausfüh­ rungsform etwa 11°. Die Schrägverzahnung bewirkt, daß bei einer Drehung der im Durchmesser identischen Zahnräder 40, 42 und der mit diesen starr verbundenen Schneidwalzen 3, 5 in gegenläufiger Richtung auf beide Zahnräder auch Axialkräfte parallel zu den Achsen 2, 5 wirken.

Die Schrägverzahnung ist derart ausgebildet, daß bei einer Drehung der ersten Schneidwalze 3 in ihrer Schneidrichtung 46 die Schneidwalze durch das mit ihr gekoppelte erste Zahnrad 40 in Richtung 47 zum Getriebegehäuse 37 gezogen wird. Auf die zweite Schneidwalze 5 wirkt gleichzeitig eine Axialkraft in entgegengesetzter Richtung 48, die bei der gezeigten Ausführungsform jedoch durch die Lager weitgehend aufgenommen wird. Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform ist auch die zweite Schneidwalze axial nachgiebig oder axial beweglich gelagert, wodurch eine verbesserte Andruckwirkung erzielt werden kann. Normalerweise ist es jedoch ausreichend, wenn nur eine der beiden Schneidwalzen axiales Spiel hat. Bei Antrieb in der entgegengesetzten Richtung, die als Rücklaufs­ richtung bezeichnet wird, bewirkt die Schrägverzahnung, daß die Richtungen der auf die Schneidwalzen und die entsprechen­ den Schneidscheiben wirkenden Axialkräfte sich genau umkeh­ ren.

Die schrägverzahnten Synchronräder 40, 42 sind Teil der Getriebeeinrichtung 7, die die Drehung der Abtriebswelle 50 des Elektromotors 6 auf die Schneidwalzen 3, 5 des Schneid­ werks überträgt. Auf der Abtriebswelle sitzt drehfest ein Treibrad 51 eines Riementriebs 52, dessen Flachriemen 53 eine Riemenscheibe 54 antreibt. Mit dieser ist drehfest und koaxial ein kleines, schrägverzahntes Zahnrad 55 verbunden, dessen Drehbewegung über einen zweistufigen Untersetzungs-Zahn­ trieb 56 mit schrägverzahnten Zahnrädern auf das erste Zahnrad 40 übertragen wird. Der mit einem Flachriemen 53 arbeitende Riementrieb 52 ermöglicht, falls erforderlich, einen gewissen Schlupf im Getriebe, wodurch bei unvorherge­ sehenem Festsitzen der Schneidwalzen eine übermäßige Be­ lastung des Elektromotors 6 vermieden werden kann.

Das Schneidwerk arbeitet nach folgendem Verfahren. Wird Flachmaterial, beispielsweise in Form von Papierbögen, aus der Betrachtungsrichtung in den Bereich des Schneidspaltes 12 hineingeschoben, so erkennt zunächst ein Sensor das Vorhan­ densein von zu zerschneidendem Material und veranlaßt das Einschalten des Elektromotors 6. Dessen Abtriebswelle 50 dreht sich und treibt die erste Schneidwalze 3 in Schneid­ richtung 46 drehend an. Durch die Schrägverzahnung der Zahnräder 40, 42 wird gleichzeitig auf die Schneidwalzen mit den entsprechenden Schneidscheiben eine Axialkraft ausgeübt. Diese möchte die erste Schneidwalze 3 in Richtung 47 auf das Getriebe 7 ziehen, während eine entgegengesetzt gerichtete Kraft auf die zweite Schneidwalze 5 in Richtung 48 wirkt. In Fig. 3 ist gut zu erkennen, daß die Axialkräfte dazu führen, daß die Schneidkanten 17, 18 der Schneidscheiben 8, 10 durch diese Axialkräfte in Axialrichtung gegeneinander gedrückt werden. Der Betrag Fx der Kraft in Axialrichtung ist dabei proportional zur übertragenen Kraft in Umfangsrichtung der Zahnräder und zum Tangens des Schrägungswinkels 45 der Zähne. Entsprechend nimmt bei stärkeren zu übertragenden Drehmomen­ ten die axiale Andruckkraft zu. Diese selbsttätige Selbstre­ gulierung ist sehr vorteilhaft, denn größere zu übertragende Drehmomente treten immer dann auf, wenn schwerer zu schnei­ dendes Material, beispielsweise dickere Stapel von Papier­ bögen, geschnitten werden müssen. Diese schwerer zu zer­ schneidenden Materialien neigen normalerweise dazu, den Schereneingriff der Schneidkanten aufzulösen und die Schneid­ walzen genau entgegen den Richtungen 47, 48 auseinanderzu­ drängen. Die Schrägverzahnung der Synchronräder wirkt diesem Effekt entgegen und ermöglicht eine selbsttätige, drehmoment­ abhängige Selbstregulierung des axialen Anpreßdrucks der Schneidkanten gegeneinander.

Falls sich, in Ausnahmefällen, doch einmal Material im Schneidwerk festsetzt und sich eventuell zwischen die zu­ sammenwirkenden Schneidscheiben einklemmt, so ermöglichen die schrägverzahnten Synchronisationsräder eine besonders vor­ teilhafte Entlastung des Schneidwerkes dadurch, daß bei Zurückdrehen des Schneidwerkes entgegen der Schneidrichtung die Richtungen der Axialkräfte auf die Schneidwalzen sich genau umkehren. Bei Rückwärtsdrehung wird die erste Schneid­ walze 3 von der Gehäuseseite weg entgegen der Pfeilrichtung 47 gedrückt. Das axiale Spiel 41 zwischen dem ersten Zahnrad 40 und der Hülse 34 und die axiale Verschiebbarkeit des Wellenendabschnitts 26 in der zylindrischen Bohrung 32 ermöglichen eine Verschiebung der ersten Schneidwalze 3 entgegen der Richtung 47, so daß die Schneidkanten der Schneidwalzen völlig außer Schneideingriff gebracht werden können. In diesem völlig entlasteten Zustand des Schneid­ werkes kann eingeklemmtes Material leicht entfernt werden.

Die schrägverzahnten Synchronisationsräder 40, 42 sind bei der gezeigten Ausführungsform die einzigen Andruckmittel zur Erzeugung eines axialen Andrucks der Schneidkanten gegenein­ ander. Wird die Vorrichtung ausgeschaltet, so werden keine Drehmomente übertragen und entsprechend treten keine axialen Andruckkräfte zwischen den Schneidscheiben der Schneidwalzen mehr auf. Dies schont die Schneidkanten, die bei herkömm­ lichen Andruckmitteln, wie beispielsweise Federn oder der­ gleichen, sowohl im Betrieb als auch bei Stillstand des Gerätes gegeneinander vorgespannt sind und sich bei längerem Stillstand geringfügig ineinander eingraben können. Schneid­ werke, bei denen der axiale Andruck ausschließlich durch schrägverzahnte Zahnräder erfolgt, zeichnen sich daher gegenüber herkömmlichen Schneidwerken durch geringeren Verschleiß und längere Lebensdauer aus.

Claims (13)

1. Schneidwerk (1) für einen Dokumentenvernichter, insbe­ sondere mit Torsionsschnitt, mit einer ersten Schneid­ walze (3) und einer mit der ersten Schneidwalze zu­ sammenwirkenden zweiten Schneidwalze (5), jede der Schneidwalzen mit einer Mehrzahl von Schneidscheiben (8, 10), die von Schneidkanten (17, 18) axial begrenzt sind und zwischen denen axiale Zwischenräume (9, 11) vorge­ sehen sind, in die jeweils Schneidscheiben der jeweils anderen Schneidwalze eingreifen, und mit Andruckmitteln zur Erzeugung eines axialen Andrucks der Schneidkanten (17, 18) gegeneinander, dadurch gekennzeichnet, daß Andruckmittel vorgesehen sind, die zur Erzeugung eines von der Belastung des Schneidwerks abhängigen Andrucks der Schneidkanten ausgebildet sind.

2. Schneidwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Andruckmittel vorgesehen sind, die nur bei Betrieb des Schneidwerkes in einer Schneidrichtung (46) der Schneid­ walzen (3, 5) einen axialen Andruck der Schneidkanten (17, 18) gegeneinander erzeugen.

3. Schneidwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Andruckmittel derart ausgebildet sind, daß sie einen von der Drehrichtung der Schneidwalzen ab­ hängigen Anpreßdruck der Schneidkanten bewirken.

4. Schneidwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckmittel derart ausgebildet sind, daß bei Drehung der Schneidwalzen (3, 5) in einer Schneidrichtung (46) der axiale Andruck der Schneidkanten (17, 18) erfolgt und daß bei einer Drehung entgegen der Schneidrichtung eine Druckentlastung, insbesondere ein axiales Auseinanderziehen der Schneid­ kanten erfolgt.

5. Schneidwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Schneid­ walzen axial nachgiebig ist und daß die Andruckmittel ein mit dieser Schneidwalze (3) gekoppeltes schrägver­ zahntes erstes Zahnrad (40) aufweisen, das mit einem schrägverzahnten zweiten Zahnrad (42) kämmt.

6. Schneidwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die axial nachgiebige Schneidwalze (3) axial beweglich gelagert ist.

7. Schneidwerk nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (40) axial spiel­ frei mit der ersten Schneidwalze (3) gekoppelt ist.

8. Schneidwerk nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (40) koaxial mit der ersten Schneidwalze (3) angeordnet ist.

9. Schneidwerk nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (40) drehfest mit der ersten Schneidwalze (3) verbunden ist.

10. Schneidwerk nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Zahnrad (42) koaxial zur zweiten Schneidwalze (5) angeordnet und vorzugsweise drehfest mit der zweiten Schneidwalze verbunden ist.

11. Schneidwerk nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (40) und das zweite Zahnrad (42) die gleiche Anzahl von Zähnen (43, 44) haben.

12. Schneidwerk nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (40) und das zweite Zahnrad (42) als Synchronisationsräder des Schneidwerkes (1) ausgebildet sind.

13. Schneidwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (43) des ersten Zahnrades (40) und die Zähne (44) des zweiten Zahnrades (42) in einem Schrägungswinkel (45) zu der Drehachse (2, 4) des jeweiligen Zahnrades stehen, dessen Betrag zwischen 2° und 30°, vorzugsweise zwischen 5° und 20°, insbesondere bei etwa 10° liegt.