DE19820269C2 - Vorrichtung zum Schneiden eines Gutsstrangs in Scheiben - Google Patents
Vorrichtung zum Schneiden eines Gutsstrangs in ScheibenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden eines Gutsstrangs in Scheiben mit einer
Schneideinrichtung, einer Zuführeinrichtung für den Gutsstrang und einer
Aufnahmeeinrichtung für die von dem Gutsstrang abgeschnittenen Scheiben, wobei der
Gutsstrang mittels der Zuführeinrichtung im wesentlichen in vertikaler Richtung zu der
Schneideinrichtung hin bewegbar ist, mit der von dem unteren Ende des Gutsstrangs in einer
im wesentlichen horizontalen Schnittebene Scheiben abschneidbar sind, wobei des weiteren die
Schneideinrichtung ein Kreismesser aufweist, das an einem drehantreibbaren Antriebsarm
rotierbar ist.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US 4 685 364 bekannt. Das bei dieser
Maschine verwendete Kreismesser ist derart groß dimensioniert, daß ein geringeres Maß als
dessen Radius ausreichend ist, um Scheiben von dem Gutsstrang abzuschneiden. Der
Raumbedarf für eine derartige Maschine ist daher vergleichsweise groß bzw. es können bei
gegebenem Messerdurchmesser lediglich vergleichbar kleine Scheiben abgeschnitten werden.
Des weiteren ist ein Ablagetisch für die abgeschnittenen Scheiben in einem sehr großen
vertikalen Abstand von der Schnittebene angeordnet. Die abgeschnittenen Scheiben durchfallen
somit regelrecht eine Fallstrecke, bevor sie einen Ablagestapel bilden. Insbesondere bei
Schneidgut mit einem hohen Reibkoeffizienten zwischen Scheibe und Messer kommt es nach
vollständiger Abtrennung der Scheibe zu einer Impulsübertragung auf dieselbe, so daß diese,
wenn nicht weggeschleudert, so doch aus ihrer gewünschten rein vertikalen Flugbahn
abgelenkt wird.
Eine vom Funktionsprinzip ähnliche Schneidvorrichtung ist auch in der DE 42 20 602 A1
offenbart. Wiederum liegt ein derart groß ausgebildetes Kreismesser vor, das allein mit seinen
Randbereichen vollständige Scheiben des im Verhältnis hierzu kleinen Gutsstrangs zu trennen
vermag. Die. Zufuhr größerer Scheiben wird durch die Durchtrittsöffnung für das Produkt
sowie durch den Getriebekasten der Schneidvorrichtung verhindert. Außerdem tritt auch bei
dieser Vorrichtung wiederum eine gewisse "Freiflugstrecke" der abgeschnittenen Scheiben auf,
bevor diese nach Überbrückung eines Horizontalversatzes auf der Ablagefläche zur Auflage
gelangen. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist darin zu sehen, daß ein
hängender Produktvorschub nicht möglich ist, weshalb aufgrund der zwangsläufigen
Relativbewegung zwischen dem Gutsstrang und der Auflagefläche je nach den
Produkteigenschaften mehr oder weniger starke, reibkraftbedingte Unregelmäßigkeiten im
Vorschub auftreten.
Außerdem ist aus der DE 44 21 116 C1 eine Schneidmaschine bekannt, bei der die
Zuführeinrichtung als als vertikaler Schacht ausgebildet ist, in dem der zu schneidende
Gutsstrang an Greiferhaken hängend auf die Schneideinrichtung zubewegt wird. Die
Schneideinrichtung selbst ist als in einer horizontalen Ebene rotierendes Sichelmesser
ausgebildet, das um eine feststehende Drehachse rotiert und dabei den gesamten Querschnitt
des Zuführschachtes überstreicht.
Um beim Ablegen der abgeschnittenen Scheiben auf der als Förderband ausgebildeten
Aufnahmeeinrichtung unabhängig von der Höhe eines von den abgeschnittenen Scheiben
gebildeten Stapels stets die gleichen Bedingungen zu schaffen, ist bei der bekannten
Vorrichtung die Zuführeinrichtung derart kraftschlüssig mit der Aufnahmeeinrichtung
verbunden, daß die vertikale Abwärtsbewegung des Gutsstrangs und die vertikale
Abwärtsbewegung des jeweils entstehenden Stapels zwangsläufig synchron und mit derselben
konstanten Geschwindigkeit erfolgen.
Derartige Vorrichtungen haben sich in der Praxis grundsätzlich bewährt. Prinzipbedingt stoßen
sie jedoch dann an ihre Grenzen, wenn - einer allgemeinen Tendenz folgend - die
Schneidleistung weiter gesteigert und dabei gleichzeitig die Schneidqualität verbessert werden
soll. So läßt sich eine Verbesserung der Schneidqualität in der Regel nur noch über eine
Vergrößerung der Schneidenlänge erzielen. Hierdurch wird der effektive Keilwinkel an der
Schneidkante des Messers, der die wirksame Schärfe des Messers bestimmt, verkleinert. Es
kommt nämlich zu einer Vergrößerung der Geschwindigkeit des Messers senkrecht zur
Zustellrichtung im Verhältnis zu dessen Geschwindigkeit in Zustellrichtung, so daß ein stärker
ausgeprägter "ziehender Schnitt" vorliegt.
Bei dem verwendeten Sichelmesser ist das Verhältnis der vorstehend genannten
Geschwindigkeiten in der gewünschten Weise nur dadurch zu beeinflussen, daß die
Schneidenlänge insgesamt verlängert wird, das heißt, eine Spiralform mit einer geringeren
Radienzunahme pro Winkeleinheit gewählt wird. Dies führt aufgrund des insgesamt für die
Spirale zur Verfügung stehenden begrenzten Winkelbereichs zwangsläufig zu einer
Durchmesservergrößerung des Sichelmessers.
Hieraus resultiert zum einen der Nachteil, daß die Baugröße derartiger Maschinen anwächst,
was angesichts des Trends, solche Maschinen auch in Ladentheken oder Verkaufsräumen mit
begrenzten Platzverhältnissen aufzustellen, sehr unerwünscht ist. Zum anderen erhöhen sich
der Bauaufwand und die Kosten für derart große Sichelmesser. Außerdem kann die Drehzahl
sehr großer Sichelmesser aufgrund der nicht ausgeglichenen Massenkräfte nicht in der
erwünschten Weise gesteigert werden, weshalb die bekannten Maschinen hinsichtlich der
Schneidleistung vergleichsweise schnell an ihre Grenzen geraten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit der hohe
Schneidleistungen bei gleichzeitig sehr guter Schneidqualtität realisierbar sind. Des weiteren
soll der für eine derartige Maschine benötigte Bauraum möglichst klein gehalten werden.
Außerdem soll ein kontrolliertes Ablegen der abgeschnittenen scheiben ermöglicht werden.
Ausgehend von der Vorrichtung der eingangs beschriebenen gattungsgemäßen Art, wird diese Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drehachse des Kreismessers bei der Drehbewegung
des Antriebsarms den Förderquerschnitt der Zuführeinrichtung durchläuft und daß eine die
Scheiben aufnehmende Ablagefläche der Aufnahmeeinrichtung derart gegenüber der
Horizontalen geneigt angeordnet ist, daß zwischen der unteren Stirnseite des Gutsstrangs und
der Ablagefläche ein keilförmiger Spalt gebildet ist, in den der Antriebsarm der
Schneideinrichtung eindringt und wobei der Abstand der Ablagefläche zu der unteren Stirnseite
des Gutsstrangs so einstellbar ist, daß eine entstehende Scheibe mit einem Teil ihrer Fläche auf
der Ablagefläche aufliegt, bevor die Scheibe vollständig abgeschnitten ist.
Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Kreismesser verwendet wird, kann dessen
Drehzahl sehr hoch gewählt werden, so daß sich eine sehr große Schnittgeschwindigkeit
realisieren läßt. Bei geeigneter Abstimmung der Drehzahl des Antriebsarms und der Drehzahl
des Kreismessers (typischerweise liegt das Verhältnis der beiden Drehzahlen etwa bei 1 : 10, es
sind aber auch gänzlich andere Verhältnisse vorstellbar) lassen sich sehr kleine Werte des
effektiven Keilwinkels erzielen, so daß die Schärfe derartiger Messer ausgezeichnet ist.
Aufgrund der vertikalen Vorschubrichtung und der horizontalen Schnittebene werden die im
Entstehen begriffenen Scheiben in Folge der Schwerkraft nach unten aus der Schnittebene
abgelenkt, so daß hinreichend Raum für die Passage des Antriebsarms vorliegt. Dieser kann
sich daher zu einem nicht unbeträchtlichen Teil in den Förderquerschnitt erstrecken, weshalb
der Durchmesser des Kreismessers klein gehalten werden kann, insbesondere auch weil die
Drehachse des Messers bei einer Drehbewegung des Antriebsarms den Förderquerschnitt
durchläuft. Daraus ergibt sich eine insgesamt sehr kompakte Bauform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
Während die Massenkräfte des schnell rotierenden Kreismessers völlig ausgeglichen sind,
treten lediglich bei dem wesentlich langsamer rotierenden Antriebsarm vergleichsweise geringe
Massenkräfte auf, die jedoch z. B. mit Hilfe einer Ausgleichswelle ausgeglichen werden
können. Da der Antriebsarm gleichförmig umlaufend angetrieben wird, kann insofern auf eine
oszillierende Bewegung innerhalb eines Winkelbereichs kleiner als 360° verzichtet werden,
wodurch insoweit das Auftreten freier Massenkräfte vermieden wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist somit gegenüber der bekannten mit einem
Sichelmesser als Schneideinrichtung ausgestatteten Vorrichtung eine Vielzahl von Vorteilen
auf. Auf den ersten Blick mag die verwendete Schneideinrichtung in Form eines an einem
Antriebsarm rotierenden Kreismessers aufwendiger als die bekannte Verwendung eines
sichelförmigen Messers zu sein. Aufgrund der sehr guten erzielbaren Schneidqualitäten - bei
gleichzeitig geringer Baugröße und hoher Schneidleistung - werden diese scheinbaren
Nachteile in der Summe jedoch mehr als ausgeglichen.
Durch die Neigung der Abnahmefläche wird in dem Bereich des Querschnitts des Gutsstrangs,
der am Ende des Schneidvorgangs über einen Restquerschnitt mit der gerade abgeschnittenen
Scheibe in Verbindung steht, der vertikale Abstand zwischen der Schneidebene und der
Ablagefläche verkürzt. Auf diese Weise kann für die abzuschneidende Scheibe noch vor ihrer
vollständigen Abtrennung eine vergrößerte Auflagefläche geschaffen werden. Eine derartige
Auflagefläche ist deshalb erforderlich, um in der Endphase des Schneidvorgangs eine
unkontrollierte Schleuderbewegung der Scheibe zu verhindern. Diese wird nämlich aufgrund
ihrer reibungsbehafteten Teilauflage auf der Ablagefläche an einer unerwünschten
Relativbewegung zu der Ablagefläche gehindert.
Bei einer wie vorstehend beschrieben geneigten Ablagefläche kann daher der Abstand zwischen
der Schnittebene und der Ablagefläche, in dem der Drehachse des Antriebsarms zugewandten
Bereich vergrößert werden, ohne daß zumindest eine teilweise Auflage der gerade
abgeschnittenen Scheibe in der Endphase des Schneidvorgangs verlorengeht. Hierdurch wird
auch bei geringen Abständen zwischen der Auflagefläche und der Schneidebene in dem der
Drehachse des Antriebsarms abgewandten Bereich ein hinreichend großer Zwischenraum für
den Antriebsarm geschaffen.
Die Erfindung weiter ausgestaltend wird vorgeschlagen, daß die Aufnahmeeinrichtung als
Förderband ausgebildet ist, das getaktet antreibbar ist und dessen Förderrichtung von der
Drehachse des Antriebsarms weg weist (Anspruch 2).
Auf diese Weise ist eine geschuppte bzw. geschindelte Ablage der geschnittenen Scheiben
möglich. Aufgrund des getakteten Abtransports wird verhindert, daß der Antriebsarm auch bei
dicken Scheiben bzw. knappen Platzverhältnissen mit den abgeschnittenen Scheiben kollidiert,
die bei ungetaktetem Förderbandantrieb aufgrund ihrer teilweisen Auflage auf der Ablagefläche
in Bereiche transportiert würden, die der Antriebsarm durchläuft.
Der Bauaufwand für die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich besonders niedrig halten,
wenn der Antriebsarm und das Kreismesser von einem gemeinsamen Elektromotor angetrieben
werden (Anspruch 3). Bei Verwendung eines Getriebemotors läßt sich dabei eine hinreichend stark
untersetzte Getriebeausgangswelle für den Antrieb des Antriebsarms nutzen, während der
Antrieb des Kreismessers, der beispielsweise über einen in dem Antriebsarm angeordneten
Riementrieb erfolgt, direkt mit der entsprechend höheren Motordrehzahl erfolgt.
Ferner wird vorgeschlagen, daß der Antrieb des Antriebsarms über eine Hohlwelle und der
Antrieb des Kreismessers über eine in der Hohlwelle rotierende Messerwelle erfolgt (Anspruch 4).
Schließlich ist noch vorgesehen, den Antrieb des Antriebsarms unterhalb der Schnittebene
anzuordnen (Anspruch 5).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels einer Schneidvorrichtung,
die in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1.
Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung 1 zum Schneiden eines Gutsstrangs 20 in
Scheiben 23 besteht im wesentlichen aus einer Schneidvorrichtung 2, einer Zuführeinrichtung 3
für den Gutsstrang 20 und einer Aufnahmeeinrichtung 4 für die von dem Gutsstrang 20
abgeschnittenen Scheiben 23.
Die Schneideinrichtung 2 besteht aus einem um eine Drehachse 5 antreibbaren Antriebsarm 6.
An dem der Drehachse 5 gegenüberliegenden Ende des Antriebsarms 6 befindet sich die
Drehachse 7 eines ebenfalls drehantreibbaren Kreismessers 8. Der Antrieb des Antriebsarms 6
erfolgt über eine Hohlwelle 9, die aus einem an einen Elektromotor 10 angeflanschten Getriebe
11 herausgeführt ist. Der Antrieb des Kreismessers 8 erfolgt innerhalb des Antriebsarms 6 über
einen Riementrieb 12 und des weiteren über eine innerhalb der Hohlwelle 9 angeordnete
Messerwelle 13. Während die Hohlwelle 9 mit einer gegenüber der Motordrehzahl um den
Faktor 10 verminderten Drehzahl rotiert, wird die Messerwelle 13 mit der vollen Motordrehzahl
betrieben. Aus diesem Grund rotiert das Kreismesser 8 - bei einer Übersetzung des
Riementriebs 12 von 1 : 1 - mit zehnfacher Drehzahl des Antriebsarms 6. Für den Antrieb der
Hohlwelle 9 und des Messerwelle 13 dient derselbe Elektromotor 10.
In den Fig. 1 bis 3 ist das Kreismesser 8 bzw. dessen Umrißlinie in verschiedenen
Positionen dargestellt. In Fig. 3 ist auch eine Einhüllende 14 sämtlicher Stellungen des
planetenartig mit dem Antriebsarm 6 rotierenden Kreismessers 8 dargestellt. Aus Fig. 3 läßt
sich ebenfalls entnehmen, daß der Radius des Kreismessers 8 geringfügig größer als der Radius
des Kreises 15 ist, auf dem sich die Drehachse 7 des Kreismessers 8 bewegt.
In Fig. 3 ist des weiteren dargestellt, daß der Antriebsarm 6 entgegen dem Uhrzeigersinn
(Pfeil 16) rotiert, während sich das Kreismesser 8 im Uhrzeigersinn (Pfeil 17) dreht. Während
der Rotation des Antriebsarms 6 dringt die Drehachse 7 des Kreismessers 8 in den
rechteckförmigen Querschnitt 18 der Zuführeinrichtung 3 ein.
Die Zuführeinrichtung 3 ist in bekannter Weise ausgeführt und weist ein nicht dargestelltes mit
Greiferhaken versehenes Aufnahmeelement für den hängend gelagerten Gutsstrang 20 auf. Die
Zuführeinrichtung 3 ist ferner mit einem im Querschnitt rechteckförmigen Zuführschacht 19
versehen. Der Gutsstrang 20 ist in einem der Schneideinrichtung 2 zugewandten Endabschnitt
an eine Wand des Zuführschachts 19 anpreßbar, um für eine hinreichende Fixierung während
des Schneidvorgangs zu sorgen.
Die Aufnahmeeinrichtung 4 ist in Form eines Förderbandes 21 ausgebildet, dessen von dem
Obertrum gebildete Ablagefläche 22 gegenüber der Horizontalen derart geneigt angeordnet ist,
daß zwischen der unteren Stirnseite des Gutsstrangs 20 und der Ablagefläche 22 ein
keilförmiger Spalt gebildet ist, in den der Antriebsarm 6 der Schneideinrichtung 2 bei seiner
Drehbewegung eintauchen kann. Aufgrund dieser geneigten Ausrichtung des Förderbandes 21
kommt ein hinreichend großer Flächenteil einer gerade im Entstehen begriffenen Scheibe 23
mit der Ablagefläche 22 in Berührung. Auf diese Weise ist vor der vollständigen Abtrennung
der Scheibe 23 für eine ausreichende Reibkraft zwischen der Scheibe 23 und der Ablagefläche
22 gewährleistet, so daß es zu keiner unkontrollierten Schleuderbewegung der Scheibe 23 nach
deren vollständiger Abtrennung kommen kann. Somit kann in Verbindung mit einem
getakteten Antrieb des Förderbandes 22 eine geordnete und geometriegenaue Schindelablage
der Scheiben 23 erzielt werden.
Die von dem Förderband 21 aufgenommenen Scheibenpakete werden von einer nicht
dargestellten weiteren Fördereinrichtung zu geeigneten Verpackungs- oder
Abnahmeeinrichtungen weitergeleitet.
Die Vorrichtung 1 eignet sich jedoch nicht nur zur geschuppten bzw. geschindelten Ablage der
Scheiben 23. Vielmehr ist bei einer dann vorzugsweise horizontal ausgerichteten
Aufnahmeeinrichtung auch eine gestapelte Ablage der Scheiben möglich. Es liegt ebenfalls im
Rahmen der Erfindung, die Vorrichtung 1 mit einer vertikal verfahrbaren Ablagefläche zu
versehen, deren Bewegung vorteilhafterweise mit der Vorschubbewegung des Gutsstrangs 20
synchronisiert ist, um während des gesamten Schneidvorgangs gleichbleibende
Ablagebedingungen für die geschnittenen Scheiben zu gewährleisten.
Claims (5)
1. Vorrichtung zum Schneiden eines Gutsstrangs in Scheiben mit einer Schneideinrichtung
(2), einer Zuführeinrichtung für den Gutsstrang (20) und einer Aufnahmeeinrichtung (4)
für die von dem Gutsstrang (20) abgeschnittenen Scheiben (23), wobei der Gutsstrang
mittels der Zuführeinrichtung im wesentlichen in vertikaler Richtung zu der Schneid
einrichtung (2) hin bewegbar ist, mit der von dem unteren Ende des Gutsstrangs (20) in
einer im wesentlichen horizontalen Schnittebene Scheiben (23) abschneidbar sind, wo
bei des weiteren die Schneideinrichtung (2) ein Kreismesser (8) aufweist, das an einem
drehantreibbaren Antriebsarm (6) rotierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh
achse (7) des Kreismessers (8) bei der Drehbewegung des Antriebsarms (6) den Förder
querschnitt (18) der Zuführeinrichtung (3) durchläuft und daß eine die Scheiben (23)
aufnehmende Ablagefläche (22) der Aufnahmeeinrichtung (4) derart gegenüber der Ho
rizontalen geneigt angeordnet ist, daß zwischen der unteren Stirnseite des Gutsstrangs
(20) und der Ablagefläche (22) ein keilförmiger Spalt gebildet ist, in den der Antriebs
arm (6) der Schneideinrichtung (2) eindringt und wobei der Abstand der Ablagefläche
(22) zu der unteren Stirnseite des Gutsstrangs (20) so einstellbar ist, daß eine entstehen
de Scheibe (23) mit einem Teil ihrer Fläche auf der Ablagefläche (22) aufliegt, bevor
die Scheibe (23) vollständig abgeschnitten ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung
(4) als Förderband (21) ausgebildet ist, das getaktet antreibbar ist und dessen Förderrich
tung von der Drehachse (5) des Antriebsarms (6) wegweist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der An
triebsarm (6) und das Kreismesser (8) von einem gemeinsamen Elektromotor (10) an
treibbar sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der An
trieb des Antriebsarms (6) über eine Hohlwelle (9) und der Antrieb des Kreismessers (8)
über eine in der Hohlwelle (9) rotierende Messerwelle (13) erfolgt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der An
trieb des Antriebsarms (6) unterhalb der Schnittebene angeordnet ist.
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