DE2230477A1 - Querschneider - Google Patents

Description

• "Querschneider" Gegenstand der Erfindung ist ein Quersciineider mit mindestens einem rotierenden Messerbalken zur Unterteilung von balinförmigem Gut, wie Papier, Pappe oder Kundststoff, dem die i\ntriebsdrelibewegu'ng über ein stufenlos verstellbares Drehzahlregelgetriebe, einem sogenannten Formatgetriebe, und über ein nachgeschaltetes Ausgleichgetriebe zugeführt wird, wobei Drehzablregelgetriebe und Ausgleichgetriebe mechanisch nicht miteinander verbunden sind.
• Bei diesen zum Stand der Technik zählenden Querschneidern fällt dem Drehzahlregelgetriebe die Aufgabe zu, das Messer des rotierenden Querschneiders mit einer Drehzahl anzutreiben, bei der das Verhältnis Bahngeschwindigkeit zu Messerdrehzahl gleich der Länge des von der Bahn abzutrennenden Bogens ist. Das Ausgleicligetriebe hingegen sorgt fiir den Gleichlauf des Messers mit der zu schneidenden Materialbahn. Fin exakter Gleichlauf zwischen Messer und Materialbahn wird in der Praxis nur selten erreicht. Zum sauberen Abtrennen der einzeLnen lSögen von der Materialbahn reicht es aus, wenn Bahngeschwindigkeit und Messergeschwindigkeit etwa den gleichen Wert haben, also einen 1Xert, bei dem die beim Schneidvorgang auftretende Dehnung des Bahmnaterials unterhalb der Reißfestigkeit des zu schneidenden Materials liegt oder das Stauchen der Materialbahn durch das Messer keine Änderung der Planlage der Materialbahn nacll sich zieht. Um die Bedienung eines rotierenden Querschneiders zu vereinfachen, hat man die V erstel lmechanismen von Drehzahlregelgetriebe und Ausgleichge triebe mechanisch miteinander verbunden, so daß beide Getriebe sich gleichzeitig und somit Abhängig voneinander verstellen lassen. Infolgedessen muß die Finstellung des Ausgleichgetriebes der Finstellung des Drehzahlregelgetriebes, also der Bogenlänge, folgen. Da aber zwischen der Bogenlänge und der Gleichlaufregelung des beispielsweise als Doppelkurbelgetriebe ausgebildeten Ausgleichgetriebes keine lineare Ab11ängigkeit besteht, laufen Messer und Bahn nur in einem bzw. in zwei Einstellungen exakt gleich, und zwar da, wo sich ihre Kennlinien berühren bzw. schneiden, während sie im übrigen Teil ihres Einstellbereiches in ihrer Geschwindigkeit streckenweise erheblich voneinander abweichen. Um die Messergeschwindigkeit bei allen Messerdrehzahlen des Drelizahlregelgetriebes der Geschwindigkeit der Materialbahn optimal anpassen zu können, hat man daher verschiedentlich die Einstellung des Ausgleichgetriebes von der Einstellung des Drehzahlregelgetriebes getrennt und den damit verbundenen zusätzlichen Bedienungsaufwand für den Querschneider in Kauf genommen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, bei rotierenden Querschneidern, bei denen der Einstellungsmechanismus des Dreh@ahlregetriebes und der Einstellmechanismus des Ausgleichgetriebes mechanisch nicht mit einander verbunden sind, das Ausgleichgetriene so zu steuern, daß es die Messergeschwindigkeit bei allen M@sserdrehzahlen optimal an die Geschwindigkeit der Materialbahn anpa@@.
• Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Er-ndung von einem Querschneider mit mindestens einem rotierenden Messe£atken zur Unterteilung von bahnförmigem Gut aus, dem die antriebsdrehbewegung über ein stufenlos verstellbares Drehzahlregelgetriebe und iiber ein nachgeschaltetes Ausgleichgetriebe zugeführt wird, wobei die Verstellmechanismen von Drehzahl regelget riebe und Ausgleichgetriebe mechanisch nicht miteinander verbunden sind. Die Lösung kennzeichnet sich dadurch, daß der Regelbereich des Drehzahlregelgetriebes in einzelne Abschnitte unterteilt und jeder Abschnitt durch ein Sollwertsignal bestimmt ist, und das Ausgleichgetriebe stufenweise verstellbar und jede seiner Einstellungen durch ein Istwertsignal bestimmt ist, wobei die Sollwert- Istwertdifferenz ein die Einstellung des Ausgleichgetriebes bewirkendes, das Istwertsignal an das Sollwertsignal heranflthrendes Ausgangssignal bildet. Mit 11hilfe der Sollwert- Istwertdifferenz soll nach der vorgeschlagenen Lösung stets die Einstellung des Ausgleichgetriebes selbständig angesteuert werden, so daß sich die Messergeschwindigkeit während des Schneidvorganges der Geschwindigkeit der Materialbahn weitgehend anpaßt. Da ein exakter Gleichlauf zwischen dem Messer und der Materialbahn nicht unbedingt erforderlich ist, sondern bereits eine in bestimmten Grenzen liegende Näherung beider Geschwindigkeiten zur Erzielung eines weitgehend rechtwinklig verlaufenden, sauberen Schnittes ausreicht, genügt es, das Ausgleichgetriebe stufenweise zu verstellen. Mit dieser stufenweisen Unterteilung des Verstellbereiches und der mit 1hilfe der Sollwert- Istwertdifferenz vorgeschlagenen Zuordnung der einzelnen Verstellbereiche zu einem der Drehzahlbereiche des stufenlos verstellbaren Drehzahlregelgetriebes, sind größere Abweichungen der beiden Getriebekennlinien, wie sie sich bei einer mechanischen Kopplung der Einstellmechanismen beider Getriebe nicht vermeiden lassen, ausgeschlossen.
• Auf diese Weise wird eine Kopplung beider Getriebe erreicht, die es dem Bedienungsmann gestattet, mit der entsprechenden Einstellung des Drehzahlregelgetriebes gleichzeitig auch eine optimale Einstellung des Ausgleichgetriebes vorzunehmen, wie sie bisher nur bei getrennter Einstellung von Drehzahlregelgetriebe und Ausgleichgetriebe möglich war. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt daher nicht nur in der schnelleren Einstellmöglichkeit des Querschneiders, und in der damit verbundenen Reduzierung des Verschnittes, sondern außerdem auch in einer Vereinfachung der ilaulängenregelung, da jetzt die Regelung der 11baulänge oder I3ogenlänge allein über das Drehzahlregelgetriebe erfolgen und dadurch auch die Lebensdauer des durch die großen Massenkräfte der Messerbalken hoch beanspruchten Verstellmechanismus verlängert werden kann.
• Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal kann der Querschneider mit einem mit dem Drehzahlregelgetriebe gekuppelten Schrittschaltwerk ausgerlistet sein, das im Zusammenwirken mit einem Widerstandsnetzwerk das Sollwertsignal bildet, und außerdem ein mit dem Ausgleichgetriebe gekuppeltes Mehrgangswendelpotentiometer aufweisen, das das Istwertsignal bildet, sowie mit einem Sollwert- und Istwertsignal in ein Ausgangssignal umformenden Differenzverstärker versehen sein, der über eine Steuerung auf den Stellmotor des Ausgleichgetriebes einwirkt. Während das Schrittschaltwerk jedem einzelnen Drehzahlbereicli des Drehzaiilregelgetriebes ein bestimmtes Sollwertsignal zuordnet, werden die dem Differenzverstärker zusammen mit dem Sollwertsignal zugefillirten istwertsignale von den einzelnen Schaltstufen des Ausgleichgetriebes mit 11hilfe des Mehrfachwendelpotentiometers gebildet. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers sorgt somit stets dafür, daß für jeden Drehzahlbereich des Drehzahlregelgetriebes die jeweils beste Einstufung des Ausgleichgetriebes erfolgt, und zwar eine Finstufung, bei der die Sollwert-Istwertdifferenz Null wird.
• Das Schrittschaltwerk des Drehzahlregelgetriebes kann als Kopierwerk, insbesondere als Meh rfachnockenschalter ausgeführt sein. Mit solchen Kopierwerken bzw. Mehrfachnockenschaltern läßt sich der ganze Arbeitsbereich des Drehzahlregelgetriebes bequem in einzelne Abschnitte unterteilen, die jeweils durch ein Ausgangssignal des Kopierwerkes bzw. des Mehrfachnockenschalters gekennzeichnet sind.
• Bei Querschneidern, die mit einer automatischen Formateinstellung ausgestattet sind, kann die zum Nachfiiiiren des Ausgleichgetriebes erforderliche Sollwertspannung dem zur Einstellung des Drehzahlregelgetriebes dienenden Dekadenschalter entnommen und über ein Widerstandsnetzwerk dem Differenzverstärker zugeführt werden. Ein besonders Schrittschaltwerk, das den einzelnen Drelizaiilbereichen des Drehzahlregelgetriebes jeweils einen besonderen Sollwert zuordnet, ist dann überflüssig.
• Zweckmäßigerweise ist das Ausgleichgetriebe mit einer es in seinen einzelnen Betriebsstellungen festlegenden, den Stellmotor entlastenden Arretierung ausgerüstet. Diese Arretierung kann zusammen mit dem Ausgleichgetriebe steuerbar sein. Bildet man diese Arretierung als eine den Vers;t,ellmechanismus verspannende Klemmvorrichtung aus, so entlastet sie neben dem Stellmotor auch den Verstellmechanismus des Ausgleichgetriebes von den beim Betrieb des Querschneiders auftretenden großen Massenkräften und reduziert dadurch den besonders großen Verschleiß der Getriebeteile dieses Mechanismus.
• Eine noch weitergehendere Anpassung der Messergeschwindigkeit an die Geschwindigkeit'der Materialbahn erreicht man, wenn man das Ausgleichgetriebe als umlaufende Kurbelschleife ausbildet. Die Kennlinie eines so ausgebildeten Ausgleichgetriebes hat einen ähnlichen Verlauf wie die Kennlinie des Drehzahlregelgetriebes, so daß bei der vorgeschlagenen stufenweisen Unterteilung des Verstellbereiches des Ausgleichgetriebes die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Materialbahn und Messer besonders klein wird.
• Ein Ausffflrungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt: Es zeigen: Fig. 1 das Antriebsschema eines Querschneiders in einer perspektivischen Ansicht; Fig. 2 ein der Fig. 1 entsprechendes Antriebsschema mit anstelle eines Doppelkurbelgetriebes angeordneter umlaufender Kurbelschleife; Fig. 3 ein Blockschaltbild der Steuerung des Querschneiders; Fig. 4 eine andere Möglichkeit zur Steuerung des Querschneiders.
• Die Wellpappenbahn A läuft mit konstanter Geschwindigkeit zwischen den beiden Messerbalken 1, 2 hindurch, die beide mit je einem sich über die Balkenlänge erstreckenden Messer 3 besetzt sind. Beide Messerbalken sind durch nicht dargestellte Zahnradpaare getrieblich miteinander verbunden und laufen mit entgegengesetztem Drehsinn in Pfeilrichtung 4 um. Dabei schneiden sie die sich bewegende Wellpappenbahn A in einzelne Bögen, deren Länge durch den Quotienten aus Bahngeschwindigkeit und Drehzahl der Messerbalken bestimmt wird. Damit ein sauberer, rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Wellpappenbahn verlaufender Schnitt entsteht, müssen die Bahngeschwindigkeit und die Messergeschwindigkeit während des Schneidvorganges in etwa übereinstimmen. Infolgedessen muß beim 11erstellen kurzer Bögen die Winkelgeschwindigkeit der dabei mit hoher Drehzahl umlaufenden Messerbalken 1, 2 während des eigentlichen Schneidvorganges gegebenenfalls reduziert und beim Abtrennen langer Bögen die Winkelgeschwindigkeit der beiden mit niedrigerer Drehzahl umlaufenden Messerbalken 1, 2 während des Schneidvorganges gegebenenfalls beschleunigt werden. DieseS fortwährende Anpassen der Umlaufgeschwindigkeit beider Messerbalken 1, 2 an die Bahngeschwindigkeit der zu unterteilenden Materialbahn wird durch das Ausgleichgetriebe 5 vorgenommen, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) ali Doppelkurbelgetriebe ausgebildet ist.
• Die Drehbewegung für den Querschneider wird bei 6 in das stufenlos verstellbare Drehzahlregelgetriebe 7 eingeleitet, untersetzt und der Welle 8 des Ausgleichgetriebes 5 zugefillrrt, fieber das Ritzel 9 geht diese Drehbewegung dann in das innen verzahnte Rad 10 des Ausgleichgetriebes 5 über, an dessen Umfang, bei 1l, die Koppel 12 schwenkbar angreift. Am entgegengesetzten Ende, bei 13, steht die Koppel gelenkig mit der Kurbel 14 in Verbindung, die an ihrem entgegengesetzten Ende drehfest mit der Welle 15 des unteren Messer balkens 2 verbunden ist. Das innen verzahnte Rad 10 stützt sich mit seiner Nabe 16 drehbar auf dem Zapfen 17 ab. Letzterer wird von der Stellscheibe 18 gehalten, die zentrisch zur Welle 8 des Ausgleichgetriebes 5 liegt.
• Mittels einer Schnecke 19, die mit der als Schneckenrad ausgebildeten Stellscheibe 18 kämmt, wird die Stellbewegung in das Ausgleichgetriebe 5 eingeleitet. Dabei dreht der Stellmotor 20 die Stellscheibe 18 um die Welle 8 und verschwenkt damit auch den das Rad 10 tragenden Zapfen 17 um einen gewissen Winkel. infolgedessen ändert sich die Gestellänge des Ausgleichgetriebes 5, die durch den Zapfen 17 und die Welle 15 bestimmt wird, und damit auch der Ungleichförmigkeitsgrad des Ausgleichgetriebes. Bei der richtigen Einstellung der Stellscheibe 18 wird daher die Drehbewegung des Drehzahlregelgetriebes 7 mit Hilfe des Ausgleichgetriebes stets so auf die beiden Messerbalken 1, 2 übertragen, daß die Messer 3 sich in der Schneidphase mit einer der Bahngeschwindigkeit weitgehend entsprechenden Umlaufgeschwindigkeit bewegen.
• Eine Spannvorrichtung 21, die aus zwei Klemmbacken besteht, umgreift den Bund 22 der Stellscheibe 18. Sie wird über das 1tebelgestänge 23 von einem bei 24 gehaltenen ilydraulikzylinder 25 immer dann betätigt, wenn die Stellbewegung der Scheibe 1 abgeschlossen ist. In ihrer Sperrstellung blockiert die spannvorricht,;ung 21 den Verstellmechanismus. Dabei stützt sie die Stellscheibe 18 ab, entlastet somit deren Lagerung und verhindert, daß die beim ständigen Beschleunigen oder Verzögern der beiden Messerbalken 1, 2 auftretenden Reaktionskräfte den Stellmechanismus und den Stellmotor 20 belasten.
• Wie in dem Ausführungsbeispiel nach der Figur 2dargestellt, kann das Ausgleichgetriebe 5 audi als umlaufende Kurbelschleife ausgebildet sein. Die fest mit der Welle 15 des unteren Messerbalkens 2 des Querschneiders verkeilte Kurbel 26 gleitet hier mit ihrem freien Ende in einer FiUlrung 27, die um den Bolzen 11,am Umfang des innen verzahnten Rades 10,drehbar gelagert ist. Sie läuft unter dem Einfluß der gleichförmigen Drehung des Rades 10 bei jeder Umdrehung mit wechselnder Winkelgeschwindigkeit um und paßt die Umfangsgeschwindigkeit der Messer 3 im Schneidbereich der Geschwindigkeit der zu unterteilenden Materialbahn an. Da die Kennlinie eines als umlaufende Kurbel schleife ausgebildeten Ausgleichgetriebes 5 der Kennlinie des Drehzahlregelgetriebes 7 näher kommt als die Kennlinie des als Doppelkurbelgetriebe ausgebildeten Ausgleicligetriebes 5, wird mit diesem Getriebe eine noch weitergehende Annäherung zwischen Bahngeschwindigkeit und Messergeschwindigkeit, vor allem in den Randzonen des Verstellbereiches erzielt.
• Nach dem Blockschaltbild in der Figur 3, ist das Drehzahlregelgetriebe 7 gleichfalls mit einem Stellmotor 2& ausgestattet, der mit einem Schrittschaltwerk 29, beispielsweise mit einem Kopierwerk oder Mehrfachnockenschalter, gekuppelt ist. Über die Formateinstellung 30 wird mit Hilfe der Steuerung 31 der Stellmotor 28 von lland betätigt und das Drehzahlregelgetriebe 7 so eingestellt, daß die beiden Messerbalken 1, 2 des Querschneiders mit einer I)rehzalil umlaufen, bei der das Verhältnis Bahngeschwindigkeit zu Messerdrehzahl die gewünschte Hautänge (flogenlänge) ergibt. Je nach Drehzahleinstellung liefert das Schrittschaltwerk 29 über ein Widerstandsnetzwerk 32 eine Sollwertspannung, die dem Differenzverstärker 33 zufließt. Außerdem wird der Differenzverstärker 33 mit einer Istwertspannung versorgt, die mit Hilfe eines Mehrfachwendelpotentiometers 34 gebildet wird. Da der Stellmotor 20, der über die Schnecke 19 und die Stellscheibe 18 das Ausgleichgetriebe 5 in die richtige Btriebsstellung bringt (Fig. 1 bzw. 2), mit dem Melirfachwendelpotentiometer 34 gekuppelt ist, gibt die vor dem Differenzverstärker 33 anstehende Istwertspannung stets die jeweilige Einstellung des Ausgleichgetriebes 5, also des Doppelkurbelgetriebes oder der umlaufenden Kurbelschleife, wieder. Solange Sollwert- und lstwcrtspannung sich nicht angeglicllen haben, führt die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 33 über den Stellmotor 20 das Ausgleichgetriebe 5 nach. Erst wenn diese Sollwert- istwertdifferenz abgeklungen, also Null ist, trennt die Steuerung 35 den Stellmotor 29 vom Netz 36. In der dann gerade eingenommenen Stellung wird das Ausgleiciigetriebe 5 augenblicklich durch die Spannvorrichtung 21 festgelegt.
• Bei Querschneidern, die mit einer automatischen Formateinstellung 37 ausgerüstet sind, wirken einzelne Dekadenschalter a, b, c, d, die die Formateinstellung bilden und sie im Meter Dezimeter-, Zentimeter- und Millimeterbereich einstellen, über ein Widerstandsnetzwerk 38 auf einen Differenzverstärker 39 ein. Der von ihnen bestimmte und dem Differenzverstärker 39 zufließende Sollwert wird hier gegen einen vom Drehzahlregelgetriebe 7 bestimmten Istwert geschaltet, verglichen und die so gebildete Sollwert- Istwertdifferenz zur Betätigung einer Steuerung 40 benutzt, mittels der der Stellmotor 41 im richtigen Drehsinn an Spannung gelegt wird. Als Istwert dient hier der Quotient der Spannungen zweier Tachogeneratoren 42, 43, die mit der Antriebswelle 6 bzw. mit der Abtriebswelle 44 des Drehzahlregelgetriebes 7 gekuppelt sind. Da die Antriebswelle 6 ihre Drehbewegung von der nicht dargestellten Heiz- und Kühlpartie einer Wellpappenmaschine bezieht, ist- die von dem ()uotienten der beiden Tachogeneratoren 42, 43 gebildete Istwertspannung unabhängig von Schwankungen bzw. Änderungen der Geschwindigkeit der Wellpappenbahn A. Die zur Einstellung des Drehzahlregelgetriebes erforderliche Sollwertspannung wird nun erfindungsgemäß benutzt, um auch das Ausgleichgetriebe 5 einzustellen. Dazu sind in dem ausführungsbeispiel nach der Figur 4 die Dekadenschalter a, b, c, mit deren Hilfe die Bogenlängeneinstellung im Meter-, Dezimeter- und Zentimeterbereich vorgenommen wird, über das Widerstandsnetzwerk 32 mit dem Differenzverstärker 33 verbunden. Da die vorgeschlagene Steuerung des Querschneiders nur eine weitgehende Anpassung der Messergeschwindigkeiten an die Bahngeschwindigkeit anstrebt, kann hier auf die Verbindung des Dekadenschalters d, mit dessen Hilfe die Millimetereinstellung der Bogenlänge vorgenommen wird mit dem Widerstandsnetzwerk 32 bzw. dem Differenzverstärker 33 verzichtet werden. Im übrigen arbeitet die Steuerung wie in dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel nach der Figur 3; es wird also auch hier mit 1hilfe eines vom Differenzverstärker 33 ausgehenden Signals durch die Steuerung 35 der Stellmotor 20 im richtigen Drehsinn an Spannung gelegt und die Einstellung des Ausgleichgetriebes 5 so lange korrigiert bis die Ausgangsspannung des Mdirfachwendelpotentiometers 34 sich der Sollwertspannung angeglidien hat.

Claims (8)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Querschneider mit mindestens einem rotierenden Messerbalken r Unterteilung von bahnförmigem Gut, wie Papier, Pappe oder Kunststoff, dem die Antriebsdrehbewegung über ein stufenlos verstellbare Drehzahlregelgetriebe (Formatgetriebe) und über ein nachgeschaltetes Ausgleichgetriebe zugeführt wird, wobei die Verstellmechanismen von Drehzahlregelgetriebe und Ausgleicliget riebe mechanisch nicht miteinander verbunden sind, datlurcl1 gekennzeichnet, daß der Regelbereich des Drchzahlregelgetriebes (7) in einzelne Abschnitte unterteilt und jeder Abschnitt durch ein Sollwertsignal bestimmt ist, und daß das ausgleichgetriebe (5)stufenweise verstellbar und jede seiner Einstellungen durcli ein Istwertsignal bestimmt ist, wobei die Sollwert- Istwertdifferenz ein die optimal Einstellung des Ausgleichgetriebes (5) Bewirkendes, das Istwertsignal an des Sollwertsignal heranführendes Ausgangssignal bildet.

2. Querschneider nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein mit dem Drehzahlregelgetriebe (7) gekuppeltes Schrittschaltwerk (29), das im Zusammenwirken mit einem Widerstandsnetzwek (32) das Sollwertsignal bildet, und ein mit dem Ausgleichgetriebe (5) gekuppeites Mchrgangswendelpotentiometer (34), das das Istwertsignal bildet, sowie einen Sollwert- und Istwertsignal in ein Ausgangssignal umformenden Differenzverstärker (33), der über eine Steuerung (35) auf den Stellmotor (20) des Ausgleichgetriebes (5) einwirkt.

3. Querschneider nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schrittschaltwerk (29) des Drchzahlregelgetriebes (7) als Kopierwerk, insbesondere als Mehrfaciinockenschalter ausgeführt ist.

4. Querschneider nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, der mit einer automatischen Formateinstellung ausgestattet ist, da(lurcIi gekennzeichnet, daß die zum Nacliführen des Ausgleichgetriebes (5) erforderliche Sollwertspannung dem zur Einstellung des Drehzahlregelgetriebes (7) dienenden Dekadenschalter (37) entnommen und über ein Widerstandsnetzwerk (32) dem i)ifferenzverstärker (33) zugeführt wird.

5. Querschneider nach den Ansprüchen 1 I>is 4, gekennzeichnet durch eine das Ausgleichgetriebe (5) in seinen einzelnen Betriebsstellungen festlegende und den Stellmotor (20) entlastende Arretierung (21).

6. puersc}1neider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierung (21) zusammen mit dem Ausgleicligetriebe (5) steuerbar ist.

7. uerschneider nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierung (21) als eine den Stellmechanismus (1, 19) verspannende Klemmvorrichtung ausgebildet ist.

8. Querschneider nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine umlaufende Kurbelschleife (26, 27) das Ausgleicligetriebe (5) bildet.

L e e r s e i t e