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Bahnschneidemaschine
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Abschneiden oder
Abscheren einer Bahn, wie sie in Büromaschinen, z. B. Kopierern und Reproduktionsapparaten,Verwendung
findet.
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Bekannte derartige Schneidevorrichtungen vom "Guillotine"-Typ besitzen
eine sich geradlinig bewegende Klinge oder @ein Scherblatt. Bei einem anderen bekannten
Maschinentyp wird eine irehklinge um einen vorgegebenen Winkel verdreht und kehrt
danach in ihre Ausgangsposition zurück. Nachteilig bei diesen bekannten Vorrichtungen
ist die kurze Lebensdauer der Schneiden oder Schneidkanten, die durch zweimaliges
Anschlagen oder Berühren pro Schneidvorgang zwischen dem bewegten Scherblatt und
einer stationären Klinge bedingt sind und bei hohen Fördergeschwindigkeiten der
Bahn zum Einklemmen führen können. Daraus ergibt sich eine maximale Fördergeschwindigkeit
der Bahn von nur 3 m/min bei den "Guillotine"-Typen oder bei den ~Rotar'.'--Schneidemaschinen,
die einen Magnetstößel verwenden, Zur VergróBerung der Fördergeschwindigkeit der
Bahn
ist von der Anmelderin eine vollumlaufende Sehneidevorrichtung entwickelt worden
(US-Anmeldung No. 613 499).
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Bei einem umlaufenden Scherblatt einer derartigen Rotations-Schneidemaschine
ist es von erheblicher Bedeutung, daß das Blatt nach jedem Schneidvorgang in der
gleichen Position gestoppt wird. Bei Nichteinhalten dieser Forderung kann die von
dem umlauf enden Scherblatt abgeschnittene Blattgröße variieren, weil die Zeitspanne
vom Beginn der Verdrehung bis zum Schneiden nicht festliegt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schneidevorrichtung für schnellaufende
Bahnen zu schaffen, deren bewegliches Scherblatt genau in einer vorbestimmten Position
gestoppt werden kann, die leichtgewichtig, mechanisch einfach aufgebaut, betriebssicher
und auf einfache Weise herzustellen ist, und die die Bahn sauber und ohne Schlaggeräusch
in gleichbleibende Blattgrößen schneiden kann.
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Die erfindungsgemäße Rotations-Bahnschneidevorrichtung enthält ein
an einer Welle montiertes umlaufendes Scherblatt mit einer Scher- oder Schneidkante,
eine stationäre Klinge mit einer Schneidkante, die in federnde Berührung mit der
Scherkante des umlaufenden Scherblattes bringbar ist, einen das umlaufende Scherblatt
über ein Getriebe antreibenden Motor, einen Positions-Meßfühler für das umlaufende
Scherblatt und einen elektrischen Schaltkreis zum Antreiben und Abbremsen des Motors.
Dieser den Motor mit einer Stromquelle verbindende elektrische Schaltkreis enthält
einen Kreis zum Abbremsen des Motors, wenn die Position des verdrehbaren Blattes
einen vorbestimmten Winkel erreicht hat.
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Die Vorrichtung enthält einen Nocken zur Bestimmung eines Verdrehwinkels
des verdrehbaren Scherblattes und ein Getriebe zur Untersetzung der Motordrehzahlen.
Durch diese Maßnahmen kann die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung die Bahn in vorgegebene
Längen oder Blätter sauber schneiden, wobei durch eine volle Umdrehung des umlauf
enden Schermessers die mit hoher Geschwindigkeit kontinuierlich ablaufende Bahn
ohne Einklemmen geschnitten werden kann.
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Das umlaufende Scherblatt wird durch Zahnräder angetrieben, die mit
dem Motor in Wirkverbindung stehen, und durch einen Bremskreis zwischen den elektrischen
Anschlüssen des Motors abgebremst, so daß es bei Erreichen eines vorbestimmten Winkels
anhält.
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Im folgenden wird eine Ausführung der erfindungsgemäßen Maschine
anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht der Bahnschneidemaschine; Fig.
2 einen Querschnitt durch die Mascnine nach Fig. 1 längs der Schnittlinie II-II;
Fig. 5 eine Seitenansicht der Schneidemaschine nach Fig. l; Fig. 4 einen schematischen
Schaltplan der Maschine nach Fig. l; Fig. 5 ein Zeitdiagramm der Maschine; Fig.
6 einen mechanischen Stopper für die Maschine in vergrößerter Darstellung; Fig.
7 einen magnetischen Stopper für die Schermaschine.
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Die in den Maschinen 1 bis 5 dargestellte Bahnschermaschine enthält
eine zylindrische Welle 101 mit einem umlaufenden Scherblatt 105 und einer Scher-
oder Schneidkante 105, einen ortsfesten Holm 201 mit einer Schneidkante 205 die
über Federn 207, 209 in einer elastischen Berührung mit der SchneEdkante 105 steht,
einen Motor 400 zum Antrieb des umlaufenden Scherblattes 105 Uber ein Untersetzungsgetriebe
500, einen trapezoidförmigen Nocken 60o an einem Zapfenende der zylindrischen Welle
101, der mit der Welle umläuft, einen kleinen Schalter 700, dessen mit einer Rolle
versehener Schaltstift der Außenfläche der Nockenscheibe 600 folgt und eInen Steuerschalter
810, der ein Teil eines elektrischen Kreises zum Antrieb eines Motors 400 ist. Es
können verschiedene Motortypen verwendet werden. Besonders zweckmäßig sind Gleichstrommotoren,
die schnell angehalten werden können, wenn ein Kurzschluß zwischen den beiden Motoranschlüsseln
hergestellt wird. Ein Gleichstrommotor, dessen Stator Permanentmagnete aufweist,
kann einen Stromfluß zwischen den Anschlüsen selbs##egen, wenn ein Kurzschluß zwischen
beiden erfolgt, was ein schnelles Anhalten des Motors ermöglicht.
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In der Schermaschine gelangt die zu schneidende Bahn 900 in eine
Schneidposition zwischen die beiden Scherblätter durch Führungsplatten 910, 910',
und sobald die Bahn um eine vorbestimmte Länge weiter befördert ist, verdreht sich
das .,drehbare Scherblatt 105, um einen Schnitt auszuführen.
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Die zylindrische Welle 101 ist in Lagern 901, 903 aufgenommen, die
in Seitenplatten 905, 907 festgelegt sind. Der Zapfen der Welle 101 erstreckt sich
beidseitig nach auswärts.
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Die Nockenscheibe 600 ist an dem in der Zeichnung linken Ende des
Wellenzapfens montiert. An dem in der Zeichnung rechten
Ende des
Wellenzapfens ist ein Zahnrad 107 aufgezogen, das einen Teil des Untersetzungsgetriebes
500 bildet, welches die Antriebskraft des Motors 400 auf die zylindrische Welle
101 überträgt. Diese zylindrische Welle 101 weist ein verdrehbares Scherblatt 103
auf, dessen Schneidkante 105 die Außenfläche der Welle überragt, sowie Führungsringe
111, 113 an jedem Wellenende. Diese Führungsringe 111, 113 sind in dichter Anlage
an jedem Schneidenende der Kante 105 angeordnet, Der Radius dieser Ringe 111, 113
stimmt mit dem von der Schneidkante während hrer Rotation beschriebenen fiktiven
Zylinder 105' überein.
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Die stationäre Welle 201 mit ihrem Scherblatt 203 ist an Tragzapfen
211, 215 montiert, die in den seitenpiatten 905 und 907 gelagert sind. Eine Schneidkante
des ortsfesten Scherblattes 203 Iann an die Kante 105 des umlaufenden Scherblattes
105 durch ' von Federn 207, 209 angedrückt werden, die um die Zapfen 211, 213 geschlungen
sind, wobei eine Verdrehung der zylindrischen Welle 101 einen Schneidvorgang an
der Bahn bewirkt. Die Schneidkante 205 berührt ferner die Außenflächen der Führungsringe
zur Ausbildung eines Spaltes zwischen der Zylinderwelle 101 und der Kante 205, um
einen Schlag oder Stoß und ein durch eine Kollision der Schneidkanten 105 und 205
verursachtes Geräusch zu vermeiden.
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Der Antriebsmotor 400 für die Zylinderwelle 101 ist an der Seitenplatte
907 montiert. Seine Abtriebswelle 401 erstreckt sich durch diese Seitenplatte 907
nach auswärts und trägt ein Ritzel 403, das mit einem Untersetzungszahnrad 405 in
Eingriff steht, dessen Ritzel 407 mit dem auf der Welle 101 des umlaufenden Scherblattes
103 aufgezogenen Zahnrad 107 kämmt. Die Ritzel 403, 407 und die Zahnräder 405, 107
bilden
das Untersetzungsgetriebe 500. Die trapezoidförmige Nockenscheibe 600 ist an einem
äußeren Ende des Zapfens der zylindrischen Welle 101 montiert und weist eine sich
fächerförmig aufweitende Form auf. Bei einer Verdrehung der Nockenscheibe läuft
die Rolle des kleinen Schalters 700 auf der Außenfläche der Nockenscheibe 600 und
passiert einen oberen und einen unteren Scheitelpunkt, ab dem sich die Nockenbahn
nicht ändert. Der Schalter 700 enthält einen sich im oberen Scheitelpunkt schließenden
A -Kontaktpunkt und einen sich bei Durchlaufen des unteren Scheitelpunktes schließenden
B-Kontaktpunkt. Während der Stillstandszeit des drehbaren Scherblattes befindet
sich die Rolle am unteren Scheitelpunkt, so daß der Schalter den B-Kontakt berührt.
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Bei einer Verdrehung dieses - Scherblattes wandert der SchaLtfinger
vom B-Kontakt zum A-Kontakt und danach wieder zurück zum B-Kontakt. Somit kann die
Nockenscheibe 600 einen von der Ausgangsposition fortlaufenden Verdrehwinkel des
umlaufenden Scherblattes 105 anzeigen.
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Der elektrische Kreis zum Erregen des Motors 400 ist als Schaltbild
schematisch in Fig.4 dargestellt und enthält den Motor 400, den Schalter 700, den
Steuerschalter 810 und einen Gleichstromerzeuger 803. Der dargestellte Steuerschalter
810 ist ein Magnetschütz mit zwei Relais, einem ersten Arbeitsrelais und einem zweiten
Ruherelais, die gleichzeitig durch eine Magnetspule 811 betätigt werden, welche
durch einen äußeren elektrischen Impuls erregt wird, der ein Schneid-Befehlsimpuls
von vorbestimmter Breite und Höhe ist und in einem nicht dargestellten Signalkreis
erzeugt wird. Der kleine Schalter 700 enthält ein drittes Relais, dessen A-Kontaktpunkt
mit dem ersten Relais zwischen dem Gleichstromerzeuger 80ski und dem Gleichstrommotor
400 Earallel geschaltet ist. Das zweite Relais 815 und der B-Kontaktpunkt des dritten
Relais
700 sind zwischen zwei Anschlußleitern des Ankers des Gleichstrommotors 400 in Serie
geschaltet und können die Anschlüsse über einen Dämpfungswiderstand 805 kurzschließen.
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In#Wartebetrieb befindet sich die Rolle am unteren Scheitelpunkt
der Nockenscheibe, so daß das dritte Relais 700 mit dem B-Kontaktpunkt verbunden
und auch das zweite Relais des Steuerschalters 810 geschlossen ist. Wenn der Motor
400 durch die Zuleitungen und diese Relais sowie den Widerstand 805 kurzgeschlossen
ist, wird er durch den Kurzschlußstrom abgebremst, Anhand der Fig. 5 wird im folgenden
der Bewegungsablauf der voll umlaufenden Bahnschneidemaschine mit einem Steuerungsdiagramm
~der Schneidimpulse, des ersten, zweiten und dritten Relais und des Kurzschlußkreises
beschrieben.
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er In einem Punkt tO\hält die Magnetspule 811 einen äußeren In elektrischen
Impuls, d. h. ein Schneid~Befehlssignal,wodurch das erste und zweite Relais in einem
gegenüber dem Zeitpunkt t0 geringfügig verschobenen Zeitpunkt tl geöffnet werden.
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Beim Öffnen des zweiten Relais wird der Kurzschluß unterbrochen, wobei
gleichzeitig durch Schließen des ersten Relais der Motor anläuft.
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Entsprechend der Verdrehung der Nockenscheibe 600 gelangt die Rolle
des Schalters 700 an den oberen Scheitelpunkt und das dritte Relais wechselt vom
B-Kontaktpunkt zum A-Kontaktpunkt. Der Gleichstrommotor wird durch den A-Kontaktpunkt
des dritten Relais mit elektrischem Strom gespeist.
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Wenn das Schneid-Befehlsignal nach einer vorbestimmten Zeitspanne
der Impulsweite verschwindet, öffnet das erste
Relais und das zweite
Relais wird wieder geschlossen. Die Verdrehung des umlaufenden Scherblattes wird
jedoch fortgeführt, weil das dritte Relais mit dem A-Kontaktpunkt verbunden ist.
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Sobald der Verdrehwinkel des Schneidblattes einen vorbestimmten Winkelwert
erreicht ( bei t5 in Fig.5) fällt die Rolle des Schalters 700 zum unteren Scheitelpunkt
der Nockenscheibe 600. Dabei öffnet der A-Kontaktpunkt des dritten Relais, so daß
die Stromzufuhr unterbrochen wird. Das dritte Relais wechselt wiederum zum B-Kontaktpunkt,
um die beiden Leiter des Motorankers kurzzuschließen, der dynamisch abgebremst und
zum Halten gebracht wird.
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Wenn der von dem Scherblatt aufgrund der Trägheit nach Beginn des
Bremsens durchlaufene Winkel abgeschätzt wird, @@@@@ kann dastBlatt genau bei einem
vorbestimmten Winkel zum Halten gebracht werden.
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Es können auch andere Motortypen als der oben beschriebene Gleichstrommotor
eingesetzt werden. So ist beispielsweise auch der Einsatz eines Induktionsmotors
in der voll umlaufenden Bahnschneidevorrichtung möglich. Bei Verwendung eines derartigen
Induktionsmotors sind ein Wechselstromerzeuger statt des Gleichstromerzeugers und
ein Wechselstromgenerator anstatt des Kurzschlußkreises erforderlich.
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Die Schneide- bzw. Abschermaschine kann ferner einen mechanischen
oder magnetischen Stopper, d. h. einen Riegel, aufweisen, um die Warte- bzw. Bereitschaftsstellung
genau festzulegen. Der Stopper ist auf einer Welle des umlaufenden Scherblattes
montiert.
Der in Fig. 6 dargestellte nechanische Stopper enthält eine Stopperscheibe 91 mit
einer Nute in ihrer Umfangsfläche, einen in diese Nute einsenkbaren Riegel 92 und
eine auf diesen Riegel einwirkende Feder 9ski.
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Der Riegel ist gleitend in einer Buchse 94 geführt, die am Rahmen
der Maschine angeordnet ist. Wenn die Antriebskraft des Motors eine Friktion zwischen
der Nute und der Stange übersteigt, beginnt sich das umlaufende Schermesser zu verdrehen.
Nach einer Umdrehung des Schermessers nimmt es eine vorbestimmte Winkelstellung
ein und wird durch die dynamische Bremse und den mechanischen Stopper angehalten.
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Es kann auch ein in Fig. 7 dargestellter magnetischer Stopper, d.
h. eine magnetische Sperre, statt des mechanischen verwendet werden. Diese magnetische
Sperre enthält eine Stopperscheibe 95, an der ein Magnet 96 montiert ist, und einen
ortsfest am Maschinenrahmen angeordneten Magneten 97.