DE2628728A1 - Schneidvorrichtung mit rotierenden fluegelmessern zur herstellung von formschnitten in die raender bewegter werkstoffbahnen - Google Patents

Schneidvorrichtung mit rotierenden fluegelmessern zur herstellung von formschnitten in die raender bewegter werkstoffbahnen

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Description

WINKLER & DUNNEBIER
Maschinenfabrik und
Eisengießerei GmbH ScCo.KG
Neuwied 1
Schneidvorrichtung mit rotierenden Flügelmessern zur Herstellung von Formschnitten in die Ränder bewegter Werkstoffbahnen
Die Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung, bestehend aus rotierenden, mit festen Gegenmessern zusammenwirkenden Flügelmessern zur Herstellung von Formschnitten in die Ränder bewegter Werkstoffbahnen, insbesondere in die Ränder von Papierbahnen zur Herstellung von Briefhüllen bzw. Briefhüllenrohlingen.
Derartige Vorrichtungen sind als Bestandteil von Rollenstanzen oder von der Rolle arbeitender Briefhüllenmaschinen bereits bekannt. So beschreibt die GM 1 769 mit festen Gegenmessern zusammenarbeitende Flügelmesser, bei der die Schneidkanten der Messer zur Erzeugung eines Scherenschnittes leicht zurückspringend geneigt sind. Die nach diesem Prinzip gefertigten Flügelmesser zeigten bereits ausgezeichnete Schneideigenschaften, so daß die vorgeschlagene Schneidengeometrie und Anordnung der Messer bis auf den heutigen Tag ihre Gültigkeit behalten haben. Mit den durch die technische Weiterentwicklung der Briefhüll enmaschinen sprunghaft angestiegenen Maschinendrehzahlen zeigte sich jedoch, daß die ursprünglich gewählten Schneidwerkstoffe wie Kupfer auf Stahl oder weicher Stahl.
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für Unter- und Obermesser den nunmehr an die Messer zu stellenden Ansprüchen hinsichtlich ihrer Standzeit nicht mehr gewachsen waren. Es wurde deshalb mit der Weiterentwicklung der Briefhülleiimaschinen auch die Standzeit der Messer durch die Wahl härterer Schneidwerkstoffe verlängert. Mittlerweile ist die Entwicklung bei außerordentlich harten Stählen bzw. Legierungen angelangt, mit denen sich Standzeiten bis zu einigen Millionen Schnitten erzielen lassen.
Diese, auf hohe Standzeiten ausgelegten Flügelmesser, zeigen jedoch erhebliche Mangel. Abgesehen davon, daß die Werkstoffe, aus denen sie gefertigt sind, teuer sind, bereitet ihre Bearbeitung erhebliche Schwierigkeiten. Zwar lassen sich die Untermesser durch Erosions-Werkzeuge noch mit erträglichem Aufwand ausformen, bei den Obermessern jedoch ist durch ihre Schrägstellung zu den Untermessern eine maschinelle Bearbeitung nur bis zu einem gewissen Grad möglich. Die genaue Anpassung an die Untermesser muß in mühsamer und zeitraubender Handarbeit mit Hilfe spezieller Lehrer erfolgen. Beim Einbau der Messer treten nicht weniger Probleme auf. Einerseits darf, um ein sicheres Schneiden der Messer zu gewährleisten, der Spalt zwischen Ober- und Untermesser ringsum nur einen Bruchteil der zu schneidenden Papierstärke betragen, andererseits hat ein Auflaufen des Obermessers auf das Untermesser eine sofortige Zerstörung der Schneiden zur Folge. Das Einrichten der Messer muß daher mit äußerster Sorgfalt erfolgen und kann nur von geschultem Personal unter großem Zeitaufwand durchgeführt werden. Ein Formatwechsel oder eine Messerreparatur ist deshalb eine teuere, mit langen Maschinenstillstandszeiten verbundene Angelegenheit.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Flügelschneidvorrichtung hoher Standzeit unter Vermeidung der bei der Verwendung harter Schneidwerkstoffe auftretenden Nachteile.
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Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die jeweils zusammenwirkenden Messer aus Materialien derart unterschiedlicher Härte bestehen, daß das weichere Messer am härteren Messer ohne dessen Beschädigung zerspanbar ist und daß zumindest jeweils eines der Messer der zusammenwirkenden Messerpaare derart gelagert ist, daß es bei laufender Schneideinrichtung an sein Gegenmesser anstellbar ist.
Hierbei ist es im Prinzip gleichgültig, welches der Messer, das rotierende Obermesser oder das feststehende Untermesser, aus leicht zerspanbarem Werkstoff gefertigt wird. Da es aber, wie bereits ausgeführt, aus fertigungstechnischen Gründen einfacher ist, das feststehende Untermesser formgenau herzustellen, ist es vorteilhaft, dieses Untermesser aus hartem Werkstoff und das rotierende Obermesser aus dem leicht zerspanbaren Werkstoff herzustellen.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Lösung ist, daß die hohen, nur durch Nacharbeit von Hand erfüllbaren Anforderungen an die Formgenauigkeit der rotierenden Obermesser bei deren Fertigung entfallen und daß durch die Fähigkeit der Obermesser, sich durch Zerspanen der Formgebung der Untermesser anzupassen, langwierige Einstellarbeiten und damit teuere Maschinenstillstandszeiten beim Einrichten der Messer vermieden werden. Stattdessen brauchen die Obermesser nunmehr bei ihrer Herstellung lediglich grob ausgeformt zu werden, um dann in der Schneidvorrichtung selbst, durch allmähliches Anstellen in wenigen Umläufen am Untermesser ihre endgültige und absolut genaue Form zu erhalten, wobei dieser Ausformprozeß gleichzeitig das Einrichten der Messer beinhaltet.
Vorteilhaft ist weiterhin die außerordentlich hohe Standzeit dieser Messer. Bei Nachlassen der Schneidfähigkeit,
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d.h. bei Überschreiten eines zulässigen Verschleiß-wertes der Schneide des Obermessers wird durch bloßes Anstellen der Messer, ohne daß die Maschine zum Stillstand kommt, ein selbsttätiges Anschär"fen der Messer erreicht. Als Standzeit ist bei derartigen Messern daher nicht die Anzahl der Schnitte zwischen den Anschärfvorgangen, sondern die Anzahl der Schnitte über den gesamten ausnutzbaren Anstellweg anzusehen. Versuche an gebräuchlichen Papiersorten mit der Werks to ffpaarung gehärteter Stahl für die Untermesser und eine Aluminium-Knetlegierung für die Obermesser haben Standzeiten zwischen den Anstellvorgängen von mindestens 200 000 Schnitten ergeben, wobei eine Anstellung von max. 15 2£tn zur Wiedererlangung der vollen Schneidfähigkeit ausreicht. Daraus ergibt sich, bei einem konstruktiv leicht erreichbaren Gesamtanstellweg von ca. 15 mm eine Lebensdauer und damit Standzeit der Messer von
200 000 - —^2. . = 200 · 106
0,015
Schnitten. Auf eine in der Produktion stehenden Maschine übertragen bedeutet dies, daß das Maschinenpersonal, je nach Maschinendrehzahl, während einer Schicht lediglich ein bis zwei Mal die Flügelschneidstation nachzustellen braucht, ein Arbeitsgang, der nur wenige Handgriffe umfaßt und damit praktisch keinerlei Zeitaufwand bedeutet.
In einer Weiterbildung der Erfindung läßt sich eine automatische, beispielsweise in Abhängigkeit von Schnittzahl gesteuerte Anstelleinrichtung, an der Flügelschneideinrichtung anordnen. Die zuvor erwähnte Standzeit der Messer läßt sich dann ohne jede Belastung des Maschinenpersonals erreichen.
Ein Ausführungsbeispiel der Flügelschneideinrichtung nach der Erfindung soll nunmehr anhand einer schematischen
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Zeichnung näher erläutert werden.
In der Zeichnung zeigen :
Fig. 1 : Eine Draufsicht auf eine Flügelschneideinrichtung
Fig. 2 : Eine Vorderansicht der Flügelschneideinrichtung nach Fig. 1
Fig. 3 : Eine Einrichtung zur automatischen Messeranstellung
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Flügelschneideinrichtung, die wie üblich aus zwei Teilvorrichtungen 1 und 1' besteht, die zu beiden Seiten der zu bearbeitenden Materialbahn 2 auf diese gemeinsam einwirkend aufgebaut sind. Die rotierenden Flügelmesser 3 bzw. 31 sind über Messerträger lh bis kf an umlaufenden Wellen 5 bzw. 51 befestigt, deren Umlaufrichtungen durch Pfeile gekennzeichnet sind. Die feststehenden Gegenmesser sind mit 6 bzw. 6' bezeichnet. Zur Anpassung an unterschiedlich breite Materialbahnen 2, sind die Teilvorrichtungen 1 und 1' in ihrem Abstand zueinander einstellbar gelagert. Zur Einstellung dieses Abstandes dient eine Gewindespindel 7-
Im Gegensatz zurherkömmlichen, hart auf hart schneidenden Flügelschneideinrichtung bestehen hier nur die Untermesser 6 und 61 aus gehärtetem Stahl, die rotierenden Obermesser 3 und 31 hingegen aus einem an den Untermessern leicht zerspanbaren Material, wobei Aluminium-Knetlegierungen wegen der für diesen Anwendungsfall günstigen Eigenschaftspaarung - leichte Zerspanbarkeit bei ausreichender Festigkeit zu bevorzugen sind. Zum Einrichten wie zum Nachschärfen müssen die Obermesser 3 bzw. 31 in der eingangs geschilderten Weise bei laufender Vorrichtung an die Untermesser 6 bzw. angestellt werden. Dazu sind die Gestelle 8 bzw. 81, die zur Aufnahme der Wellen 5 bzw. 5' und damit der Obermesser 3 bzw. 31 dienen, um einen Drehpunkt 9 bzw. 91 schwenkbar gelagert. An der entgegengesetzten Seite der Gestelle
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8 bzw. 8' sind Einstellschrauben 10 bzw. 10· angeordnet, mit deren Hilfe die Gestelle 8 bzw. 8' feinfühlig und um geringe Beträge um die Drehpunkte 9 bzw. 9' geschwenkt werden können. Dabei sind die Drehpunkte 9 bzw. 9' so gewählt, daß durch das Schwenken der Gestelle wohl der Abstand zwischen den Untermessern 6 bzw. 6' und den Wellen 5 bzw. 5' verändert wird, die Winkellage der Oberraesser 3 bzw. 31 im Augenblick des Einwirkens auf die Papierbahn aber praktisch unverändert bleibt.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung eignet sich hervorragend zur Erweiterung auf automatisches Aufbringen der Ar.stellbewegung. Dazu ist lediglich eine Einrichtung erforderlich, die in gewissen Zeitabständen auf die Einstellschrauben 10 bzw. 10' einwirkt. Tn Fig. 3 ist schematisch dargestellt, wie dies zweckmäßigerweise geschieht. Die Köpfe der Stellschrauben 10 bzw. 10' sind als Sperräder ausgebildet, in die eine durch einen Elektromagneten 11 betätigte Sperrklinke 12 eingreift. Diese Anordnung bildet eine Art Schnittschaltwerk, wobei Zähnezahl des Sperrades, Steigung der Stellschrauben und die Hebelverhältnisse an den Gestellen 8 bzw. 81 derart aufeinander abgestimmt sind, daß je Hubbewegung des Elektromagneten eine Anstellbewegung der Obermesser 3 bzw. 3! an die Untermesser 6 bzw. 6' von ca. 13JUm erfolgt. Der Elektromagnet 11 selbst, wird dabei von einem die Anzahl der Maschinenumläufe feststellenden Zählwerk 13 angesteuert, das nach Überschreiten eines wählbaren vorgegebenen Zählerstandes, z.B. 200 000 Umläufe, einen Steuerimpuls abgibt.
Über das ausführlich beschriebene Ausführungsbexspxel hinaus bestehen weitere Ausführungsformen, die sich im wesentlichen in der Art der Anstellung unterscheiden. So besteht die Möglichkeit, die Gestelle 8 bzw. 81 in
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Führungen zu lagern, um damit eine geradlinige Anstellbewegung der Obermesser 3 bzw. 31 zu erreichen. Eine andere Lösung sieht vor, den Drehradius der Obermesser 3 bzw. 31 zu verändern. Dazu sind die Obermesser 3 bzw. 3' gegenüber den Messerhaltern 4 bzw. 4· radial verschiebbar gelagert und werden durch eine, durch die Wellen 5 bzw. 5' koaxial hindurchführende Betätigungseinrichtung gegenüber den Messerhaltern, z.B. durch einen verschiebbaren Keil, bewegt.
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Claims (1)

  1. Pa tentansprüche
    \.J Schneidvorrichtung bestehend aus rotierenden mit festen "" Gegenmessern zusammenwirkenden Flügelmessern zur Herstellung von Formschnitten in die Ränder von bewegten Werkstoffbahnen, insbesondere in die Ränder von Papierbahnen zur Herstellung von Briefhüllen- bzw. Rohlingen, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils zusammenwirkenden Messer (3 und 6 bzw. 3' und 6') aus Materialien derart unterschiedlicher Härte bestehen, daß das weichere Messer am härteren Messer ohne dessen Beschädigung zerspanbar ist und daß zumindest jeweils eines der Messer der zusammenwirkenden Messerpaare (3 und 6 bzw. 3' und 6f) derart gelagert ist, daß es bei laufender Schneideinrichtung an sein Gegenmesser anstellbar ist.
    Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Obermesser (3 bzw. 3') aus einer Aluminiumlegierung, das Untermesser (6 bzw. 6·) aus gehärtetem Stahl besteht.
    Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Anstellbewegung ausführende Messer (3 bzw. 3') in einem um einen Drehpunkt (9 bzw. 9') schwenkbare^ Gestell (8 bzw. 8') gelagert ist.
    Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Anstellbewegung ausführende Messer (3 bzw. 3') in einem auf Führungen verschiebbaren Gestell gelagert ist.
    Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Anstellbewegung ausführende Messer (3 bzw. 3') auf dem Messerträger (4 bzw. 41) radial verschiebbar angeordnet ist.
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    ORIGINAL INSPECTED
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur selbsttätigen Auslösung der Anstellbewegung angeordnet sind.
    7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein nach einer vorgegebenen Schnittzahl eine Anstellbewegung ausführendes zählwerkgesteuertes Schaltwerk (ll) angeordnet ist.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 3 j dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Drehpunktes (9 bzw. 9') derart gewählt ist, daß das rotierende Obermesser (3 bzw. 31) unabhängig von dessen Anstellung in Schnittposition stets die gleiche Winkellage zur Papierbahn (2) einnimmt.
    703881/0193
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