DE2628728C2

DE2628728C2 - Schneidvorrichtung mit rotierenden Flügelmessern zur Herstellung von Formschnitten in die Ränder bewegter Werkstoffbahnen

Info

Publication number: DE2628728C2
Application number: DE2628728A
Authority: DE
Inventors: Günter 5450 Neuwied Geitz; Günter Ing.(grad.) Heyden
Original assignee: Winkler & Duennebier Maschinenfabrik und Eisengiesserei & Co Kg 5450 Neuwied De GmbH; Winkler and Duennebier Maschinefabrik und Eisengiesserei GmbH
Current assignee: WINKLER & DUENNEBIER MASCHINENFABRIK UND EISENGIES
Priority date: 1976-06-25
Filing date: 1976-06-25
Publication date: 1986-04-17
Also published as: JPS532777A; FR2355622A1; ES460093A1; IT1083549B; DE2628728A1; FR2355622B3; GB1581585A; US4130039A; CA1061705A

Description

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 das DE-GM 17 69 668 mit festen Gegenmessern zusammenarbeitende Flügelmesser, wobei die Sehneidkanten 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 Briefhüllenmaschinen sprunghaft angestiegenen Maschinendrehzahlen zeigte sich jedoch, daß die ursprunglich gewählten Schneidwerkstoffe wie Kupfer auf Stahl oder weicher Stahl für Unter- und Obermesser den nunmehr an die Messer zu stellenden Ansprüchen hinsichtlich ihrer Standzeit nicht mehr gewachsen waren.

Es ist bekannt, die Standzeit scheibenförmiger Kreismesser, wie sie für das Längsschneiden von Papierbahnen verwendet werden, zu erhöhen, indem derartige Messer selbstschärfend ausgebildet werden.

ίο Die US-PS 34 65 631 zeigt eine derartige Einrichtung. Die scheibenförmigen Kreismesser rollen hier nicht wie bei herkömmlichen Längsschneidern auf der Mantelfläche einer Gegenwalze ab, sondern schleifen unter Einwirkung einer Federspannung in ständiger Anlage an der Stirnfläche der Gegenwalze entlang. Es ergibt sich dadurch eine Art »Scherenschnitt«, wobei durch den Schleifvorgang ein ständiges Anschärfen der Kreismesserschneide erfolgt

Diese Lösung ist auf Flügelmesser nicht übertragbar, da Messer und Gegenmesser hier über den größten Teil des Drehweges nicht miteinander in Anlage stehen.

Eine Verlängerung der Standzeit von Flügelmessern konnte deshalb nur durch die Wahl härterer Werkstoffe erreicht werden. 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 Mängel. 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 Lehren 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 teure, mit langen Maschinenstillstandzeiten verbundene Angelegenheit.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Flügelschneidvorrichtung hoher Standzeit unter Vermeidung der bei der Verwendung harter Schneidwerkstoffe auftretenden Nachteile.

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 Be-Schädigung zerspanbar ist und daß zumindest jeweils eines der Messer der zusammenwirkenden Messerpaare derart gelagerrt ist, daß es bei laufender Schneideinrichtung um definierte Beträge 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 ferti-

gungstechnischen 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 teure Maschinenstillstandszeiten beim Einrichten der Messer vermieden werden. Statt dessen brauchen die Obermesser nunmehr bei ihrer Herstellung !ediglich 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, d. h, bei Überschreiten eines zulässigen Verschleißwertes der Schneide des Obermessers, wird durch bloßes Anstellen der Messer, ohne daß die Maschine zum Stillstand kommt, ein selbsttätiges Anschärfen der Messer erreicht Als Standzeit ist bei derartigen Messern daher nicht die Anzahl der Schnitte zwischen den Anschärfvorgängen, sondern die Anzahl der Schnitte über den gesamten ausnutzbaren Anstellweg anzusehen. Versuche an gebräuchlichen Papiersorten mit der Werkstoffpaarung 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 μτη 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

15

0,015

200 · 10⁶

Schnitten. Auf eine in der Produktion stehende Maschine übertragen bedeutet dies, daß das Maschinenpersonal, je nach Maschinendrehzahl, während einer Schicht lediglich ein bis zwei Ma! 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 Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Flügelschneideinrichtung,

Fig.2 eine Vorderansicht der Flügelschneideinrichlungnach Fig. 1,

F i g. 3 eine Einrichtung zur automatischen Messeranstellung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Flügelschneideinrichtung, die wie üblich aus zwei Teilvorrichtungen 1 und Γ besteht, die zu beiden Seiten der zu bearbeitenden Msterialbahn 2 auf diese gemeinsam einwirkend aufgebaut sind. Die rotierenden Flügelmesser 3 bzw. 3' sind über Messerträger 4 bzw. 4' an umlaufenden Wellen 5 bzw. 5' 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 zur herkömmlichen, hart auf hart schneidenden Flügelschneideinrichtung bestehen hier nur die Untermesser 6 und 6' aus gehärtetem Stahl, die rotierenden Obermesser 3 und 3' hingegen aus einem an den Untermessern leicht zerspanbaren Material, wobei Aluminium-Knetlegierungen wegen der für diesen Anwendungsfall günstigen Eigenschaftspaarung — leichte Zerspanbarkeit bei ausreichender Fertigkeit — zu bevorzugen sind. Zum Einrichten wie zurr. Nachschärfen müssen die Obermesser 3 bzw. 3' in der eingangs geschilderten Weise bei laufender Vorrichtung an die Untermesser 6 bzw. 6' angestellt werden. Dazu sind die Gestelle S bzw. 8', die zur Aufnahme der Wellen 5 bzw. 5' und damit der Obermesser 3 bzw. 3' dienen, um einen Drehpunkt 9 bzw. 9' schwenkbar gelagert. An der entgegengesetzten Seite der Gestelle 8 bzw. 8' sind Einstellschrauben 10 bzw. 10' angeordnet, -nit 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 Obermesser 3 bzw. 3' 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 Anstellbewegung. Dazu ist lediglich jine Einrichtung erforderlich, die in gewissen Zeitabständen auf die Einstellschrauben 10 bzw. 10' einwirkt. In 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 Schrittschaltwerk, wobei Zähnezahl des Sperrades, Steigung der Stellschrauben und die Hebelverhältnisse

so an den Gestellen 8 bzw. 8' derart aufeinander abgestimmt sind, daß je Hubbewegung des Elektromagneten 11 eine Änstellbewegung der Obermesser 3 bzw. 3' an die U^ermesser 6 bzw. 6' von ca. 15 μίτι erfolgt. Der Elektromagnet 11 selbst wird dabei von einem die Anzahl der Maschinen'imläufe feststellenden Zählwerk 13 angesteuert, das nach Überschreiten eines wählbaren vorgegebenen Zählerstandes, z. B. 200 000 Umläufe, einen Steuerimpuls abgibt.
Über das ausführlich beschriebene Ausführungsbeispiel hinaus bestehen weitere Ausführungsformen, die sich im wesentlichen in der Art der Anstellung unterscheiden. So besteht die Möglichkeit, die Gestelle 8 bzw. 8' in Führungen zu lagern, um damit eine geradlinige Anstellbewegung der Obermesser 3 bzw. 3' zu erreichen. Eine andere Lösung sieht vor, den Drehradius der Obermesser 3 bzw. 3' 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

!.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 6') derart gelagert ist, daß es bei laufender Schneideinrichtung um definiete Beträge an sein Gegenmesser anstellbj»- ist.
2. Votrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Obermesser (3 bzw. 3') aus einer Aluminiumlegierung, das Untermesser (6 bzw. 6') aus gehärtetem Stahl besteht
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Anstellbewegung ausführende Messer (3 bzw. 2') in einem um einen Drehpunkt (9 bzw. 9') schwenkbaren Gestell (8 bzw. 8') gelagert ISL
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Anstellbewegung ausführende Messer (3 bzw. 3') in einem auf Führungen verschiebbaren Gestell gelagert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Ansteli: swegung ausführende Messer (3 bzw. 3') auf dem Messerträger (4 bzw. 4') radial verschiebbar angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur selbsttätigen Auslösung der Anstellbewegung um einen definierten Betrag angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein nach einer vorgegebenen Schnittzahl eine Anstellbewegung um einen definierten Betrag ausführendes, zählwerkgesteuertes Schaltwerk (11) angeordnet ist.