DE2639218A1

DE2639218A1 - Schneidwerkzeug fuer einen laufenden streifen

Info

Publication number: DE2639218A1
Application number: DE19762639218
Authority: DE
Inventors: Michael Hillas Shearon
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1975-09-23
Filing date: 1976-08-31
Publication date: 1977-03-31
Also published as: CA1058511A; AU1800176A; JPS5252288A; AU501710B2; BE846440A; US4041816A; DE2639218C2; IT1072789B; FR2325453A1; GB1539955A; FR2325453B1

Description

Schneidwerkzeug für einen laufenden Streifen

Zum Schneiden laufender Materialstreifen sind im Laufe der Jahre zahlreiche Vorrichtungen entwickelt worden. Viele dieser Vorrichtungen weisen kraftgetriebene, gegensinnig rotierende, einander gegenüberstehende Trommeln auf, die zum Zerschneiden des Streifens jeweils mit zusammenwirkenden Messern versehen sind.

Bei Aufrechterhaltung einer konstanten Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Teile ist es möglich, eine verhältnismäßig gleichmäßige Schnittlänge aufeinander folgender Bögen zu erzielen. Mechanische Rollenantriebe sind jedoch unvermeidlich an verschiedenen Stellen mit Spiel oder lose behaftet, so daß sich ein großes Gesamtspiel ergibt. Wenn dieses Gesamtspiel mit einer Wellentorsion und anderen konstruktiv bedingten Verformungen zusammenwirkt, ändert sich die Augenblicksgeschwindigkeit an den Messerspitzen, so daß sich Längenunterschiede bei den Bögen von bis zu + 1 mm ergeben. In vielen Anwendungsfällen sind diese Unterschiede unzulässig. Sie werden noch beeinflußt durch dfe Streifendynamik, z. B. durch Streifenflattern und dergleichen, was teilweise zur Längenänderung beiträgt. Der Einfluß der Streifendynamik nimmt zu, wenn hohe Streifengeschwindigkeiten von 50 oder mehr Meter pro Sekunde angewandt werden sollen.

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Neben diesen Längenänderungen treten auch häufig Schwierigkeiten hinsichtlich der Messerlebensdauer auf, die unter Umständen so kurz sein kann, daß eine Nachstellung und ein Nachschärfen der Messer praktisch bei jedem Arbeitsschxchtwechsel erforderlich ist. Ein weiteres Problem, das bei bekannten Schneidvorrichtungen auftritt, ist die Gefahr eines Defekts aufgrund der extrem hohen Geschwindigkeiten und Kräfte, denen sie ausgesetzt sind. Dies ist besonders dann der Fall, wenn harte oder zähe Materialien, z. B. einige Kunststoffe, die zur Herstellung fotografischer Filme verwendet werden, zerschnitten werden sollen.

Eine bekannte Vorrichtung, die sich als unzureichend erwiesen hat, ist das rotierende Schneidwerkzeug nach der US-Patentschrift 2 125 939. Dieses weist zwei gegensinnig rotierende Wellen auf, auf denen abgeschrägte Messer montiert sind, die jeweils einen Evolventen-Querschnitt in ihrer Längsrichtung aufweisen. Bei diesem Werkzeug treten sämtliche oben erwähnten Probleme auf, wie die Längenänderung der abgeschnittenen Stücke, und wegen der Evolventen-Form der Messer kann der Streifen nicht im rechten Winkel geschnitten werden. Ein weiteres Problem beruht auf der Evolventen-Form selbst, da diese eine übermäßige Abnutzung der Messer zur Folge hat, so daß sie häufig nachgeschärft werden müssen. Schließlich treten dynamische Probleme beim Schneiden auf: Die Klingen verursachen Kratzer auf der Oberfläche des Films, der geschnitten wird. Kratzer auf einem Film, insbesondere hochempfindlichen fotografischen Filmen, wirken bei der Wiedergabe äußerst störend, da sie dann besonders stark in Erscheinung treten.

Demgegenüber stellt das Schneidwerkzeug nach der US-Patentschrift 2 246 947 eine Verbesserung dar. Es löst zwar nicht das Problem der Schnittlängenänderungen, doch sind die Messer in ihrer Längsrichtung so gebogen oder geformt, daß die Schneidkante (bzw. Schneide) des einen Messers etwa einer Epitrochoiden gleicht, während das andere Messer parallel zur Achse ist. Wegen der Neigung der Schneidkante ist das

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Schneiden praktisch ein fortlaufender Schervorgang. Trotz der auf diese Weise erzielten Verbesserung, ist die Biegung der Messerklinge auch im günstigsten Falle noch ungenau, so daß eine sorgfältige Einstellung und Nachbearbeitung erforderlich ist, um auch nur angenähert eine Schneidkante zu erzielen, deren Verlauf einer Epitrochoiden entspricht. Selbst wenn dies gelingen sollte, haben in der Schneidkante auftretende kleinste Scharten oder Kratzer die Bildung eines Spalts und häufig die Zerstörung der Epitrochoidkurve der Kante zur Folge. Dies ist völlig unzureichend, insbesondere wenn genaue Schnitte erforderlich sind. Ferner muß ein Messer nach dem Nachschleifen völlig neu ausgerichtet werden.

Die US-Patentschrift 2 738 842 beschreibt ein Verfahren, bei dem der zu zerschneidende Streifen um eine Trommel herumgelegt wird, die ein Messer mit einer geraden Klinge parallel zur Achse der Trommel aufweist. Auf diese Weise lassen sich genau gleich lange Stücke vom Streifen abschneiden. Ferner wird sofort nach der Durchführung des Schnitts die vordere Schnittkante so festgeklemmt, daß sie fest an der Trommel anliegt und das als nächstes abzuschneidende Streifenstück bei der Drehung der Trommel genau abgemessen werden kann. Auch hier wird jedoch ein evolventenförmiges Messer mit einer geraden Schneidkante kombiniert, was naturgemäß zu einer Fehlanpassung führt. Um dieser Fehlanpassung zu begegnen, wird dort ein unter Federvorspannung stehendes Messer verwendet, das mit dem evolventenförmigen Messer zusammenwirkt. Bei Anwendung einer Federvorspannung ist es jedoch nicht möglich, äußerst steifes Material mit der gewünschten Sicherheit zu schneiden. Die mechanische Klemmvorrichtung läßt ferner im Laufe der Zeit in ihrer Wirkung nach und wird defekt. Zudem ist sie für eine hohe Betriebsgeschwindigkeit ungeeignet.

Demgegenüber stellt das mit einem ventilgesteuerten Unterdruck arbeitende Halteverfahren nach der US-Patentschrift 3 338 575

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eine Verbesserung dar. Dort werden die Vorderkante und die Hinterkante der Streifen durch mehrere Saugöffnungen gehalten, die über den Umfang der Trommel verteilt angeordnet sind, um die der Streifen zwecks Abmessung herumgewickelt ist. Nach der US-Patentschrift 3 709 077 ergibt sich noch eine Verbesserung des Unterdruck-Halteverfahrens durch die Ausbildung einer kleinen Ausnehmung im Trommelumfang mit einer Saugöffnung, so daß der Film beim Schneiden in die Ausnehmung gesaugt und dort durch den Unterdruck solange dicht anliegend und sicher festgehalten wird, bis er schließlich an der richtigen Stelle des Streifenumlaufs durch eine den Unterdruck steuernde Ventilanordnung freigegeben wird.

Diese bekannten Vorrichtungen sind unzuverlässig, fallen leicht aus und ihre Messer müssen häufig nachgeschärft werden, wobei die Messer jedesmal nach dem Nachschärfen völlig neu justiert werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zahlreiche Nachteile dieser bekannten Vorrichtungen zu beseitigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Schneidwerkzeug für einen laufenden Streifen, mit zwei achsparallelen, gegensinnig rotierenden, synchron angetriebenen Wellen, einem ersten auf der ersten Welle angeordneten Messer mit einer achsparallelen geraden Schneidkante, und einem zweiten auf der zweiten Welle angeordneten Messer mit einer zweiten Schneidkante, wobei die Messer längs ihrer einander zugekehrten Schneidkanten zur Ausführung eines Schnitts an einem zwischen ihnen angeordneten Streifen zusammenwirken, nach der Erfindung vorgesehen, daß das zweite Messer eine geformte Oberfläche aufweist, die durch parallel zur Achse der zweiten Welle verlaufende Erzeugende begrenzt ist, wobei der geometrische Ort der Erzeugenden eine Epitrochoide ist, und daß das zweite Messer eine äußere Umfangsoberfläche aufweist, die mit der geformten Oberfläche die zweite Schneidkante bildet.

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Vorzugsweise verläuft die zweite Schneidkante nicht parallel zur Achse der zweiten Welle. Besonders günstig ist es, wenn die zweite Schneidkante in einer Ebene liegt. Hierbei sollte sie über ihre gesamte Länge relativ zur Achse der zweiten Welle geneigt sein. Beide Wellen können einen äquivalenten Teilkreisradius aufweisen, und der radiale Abstand der ersten Schneidkante von der Achse der ersten Welle kann größer als der äquivalente Teilkreisradius der ersten Welle sein. Das erste Messer kann in einer axialen Ausnehmung auf dem Umfang der ersten Welle angeordnet sein, so daß seine Schneidkante in der Nähe ihrer äußeren Peripherie liegt.

Die erste Welle kann ein Haltemittel aufweisen, um den Streifen an einem Teil des Umfangs ofer ersten Welle zumindest bis zur Schnittstelle des Streifens festzuhalten. Vorzugsweise enthält das Haltemittel Saugöffnungen, die selektiv mittels Ventilen gesperrt und geöffnet werden, um den Streifen festzuhalten und freizugeben.

Ein derart ausgebildetes Schneidwerkzeug hat eine lange Lebensdauer und schärft sich aufgrund der epitrochoidal geformten Oberfläche selbst nach, so daß es ohne Nachjustierung geschärft werden kann. Scharten werden bei der Benutzung abgearbeitet und beeinträchtigen daher die Schnittgüte nicht wesentlich. Das Abmessen durch Herumwickeln ergibt eine äußerst hohe Schnittgenauigkeit selbst bei hohen Streifengeschvindigkeiten.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Schneidwerkzeugs,

Fig. 2 eine schematische Ansicht des Antriebs des Werkzeugs nach Fig. 1,

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Fig. 3 eine Draufsicht auf das Werkzeug nach Fig. 1 mit einer schematischen Darstellung der Unterdrucksteuerung,

Fig. 4 die Querschnittsansicht 4-4 nach Fig. 3 in einer Betriebsphase des Werkzeugs, in der gerade ein Streifen zerschnitten wird,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Messer in vergrößerter Darstellung,

Fig. 6 eine Vorderansicht längs der Linie 6-6 nach Fig. 5 in etwas kleinerem Maüstab,

Fig. 7 eine Vorderansicht eines anderen Ausführungsbeispiels des Messers nach Fig. 6, die

Fig. 8A - SF Teilschnittansichten der zusammenwirkenden Messer, die nacheinander den Beginn, die Fortsetzung und das Ende eines einzigen Streifenschnitts zeigen,

Fig. 9 eine vergrößerte Teilschnittansicht einer Ausnehmung für eine gerade Klinge in dem Werkzeug nach Fig. 1 mit dem Messer und einem Teil des Haltemittels zum Ansaugen bzw. Freigeben der Streifenvorderkante durch Unter- bzw. Überdruck,

Fig. 10 - 12 stellen verschiedene Messerformen schematisch dar, bei denen der Radius der geraden Schneidkante relativ zum Teilkreisradius ihrer Trägerwelle gleich, kleiner oder größer als der Teilkreisradius ist, wobei drei verschiedene Formen dargestellt sind, die in dem Werkzeug nach der Erfindung verwendet werden können.

Nach den Fig. 1 bis 4 weist ein erstes Ausführungsbeispiel einen Rahmen 12 auf, in dem zwei parallele Wellen 10, 11 in (nicht dargestellten) Kugellagern gelagert und synchron,

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jedoch gegensinnig durch Zahnräder 13, 14 angetrieben sind. Dieses Ausführungsbeispiel hat ferner mehrere profilierte (geformte) oder Ortskurven-Streifenschneidmesser 18, 19, die auf der (in der Zeichnung) unteren oder Ortskurvenmesser-Welle 10 befestigt sind, eine obere Streifenhalte- oder -meßwalze 34 auf der (in der Zeichnung) oberen oder Geradmesser-Welle 11, mehrere gerade Streifenschneidmesser 20, 21 auf der oberen Streifentragwalze 34, eine Steuerventilplatte 26 (Fig. 3), Streifenführungswalzen 15, 16 und 17, die vom Rahmen bzw. Gestell 12 getragen werden, einen Bandförderer 24 und einen Antrieb 25. Es sind zwar mehrere Messer dargestellt, doch kann auch nur ein einziges Messer auf der einen oder beiden Wellen vorgesehen sein.

Wie Fig. 4 deutlicher zeigt, hat die im Uhrzeigersinn rotierende untere Welle 10 einen einstückigen Körper 29, der in diesem Ausführungsbeispiel 2 maschinell herausgearbeitete Ausnehmungen 31 parallel zur Wellendrehachse und auf sich gegenüberliegenden Seiten des Körpers 29 aufweist. Diese dienen zur Aufnahme der einzelnen profilierten Messer 18 und 19. Die Messer können aus einem Block aus Werkzeugstahl, einer Chrom-Kobalt-Legierung, z. B. der im Handel unter der Bezeichnung STellite erhältlichen Legierung, oder aus einem anderen geeigneten Material, das sich über die gesamte Länge des Körpers 29 erstreckt, hergestellt und durch mehrere Innensechskantkopfschrauben 33 befestigt sein, die unter einem Winkel eingeschraubt sind, um das Messer fest in eine Ecke der Ausnehmung 31 zu drücken. Die Enden der Messer 18, 19 ragen radial nach außen über den Umfang des Körpers 29 hinaus und sind an ihren vorderen Oberflächen 18a und 19a in der nachstehend beschriebenen Weise geformt oder profiliert.

Die Streifenwalze 34 (Fig. 1, 2 und 4) ist einstückig mit ihrer Welle 11 ausgebildet und auf ihrer Umfangsflache mit einem Mantel 22 versehen, der im wesentlichen ebenso lang wie der Körper 29 der unteren Welle 10 ist. Die Oberfläche

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-jeder Walze 34 ist in axialer Richtung mit zwei maschinell herausgearbeiteten Ausnehmungen 35 (, die um 180° für gleich lange Streifenabschnitte auseinanderliegen) und mit mehreren flachen Längsnuten 36 versehen, die gleich weit auseinanderliegen und sich von einem Ende bis zum anderen Ende der Walze 34 erstrecken und den gesamten zylindrischen Teil bedecken, ausgenommen die Stellen, an denen sich die Ausnehmungen 35 befinden. Diese Nuten wirken als Streifenhaltemittel und halten den Streifen bei Ausübung eines Unterdrucks an der oberen Walze 34 fest. Diese Streifenhalte- und -freigabevorrichtung stellt jedoch nur eine mögliche Ausführungsform dar, wie der Streifen selektiv an der Walze 34 festgehalten werden kann. Ein Uhterdruck-Streifenhaltesystem ist beispielsweise in der bereits genannten US-Patentschrift 3 338 575 beschrieben. Andere Streifenhaltemittel können ebenfalls verwendet werden, z. B. mechanische Finger, wie sie in der erwähnten US-Patentschrift 2 738 842 beschrieben sind. Die Aufgabe der Streifenhaltewalze 34 ist das genaue Abmessen der Zuschnittlängen.

Bei dem dargestellten pneumatischen Streifenhalte- und -freigäbesystem ist das eine Ende der Walze mit einer dünnen kreisförmigen Platte 37 versehen, die mittels Schrauben befestigt ist, um die Enden der Nuten 36 abzuschließen. Der äußere Umfang der Walze 34, ausgenommen die Ausnehmungen 35, ist vollständig mit einem dünnen Mantel 22 bedeckt, der etwa 0,2 cm dick und an der zylindrischen Oberfläche der Walze 34, z. B. durch Löten, befestigt ist. Der Mantel 22 hat mehrere Luftöffnungen oder -löcher 38, die in axialen, in Axialrichtung der Walze auseinanderliegenden Reihen ausgerichtet sind und unmittelbar über jeder Nut 36 liegen.

In den Öffnungen 38 wird durch eine an sich bekannte Vorrichtung selektiv Unter- oder Überdruck ausgebildet. So kann beispielsweise Saug- oder Blasluft den Öffnungen 38 und anderen Bereichen des Systems durch zeitlich gesteuerte Ventile zugeführt werden, die durch eine Unterdruckverteil- und -steuervorrichtung 27 (Fig. 3) gesteuert werden. Stattdessen läßt

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sich dies auch durch beispielsweise eine Steuerventilplatte (Fig. 3) und eine Ventilplatte 28 bewirken. Diese Platte 26 kann eine feststehende Platte mit gekrümmten (nicht dargestellten) Schlitzen oder Nuten von passendem Radius und passender Bogenlänge sein, um Saugluft über eine Leitung 57 oder Blasluft über eine Leitung 58 in vorgewählten DrehwinkelStellungen der Walze 34 den verschiedenen Oberflächenbereichen zuzuführen. Die Platte 26 steht in gleitender Berührung mit einer Ventilplatte 28 (Fig. 3), die Verbindungsöffnungen aufweist, die die Platte 26 selektiv mit den Nuten 36 (und 51) verbinden. Die Ventilplatte 28 ist an der Endfläche der oberen Walze befestigt.

Die Streifenhaltewalze 34 wird entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben. Am vorderen Ende jeder Ausnehmung 35 der Walze ist jeweils ein Werkzeugstahl-Messer 20 (oder 21) angeordnet, während am hinteren Ende jeder Ausnehmung ein viertelrundes Teil 43 befestigt ist. Vorzugsweise sind die geraden Messer 20 (21) aus einem härteren Material, z. B. Wolframkarbid, als die profilierten Messer 18, 19 hergestellt. Jedes Messer 20 (oder 21), vergleiche insbesondere Fig. 9, weist eine Stange auf, die sich über die gesamte Länge der Walze 34 erstreckt und an der Walze durch mehrere Schrauben 44 befestigt ist, die unter einem solchen Winkel geführt sind, daß sie das Messer fest in die vordere 90°-Ecke der Ausnehmung 35 drücken. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das äußere Profil 45 (Fig. 9) jedes geraden Messers 20, maschinell bis auf einen Radius abgerundet, der im wesentlichen gleich dem der Außenseite des Walzenmantels 22 ist, während die freie Messerfläche 46 in der Ausnehmung 35 mit einem Radius der Walze 34 einen (in Walzendrehrichtung gemessenen) Winkel von 25° einschließt, so daß das Messer, in Sehnenrichtung gemessen, an der äußeren Oberfläche 45 breiter als an ihrer dem Boden der Ausnehmung 35 zugekehrten Seite ist. Dies stellt sicher, daß außer der Schneidkante keine anderen Teile des geraden Messers 20 (21) die Messer 18 (19) berühren. An der Schnittlinie der freien Messerfläche 46

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und der abgerundeten Oberfläche 45 kann das Messer eine extrem schmale Fläche 47 aufweisen, die im Winkel von 90° zu einer Tangente an die Oberfläche 45 verläuft. Das Messer 20, 21 sollte eine fehlerfreie (makellose), äußerst scharfe Kante 48 (oder Schneide) an ihrer Schnittlinie mit der äußeren abgerundeten Oberfläche 45 aufweisen. Diese Schneidkante 48 ist eine gerade Linie, erstreckt sich über die gesamte Axiallänge der Walze und sollte vorzugsweise in der äußeren zylindrischen Oberfläche der Walze und parallel zur Drehachse der Walze 34, d. h. in einer radialen Ebene, liegen. Die Schneidkanten 48 der beiden Messer 20, 21 liegen zur Erzielung gleich langer Zuschnitte um 180° auseinander. Gewünschtenfalls können andere Stellungen gewählt werden.

In Fällen, in denen keine genaue Abmessung der Zuschnittlängen erforderlich ist, können sich die Messer 20 (21) und insbesondere die Kante 48 bis unter oder über die äußere zylindrische Walzenoberfläche erstrecken.

Die gegenüberliegende oder hintere Seite jeder Ausnehmung 35 weist einen Verteiler 51 auf. Dieser Verteiler kann durch das viertelrunde Teil 43 gebildet sein, das einen Abstand vom Messer 20, 21 aufweist und mittels Schrauben 50 befestigt ist. Die der freien Fläche 46 zugekehrte Seite 43a ist viertelkreisförmig ausgebildet, während die äußere Seite einen Radius aufweist, der im wesentlichen gleich dem der Außenseite des Walzenmantels 22 ist. Die unterschiedliche Radien aufweisenden Abschnitte des Teils 43 gehen stetig ineinander über, so daß eine glatte Kontur gebildet wird. Im Boden des Teils 43 ist ein U-förmiger Verteiler 51 ausgebildet, der sich über die gesamte Länge des Teils 43 erstreckt. Das eine Ende des Verteilers 51 liegt an der Platte 37 an und ist daher verschlossen, während das gegenüberliegende Ende auf entsprechend angeordnete (nicht dargestellte) Öffnungen in der Ventilplatte 28 ausgerichtet ist und sich in diese öffnet. Diese Öffnungen führen dem Verteiler 51 selektiv Saug- oder

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Blasluft zu, um die Vorderkante eines abgetrennten Streifenabschnitts festzuhalten oder freizugeben.

Dies wird durch parallele Reihen aus Löchern 52 und 53 in dem Verteiler 51 bewirkt, die parallel zur Achse der Walze 34 angeordnet sind und sich praktisch über die gesamte Länge des Teils 43 erstrecken.

Wie die Fig. 1 und 4 zeigen, ist eine Führungswalze 17 an den äußeren Enden zweier Arme 68 (von denen nur einer dargestellt ist) gelagert, die mittels einer Welle schwenkbar im Rahmen bzw. Gestell 12 gelagert sind. Diese Welle trägt gleichzeitig die Führungswalze 16. Um den Streifen einzuführen, kann die Führungswalze 17 von Hand aus der unteren, in Fig. 4 dargestellten Lage, in eine mit 17' bezeichnete Lage oberhalb der Walze 16 geschwenkt werden. Eine nicht dargestellte Verriegelungsvorrichtung gestattet die Verriegelung der Arme in der jeweiligen Lage.

Der Bandförderer 24 nach den Fig. 1 bis 4 weist mehrere gezahnte Steuerriemenräder 70 auf, die auf einer gemeinsamen, im Maschinengestell gelagerten Welle 72 befestigt sind. Die Achse der Räder 70 ist bei etwa 175° relativ zur Walze 34 angeordnet, und ihr Umfang hat einen geringen Abstand vom äußeren Umfang des Mantels 22, der die Walze 34 umgibt. Als Bezugslage von 0° ist hier die Lage der vertikalen Linie 61 (Fig. 4) angenommen. In horizontalem Abstand von den Rädern 70 ist eine weitere Gruppe von Steuerriemenrädem 71 angeordnet, die auf einer gemeinsamen, ebenfalls im Maschinengestell gelagerten Welle 79 befestigt sind. Die Welle 79 erstreckt sich bis zur Innenseite des Gestells 12 und trägt gezahnte Räder 73 (Fig. 2 und 3), die durch einen Riemen und einen Zahnradzug angetrieben werden. Etwa in der Mitte zwischen den Rädern 70, 71, an der Innenseite der unteren Trume der endlosen Riemen 74, die um die Räder herumgelegt sind, sind mehrere Riemenspannräder 75 (Fig. 4) angeordnet, die jeweils auf einem kurzen glicht dargestellten) Schwingarm

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gelagert sind, so daß sie den unteren Trum jedes Riemens nach unten drücken, um den Riemen zu spannen.

Bei dem Riemen 74 handelt es sich um endlose, gezahnte Steuerriemen, die außerdem etwa in der Mitte zwischen den Riemenkanten eine Reihe von Perforationen 76 über den gesamten Umfang des Riemens auseinanderliegend aufweisen. Unmittelbar unterhalb des oberen Trumes jedes Riemens ist ein Saugkasten 77 angeordnet. Die Oberseiten aller Kästen liegen im wesentlichen in der gleichen Ebene und stützen die Riemen ab. In jeder Kastenoberseite ist ein (nicht dargestellter) Schlitz ausgebildet, der mit einer Perforationsreihe 76 geradlinig ausgerichtet ist. Die Schlitze verlaufen im wesentlichen vom Rad 70 zum Rad 71, da die Enden der Kästen so geformt sind, daß sie der Kontur der Räder eng benachbart folgen. Ein Saugluft- bzw. Unterdruckverteiler 78, der parallel zu den Radachsen verläuft, öffnet sich in alle Kästen und erstreckt sich außerhalb des Maschinengestells bis zur Unterdrucksteuerung 27. Wenn ein streifenartiges Material in die Nähe der ebenen Oberseite der Riemen, d. h. in die 190°-Drehwinkellage der Walze 34, gebracht wird, wird der Streifen fest an die Riemen gesaugt und durch diese (in Fig. 13) von links nach rechts mitgenommen. Stattdessen kann auch ein Trommelmitnehmer nach der erwähnten US-Patentschrift 3 338 575 verwendet oder auf einen Mitnehmer verzichtet werden.

Nach Fig. 2 enthält der Antrieb 25 miteinander kämmende Zahnräder 13 und 14 jeweils auf einer der Wellen 10 und und ein gezahntes Rad 83 auf der Welle 11, das durch einen gezahnten Steuerriemen 84 von einem gezahnten Antriebsrad 85 und einem Elektromotor 86 angetrieben wird. Auf der Unterseite des Zahnrades 13 greift ein kleineres Lehrlaufzahnrad 87 ein, das auf einer im Maschinengestell drehbar gelagerten (nicht dargestellten) Welle sitzt. Das Zahnrad 87 treibt ein weiteres Zahnrad 88 an, das auf einer Welle 89 aufgekeilt

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ist, die ebenfalls im Maschinengestell drehbar gelagert ist. Die Welle 89 trägt ein gezahntes Steuerrad 90, das auf diese aufgekeilt ist und einen Steuerriemen 99 antreibt, der schließlich das auf der Welle 79 befestigte gezahnte Rad 73 und damit die Räder 71 und Riemen 74, d. h. den Bandförderer 74, antreibt.

Das dargestellte Übersetzungsverhältnis der Wellen 10, 11 (bzw. der Zahnräder 13 und 14) beträgt zwar 1:1, doch sind auch andere ganzzahlige Übersetzungsverhältnisse möglich, z. B. 2 : 1. In diesem Falle würde die Welle 10 bei jeder Umdrehung der Welle 11 zwei Umdrehungen ausführen und nur ein Messer, dagegen die Welle 11 zwei Messer aufweisen.

Nach der Erfindung ist die Kante 48 (Fig. 5) jedes Messers 20 und 21 eine gerade Linie/auf dem gleichen Radius R (Fig. 5) wie der Walzenmantel 22 und parallel zur Walzendrehachse angeordnet, während der Radius R des Mantels 22 und der Kante 48 größer als der Teilkreisradius R des Zahnrads 14 auf der Welle 11 ist. Die Messer 18 und 19 auf der Welle 10 können eine im wesentlichen rechtwinklige Endquerschnittsform (Fig. 5) mit ebenen Vorderflächen 18a und 19a haben, die die äußere Umfangsoberfläche 93 jedes Messers schneiden, um eine Linie 91 zu definieren, die in einer die Oberfläche 93 aufweisenden Ebene liegt. Die Linie 91 liegt ferner in einer Radialebene (d. h. einer mit der Drehachse der zugehörigen Welle zusammenfallenden Ebene) und sollte parallel zur Wellenachse verlaufen. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Linie 91 gerade, da sie parallel zur Achse der Welle 10 verläuft. Die Linie 91 liegt auf einem Radius R, der größer als der Teilkreisradius R des Zahnrads 13 ist. Wenn keine Zahnräder verwendet werden, können die betreffenden Radien als solche von "äquivalenten" Teilkreisen bezeichnet werden, bei denen es sich um imaginäre Kreise handeln würde, deren Radien denen der Teilkreise von Zahnrädern entsprechen würden, wenn Zahnräder verwendet wurden. Außerdem sollte die äußerste Oberfläche des Messers einen so großen Radius aufweisen, daß

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es in die Ausnehmung 35 auf der Walze 34 eindringen kann, ohne dabei gegen die Böden 35a der Ausnehmungen zu stoßen.

Wenn jetzt zwei sich gegenüberstehende Messer mit der beschriebenen Form durch Drehen der beiden Zahnräder 14 und 13 zusammengebracht werden, fällt die Linie 91 mit der Kante 48 bei einem Wellendrehwinkel von etwa 18 - 20° zusammen, bevor diese Linie und diese Kante in einer Ebene liegen, in der beide Wellenachsen liegen. Bei einer weiteren Drehung zeigt sich, daß die Messer bei ebener Vorderfläche der Messer 18, 19 in eine sich gegenseitig störende Lage gelangen und daß das eine Messer in das andere einschneiden muß, um eine weitere Drehung zu ermöglichen. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel bleiben die geraden Messer 20 und 21 (d. h. die Kanten 48) unbeschädigt, während die Messer 18 und 19 jeweils durch die Kante 48 als Erzeugende einer Kurve 92 (dem geometrischen Ort der Erzeugenden) abgetastet werden, die in Fig. 5 dargestellt und bei der beschriebenen Geometrie einem Teil einer Epitrochoide in der Vorderfläche 18a, 19a jedes Messers 18, 19 entspricht. Die Kante 48 jedes geraden Messers 20, 21 erreicht eine Endlage relativ zu den Messern 18, 19, die durch die die geraden Messer 20, 21 darstellende, unterbrochene Linie in Fig. 5 dargestellt ist und bei einem Wellendrehwinkel von 0° vorliegt, wenn der Punkt 96 und die Kante 48 die mit beiden Wellenachsen zusammenfallende Ebene erreichen. Danach hat eine weitere Wellendrehung in der gleichen Richtung bis zu dieser und durch diese Ebene hindurch zur Folge, daß die Kante 48 (im Raum) den restlichen Abschnitt 95 der Epitrochoide erzeugt, was bedeutet, daß die Messer einander lose berühren. Wie man sieht, läuft die Kurve 95 zur Anfangskurve 92a solange zurück, bis sie diese im Punkt 96 bei einem Radius R schneidet, dessen Ursprungspunkt auf der (nicht dargestellten) Achse der unteren Welle 10 liegt. Wichtig ist, daß der Radius R der Kante 91 des Messers 18, 19 nicht den Radius R^ des Punktes 96 überschreitet, weil sich sonst die Messer 18, 19 und 20, 21 bei einem Wellendrehwinkel von etwa 25 - 30° jenseits der

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in Fig. 5 dargestellten Lage gegenseitig behindern würden und das Schneidwerkzeug betriebsunfähig würde. Günstig ist es daher, wenn der Radius R etwas kleiner als der Radius R ist.

Vorzugsweise wird die epitrochoidförmige Oberfläche 92 nicht auf einem Streifenwerkzeug ausgebildet, wie es hier beschrieben ist, sondern nach einem an sich bekannten Verfahren aus Werkzeugstahl-Rohlingen gefräst und geschliffen. Danach werden die Messer 18, 19 am Körper 29 der Welle 10 mittels der Schrauben 33 befestigt.

Wenn die Welle 10 und die Messer 18, 19 mit der Epitrochoidflache 92 relativ zur oberen Welle 11 gedreht werden, fällt die Kante 48 des geraden Messers gleichzeitig über die gesamte Länge mit der Linie 91 des Gegenmessers zusammen.

Bei einer anderen und ebenfalls bevorzugten Ausführung ist dagegen ein Scherschnitt oder fortlaufender Schnitt vorgesehen, um eine plötzliche Belastung des Werkzeugs zu vermeiden. Dies wird durch Abschrägen der äußeren Oberfläche 93 unter einem flachen Winkel (z. B. 1°) längs des Messers, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, erreicht. Auf diese Weise wird ein progressives transversales Abscheren eines dazwischen angeordneten Streifens bewirkt. Durch dieses Abschrägen wird die Linie 91 (bis auf einen kurzen Abschnitt am Anfang 91') weggenommen, oder - anders ausgedrückt - nach unten (in Fig. 6) längs deren Epitrochoidfläche fortschreitend über die Länge des Messers um 1° verschoben, so daß sich eine neue Kante 91a (Fig. 6) ergibt, die dann mit der Kante 48 zusammenwirkt. Die Kante 91a ist dann nicht mehr geradlinig, sondern entsprechend der Epitrochoidform der Vorderfläche gekrümmt. Wenn die Messer zusammenwirken, "streicht" die Kante 48 mit größerer ode?:· geringerer Druckkraft über die Epitrochoidfläche hinweg. Die hierbei verursachte Reibung kann von Vorteil sein und die Kante 91a selbsttätig schärfen, wenn die Berührungsfläche der Kante 48 mit der Oberfläche 92 kontrolliert wird. Dies geschieht durch maschinelles Heraus-

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arbeiten einer Entlastungsvertiefung 94, um die epitrochoidförmige Oberfläche auf einen verhältnismäßig schmalen endlichen Bereich "X" längs des gesamten Messers etwa parallel zur Kante 91a zu verringern.

Streifenförmiges Material wird fortlaufend (z. B. von einer nicht dargestellten Rolle) von links her (in den Fig. 1 und 4) zugeführt und von Hand um die Walzen herumgeführt. Der oberen Rolle 34 und dem Bandförderer 24 wird durch die Steuerung 27 Saugluft zugeführt, während die schwenkbare Streifenführungsrolle 17 auf ihren Armen 68 in die Lage 17' geschwenkt wird, wo sie während der Streifeneinführung kurzzeitig festgehalten wird. Nach der Streifeneinführung wird die Walze 17' nach unten in ihre normale durch ausgezogene Linien dargestellte Lage geschwenkt. Schließlich wird der Elektromotor 86 eingeschaltet, so daß der Getriebezug und die Walzen in Bewegung gesetzt werden. Während der Streifen entgegen dem Uhrzeigersinn um die Walze 34 herumläuft, erreicht er eine unter einem Winkel von etwa 98 - 108° liegende Stelle, von der vertikäbn Linie 61 (Fig. 4) aus im Gegenuhrzeigersinn gemessen, wo ihn die Messer zerschneiden. Da der Streifen über einen Winkel von mehr als 180° durch die Saugvorrichtung oder andere Mittel rutschfest an der oberen Walze 34 festgehalten wird und da der Streifen in dieser Lage am Umkreis eines der geradkantigen Messer 20, 21 anliegt, deren Kanten 48 beide parallel zur Walzenachse ausgerichtet sind, wird der Streifen senkrecht zu seiner Kante durchgeschnitten.

Die Saugluftverteilungs- und -steuereinrichtung 27 führt dem Verteiler 51, beginnend bei 95° im Gegenuhrzeigersinn und bis zu etwa 170° im Gegenuhrzeigersinn, Saugluft zu_o Da die mit den Walzenachsen zusammenfallende Ebene einen Abstand von etwa 116° von der Linie 61 (Fig. 4) hat und das Schneiden etwa 18° davor beginnt, ist klar, daß das Schneiden bei etwa 98° oder nur etwa einige Grade, nachdem die Saugluft dem Verteiler 51 zugeführt wurde, beginnt. Kurz

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vor dem Schneiden wird daher der nicht abgestützte Abschnitt des Streifens, der sich über die offene Ausnehmung 35 hinweg erstreckt, abgesehen von etwas Leckluft, die an den beiden Kanten des Streifens herumströmt, einem Unterdruck ausgesetzt, der den Streifen leicht in die Ausnehmung hinein durchbiegt, so ähnlich, wie es in der erwähnten US-Patentschrift 3 709 077 beschrieben ist.

Bei den aufeinanderfolgende Phasen eines Schneidvorgangs darstellenden Fig. 8a - 8f ist der Einfachheit halber nicht die Linie 61 nach Fig. 4, sondern die mit den Walzenachsen zusammenfallende Ebene als O°-Bezugslinie gewählt worden, d. h. die O°-Linie nach Fig. 8e. Wenn die Schneidkanten - vergleiche diese Figuren - sich zu berühren beginnen, z. B. am nahen Ende, hat die äußere Oberfläche 93 des unteren Messers 18 (ebenfalls am nahen Ende) bereits begonnen, gegen die Außenseite des Streifens und das neu geschnittene Vorderende in die Ausnehmung 35 zu drücken. Dabei wird ein Teil des vorderen Streifenendes gegen einige der Löcher 52 an der Oberfläche des viertelrunden Teils 43 gedrückt, so daß der Blasluftverteiler 51 den Streifen "erfassen" kann. Dieser Vorgang setzt sich allmählich über die gesamte Streifenbreite gleichzeitig mit dem Fortschreiten des Schnitts fort und bewirkt weiter, daß am Ende des Schneidvorgangs das gesamte Vorderende des Streifens in die Ausnehmung 35 gesaugt ist, wobei es teilweise um die Viertelrundung herumgebogen wird. Dieser Effekt wird noch dadurch verstärkt, daß sich der gebogene Streifen der zweiten Reihe von Löchern 53 in der Viertelrundung nähert, in denen ebenfalls Unterdruck herrscht.

Am Ende des Schneidvorgangs (siehe die Fig. 8c und 8d) dringt das untere Messer 18 noch tiefer in die Ausnehmung 35 ein, wobei es die Maximaltiefe erreicht, wenn die Schneidkanten 48 und 91 in der gemeinsamen Ebene der Wellenachsen liegen, wie es in Fig. 8e dargestellt ist. In dieser Phase kommt die

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äußere Oberfläche 93 des Messers, obwohl das Streifenende tief in die Ausnehmung 35 hineingesaugt worden ist, wieder mit der Streifenoberfläche in Berührung. Diese Berührung erfolgt jedoch nur in dem schmalen Teil des Streifens, der in der Nähe der Schnittkante liegt. Wenn der Streifen daher aufgrund dieser Berührung verkratzt oder beschädigt wird, geschieht dies in einem Streifenbereich, der gewöhnlich nicht benutzt wird und sehr kurz ist. Die Reibwirkung wird noch dadurch weiter verringert, daß ein Radius 98 am Schneidrücken oder der Hinterseite der Messer 18, 19 ausgebildet ist, so daß praktisch eine rollende Berührung stattfindet. Im Verlaufe der weiteren Drehung der Wellen (Fig. 8f) wird das Messer 18 aus der Ausnehmung 35 herausgezogen, wobei es sich wieder vom Streifen entfernt. Das Vorderende des Streifens wird jedoch durch den Unterdruck im Verteiler 51 solange in der Ausnehmung festgehalten, bis die (nicht dargestellte) Mittellinie des Verteilers 51 etwa 170° im Gegenuhrzeigersinn (von der Linie 61 aus) erreicht. In dieser Lage wird der Unterdruck durch die Steuereinrichtung 27 ausgeglichen (entspannt).

Ohne weitere Wellendrehung erzeugt die Steuereinrichtung einen Luftdruck und damit aus den Löchern 52 und 53 austretende Luftströme, die das vordere Streifenende solange anheben, bis - bei etwa 192° im Gegenuhrzeigersinne - die Schnittkante über die äußere Oberfläche 45 der Messer 20, 21 hinausragt. In diesem Augenblick kann der Unterdruck in den Nuten 36 allmählich aufgehoben werden, so daß der Streifen auf eine etwa horizontale Bahn jaelenkt und mit dem horizontalen Trum der Riemen 74 in Berührung gebracht wird. Hier kann der Streifen durch den in den Kästen 77 herrschenden Unterdruck über die Perforationen 76 fest an die laufenden Riemen bzw. Bänder gesaugt werden, die dann den abgeschnittenen Streifen aus der Vorrichtung hinaus und in eine andere befördern, z. B. einen nicht dargestellten Streifenabschnittstapler .

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Die beschriebene Vorrichtung ist beim kontinuierlichen Schneiden eines 0,018 cm dicken Streifens aus Polyester (d. h. Polyäthylentherephtalat) geprüft worden, der mit einer kontinuierlichen Geschwindigkeit von 100 m pro Minute zugeführt wurde. Dabei ergaben sich sehr genaue rechtwinklige Schnitte, insbesondere genaue Schnittlängen, bei störungsfreiem Dauerbetrieb.

Bei anderen Ausführungen kann die Schneidkante 91 eine beliebige Form aufweisen, sofern sie längs der profilierten Epitrochoidoberflache 92 verläuft. So kann sie nach Fig. 7 eine gewellte äußere Oberfläche 91b aufweisen. Diese hat den Vorteil, daß gleichzeitig mehrere Scherschnitte durchgeführt werden. Praktisch ähnelt die Oberfläche 91b etwas der Oberfläche 91a (Fig. 6) in etwas vergrößerter Darstellung nach mehrmaligem Schärfen.

Bei dem soeben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Schneidkante des geraden Messers 20 auf der Walze 34 geradlinig und parallel zur Achse der Welle 11. Das Messer 18 hat eine geformte oder profilierte Epitrochoidoberflache 92, die zusammen mit der äußeren Umfangsoberfläche 93 eine Schneidkante 91 bildet. Bei dem beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die gerade Schneidkante 48 (Fig. 9) in einem radialen Abstand R_ (Fig. 12) angeordnet, der größer als der Teilkreisradius R des Zahnrads 14 in der Antriebsvorrichtung der Walze 34 (oder eines äquivalenten Teilkreises, wenn kein Zahnrad verwendet wird) ist. Die Wellen rotieren gegensinnig in den durch die Pfeile 100 dargestellten Richtungen. Die zusammenwirkenden Schneidkanten 48, 91 durchlaufen eine Epitrochoidkurve 102. Aus diesem Grunde ist die Oberfläche 92 in der beschriebenen Weise geformt. Vorteilhafterweise ist der Radius R größer als der Radius

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 10 und 11 sind die Radien R_ und R_ anders gewählt. So ist der Radius R

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der geraden Schneidkante 48' bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 gleich ihrem (äquivalenten) Teilkreisradius

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R gewählt. Hierbei hat die bei der Relativbewegung der Schneidkanten 48' und 91' durchlaufene Epitrochoidkurve den durch die Kurve 102^f dargestellten Verlauf, der sich ergibt, wenn R_e = R ist. Ih diesem Falle hat die geformte Oberfläche 92' daher ein konvexes Profil, dessen Verlauf jenem Teil der Epitrochoidkurve 102' entspricht.

Bei dem letzten Ausführungsbeispiel kann der Radius R_ der geraden Schneidkante 48" kleiner als der (äquivalente) Teilkreisradius R des diejenige Welle antreibenden Zahnrads sein, die das Messer mit der geraden Schneidkante aufweist. Dies ist in Fig. 11 dargestellt, in der die Bezugszahlen aller vergleichbaren Teile mit zwei Beistrichen versehen sind. In diesem Falle ist die durchlaufene Epitrochoidkurve 102" etwas flacher, so daß sich die profilierte Oberfläche 92" ergibt, die immer noch, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10, konvex ist. Wie man sieht, sind die geraden Schneidkanten 48·, 48 ^B bei den Ausführungsfreispielen nach den Fig. 10 und 11 der Drehrichtung zugekehrt, um an den geformten Oberflächen 92', 92" anzugreifen. Die gerade Schneidkante 48 (Fig. 12) ist dagegen der Gegendrehrichtung zugekehrt, um in die geformte Oberfläche 92 einzugreifen.

Alle diese verschiedenen Ausführungsbeispiele haben größtenteils die gleichen Vorteile wie das bevorzugte Ausführungsbaispiel. Durch das Herumwickeln des Streifens um die Walze 34 und das Festhalten des Streifens an der Walze läßt sich die gewünschte Zuschnittlänge genau einhalten. Eine Abschrägung des geformten Messers ergibt einen scherenartig fortlaufenden Schnitt, der selbst dann rechtwinklig ist, wenn verhältnismäßig harte und/oder zähe Kunststoff materialien geschnitten werden. Die Messer schärfen sich selbsttätig nach, insbesondere ist das Messer mit der geraden Schneidkante bestrebt, das etwas weichere profilierte Messer nachzuschärfen. In den Schneidkanten auftretende Scharten werden leicht beseitigt und, wenn das Schärfen durch Abschleifen der äußeren Umfangsoberfläche

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des geformten Messers durchgeführt wird, ist praktisch keine Nachstellung erforderlich, weil die geformte Epitrochoidoberflache 92 unberührt bleibt. Solange die Oberfläche 92 daher richtig geformt ist, also die Erzeugenden dieser Oberfläche parallel zu ihrer Wellenachse verlaufen und ihr geometrischer Ort eine Epitrochoide ist und die gerade Messerkante 48 parallel zur Achse ihrer Welle verläuft, ist ein genauer Schnitt und eine geringe Ausfallzeit sichergestellt.

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Leerseife

Claims

Patentansprüche

/ 1., Schneidwerkzeug für einen laufenden Streifen, mit zwei achsparallelen, gegensinnig rotierenden, synchron angetriebenen Wellen, einem ersten auf der ersten Welle angeordneten Messer mit einer achsparallelen geraden Schneidkante, und einem zweiten auf der zweiten Welle angeordneten Messer mit einer zweiten Schneidkante, wobei die Messer längs ihrer einander zugekehrten Schneidkanten zur Ausführung eines Schnitts an einem zwischen ihnen angeordneten Streifen zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Messer (18; 19) eine geformte Oberfläche (92) aufweist, die durch parallel zur Achse der zweiten Welle (10) verlaufende Erzeugende begrenzt ist, wobei der geometrische Ort der Erzeugenden eine Epitrochoide ist, und daß das zweite Messer (18; 19) eine äußere Umfangsoberflache (93) aufweist, die mit der geformten Oberfläche (92) die zweite Schneidkante (91) bildet.
2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schneidkante (91) nicht parallel zur Achse der zweiten Welle (10) verläuft.
3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wellen (10, 11) einen äquivalenten Teilkreisradius (R) aufweisen und der radiale Abstand (R ) der ersten Schneidkante (48) von der Achse der ersten Welle (11) gleich oder kleiner als der äquivalente Teilkreisradius (R ) der ersten Welle (11) ist.
4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wellen (10, 11) einen äquivalenten Teilkreisradius (R ) aufweisen und der radiale Abstand (R.) der ersten Schneidkante von der Achse der ersten Welle (11) größer als der äquivalente Teilkreisradius (R) der ersten Welle (n) ist.

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5. Schneidwerkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle zumindest eine sich in axialer Richtung erstreckende periphere Ausnehmung (35) aufweist.
6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle (11) ein Haltemittel aufweist, und zwar zum selektiven Festhalten eines Streifens (97) an einem Teil des Umfangs der ersten Welle (11) zumindest bis zur Schnittstelle.
7. Schneidwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltemittel Saugöffnungen (38) in der Umfangsflache der ersten Welle (11) aufweist und so ausgebildet ist, daß es den Saugöffnungen selektiv Unterdruck zuführt.
8. Schneidwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsoberflache (93) des zweiten Messers (18), die an die Schneidkante (91) angrenzt, über ihre gesamte Länge zur Wellenachse geneigt ist.
9. Schneidwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schneidkante (91) auf einem Radius (R) liegt, der größer als der äquivalente Teilkreisradius (R) der zweiten Welle (10) ist.
10. Schneidwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schneidkante (91) in einer Ebene liegt.

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