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Stw.: Lagerung Längsschneider-Obermesser - A 33
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flruckmittel- betätigter Messerkopf für Längsschnittstonen an materialverarbeitenden
Maschinen Die Erfindung betrifft einen druckmittel-betätigten Messerkopf für Längsschnittstationen
an Materialbahnen verarbeitenden Maschinen mit einem auf einer in einem Träger axail
verschiebbaren Achse drehbar gelagerten Kreismesser, wobei die Achse als Kolben
und ein Innenraum des Trägers als Zylinder eines Stellgliedes für das Kreismesser
ausgebildet sind.
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Messerköpfe der vorgenannten Art sind z.B. durch die deutschen Patentschriften
1.024.341 und 1.156.635 sowie durch die deutsche Offenlegungsschrift 2.244.421 bekannt
geworden. Diese Messerköpfe, von denen in der Regel mehrere parallel an einem gemeinsamen
Halter gelagert sind, wirken mit ortsfest auf einer gemeinsamen Welle befestigten
Gegenmessern zusammen und schneiden Materialbahnenin Streifen. Die in den Messerköpfen
gelagerten esser sind in eine Arbeitsposition und aus dieser wieder heraus bewegbar,
wozu die Messerköpfe zunächst abgesenkt und anschließend in axialer Richtung an
die Gegenmesser herangefahren werden und umgekehrt.
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Auch muß das jeweils in dem Messerkopf gelagerte Kreismesser während
des Schneidprozesses ständig elastisch an das Gegenmesser angedrückt werden, um
durch Axialbewegung in der Praxis nicht auszuschließendes Taumeln der Kreismesser
und/oder ihrer Gegenmesser ausgleichen zu können.
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Stw.: Lagerung-Längsschneider-Obermesser - A 33 Hamburg, 13. Dezember
1976 Die bislang bekannten pneumatisch betätigten Messerköpfe sind als einfach wirkende
pneumatische Stellglieder mit eingebauter Rückholfeder ausgelegt. Bei einer solchen
Konzeption müssen zum axialen Bewegen des Kreisraessers gegen sein Gegenmesser unterschiedliche
Kräfte überwunden werden, die sich einmal aus der Federkennlinie der Rückholfeder
und zum anderen aus den Reibungswerten der Lager und der Dichtungselemente zwischen
Zylinder und Kolben bzw. Kolbenstange (hier also Träger und Achse) ergeben.
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Die vorgenannten Faktoren behindern die axiale Beweglichkeit des Kreismessers,
was sich ungünstig sowohl auf die Sauberkeit des Schnittes als auch auf die Standzeit
der Messer auswirkt.
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Bemühungen, hier eine Verbesserung herbeizuführen, haben sich in der
Vergangenheit vorwiegend auf die Lagerung der Achsen der Kreismesser beschränkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Messerkopf der eingangs
genannten Art leichtgängiger zu lagern und dadurch eine feinfühligere und bezüglich
des Anpreßdruckes genauere Anstellung des Kreismessers an sein Gegenmesser zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Achse
in dem Träger in zwei einenAbstand zueinander aufweisenden Lagern geführt ist, und
daß zwischen den beiden Lagern eine Membran angeordnet ist, die einerseits in dem
Träger und andererseits in der Achse befestigt ist und den Innenraum des Trägers
in zwei Kammern unterteilt, von denen zumindest eine über eine Leitung mit einer
Druckquelle verbunden ist. Es ist üblich, daß die Anstellbewegung des Kreismessers
an sein Gegenmesser in Richtung auf den Träger zu erfolgt. Um diese Bewegung pneumatisch
steuern zu können, ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß
die dem Kreismesser benachbarte Kammer über eine Leitung mit einer Druckquelle verbunden
ist und gegen das dem Kreismesser benachbarte Lager durch eine weitere Membran abgedichtet
ist, die einerseits an dem Träger und andererseits an der Achse befestigt ist. Gemäß
einer weiteren vorteilhaften
Stw.: Lagerung Längsschneider-Obermesser
- A 33 Hamburg, 13. Dezember 1976 Ausgestaltung der Erfindung sind die freien Querschnitte
der beiden Membranen unterschiedlich.
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Wie schon gesagt, sind die bisher gebräuchlichen betätigten Messerköpfe
als einfach wirkende Arbeitszylinder mit eingebauter Rückholfeder ausgebildet. Bei
diesen Köpfen erfolgt die Anstellbewegung des Kreismessers an sein Gegenmesser gegen
die Wirkung der Druckfeder. Es leuchtet ein, daß hier eine sehr feinfühlige Anstelleung
nicht realisiert werden kann, weil mit dem Druck gegen eine sich wegabhängig ändernde
Kraft (Kennlinie der Feder) gearbeitet werden muß. Diesem Mangel wird gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch abgeholfen, daß die Jem Kreismesser
abgewandte Kammer über eine Leitung mit einer Druckquelle verbunden ist. Gänzlich
auf reibende Dichtelemente kann bei dem Messerkopf gemäß der Erfindung verzichtet
werden, indem das dem Kreismesser abgewandte Lager für die Achse stirnseitig vom
Träger verschlossen ist und die Achse einen Kanal von ihrer Stirnseite zu der dem
Kreismesser abgewandten Kammer aufweist. Eine reibungsarme und wartungsfreie Lagerung
der Achse wird gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung durch Ausbilden der
Lager als trockene Gleitlager erreicht.
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Die Steuerung des Messerkopfes erfolgt über ein Umschaltventil, an
das die Kammern mit der Druckquelle verbindenden Leitungen angeschlossen sind, und
welches eine Verbindung zu der Druckquelle und eine Verbindung zur Atmosphäre aufweist.
Ein echt feinfühliges Bewegen des Kreismessers der es tragenden Achse und eine elastische,
aber mit konstanter Kraft errfolgende Anpressung des Kreismessers an sein Gegenmesser
wird gemäß eines weiteren Kennzeichens der Erfindun dadurch erreicht, daß in der
einen Leitung ein den Durchfluß in Rich tung Kammer sperrendes Rückschlagventil
und ein parallel zu diesem geschaltetes Regeldruckventil und in der anderen Leitung
ein den Dur fluß in Richtung Umschaltventil sperrendes Rückschlagventil und eine
parallel zu diesem geschaltete Drossel vorqesehen sind.
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Stw.: Lagerung Längsschneider-Obermesser - A 33 Hamburg, 13. Dezember
1976 Die Erfindung wird anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Messerkopf in vereinfachter Darstellung,
Figur 2 ein pneumatisches Schaltschema für den Messerkopf gemäß Figur 1.
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Stw.: Lagerung Längsschneider-Obermesser - A 33 Hamburg, 13. Dezember
1976 Der Messerkopf gemäß Figur 1 weist einen Träger 1 auf, der aus Segmenten 1a,
ib und 1c zusammengesetzt ist und der an einem, nicht zum Gegenstand der Erfindung
gehörenden, an sich bekannten pneumatisch in Richtung von Doppelpfeil 2 bewegbaren
Halter 3 befestigt ist. In dem Träger 1 ist in trockenen Gleitlagern 4 und 6 eine
Achse 7 gelagert. Die Gleitlager 4 und 6 bestehen jeweils aus einer in den Segmenten
1a bzw. 1c befestigten, im wesentlichen aus Kunststoff bestehenden Buce 8 bzw. 9,
in der die in diesen Bereichen verchromte und polierte Achse 7 geführt ist. An der
Achse 7 sind Buchsen 11 und 12 befestigt, z.B. mittels einer auf die Achse 7 aufgeschraubten
Mutter, mit deren Hilfe zwei dünne Membranen 13 und 14 an der Achse 7 festgeklemmt
sind. Die Membranen 13 und 14 sind auf der anderen Seite zwischen den Segmenten
la und 1b bzw. Ib und 1c festgeklemmt. Die Membranen 13 und 14 können z.B. aus einem
zwischen 0,2 und 0,3 mm dicken, gewebeverstärkten Kunststoff gefertigt sein. Die
Membran 13 teilt den Innenraum des Trägers 1 in zwei Kammern 16 und 17 und dient
als druckbeaufschlagter Kolben für die Achse 7. Natürlich kann durch entsprechende
Ausgestaltung der Buchsen 11 und 12 auch eine ringförmige festeRolbenfläche an der
Achse 7 geschaffen und der freie Querschnitt der Membran entsprechend verkleinert
werden. Der freie Querschnitt der Membran 14 ist kleiner als der der Membran 13,
weil das Segment 1b einen ringförmigen Absatz 18 in der Kammer 17 aufweist. Die
Membran 14 dient ausschließlich zur Abdichtung der Kammer 17 gegen das Lager 4.
Eine Abdichtung der Kammer 16 gegen das Lager 6 ist nicht erforderlich, weil eine
die Buchse 9 aufnehmende Bohrung als Sackloch 19 im Segment 1c ausgeführt ist und
die Achse 7 zum Druckausgleich eine Verbindung in Form von Bohrungen 21, 22 vom
Sackloch 19 zur Kammer 16 aufweist. Ein Kanal zur Druckentlastung kann natürlich
auch in Teil 1c angeordnet werden.
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Stw.: Lagerung Längsschneider-Obermesser - A 33 Hamburg, 13. Dezember
1976 Die mit A und B strichpunktiert gezeichneten Linien deuten die Anschlüsse von
in Figur 2 dargestellten Leitungen an.
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Auf der Achse 7 ist auf Kugellagern 23 und 24 eine Messeraufnahme
26 frei drehbar gelagert, an der ein Kreismesser 27 befestigt ist. Ein Gegenmesser
ist mit 28 bezeichnet und in bekannter Weise auf einer angetriebenen Welle 29 befestigt.
Das Kreismesser 27 kann gegebenenfalls auch angetrieben werden.
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Im Schaltschema der Figur 2 ist der Messerkopf aus Figur 1 nur schematisch
angedeutet. Von den Anschlüssen A und B der Kammern 17 bzw. 16 sind Leitungen 31
bzw. 32 parallel zu einem von Hand betätigbaren Umschaltventil 33 geführt. Auf der
anderen Seite ist das Umschaltventil 33 über eine Leitung 34 mit einer Druckluftquelle
36 verbunden, und es sind zwei weitere Leitungen 37 und 38 angeschlossen, die jeweils
über einen Schalldämpfer 39 bzw. 41 mit der Atmosphäre in Verbindung stehen. Die
Leitung 31 weist ein Präzisionsdruckregelventil 42, auf, dem ein Monometer 43 zum
Einstellen des gewünschten Ausgangsdruckes zugeordnet ist.
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Parallel zu dem Präzisionsdruckregelventil 42 ist ein Rückschlagventil
44 geschaltet, welches Luft nur Richtung auf das Umschaltventil 33 zu durchläßt.
In der Leitung 32 ist ein Drosselrückschlagventil angeordnet, welches, wie schon
der Name sagt, aus einer Drossel 46 und einem parallelgeschalteten Rückschlagventil
47 besteht. Durch das Rückschlagventil 4S kann Luft nur in Richtung auf die Kammer
16 zu strömen.
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Von der Leitung 31 zweigt eine Leitung 48 zu einem einfach wirkenden
Arbeitszylinder 49 mit Rückholfeder 51 ab.-Eine Kolbenstange 52 des Arbeitszylinders
49 ist mit dem in Figur 1 gezeigten Halter 3 für den Messerkopf verbunden. In die
Leitung 48 ist ebenfalls ein Drosselrückschlagventil, bestehend aus einer Drossel
53 und einem Rückschlagventil 54, eingelassen.
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Stw.: Lagerung Längsschneider-Obermesser - A 33 Hamburg, 13. Dezember
1976 Wirkungsweise der Anordnung gemäß Figuren 1 und 2: Es wird von dem in den Figuren
1 und 2 gezeigten Zustand ausgegangen, bei dem also der Halter 3 über die Kolbenstange
52 von der Druckfeder 51 hochgefahren und das Kreismesser 27 in axialer Richtung
einen Abstand zu dem Gegenmesser 28 aufweist, in dem also die Kammer 16 über die
Leitung 34, das Umschaltventil 33 und die Leitung 32 mit Druckluft aus der Druckluftquelle
36 beaufschlagt ist. Zum Inbetriebsetzen des Messerkopfes wird das Umschaltventil
33 in seinen anderen Schaltzustand bewegt, wodurch die Leitung 31 nunmehr mit der
Leitung 34 und die Leitung 32 mit der Leitung 38 und somit mit der Atmosphäre verbunden
werden.
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Ober die Leitung 31 strömt Druckluft in die Leitung 48, sie sofort
durch das Rückschlagventil 54 hindurch in den Arbeitszylinder 49 gelangt, wodurch
die Kolbenstange 52 den Halter 3 des Messerkopfes sofort abwärts bewegt. Über die
Leitung 31 selbst kann die Druckluft ausschließlich durch das Präzisionsdruckregelventil
42 in die Kammer 17 strömen, weil in diese Richtung das parallelgeschaltete Rückschlagventil
44 sperrt. Infolge des in der Kammer 17 aufgebauten Druckes wird die Membran 13
mit der Achse 7 in Richtung auf das Lager 6 zu bewegt, wodurch die Luft in der Kammer
16 durch die Leitung 32 in die Atmosphäre gedrückt wird. Die Ausströmgeschwindigkeit
der Luft aus der Kammer 16 wird durch die Drossel 46 bestimmt, weil in diese Richtung
das parallelgeschaltete Rückschlagventil 47 sperrt. Die Einstellung der Drossel
46 bestimmt folglich die Geschwindigkeit, mit der die Achse 7 und somit das Kreismesser
27 auf das Gegenmesser 28 zu bewegt wird. Es ist also ein sehr sanftes Anstellen
des Kreismessers 27 an das Gegenmesser 28 möglich, zumal die Bewegung der das Kreismesser
27 tragenden Achse 7 nicht durch größere Reibungen behindert wird. Das Steuern der
Bewegung der Achse 7 beim Anstellen des Kreismessers 27 durch Begrenzen der Geschwindigkeit
der aus der Kammer 16 herausgepreßten Luft, sowie der Fortfall von Druckelementen
mit Haftreibung, wirkt außerdem den sonst häufig auftretenden "stick-slips" (ruckweise
Stw.:
Lagerung Längsschneider-Obermesser - A 33 Hamburg, 13. Dezember 1976 Bewegung) entgegen.
Der Anpreßdruck, mit dem das Kreismesser 27 nach dem Heranführen an das Gegenmesser
28 an dieses angedrückt wird, ist abhängig von der jeweiligen Einstellung des Präzisionsdruckregelventils
42.
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Soll das Kreismesser 27 von der Arbeitsposition wieder in die Ruheposition
gebracht werden, so wird das Umschaltventil 33 wieder in die gezeichnete Stellung
zurückbewegt, wodurch Druckmittel sofort über die Leitung 32 durch das Rückschlagventil
47 hindurch in die Kammer 16 strömt. Die Membran 13 bewegt die Achse 7 mit dem Kreismesser
27 sofort von dem Gegenmesser 28 in axialer Richtung fort, weil die Luft aus der
Kammer 17 ungehindert durch das Rückschlagventil 44 in der Leitung 31 ausströmen
kann. Die Aufwärtsbewegung des Halters 3 mittels der Rückholfeder 51 erfolgt verzögert
und langsam, weil die Geschwindigkeit der aus dem Arbeitszylinder 49 ausströmenden
Luft durch die Drossel 53 in der Leitung 48 begrenzt wird.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß einerseits durch den
Fortfall reibender Dichtungen in einem pneumatisch gesteuerten Messerkopf das Messer
in axialer Richtung sehr leichtgängig gelagert ist. Dies ermöglicht ein sehr sanftes
Anstellen des Messers an sein Gegenmesser, wobei zusätzlich durch die erfindungsgemäße
pneumatische Steuerung bzw. Regelung aller Stellbewegungen sowie des Anpreßdruckes
die Feinfühligkeit der Vorrichtung positiv beeinflußt wird.
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- Patentansprüche -
L e e r s e i t e