DE2923516A1

DE2923516A1 - Messertrommel fuer querschneider

Info

Publication number: DE2923516A1
Application number: DE19792923516
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Hirsch
Original assignee: ECH Will GmbH and Co
Current assignee: ECH Will GmbH and Co
Priority date: 1979-06-09
Filing date: 1979-06-09
Publication date: 1980-12-11
Also published as: FI801596A; FI67799C; GB2057332B; SE442179B; CA1156138A; GB2057332A; FR2458364A1; US4364293A; FI67799B; FR2458364B1; SE8004296L

Description

Stw.: Querschneider-Schwingungsdämpfung - WILL-Akte 68 Hamburg, den 14. Mai 1979

Messertrommel für Querschneider

Die Erfindung betrifft eine Messertrommel für Querschneider zum Abtrennen von Bogen von einer endlosen Bahn aus Papier oder einem ähnlichen Material, an deren Umfang quer zur Vorschubrichtung der endlosen Bahn mindestens ein Messer angebracht ist.

Querschneider der hier in Rede stehenden Art bestehen aus quer zur Materialbahn angeordneten Messern, von denen mindestens eines auf einer rotierbaren Messertrommel angebracht ist.

Beim Schnitt wirkt das mit der Messertrommel umlaufende Messer mit einem zweiten Messer zusammen, das ihm auf der entgegengesetzten Seite der Materialbahn zugeordnet ist. Dieses Messer kann feststehend angeordnet sein oder ebenfalls auf einer rotierbaren Messertrommel sitzen.

Sind zwei Messertrommeln vorgesehen, laufen beide mit derselben Geschwindigkeit um, die so eingestellt ist, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Messertrommeln während des Schnittes gleich der Vorschubgeschwindigkeit der Materialbahn ist. Derartige Aggregate werden als Gleichlauf-Querschneider bezeichnet.

Die Drehgeschwindigkeit der Messertrommeln von Gleichlauf-Querschneidern ist also von der Vorschubgeschwindigkeit der Materialbahn abhängig. Bei hoher Fertigungsgeschwindigkeit, also bei hoher Vorschubgeschwindigkeit der Materialbahn, und bei gleichbleibendem Format der geschnittenen Bögen, ist auch eine hohe Umdrehungsgeschwindigkeit der Messertrommeln erforderlich.

Es wurde beobachtet, daß bei höheren Umdrehungsgeschwindigkeiten der Messertrommeln von Gleichlauf-Querschneidern Schnittaussetzer auftreiben. Das zeigt sich insbesondere darin, daß die Schnitte nicht die gewünschte Glätte und Gleichmäßigkeit aufweisen bzw. die Materialbahn nicht getrennt wird.

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Untersuchungen haben ergeben, daß diese bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten auftretenden Schnittaussetzer auf Eigenschwingungen der Messertrommeln zurückzuführen sind. Der Schnittvorgang wirkt als Schlag auf die Messertrommeln, die dadurch zu Schwingungen angeregt werden. Bei Querschneidern mit gleichförmig umlaufenden Messertrommeln handelt es sich dabei in erster Linie um Biegeschwingungen, während Torsionsschwingungen kaum ins Gewicht fallen.

Wird der Querschneider jedoch mit ungleichförmiger Rotation der Messertrommeln betrieben, werden auch Torsionsschwingungen in stärkerem Maße in Erscheinung treten. Bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten klingen die beim Schnitt angeregten Eigenschwingungen in der Zeit bis zum nächsten Schnittvorgang nicht völlig ab.

Das hat zur Folge, daß die Messer nicht während der ganzen Schnittdauer in der gewünschten Position zueinander liegen, sondern daß entsprechend der Frequenz der Schwingung zeitweilig unzulässige Distanzen zwischen den Messern entstehen, die die beobachteten. Schnittaussetzer verursachen.

Eine Untersuchung dieser Zusammenhänge ist in der Zeitschrift "Meßtechnische Briefe" 2 (1969), Seiten 35 bis 39, ausführlich beschrieben. In dieser Arbeit wird zwar auch auf die Möglichkeit hingewiesen, das Schwingungsverhalten der Messertrommeln durch konstruktive Maßnahmen zu verbessern, ein konkreter Lösungsvorschlag ist darin aber nicht enthalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Messertrommeln für Gleichlauf-Querschneider so auszubilden, daß auf Eigenschwingungen zurückzuführende Schnittaussetzer auch bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten ausgeschlossen sind.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Messertrommel der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Messertrommel hohl ausgebildet ist und daß in ihrem Innern ein dynamisches Dämpfungssystem mit auf die Eigenfrequenz der Messertrommeln abgestimmter Eigenfrequenz angeordnet ist.

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Gemäß der Erfindung besteht das dynamische Dämpfungssystem aus einer Masse und mindestens einem Federelement, wobei die Masse über das Federelement mit der Messertrommel frei schwingend gekoppelt ist.

Federelemente im Sinne der Erfindung sind solche, die hohe Dämpfungseigenschaften aufweisen.

Wird in weiterer Ausbildung der Erfindung die Masse als zylindrischer Körper ausgebildet und über Federelemente mit einer sie mit Abstand konzentrisch umgebenden Hülse frei schwingend gekoppelt, die fest in den Hohlraum der Messertrommel eingespannt ist, so ergibt sich ein konstruktiv optimal an die Messertrommel angepaßtes dynamisches Dämpfungssystem. Durch diese Gestaltung wird die Handhabbarkeit des Dämpfungssystems wesentlich vert infacht, da es ein selbständiges Bauelement darstellt, dessen Eigenfrequenz auf einfache Weise vor dem Einbau extern abgestimmt wird. Als Federelemente können Scheiben aus einem elastischen Material vorgesehen sein, in denen die Masse beidseits gelagert ist.
Als Federelemente kommen auch Ganzmetallgewebekissen infrage.

Besonders wirksam ist das dynamische Dämpfungssystem, wenn es im Bereich der größten Amplituden der Biegeeigenschwingungen der Messertrommel angeordnet ist.

Dynamische Dämpfungssysteme mit einer Zusatzmasse und einer Dämpfungsfeder sind in der Literatur bekannt als dynamische Dämpfer und sind zur Dämpfung von Schwingungen im Maschinenbau gebräuchlich. Der Einsatz eines solchen dynamischen Dämpfungssystems zur Bedämpfung von Eigenschwingungen, insbesondere von Biegeschwingungen, rotierender Wellen ist jedoch bisher nicht bekannt.

Die besondere Eignung eines solchen dynamischen Dämpfungssystems, insbesondere in der nach der Erfindung vorgesehenen speziellen konstruktiven Ausführung, zur Bewältigung der bei einer rotierenden Messertrommel auftretenden Schwingungsprobleme war daher nicht vorauszusehen.

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Stw.: Querschneider—Schwingungsdämpfung - WILL-Akte 68 Hamburg, den 14. Mai 1979

Die erfindungsgemäße vorgeschlagene Messertrommel für Gleichlauf-Querschneider bietet den Vorteil sehr guter Schnittsicherheit, auch bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten. Die durch die Schneidschläge beim Schnitt angeregten Eigenschwingungen der Messertrommel werden durch das eingesetzte dynamische Dämpfungssystem bxü zum nächsten Schnitt so weit abgedämpft, daß sie nicht mehr zu Schnittaussetzern führen können.

Durch Eigenschwingung verursachte Schnittaussetzer treten daher bei der vorgeschlagenen Messertrommel nicht auf. Aus diesem Grund ergibt sich über den gesamten maschinell möglichen Geschwindigkeitsbereich gleichbleibende Schnittqualität.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer Messertrommel für Gleichlauf-Querschneider wird die Erfingung näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt einer Messertrommel nach der Erfingung,

Figur 2 eine axiale Ansicht in Richtung des Pfeiles II.

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In den Figuren 1 und 2 ist eine Messertj-ommel 1 für Gleichlauf-Querschneider dargestellt. Wie aus der Figur 2 zu entnehmen ist, weist diese Messertrommel an ihrem Umfang zwei etwa in Achsrichtung verlaufende Aufnahmen 7 zum Einsetzen der Messer auf. Die Messer werden in den Aufnahmen mit in der Zeichnung nicht dargestellten, dem Fachmann aber hinreichend bekannten Mitteln befestigt und gehalten.

Die Messertrommel 1 ist beidseits mit Wellen 8 versehen, mit denen sie in Wälzlagern gelagert wird. Der Antrieb der Messertrommel erfolgt über die Wellenenden mit bekannten, in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebsmitteln.

Gemäß der Erfindung ist die Messertrommel 1 hohl ausgebildet. Der Hohlraum 2 der Messertrommel, der konzentrisch in ihrem Innern liegt, enthält gemäß dem Vorschlag der Erfindung ein dynamisches Dämpfungssystem 3. Dieses Dämpiungssystem besteht aus einer Masse 4, die über Federelemente 5 mit der Messertrommel 1 gekoppelt ist. Die Masse 4 ist als zylindrischer · Körper ausgebildet. Als Federelemente 5 sind Scheiben aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummischeiben, vorgesehen, die zu beiden Seiten der Masse 4 angeordnet sind, diese tragen und mit vorgegebenem Abstand zur Innenwand des Hohlraums 2 der Messertrommel frei schwingend halten.

Anstelle der Gummischeiben können auf jeder Seite der Masse auch mehrere Ganzmetallgewebekissen verwendet werden, welche die Masse in ihrer koaxialen Lage halten. Derartige Ganzmetallgewebekissen werden z.B. von der Firma Stop-Choc in Magstadt vertrieben.

Bei der in der Figur 1 dargestellten Ausführungsform des dynamischen Dämpfungssystems 3 sind die Hasse 4 und die als Federelemente 5 dienenden Scheiben aus elastischem Material in einer Hülse 6 untergebracht, die mittels Befestigungsschrauben 9 in dem Hohlraum 2 der Messertrommel 1 gehalten ist.

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Diese Ausführung des dynamischen Dämpfungssystems ist besonders vorteilhaft, da sie als selbständiges Bauelement vorgefertigt und ihre Eigenfrequenz extern auf die Eigenfrequenz der Messertrommel abgestimmt werden kann, bevor sie in den Hohlraum der Messertrommel eingesetzt wird. Das offene Ende der Messertrommel 1 ist durch einen Dichtstopfen 10 abgeschlossen.

Durch den bei jedem Schnitt erzeugten Schneidstoß werden Biegeschwingungen der Messertrommeln angeregt, die bei ungedämpfter Messertrommel bis zum nächsten Schnitt nicht abgeklungen sind, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit einen kritischen Wert erreicht.

Der erfindungsgemäß vorgesehene Einsatz des dynamischen Dämpfungssystems 3 in eine hohl ausgebildete Messertrommel 1 gewährleistet nun ein rasches Abdämpfen der beim Schnitt erzeugten Eigenschwingungen, so daß diese Schwingungen vor dem Beginn des nächsten Schnitts so weit abgeklungen sind, daß keine unzulässig hohe Relativbewegung der Messer zueinander stattfindet.

Hierzu ist es nur erforderlich, die Eigenfrequenz des eingesetzten dynamischen Dämpfungssystems möglichst optimal auf die Eigenfrequenz der angeregten Schwingungen der Messertrommel abzustimmen. Das kann in einfacher Weise durch Bemessung der Masse 4 und Wahl einer geeigneten Federkonstanten der Federelemente 5 geschehen. Das Schwingungsverhalten der Scheiben aus elastischem Material, wie z.B. von Gummischeiben, läßt sich durch Auswahl entsprechender Werkstoffe und/oder konstruktiver Maßnahmen in gewünschter Weise einstellen. Als konstruktive Maßnahme wird beim Einsatz von Scheiben aus elastischem Material als Federelemente 5 z.B. die Anbringung eines Kranzes von achsparallelen Bohrungen 11 rings um die Achse der Scheiben vorgeschlagen.

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Claims

Hamburg, 14. Mai 1979 Stw.: Querschneider-Schwingungsdämpfung - WILL-Akte 68 Patentansprüche

1. Messertrommel für Querschneider zum Abtrennen von Bogen von einer endlosen Bahn aus Papier oder einem ähnlichen Material, an deren Umfang quer zur Vorschubrichtung der endlosen Bahn mindestens ein Messer angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Messertrommel (1) hohl ausgebildet ist und daß in ihrem Innern ein dynamisches Dämpfungssystem (3) mit auf die Eigenfrequenz der Messertrommel (1) abgestimmter Eigenfrequenz angeordnet ist.

2. Messertrommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dynamische Dämpfungssystem (3) aus einer Masse (4) und mindestens einem Federelement (5) besteht, und daß die Masse (4) über das Federelement (5) frei schwingend mit der Messertrommel (1) gekoppelt ist.

3. Messertrommel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (4) als zylindrischer Körper ausgebildet und über Federelemente (5) mit einer sie mit Abstand konzentrisch umgebenden Hülse (6) frei schwingend gekoppelt ist, die fest in den Hohlraum (2) der Messertrommel (1) eingespannt ist.

4. Messertrommel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Federelemente (5) Scheiben aus einem elastiscnen Material vorgesehen sind, in denen die Masse (4) beidseitig gelagert ist.

5. Messertrommel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Federelemente (5) Ganzmetallgewebekissen vorgesehen sind, in denen die Masse (4) beids^ Ltig gelagert ist.

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6. Messertrommel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dynamische Dämpfungssystem (3) im Bereich der größten Amplitude der Biege-Eigenschwingung der Messertrommel (1) angeordnet ist.

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