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Vorrichtung zum Querschneiden einer
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in Längsrichtung bewegten Warenbahn Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Querschneiden einer in Längsrichtung bewegten Warenbahn. Unter dem Begriff Warenbahn
sollen dabei die verschiedensten bahnförmigen Materialien verstanden werden. Als
Beispiele seien hier nur Papier und Kunststoffolie genannt.
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Bei der Produktion und bei der Verarbeitung von Warenbahnen ist es
erforderlichg die in Langsrichtung transportierte Bahn in gewissen Abständen zu
schneiden, um entweder die abgeschnittenen Teile getrennt weiterverarbeiten zu können,
z.B. bei der Verpackung. oder um beispielsweise bei der Herstellung oder Behandlung
von Folienbahnen anschließend an einen voll aufgespulten ersten Wickel die Bahn
zu durchtrennen und die Fortsetzung der Bahn auf einem nächsten Wickelkern aufspulen
zu können.
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Bei einem solchen Vorgang war man für das Durchtrennen der Bahn früher
vielfach auf Handbetrieb angewiesen und konnte daher nur bei Stillstand oder bei
geringen Bahngeschwindigkeiten arbeiten. Dabei ließen sich auch unter günstigen
Bedingungen Beschädigungen und Verformungen9 insbesondere an empfindlichen Folien,
nicht ganz vermeiden.
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Es sind auch automatisch arbeitende Querschneidevorrich tungen bekannt,
z.B. aus der DE-OS 30 47 408, die mit einem Schlagmesser bei senkrechtem Schnitt
zur Folienbahn arbeiten.
Eine bewegliche Messerklinge erstreckt
sich über die ganze Breite der zu durchtrennenden Warenbahn und ist in einem um
seine Achse drehbaren Körper eingespannt. Die bewegliche Messerklinge oder Schnittkante
arbeitet mit einer ortsfesten Schnittkante zusammen.
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Bei der Rotation der beweglichen Messerklinge erfolgt ein Abscheren
oder Abschlagen der Bahn. Bei sehr dünnen und empfindlichen Folien erfolgt dieses
Abschlagen nicht einwandfrei und führt zu Beschädigungen der Folie.
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Um zum Schneiden die Folie von einem vorgeschalteten Förderwalzenpaar
zwischen die beiden Schnittkanten einzuführen, bedarf es nach jedem Schnitt bes-onderer
Vorkehrungen, auch hier insbesondere wieder bei dünneren und flexibleren Materialbahnen.
Für höhere Bahngeschwindigkeiten sind diese automatischen Querschneidvorrichtungen
nicht geeignet. Vor allen Dingen handelt es sich hier um größere bewegte Massen
und um aufwendige lange Messer oder Schneidkanten.
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Eine andere Art von Querschneidvorrichtungen ist in der DE-AS 20 03
127 beschrieben. Dort wird ein Messer mit in Richtung zur Warenbahn vorspringender
Klinge in einer Führung quer zur Warenbahn bewegt und auf diese Weise ein Schnitt
bei laufender Warenbahn durchgeführt. Der Antrieb des Messers erfolgt pneumatisch
durch einen Schlagpuffer, der den Messerhalter abschlägt und ihn dann frei entlang
seiner Führung laufen läßt. Am Ende der Bewegungsbahn des Messerhalters ist ein
Rückprallpuffer vorgesehen, der die im ankommenden Messerhalter enthaltene -kinetische
Energie für die sofortige Zurückbewegung in die Ausgangsstellung des Messerhalters
ausnutzt.
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Wegen des geringen Gewichts des Messerhalters mit dem Schnittwerkzeug
sind hohe Abschußgeschwindigkeiten und und somit auch hohe Schnittgeschwindigkeiten
möglich, Weswegen ein Schneiden auch bei hohen Längsgeschwindig-
keiten
der Warenbahn durchführbar ist. Die gesamte Vorrichtung ist gegenüber der erstgenannten
Querschneidvorrichtung wesentlich einfacher und leichter. Weiterhin ist es möglich,
bei dieser Vorrichtung das Schnittwerkzeug in Draufsicht in einem Winkel zur Warenbahn
einzustellen. Dadurch soll beim Durchtrennen der Warenbahn ein Drücken der Bahn
am Schneidmesser vermieden werden.
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Trotz dieser Verbesserungen weist die aus der DE-AS 20 03 127 bekannte
Querschneidvorrichtung noch Mängel auf. Die sofortige Rückführung des Messerhalters
mit dem Schnittwerkzeug in die Ausgangslage erfolgt in einer nicht ausgenutzten
Rückwärtsbewegung und benötigt Zeitg in welcher die Warenbahn bereits wieder ein
Stück weitertransportiert wird. Es befindet sich also bereits wieder ein neuer Abschnitt
der Warenbahn m Bereich der Bewegungsbahn des zurücklaufenden Schnittwerkzeuges,
das diesesmal mit der stumpfen Seite nach vorne zeigt und auf seinem Weg die Warenbahn
beschädigen muß. Die DE-AS zeigt keine Lösung fü-r dieses Problem auf. Ferner ist
auch die oben erwähnte Einstellbarkeit des Schnittwerkzeuges im Winkel zur Warenbahn
nicht voll befriedgend, denn der günstigste Winkel ist je nach den Umständen verschieden
und abhängig sowohl von der Transportgeschwindigkeit der Warenbahn als auch von
der Geschwindigkeit des bewegten Messers. Da beide Geschwindigkeiten von Fall zu
Fall differieren können und insbesondere die Messergeschwindigkeit sich sogar im
Laufe eines Schneidvorganges ändern kann, ist die günstigste Winkeleinstellung und
eine einwandfreie Schnittkante nur in seltenen Fällen und rein zufällig erreichbar.
Es kommt also immer noch zu Beschädigungen der Warenbahn. Der Schnittwinkel des
Messers kann nur in grober Schätzung von Hand eingestellt werden.
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Von der letztgenannten Querschneidvorrichtung mit einem quer zur
Warenbahn verschiebbaren Schnittwerkzeug ausgehend, lag der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, die Vorrichtung so zu verbessern, daß in jedem Falle einwandfreie Schnittkanten
unter dem jeweils günstigsten Schnittwinkel erzielt werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß das Messer auf einem in der Führung verschiebbaren Schlitten
in einer zur Warenbahn im wesentlichen parallelen Ebene frei drehbar gelagert und
mit seiner Schneide radial zur Drehachse der Lagerung gerichtet ist. Durch die freie
Drehbarkeit des Messers wird die Schneidklinge stets von selbst auf den augenblicklich
günstigsten Schnittwinkel eingestellt. Dabei kann sich sogar dieser Winkel nicht
nur von Fall zu Fall, sondern sogar im Laufe eines einzigen Schneidvorganges bei
veränderten Geschwindigkeiten ändern und selbsttätig optimal anpassen. Es wird stets
eine einwandfreie Schnittkante erzielt.
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Am Ende seiner Bewegungsbahn sind Auffangmittel für den Schlitten
vorgesehen, die den Schlitten mit dem Messer bis zum nächsten Schneidvorgang festhalten.
Das nächste Schneiden erfolgt durch Rückwürtsbewegen des Schlittens in seine Ausgangslage.
Die Schneidklinge stellt sich dabei auch in der Rückwärtsbewegung selbsttätig in
den richtigen Winkel ein. Für die drehbare Lagerung des Messers ist dabei eine Begrenzung
auf eine halbkreisförmige Drehung möglich. Der Bogen des Halbkreises weist dabei
in die Bewegungsrichtung der Warenbahn.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehend anhand der Zeichnung
erläutert. Es zeigen Fig.l einen Querschnitt durch die Schneidvorrichtung, Fig.2
eine Teilansicht der Schneidvorrichtung in Transportrichtung der Warenbahn gesehen,
Fig.3
eine Draufsicht auf den Messerhalter der Querschneidvorrichtung und Fig.4a bis d
schematisch verschiedene Winkeleinstellungen für das Schneidmesser.
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In den Fig.1 und 2 ist ein Rahmen oder Gestell 1 angedeutet, in dem
zwei Förderwalzenpaare 2 und 2v gelagert sind. Diese Walzenpaare transportieren
eine strichpunktiert eingezeichnete Warenbahn 3 und spannen sie zwischen sich auf.
Die Transportrichtung der Warenbahn 3 ist in Fig.1 durch einen nach rechts weisenden
Pfeil angedeutet.
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Am Gestell 1 ist außerdem im Bereich zwischen den Walzenpaaren 2 bzw.
2 eine Führung für die quer zur Warenbahn 3 verschiebbare Schneidvorrichtung angebracht.
Im Beispiel ist ein pneumatischer Antrieb für die quer bewegliche Schneidvorrichtung
angenommen. Als Führung ist daher im Ausführungsbeispiel ein an sich bekannter kolbenstangenloser
Druckluftzylinder 4 vorgesehen, an dessen Enden, d.h auf beiden Seiten der Warenbahn
3, jeweils eine Auffang- und Steuereinrichtung 5 angeordnet ist.
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Der Aufbau ist im wesentlichen symmetrisch9 weshalb in der Darstellung
der Fig.2 lediglich der linke Teil der Ansicht eingezeichnet ist. Die als Puffer
wirkende Auffangeinrichtung und die das Absch ießen des Kolbens bewirkende pneumatische
Steuereinrichtung 5 ist von an sich bekannter Bauweise und braucht daher nicht näher
erläutert zu werden. Sie kann z.B. ähnlich aufgebaut sein wie der in der zum Stand
der Technik genannten DE-AS 20 03 127 beschriebene Abschlagpuffer. Selbstverständlich
können auch andere Antriebsarten für das quer verschiebbare Schnittwerkzeug eingesetzt
werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. In jedem Falle wird das
Schnittwerkzeug einmal quer zur Warenbahn verschoben und auf der anderen Seite aufgefangen.
Dort verbleibt es bis es für einen neuen Schnitt in umgekehrter
Richtung
abgeschlagen oder sonstwie angetrieben wird, sei es pneumatisch, elektrisch oder
mechanisch.
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Die Querschneidvorrichtung selbst besteht aus einem im Druckluftzylinder
4 geführten Schlitten 6, der aus dem Führungszylinder 4 nach unten herausragt. Am
Schlitten 6 ist ein festes Lagerteil 11 befestigt. In diesem festen Lagerteil 11
ist über ein Drehlager 7 ein bewegliches Lager-teil 12 frei drehbar gelagert. Die
Drehachse ist mit 14 bezeichnet und die Drehebene verläuft im wesentlichen parallel
zur Warenbahn 3. Am beweglichen Lagerteil 12 ist ein Messerhalter 8 angeordnet,
in den ein dünnes und leichtes Messer 9 leicht auswechselbar eingesetzt ist. Das
Messer 9 sitzt exzentrisch zum beweglichen Lagerteil 12 bzw. zur Drehachse 14 und
ragt nach unten in die Ebene der Warenbahn 3 vor. Die Schneidklinge des Messers
9 ist radial zur Drehachse 14 des Lagers 7 hin gerichtet. Vorteilhafterweise verläuft
die Schneidklinge etwas geneigt, wie aus der Fig.2 ersichtlich ist.
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Die Ausbildung des Schnittwerkzeuges ist in Fig.3 in Draufsicht dargestellt.
Es ist hier der feste Lagerteil 11 mit seinen geradlinigen Ansätzen für die Befestigung
am Schlitten 6 erkennbar. Gestrichelt ist im hohlen Inneren des Lagerteiles 11 ein
abgewinkelter Steg 13 eingezeichnet, der - wie weiter unten noch ausgeführt wird
-eine Begrenzung der freien Drehbewegung des beweglichen Lagerteiles 12 bewirkt.
Der feste Lagerteil 11 wird vom beweglichen Lagerteil 12 glockenartig umschlossen.
Fein gestrichelt ist der exzentrisch angeordnete Messerhalter 8 eingezeichnet, in
dem das al-s dicke Linie erkennbare Messer 9 befestigt ist. Die Messerschneide ist,
wie ersichtlich, radial zur Drehachse 14 hin gerichtet. Die Transportrichtung der
Warenbahn ist durch einen unterhalb der Fig.3 eingezeichneten Pfeil angedeutet.
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Wie die Schnittzeichnung in Fig.1 erkennen läßt, ist im Inneren des
glockenartigen beweglichen Lagerteiles 12 ein Vorsprung oder eine Nase 10 angeordnet,
die in das ebenfalls hohle Innere des festen Lagerteiles 11 eingreift. In der Fig.l
ist diese Nase 10 der Deutlichkeit halber um 900 versetzt eingezeichnet und liegt
nicht an einem Begrenzungsanschlag an, in Wirklichkeit liegt die Nase 10 vorteilhafterweise
oberhalb des Messerhalters 8. Die richtige Lage der Nase 10 ist in der Fig.3 mit
voll ausgezogenen Linien dargestellt. In dieser Lage liegt die Nase 10 an einem
Begrenzungsanschlag an, der hier im Ausführungsbeispiel durch den abgewinkelten
Steg 13 gebildet wird. Die Nase 10 ist auf kreisbogenförmiger Bahn um die Drehachse
14 verschwenkbar, bis sie am anderen Ende des Steges 13 wieder in ihrer Drehbewegung
oder Schwenkbewegung begrenzt wird. Für die Praxis ist eine Begrenzung auf eine
halbkreisförmige Bahn möglich. Die Ausgestaltung und Anordnung der Nase sowie der
begrenzenden Anschläge ist für die Erfindung nicht von Bedeutung, wesentlich ist
nur, daß mit der Verdrehung der Nase 10 auch der Messerhalter 8 mit dem Messer 9
eine halbkreisförmige Verschwenkbewegung ausführen kann, wobei der Halbkreisbogen
in der Transportrichtung der Warenbahn liegt. Durch diese Dreh- bzw.
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Schwenkmöglichkeit kann sich die Richtung der Schneidklinge des Messers
9 sowohl im Hin- als auch Rückweg frei an die augenblickliche Geschwindigkeit der
Warenbahn und -auch an seine eigene quer verlaufende Bewegungsgeschwindigkeit anpassen.
Die in den Fig.1 bis 3 eingezeichnete Lage der Schneidklinge genau rechtwinklig
zur Transportrichtung der Warenbahn wäre für. einen Schnitt bei stillstehender Warenbahn
angepaßt Bei bewegter Warenbahn würde sich je nach der Transportgeschwindigkeit
der Ware und der augenblicklichen Schnittgeschwindigkeit eine je-
weils
exakt zugeordnete Lage der Schneidklinge irgendwo auf dem erwähnten Halbkreis einstellen.
Dabei würde für eine. Hinbewegung des Schlittens 6 und des Messers 9 in den Fig.2
und 3 nach rechts der linKe Bereich, für die Rückwärtsbewegung nach links dagegen
der rechte Bereich des Halbkreises gemäß Fig.3 benötigt.
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In den Fig.4a bis 4b ist die freie und selbsttätige Einstellbarkeit
des Schneidmessers an vier verschiedenen Beispielen schematisch aufgezeigt. Dargestellt
ist jeweils ein Ausschnitt aus der Warenbahn 3 mit einem Pfeil für die Transportrichtung
und mit der groben Angabe der Transpo-rtgeschwindigkeit VB der Warenbahn. Ferner
ist vereinfacht durch einen Kreis das feste und nicht drehbare Lagerteil 11 mit
der Lage des Begrenzungssteges 13 sowie die Lage der beweglichen Nase 10 und des
Messers 9 angedeutet. Neben dem Kreis ist die Bewegungsrichtung des Schnittwerkzeuges
durch einen einfachen, quer zur Warenbahn 3 gerichteten Pfeil eingezeichnet und
durch die Bezeichnung v für die Quergeschwindigkeit ergänzt. Die q Schneide des
Messers 9 ist stets zur Drehachse 14 hin gerichtet.
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In der Fig.4a ist eine Transportgeschwindigkeit der Warenbahn mit
VB = 0 angenommen. Das Messer 9 stellt sich daher rechtwinklig zum Verlauf der Warenbahn
3 ein und die Nase 10 bleibt am Begrenzungssteg 13 anliegen.
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Für Fig.4b ist bei sonst unveränderten Voraussetzungen eine verhältnismäßig
geringe Transportgeschwindigkeit der Warenbahn VB = vl angenommen, die durch einen
Pfeil dargestellt ist. Die Nase 10 liegt jetzt etwas entfernt vom Begrenzungssteg
13 und das Messer 9 hat sich selbsttätig den augenblicklichen Geschwindigkeiten
angepaßt und sich dabei etwas schräg gegen die Transportrichtung der Waren-
bahn
eingestellt. Der Steg 13 bleibt in seiner Lage am nicht drehbaren Lagerteil 11 unveränderlich.
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Demgegenüber ist in der Fig.4c eine erhöhte Transportgeschwindigkeit
vB= v2 angenommen, die durch einen längeren Pfeil versinnbildlicht werden soll.
Die Nase 10 entfernt sich noch weiter vom Steg 13 und das Messer 9 verstellt sich
noch steiler gegen die Bewegungsrichtung der Warenbahn. Alle Winkelstellungen des
Messers 9 in den Beispielen 4a bis 4c liegen bis zur höchsten Transportgeschwindigkeit
der Warenbahn im linken Bereich des in Transportrichtung der Warenbahn liegenden
Halbkreises um die Drehachse 14.
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In Fig.4d ist der Fall der Rückwärtsbewegung des Schnittwerkzeuges
angenommen und der Pfeil für die Quergeschwindigkeit v zeigt jetzt nach links. Bei
einer nicht näher bezeichneten Transportgeschwindigkeit VB der Warenbahn stellt
sich das Messer 9 auf einen zugeordneten Winkel im rechten Bereich des Halbkreises
ein Wie oben schon erwähnt, kann auch die Quergeschwindigkeit v veränderlich sein.
Auch in diesem Falle erfolgt q eine selbsttätige Anpassung der Winkellage des Messers
9.
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Selbstverständlich erfolgt auch eine selbsttätige Anpassung an die
jeweiligen Materialeigenschaften9 wie z.B.
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Schneidwiderstand der jeweiligen Warenbahn. Dadurch, daß im Gegensatz
zum eingangs genannten Stand der Technik keine sofortige Rückholbewegung des Schneidmessers
stattfindet, können nicht nur saubere und einwandfreie Schnittkanten auch bei hohen
Bahngeschwindigkeiten erzielt werden, sondern auch jegliche Art von zusätzlichen
Beschädigungen durch Rückholbewegungen wird vermieden.
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