DE3705168C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Querschneider zum Schneiden von bahnförmigem Schneidgut gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1.

Mit Querschneidern werden von Bahnen endlicher Breite und vorzugsweise geringer Dicke einzelne Abschnitte, sogenann­ te Nutzen abgeschnitten, welche im allgemeinen zumindest näherungsweise rechtwinkliges Format haben. Solche Bahnen können z. B. aus Verpackungsfolien und deren Verbunden, aus Papieren oder Pappen oder aus anderen Materialien beste­ hen. Als Querschneider sind z. B. Synchron-, Quetsch-, Hack- und Guillotinenquerschneider bekannt.

Aus der DE-OS 13 36 478 ist ein Querschneider zum Schnei­ den von dünnen Folien bekannt, der lediglich ein Schneid­ messer, jedoch kein Gegenmesser aufweist. Die Schneidkante des Schneidmessers liegt hierbei parallel zur Folienebene und ist geradlinig ausgeführt. Da eine Durchtrennung des Schneidgutes mit einem solchen Schneidmesser, bei dem die Schneidkante das Schneidgut gleichzeitig über dessen gesam­ te Breite kontaktiert, zwar möglich ist, aber mit einer sauberen Schnittqualität kaum durchführbar ist, wird zu­ sätzlich das Schneidmesser in Richtung der Schneidkante während des Schneidvorganges oszillierend hin- und herbe­ wegt. Hierdurch wird eine Schnittqualität erreicht, die ähnlich derjenigen mit Hilfe eines ziehenden Schnittes ist. Gleichzeitig wird durch die oszillierende Bewegung des Schneidmessers dessen Betriebszeit im Vergleich zu ei­ nem Schneidmesser verlängert, das lediglich senkrecht durch das Schneidgut geführt wird. Um die Qualität eines ziehenden Schnittes zu erreichen, wird das Schneidmesser des bekannten Querschneiders mit relativ hoher Geschwindig­ keit oszillierend hin- und herbewegt, wobei diese oszillie­ rende Bewegung auch während des Schnittes Wirkung zeigt, um quasi die Qualität eines ziehenden Schnittes zu erreichen. Das Schneidmesser trifft hierbei immer an der gleichen Stelle der Schneidkante auf die straff gespannte Folie auf und wird bevorzugt durch eine relativ weiche Auflage aufgefangen, die gleichzeitig als Drückhalter für die Folie dient. Hierdurch verschleißt jedoch das Schneidmesser insbesondere in den Bereichen, die sich an die Auf­ treffpunkte auf der Schneidkante anschließen, so daß insge­ samt keine verbesserte Standzeit in Vergleich zu herkömmli­ chen Querschneidern erzielt ist.

Zur Verbesserung der Schnittqualität werden aus diesem Grunde Querschneider mit einem Schneidmesser und einem Ge­ genmesser verwendet, die beide länger als die Bahn breit sind und aus diesem Grunde als Langmesser bezeichnet wer­ den.

Deren Arbeitsbewegung erfolgt so, daß die Bahn zeitlich ge­ sehen nicht auf einmal getrennt wird, sondern der Schnitt an der einen Bahnkante beginnt und an der anderen endet, wie dieses insbesondere bei den Guillotinenquerschneidern der Fall ist. Eine Variante hierzu ist, den Schnitt an bei­ den Kanten zu beginnen, der dann etwa in der Mitte der Bahn endet. Hierzu werden sogenannte V-Messer verwendet.

Dünne Schnittgüter, z. B. Verpackungsfolien, werden nur dann erfolgreich geschnitten und nicht zwischen die Messer gezogen, wenn diese während des Schnitts gegeneinanderge­ drückt werden. Dadurch reiben die Messer aber aneinander und verschleißen. Dieser Verschleißvorgang wird zudem durch die meisten Schneidgüter beeinflußt, indem diese schmierend oder abrasiv auf die Messer wirken. Entspre­ chend wird der Verschleißvorgang reduziert bzw. verstärkt.

Deshalb weisen diejenigen Bereiche der Messer, die ohne Schneidgut aneinanderreiben, bei schmierend wirkenden Schneidgütern größeren bzw. bei abrasiv wirkenden Schneid­ gütern kleineren Verschleiß auf als die Bereiche, in denen das Schneidgut die Reibung zwischen den Messern und deren Verschleiß mitbestimmt. Zwischen diesen Bereichen unter­ schiedlich großen Verschleißes bilden sich sogenannte Ver­ schleißübergangsgebiete aus. Von einer bestimmten Ausprä­ gung dieser Übergangsgebiete an werden die einzelnen Nut­ zen nicht mehr sauber geschnitten oder gar nicht mehr bzw. nicht mehr vollständig voneinander getrennt. Im letzteren Falle bleiben sie mindestens an einer der Stellen ihrer Schnittflächen bzw. Schnittkanten aneinander hängen, und zwar dort, wo auf Seiten der Messer sich ein Verschleiß­ übergangsgebiet ausgebildet hat, also in unmittelbarer Um­ gebung der Bahnkante.

Diesem, die Messerstandzeiten in Querschneidern begrenzen­ den Vorgang begegnet man in der Praxis durch mehrere Maß­ nahmen. So wird z. B. versucht, die Werkzeug- und Messergeo­ metrie zu optimieren, also günstigere Frei-, Keil-, Ein­ griffs- und Schränkungswinkel zu erzielen. Eine andere Möglich­ keit besteht darin, die Anlagekraft der Messer aneinan­ der und die Schneidgeschwindigkeit günstiger einzustellen. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz verschleißfester Werkstoffe für die Messer.

Trotzdem hat man in der Praxis Schwierigkeiten hinsicht­ lich des geschilderten Verschleißes, insbesondere dann, wenn problemlos Güter geschnitten werden sollen oder hohe und mit Zuverlässigkeit erreichbare Messerstandzeiten gefordert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Querschnei­ der der in Rede stehenden Art anzugeben, mit dem bei einer einfachen Konstruktion und sehr guter Schnittqualität auch die Messerstandzeit erheblich verlängert werden kann.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkma­ le gelöst.

Demgemäß wird zumindest eines der Messer, im allgemeinen das Schneidmesser, mit einer gegenüber der Schneidgeschwin­ digkeit langsamen Geschwindigkeit relativ zum Schneidgut verschoben. Hierdurch variiert während der Betriebszeit der Ort, an dem das jeweilige Messer auf das Schneidgut auftrifft.

Demgemäß geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß für einen vollständigen und sauberen Schnitt der Bahn des Schneidguts der Verschleiß der Messer insbesondere in den genannten Verschleißübergangsgebieten zu beiden Seiten der Bahnkanten verantwortlich ist. Reduziert man gemäß der Er­ findung während der Betriebszeit des Querschneiders den je­ weiligen Verschleißgrad der Messer zumindest in diesen Übergangsgebieten, hält man ihn also dort vorzugsweise im wesentlichen gleich, so erhält man zum einen eine vollstän­ dige und saubere Durchtrennung des bahnförmigen Schneidgu­ tes und zum anderen erheblich verlängerte Messerstandzei­ ten. Dies gilt auch für schwierig zu schneidende bahnförmi­ ge Schneidgüter, z. B. Kunststoffolien und deren Verbunde.

Die Verschiebebewegung eines der beiden oder beide Messer zusätzlich zur Schneidbewegung relativ zu dem bahnförmigen Schneiden kann nach einer beliebigen zeitlichen Funktion erfolgen, sofern diese Verschiebebewegung im Mittel lang­ sam gegen die Schneidgeschwindigkeit und auch gegenüber der Vorschubgeschwindigkeit der Schneidgutbahn ist. Eine bevorzugte Möglichkeit besteht darin, daß die Verschiebebe­ wegung zwischen den Messern und dem Schneidgut kontinuier­ lich mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die wesentlich langsamer als die Schneidgeschwindigkeit der Messer ist.

Vorzugsweise werden die Messer zumindest an den Stellen ihrer Schneidkanten geschmiert, die stärker als die übri­ gen Bereiche verschleißen und die den Bereichen, an denen die Bahnkanten geschnitten werden sollen, benachbart sind. Je nach der Art des Schneidgutes, schmierend oder abrasiv, liegen somit die geschmierten Bereiche innerhalb oder außerhalb des bahnförmigen Schneidgutes. Ein bereits erheb­ licher Vorteil wird dadurch erreicht, daß die Messer über ihre gesamte Breite geschmiert werden.

In Versuchen hat sich gezeigt, daß mit der Erfindung die Messerstandzeiten um mehr als das Fünffache verglichen mit herkömmlichen Querschneidern erhöht werden können. Neben diesem gewünschten Effekt stellt sich auch noch der Vor­ teil ein, daß in vielen Fällen auf teure und schwierig zu bearbeitende Werkstoffe für die Messer verzichtet werden kann.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellt dar

Fig. 1 eine Vorderansicht eines schematisch dargestellten Querschneiders in Form eines Guillotinenschneiders gemäß der Erfindung zum Schnei­ den von bahnförmigem Schnittgut mit einem Guillotine­ messer und einem unteren Gegenmesser;

Fig. 2 eine Aufsicht auf den Guillotineschneider gemäß Fig. 1 im Messerbereich;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Guillotineschneider im Messerbereich längs der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm zur Darstellung einer Querbewegung des bahnförmigen Schnittgutes und der Messerbewegung bei einem Guillotineschneider gemäß den Fig. 1 bis 3.

In Fig. 1 ist von einem Guillotinenquerschneider 1 lediglich ein oberes Guillotine- bzw. Schneidmesser 2 und ein unteres Gegenmesser 3 gezeigt. Die Schneiden der Messer sind mit 4 bzw. 5 bezeichnet. Mit dem Guillotinenquerschnitt soll ein bahnför­ miges Schneidgut 6, in diesem Falle eine Kunststoff- bzw. Zellglasfolie geschnitten werden, die zwischen dem Schneidmesser 2 und dem Gegenmesser 3 in einer Vorschubrichtung V etwa senkrecht zum Verlauf der Schneide 5 des Gegenmessers hindurchgeführt wird. Die Breite der Bahn 6 ist geringer als die Kantenlänge der Schneiden 4 und 5. Zum Schneiden wird das obere Schneidmesser in Fig. 1 in Richtung des Pfeiles S bewegt.

Günstige Schneidbedingungen werden erfahrungsgemäß dann erreicht, wenn sich die beiden Messer nur im Kreuzungspunkt ihrer Schneidkante federnd berühren. Aus diesem Grunde werden die Schneiden der beiden Messer gegeneinander um den Eingriffs­ winkel ϕ angestellt, um den Schränkungswinkel ψ geschränkt und mit der Anlagekraft F _An zusammengedrückt, wie dieses aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht. Der Berührungspunkt der Schneid­ kanten ist mit P bezeichnet.

Bei der Abwärtsbewegung des oberen Schneidmessers beginnt der eigentliche Schnitt durch die Bahn 6 erst dann, wenn die Schneid­ kante 4 des Schneidmessers 2 auf den mit L bezeichneten linken Rand der Bahn 6 aufläuft, wobei sich die Messer dort berühren, und endet, wenn das Schneidmesser 2 von dem mit R bezeichneten rechten Rand der Bahn 6 abläuft.

Bei dem beispielhaft angenommenen Schneiden von Kunststoffolien wirken diese Folien wie ein Schmiermittel. Die Bereiche der Schneidkanten 4 und 5, die am Schnitt der Bahn 6 beteiligt sind, liegen in einer Zone A gemäß Fig. 1 und werden weniger ver­ schlissen als die Bereiche, die bei diesem Schnitt nicht be­ teiligt sind und die in Zonen B links bzw. rechts zu den Rändern L und R der Bahn 6 liegen. Diese Zonen stoßen nicht direkt an­ einander an, sondern sind durch Übergangszonen C getrennt. Die in diesen Übergangszonen C liegenden Bereiche der Schneidkanten 4 bzw. 5 sind in Fig. 1 fett gezeichnet; sie bilden sogenannte Verschleißübergangsgebiete D. Durch die Ausbildung dieser Ver­ schleißübergangsgebiete D wird mit zunehmender Anzahl der Schneidvorgänge erfahrungsgemäß die Schneidfähigkeit der Messer immer weiter herabgesetzt.

Die Ausbildung der Verschleißübergangsbereiche D wird nun da­ durch verhindert, daß eines oder beide Messer 2, 3 quer zu der Vorschubrichtung V entsprechend des Doppelpfeiles E in den Fig. 1 und 2 gegenüber der Schneidgeschwindigkeit langsam verschoben werden. Hierdurch wird erreicht, daß die Ränder L und R der Bahn 6 nicht stets an densel­ ben Stellen eines der beiden oder beider Messer geschnitten wird. Diese Verschiebebewegung entsprechend E kann nach einer beliebigen zeitlichen Funktion vorgenommen werden, vorzugsweise nach einer rhythmisch wiederholten Funktion, z. B. einer annähernd sinusartigen Funktion, wie sie beispiels­ weise in dem oberen Diagramm der Fig. 4 dargestellt ist. Hierzu ist mit dem Messerträger oder Messerrahmen eine schematisch angedeutete Vorrichtung 7 verbunden. Deren Verschiebebewegung entsprechend E erfolgt wesentlich langsamer als die in dem zweiten Diagramm der Fig. 4 dargestellte Vorschubbewegung der Bahn längs der Richtung V und als die in dem dritten Diagramm der Fig. 4 schematisch dargestellte Schneidbewegung der Messer längs S. Der Hub dieser Verschiebebewegung kann bis ±20% der Bahnbreite zu beiden Seiten eines Randes der Bahn 6 sein je nach Bahnmaterial. Bei einer Bahnbreite von 5 cm liegt der Hub z. B. zwischen ±5 mm und ±8 mm, bei einer Bahnbreite von 20 cm bei z. B. ±10 mm.

Die Verschiebebewegung längs E braucht nicht notwendigerweise senkrecht zu der Vorschubrichtung V zu sein, sie muß lediglich eine Komponente in dieser Richtung aufweisen.

Das damit erzielte Ergebnis, daß die Bahnränder nicht stets an denselben Stellen eines der beiden oder der beiden Messer ge­ schnitten werden, könnte auch dadurch erreicht werden, daß die Bahn quer zu ihrer Vorlaufrichtung verschoben wird. Nach dem heutigen Stand der Technik könnte dies jedoch zu Schwierigkeiten insofern führen, als in Verpackungsmaschinen, die von dem Querschneider die Bahnabschnitte übernehmen, in der Regel höchste Bahnlaufgenauigkeit von maximal ±1,5% der Bahnbreite gefordert wird, so daß die geschilderte seitliche Bewegung der Messer am problemlosesten zu realisieren ist.

Die Verschiebebewegung kann sowohl eine solche ohne als auch eine solche mit rhythmischem Richtungswechsel sein. Die Ver­ schiebebewegung kann sowohl stetig als auch unstetig erfolgen.

Alternativ oder auch zusätzlich zu den geschilderten Maßnahmen kann die Ausbildung der Verschleißübergangsgebiete D an den Schneidkanten der Messer 4 und 5 auch dadurch verhindert werden, daß die beiden Schneiden in den Bereichen mit höherem Verschleiß, d. h. in den Bereichen, die in den Zonen B und C liegen, geschmiert werden. Hierzu sind z. B. unterhalb des Gegen­ messers 3 schmierstoffhaltige Filze 11 in einer Halterung 12 ge­ lagert (Fig. 3), die sich parallel zur Schneidkante 5 des Gegen­ messers 3 erstrecken. Aus Fig. 1 ist deutlich, daß die Filz­ streifen 11 sich über die Zonen B und C erstrecken.

Läuft das Schneidmesser 2 nach unten, so wird auf die ver­ schleißenden Bereiche der Schneidkante 4 des Schneidmessers 2 bei jedem Arbeitstakt Schmierstoff abgestreift und beim Rückzug des Messers auch auf die Schneidkante 5 des unteren Gegenmessers 3 übertragen. Es ist im übrigen auch möglich, die Schneidkanten über deren gesamte Breite zu schmieren. Die zusätzliche Schmie­ rung der Messer in der Zone A hat keinen negativen Effekt. Wesentlich ist nur, daß die Ausbildung der Verschleißübergangs­ gebiete D möglichst verhindert wird.

Claims (5)

1. Querschneider zum Schneiden von bahnförmigem Schneidgut mit einem hin- und hergehenden Schneidmesser und einem feststehenden Gegenmesser, wobei der Schnitt zumindest an einem Bahnrand quer zur Bahnlängsrichtung beginnt, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschneider (1) eine Vorrichtung (7) zum gegenüber der Schneidgeschwindigkeit langsamen Verschieben der Messer (4, 5) relativ zum Schneidgut (6) quer zur Bahnlängsrichtung (V) aufweist, so daß die relative Lage zwischen Schneidgut (6) und Messern (4, 5) quer zur Bahnlängsrichtung (V) während der Betriebszeit variiert.

2. Querschneider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (7) nur eines der beiden Messer (4, 5) gegenüber dem Schneidgut (6) verschiebt.

3. Querschneider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verschiebebereich der Messer (4, 5) gegenüber dem Schneidgut (6) bis zu ±20% der Bahn­ breite des Schneidgutes (6) beträgt.

4. Querschneider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebebewegung (E) zwischen Messern (4, 5) und Schneidgut (6) kontinuier­ lich mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die wesentlich langsamer als die Schneidgeschwindigkeit der Messer (4, 5) ist.

5. Querschneider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (11) zum Schmieren der Messer zumindest im Verschiebebereich (E, D) der Messer (4, 5) gegenüber dem Schneidgut (6) vorge­ sehen ist.