DE4116102A1 - Vorrichtung zum schneiden von folienbahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von Folienbahnen mit in sich elastischen kreisförmigen Schneid­ messern, die austauschbar in einem Nabenflansch einer Messer­ welle aufgenommen sind und die gegen ebenfalls kreisförmige Nutmesser, die auf einer Nutmesserwelle aufgespannt sind, axial angestellt werden.

Für den Aufbau der Scheibenmesserwelle sind aus dem Stand der Technik bisher folgende Grundformen bekannt:

• 1. Das Scheibenmesser wird durch eine Feder an das Nutmesser angedrückt.
  Das Prinzip dieser Anordnung zeigt die Fig. 1. Entspre­ chende Vorrichtungen sind bekannt aus den deutschen Pa­ tenten 3 05 586 sowie 24 05 849. Bei dieser bekannten Anordnung sitzt das Scheibenmesser (1) auf Zwischenrin­ gen (3) der Scheibenmesserwelle und wird durch eine Fe­ der (4), beispielsweise eine Tellerfeder, zunächst an die Seitenfläche des benachbarten Zwischenrings angepreßt. Da die Feder (4) das Scheibenmesser (2) bei einem Durch­ messer beaufschlagt, der größer als der Durchmesser der Anlagefläche des Scheibenmessers am Zwischenring ist, wird das meist dünne Scheibenmesser (z. B. 0,5 mm dick) von der Feder verformt (1′ - in Fig. 1). Diese Anord­ nung hat folgende Nachteile:
  • - Inhomogenitäten in der Umfangsrichtung der Tellerfe­ dern verursachen einen Taumelschlag bei den Scheiben­ messern.
  • - Die Scheibenmesser werden durch eine axiale Verschiebung in Kontakt mit den Nutmessern gebracht, wobei die Feder (4) die Anpreßkraft zwischen Scheiben- und Nutmesser er­ zeugen soll. Durch die von der Feder verursachte Verformung des Scheibenmessers "zum Nutmesser hin" entsteht eine unerwünschte Berührung der Scheiben- und der Nutmesser­ kanten. Dadurch entsteht ein erhöhter Messerverschleiß und als Folge davon eine schlechte Schnittqualität.
  • - Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß üblicher­ weise eine große Anzahl von Scheibenmessern und eine ent­ sprechende Anzahl von Nutmessern auf Wellen angebracht werden, um breite Bahnen in schmale Streifen zu zerschnei­ den. Da die Tellerfedern normalerweise in ihrer Steifigkeit gewisse Toleranzen aufweisen, ist diese unerwünschte Ver­ formung der Scheibenmesser unterschiedlich groß, was wie­ derum Abweichungen im Teilungsmaß der Scheibenmesserwelle, das heißt, Abstand von Messer zu Messer, bewirkt. An sich hat die Dicke der Scheibenmesser keinen Einfluß auf die Wellentoleranzen; die Teilungsgenauigkeit der Scheiben­ messerwelle sowie der Summenfehler der Messerwelle (Ge­ samtlänge) wird zunächst nur durch die Dicke der Zwischen­ ringe festgelegt. Durch die Verformung der Scheibenmesser aufgrund der Federkraft treten jedoch wieder Abweichungen von der theoretischen Wellenteilung auf.
    Vorteilhaft ist bei dieser Anordnung, daß die Scheiben­ messer einfach von der Welle demontierbar sind und somit als Paket verspannt nachgeschliffen werden. Dadurch kön­ nen kurze Schleifzeiten und gute Schleifqualitäten er­ reicht werden.
• In der DE 36 42 005 wird eine Scheibenmesseranordnung be­ schrieben, bei der durch eine entsprechende Gestaltung der Zwischenringe oder durch die Kraft der Tellerfedern die Scheibenmesser kegelstumpfförmig "zum Nutmesser hin" verformt werden. Dadurch soll eine günstige Berührung zwischen Scheiben- und Nutmesser erfolgen. Nach den Un­ tersuchungen der Anmelderin kommt es hierbei jedoch zu einer Berührung der Messerkanten, wie auch aus Fig. 1 erkennbar ist.
  In der DE 9 68 269 ist ein Kreismesser beschrieben, dar aus einer dünnen Ringscheibe besteht, die auf einem ring­ förmigen Trageglied gehalten wird. Das Kreismesser ist schwach konisch verformt. Die Anpressung des Kreismessers an das Gegenmesser erfolgt federnd durch eine Schrau­ benfeder. Durch die zusätzliche Verwendung eines Trag­ rings ist das beschriebene Messersystem im Aufbau sehr kompliziert.
• 2. Die Scheibenmesser sind starr zwischen Distanzringen eingespannt.
  Das Prinzip dieser Anordnung zeigt die Fig. 2. Diese Anordnung ist bekannt aus den US-Patenten 43 30 092 und 44 28 265. Bei diesen Anordnungen sind die Scheibenmesser (1) zwischen Distanzringen (9) fest eingespannt und die­ nen selbst als federndes Element. Da die Scheibenmesser mit engen Toleranzen hergestellt werden und aus hochwerti­ gen Materialien, beispielsweise Hartmetall, bestehen, sind die einzelnen "Federn" sehr gleichmäßig. Eine Verfor­ mung der Scheibenmesser erfolgt bei dieser Anordnung, wie die Fig. 2 zeigt, so, daß die Kante der Scheiben­ messer die Nutmesserkante nicht berührt, wodurch eine Beschädigung der Scheibenmesserkante vermieden wird, was günstig für die Schnittqualität ist.
  Nachteilig an dieser Anordnung ist
  • - gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 werden die Tole­ ranzen von doppelt so viel Teilen beeinflußt (Distanz­ ringe und Scheibenmesser), wodurch ein erhöhter Montage­ und Anpassungsaufwand entsteht. Außerdem muß die Dicke der Scheibenmesser mit einer Toleranz von cirka 1 um gewählt werden, wodurch die Scheibenmesser sehr teuer werden.
  • - Erfolgt der Nachschliff der Scheibenmesser auf der Scheibenmesserwelle, entsteht dabei ein hoher Schleif­ zeitbedarf und Probleme mit der Schleifqualität, da die dünnen Scheibenmesser beim Schleifen federn können. Erfolgt dagegen der Nachschliff im demontierten Zustand als Paket, so entsteht dabei ein großer Montageaufwand wegen der hohen Genauigkeitsanforderung.

Daher bestand die Aufgabe, eine Schneidvorrichtung der ein­ gangs genannten gattungsmäßigen Art zu finden, bei der

• - eine für den Messerverschleiß ungünstige Verformung der Scheibenmesser "zum Nutmesser hin" vermieden wird,
• - die Scheibenmesser exakt und schwingungsarm fixiert werden,
• - möglichst wenig genauigkeitsbestimmende Teile vorhanden sind,
• - eine einfache Montage sowie Demontage der Scheibenmesser­ welle möglich ist und somit ein Nachschliff der Scheiben­ messer im demontierten Zustand erfolgen kann.

Die Aufgabe wurde mit einer Schneidevorrichtung gelöst, wie sie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschrieben und in Fig. 3 im Prinzip dargestellt ist. Weitere Einzel­ heiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen, den wei­ teren Figuren und der Beschreibung hervor. Nachstehend wird die Erfindung näher erläutert und zwar stellen dar Fig. 1 und 2 bekannte Schneidevorrichtungen,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine prinzipielle Anordnung der erfindungsgemäßen Schneide­ vorrichtung,

Fig. 4 bis 7 spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Wie die Fig. 3 zeigt, werden die Scheibenmesser (1) auf den Zwischenringen (13) so gehalten, daß sie im eingebauten Zu­ stand völlig plan liegen und nicht verformt sind. Jeder der Zwischenringe (13) hat auf seiner einen zylindrischen Seite einen Absatz beziehungsweise eine Ausnehmung (5), in der ein oder mehrere Federelemente (14) sitzen, welche das Scheiben­ messer (1) gegen den nächsten Zwischenring drücken. Schei­ benmesser und Zwischenringe sitzen auf einer Messerwelle (6) Wird nun beim Zusammenbau der Scheibenmesser- und Nutmesserwelle zur gesamten Schneideanordnung die Nutmesserwelle axial gegen die Scheibenmesser angedrückt, so wird lediglich das Schei­ benmesser durch das Nutmesser (2) verformt (1′). Jedoch ist die Federkraft der Feder (14) so groß, daß sie bei Kontakt des Scheibenmessers mit dem Nutmesser nicht nachgibt, wodurch eine starre Einspannung des Scheibenmessers erfolgt. Dadurch ist es auch möglich, daß das Nutmesser wahlweise mit seinen beiden Schneideflanken an das Scheibenmesser angelegt werden kann, so daß beide Messerflanken ohne Demontage der Messerwellen und ohne Nachschleifen benutzt werden können, so daß eine doppelte Standzeit der Anordnung erhalten wird.

Im folgenden werden einige bevorzugte Anordnungen der erfin­ dungsgemäßen Schneidevorrichtung beschrieben, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt wird.

Fig. 4 zeigt in ihrem linken beziehungsweise rechten Teil zwei Anordnungen, denen gemeinsam ist, daß die Tellerfeder (4, 4′) das Scheibenmesser (1) an den Zwischenring (13) so andrückt, daß der Angriffspunkt in dem Bereich erfolgt, in dem das Scheibenmesser am Zwischenring axial anliegt. Dabei kann entweder der Außendurchmesser der Tellerfeder (4) an das Scheibenmesser drücken (Anordnung a) oder es kann umgekehrt der Außendurchmesser der Tellerfeder (4′) sich an der radial verlaufenden Fläche (15) des Zwischen­ ringes (13) abstützen, während der der Bohrung benachbarte Teil der Tellerfeder das Scheibenmesser an den nächstfolgen­ den Zwischenring anpreßt (Anordnung b). Um die quasistarre Einspannung des Scheibenmessers zu erreichen, muß die Teller­ feder eine ausreichend große Federsteifigkeit besitzen. In jedem Fall erfolgt der Kraftangriffspunkt der Tellerfeder am Scheibenmesser bei einem Durchmesser, der radial weiter innen liegt als der Durchmesser des Zwischenringes.

Die Fig. 5 zeigt bei gleicher Ausführung des Zwischenrings (13) drei verschiedene Ausformungen von Federringen (24, 25, 26), denen der in Fig. 4 gezeigten Anordnung gemeinsam ist, daß ihr Kraftangriffspunkt ebenfalls innerhalb des Durchmessers des Zwischenrings (13) erfolgt. Der Federring (24) kann die Querschnittsform eines U-förmigen Joches mit zwei in axialer Richtung abstehenden Enden haben, oder die Querschnittsform eines offenen (gleichschenkeligen) Dreiecks (25) besitzen, dessen zwei Enden sich am Scheibenmesser abstützen und dessen dritte Kante sich am Zwischenring ab­ stützt. Die dritte Möglichkeit für den Federring ist ein sogenannter O-Ring (26). Für die Federringe kommen Metalle, Kunststoff oder auch Gummi in Frage, wobei der Federring konstruktiv so gestaltet werden kann, daß er bei einem sehr geringen Federweg eine für diese Schneidevorrichtung aus­ reichend große Federkraft erzeugt. Durch die beschriebenen Federringe ist eine schmale Bauweise der gesamten Messer­ welle möglich, was besonders wichtig ist, wenn eine breite Materialbahn in schmale Streifen geschnitten wird, beispiels­ weise in 3,81 mm breite Magnetbandstreifen für Audiobänder.

Die Fig. 6 stellt eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar. Dabei ist der Zwischenring (23) in axialer Richtung mit Bohrungen (7) versehen und besitzt im übrigen die in den Fig. 3 bis 5 dargestellte Form. Die am Umfang ver­ teilten Schraubenfedern (14) stützen sich mit einem Ende am Boden der Bohrung und mit dem anderen Ende am Scheiben­ messer (1) ab. Zusätzlich kann zwischen dem Federende und dem Scheibenmesser noch ein Kugeldruckstück (8) eingefügt werden, wie im linken Teil der Fig. 6 dargestellt. Wenn die Federn (14) beziehungsweise das Kugeldruckstück (8) unverlierbar mit dem Zwischenring (23) verbunden sind, werden bei dieser Ausführungsform separat zu handhabende Feder­ elemente vermieden, wodurch Vorteile bei der Handhabung der Demontage und der Montage der Scheibenmesserwelle gegeben sind.

Eine weitere bevorzugte Form ist aus der Fig. 7 erkennbar. Der Zwischenring (33) besitzt benachbart seiner einen Seiten­ fläche eine radial umlaufende Nut (21) deren Tiefe in ra­ dialer Richtung ungefähr bis zur inneren Bohrung des Schei­ benmessers (1) reicht. Auf diese Weise entsteht ein dünner elastischer Federring (18), dessen äußeres offenes Ende abgebogen ist und mit seiner Seitenfläche (19) das Schei­ benmesser (1) an den nächstfolgenden Zwischenring (33) preßt, wobei die Außenseite des offenen Endes des Federrings mit dem Radius des Zwischenrings (33) bündig abschließt. Zur Verbesserung der elastischen Wirkung hat der Federring zwi­ schen äußerem und innerem Ende an seiner dem Scheibenmesser zugekehrten Seite eine Ausnehmung (20). Diese Vorrichtung besitzt die gleichen Vorteile wie die in Fig. 6 dargestellte, nämlich schmale Bauweise, Vermeidung von Teilevielfalt und ist außerdem geeignet für das Schneiden schmaler Streifen.

Selbstverständlich sind auch noch andere Ausführungsformen möglich, beispielsweise kann gemäß Fig. 4 und 5 das Schei­ benmesser zwischen den radialen Flächen (15, 16, 17) der Zwischenringe (13) und den Federn (4, 24, 25, 26) einge­ preßt sein.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Schneiden von Folienbahnen mit in sich elastischen kreisförmigen Schneidmessern, die austausch­ bar in dem Nabenflansch einer Messerwelle aufgenommen sind und gegen ebenfalls kreisförmige Nutmesser, welche auf einer Nutmesserwelle eingespannt sind, axial angestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenmesser (1) mittels Zwischenringen (13) auf der Scheibenmesserwelle eingespannt sind, bei denen jeder der zylindrischen Zwi­ schenringe an einer seiner Außenflächen eine radiale kreiszylindrische Nut (5) aufweist, in der ein oder meh­ rere Federelemente (14) stecken, deren eines Ende sich an der radialen Fläche des Zwischenringes (13) abstützt und deren anderes Ende sich an dem Kreismesser (1) so abstützt, daß der Angriffspunkt der Federelemente inner­ halb des radialen Durchmessers des Zwischenringes (13) liegt, so daß das Scheibenmesser im eingespannten Zustand der Scheibenmesserwelle völlig plan liegt (1) und ledig­ lich beim axialen Anstellen durch die Nutmesser (2) axial verformt wird (1′ - Fig. 3).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der Federelemente (14) so groß ist, daß bei axialem Anstellen des Nutmessers (2) das Schei­ benmesser (1) innerhalb des Bereichs, in dem es am Zwi­ schenring (13) anliegt, nicht verformt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Federelement eine Tellerfeder (4) ist, deren Außendurchmesser sich entweder am Scheibenmesser (1) oder an der radialen Fläche (15) des Zwischenrings (13) etwas unterhalb des äußeren zylindrischen Umfangs des Zwischenrings abstützt (Fig. 4).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Federelement ein deformierbarer Ring ist (24, 25, 26), der entweder die Querschnittsfläche eines U-förmigen nach oben offenen Joches (24) hat, dessen beide offene Enden sich am Zwischenring beziehungsweise am Scheibenmesser abstützen, oder die Gestalt eines offe­ nen Dreiecks (25) dessen beide offene Enden sich am Scheibenmesser abstützen und dessen dritte Kante sich am Zwischenring abstützt, oder die Gestalt eines D-Ringes (26), der zwischen Zwischenring und Scheibenmesser ein­ gepreßt ist (Fig. 5).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zwischenring (23) am Umfang verteilt axial verlaufende Bohrungen (7) besitzt, in denen Schraubenfe­ dern (14) stecken, deren eines Ende sich am Boden der Bohrung (7) abstützt und deren anderes Ende das Schei­ benmesser (1) an den nächstfolgenden Zwischenring an­ preßt (Fig. 6).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem einen Ende der Schraubenfeder (14) und dem Scheibenmesser ein Kugeldruckstück (8) eingefügt ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Zwischenring (23), Feder (14) und Kugel­ druckstück (8) eine unverlierbare Einheit sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder auf der Scheibenmesserwelle (6) aufgespann­ te Zwischenring (33) benachbart seiner einen zylindrischen Außenfläche eine radial verlaufende Nut (21) aufweist, deren Tiefe in radialer Richtung ungefähr bis zur inneren Bohrung des Scheibenmessers (1) reicht und daß das äußere offene Ende des so entstandenen dünnen Federringes (18) in Richtung des nächsten Zwischenringes (33) abgebogen ist und mit seiner Seitenfläche (19) das Scheibenmesser an den nächstfolgenden Zwischenring preßt und daß der Federring an seiner dem Scheibenmesser zugewandten Seite zwischen äußerem und innerem Ende eine Ausnehmung (20) aufweist (Fig. 7).