DE415262C - Messer zum Schneiden von sich bewegendem Material - Google Patents

Description

In der Technik tritt oft das Problem auf, Material zu ritzen oder zu schneiden, während sich dieses senkrecht oder, wenn der Schnitt schräg erfolgen soll, unter einem bestimmten Winkel zur Schnittebene fortbewegt. Dies ist besonders häufig der Fall bei Maschinen, die nach dem sog. »Strangverfahren« arbeiten, wo ι lso der zu schneidende Rohstoff oder das Erzeugnis durch die Maschine in Form eines langen Stranges oder Bandes läuft, wie z. B. bei vielen Zigarettenmaschinen oder bei Maschinen zur Herstellung von Taschenpappzündhölzchen usw.
Bei den meisten bisher bekannten Lösungen dieses Problems wird die für das Schneidwerkzeug während des Schnittes erforderliche Bewegung aufgelöst in zwei Komponenten, und zwar

i. in eine Bewegungskomponente in Richtung und mit angenähert derselben Geschwindigkeit wie die Bewegung des Materials, um Relativbewegungen, die nicht in der Ebene der Schnittfläche liegen, zwischen Material und Schneidkante zu vermeiden, und

2. in eine Bewegungskomponente in der Ebene der Schnittfläche unter einem bestimmten Winkel zur Bewegungsrichtung des Materials zwecks Erzeugung des erforderlichen Schneidvorschubes.

Die Erzeugung dieser Bewegungskomponenten geschieht in der Regel durch Kurventriebe oder auch, besonders der Schneidvorschubbewegung, durch geeignete Kurbeltriebe (Exzenter usw.) im Sinne der von Reuleaux begründeten Zwanglaufmechanik, wobei natürlich beide Bewegungen, mindestens zeitlich, gekuppelt sein müssen.

Der grundsätzliche Mangel dieser Anordnung beruht darauf, daß mindestens dem '40 Messerträger schnelle Schwingbewegungen erteilt werden, die, besonders bei hoher Schnittzahl in der Zeiteinheit, infolge der periodischen Beschleunigungen und Verzögerungen starke Massenkräfte hervorrufen und dadurch zu häufigen Störungen oder doch zu starker Abnutzung der schwingenden Teile und ihrer Antriebsorgane führen. Hierbei spielt es keine Rolle, ob die Schneidkante am Messerträger fest angebracht oder als rotierende Scheibe oder sonstwie beweglich ausgebildet ist.

Dieser grundsätzliche Mangel wird vermieden durch eine andere bekannte Lösung, bei der die für einen einwandfreien Schnitt erforderliche Bewegung" des Messers dadurch erzeugt wird, daß die Schneidkante als Schraubengang einer Schnecke, das Messer also als Schraubenfläche ausgebildet ist.

Dieser Anordnung haften aber bei den bisher bekannten Ausführungsformen folgende Mängel an:

1. Das Messer hat, da es eine Schraubenfläche bildet, eine verhältnismäßig komplizierte Form, woraus sich Schwierigkeiten bei der Herstellung, der Schärfung usw. ergeben;

2. in Fällen, wo das zu schneidende Material bei gegebener Schnittzahl in der Zeiteinheit und dadurch bestimmter Drehzahl der Schnecke eine hohe Schnittgeschwindigkeit

(z. B. bei Zigarettenmaschinen ungefähr V = 30 m/sek.) verlangt, muß der Durchmesser der schraubengangförmigen Schneide sehr groß gewählt werden, was unerwünscht großen Raumbedarf zur Folge hat, und

3. bei Änderung der Schnittlänge, d. h. der Länge der von dem Material abzutrennenden Stücke bzw. der Abstände, in welchen das Material angeschnitten oder geritzt werden soll, ist für jede Schnittlänge je ein besonderer Schneckenkörper mit einer, der verlangten Schnittlänge entsprechenden, anderen Steigung der schraubenförmigen Schneidkante nötig.

Diesen letzten Nachteil hat die schraubenförmige Schneidkante mit den durch Kurven betätigten Vorrichtungen gemeinsam, bei denen theoretisch für jede verlangte Schnittlänge, praktisch für sehr eng zu haltende Schnittlängenintervalle, je eine besondere Kurve für die Verschiebung des Messers in der Bewegungsrichtung des Materials erforderlich ist, während bei den durch irgendwelche Kurbeltriebe betätigten Vorrichtungen sich in diesem Fall komplizierte Verstellungseinrichtungen nötig machen.

Durch die vorliegende Erfindung, die im folgenden beschrieben ist, werden diese Nachteile der bisher bekannten Anordnungen völlig beseitigt, und darauf beruht der durch sie herbeigeführte technische Fortschritt.

Der meiner Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist, das Prinzip der schraubenförmigen Bewegung der Schneidkante mit einer für die Bedürfnisse der Praxis hinreichenden Genauigkeit dadurch zu verwirklichen, daß das bei den bisher bekannten Vorrichtungen eine Schraubenfläche bildende Schneidmesser ersetzt wird durch ein oder mehrere ebene Messer, die möglichst gut in Schmiegungsebenen der gedachten, schraubenförmigen Schneidkante liegen, wie dies die Abb. 1 schematisch veranschaulicht. In diesem Falle tritt dann die genau schraubenförmige Schneidkante nur noch als ideales, nur angenähert verwirklichtes, geometrisch abstraktes Gebilde auf.

Dieser eben erläuterte Gedanke kann konstruktiv auf außerordentlich mannigfache Weise verwirklicht werden. So zeigt Abb. 1, daß man die einzelne Schneidkante auch als Kreis, das Messer also als »Kreismesser«, ausführen kann, was den Vorteil bietet, daß man, wenn sich der zum Schnitt kommende Teil des Messers abgenutzt hat, diesen durch einfache Verstellung des Messers um seine Kreisachse durch ein« neue, noch scharfe Stelle ersetzen kann, so daß das Messer weniger häufig ausgewechselt zu werden braucht.

Der Ersatz der idealen, theoretisch richtigen Schraubenfläche des Messers durch ein oder mehrere, an sie sich möglichst gut anschmiegende ebene Flächen bietet aber bei geeigneter Anordnung von η (wobei η eine beliebige Zahl bedeutet) solcher Messer auf dem Schneckenkörper noch den ganz besonders erwünschten Vorteil, daß die Vorrichtung auf eine andere beliebige Schnittlänge dadurch eingestellt werden kann, daß alle η Messer um eine beliebige Achse, die in der Messerebene oder zu ihr parallel liegt und am zweckmäßigsten durch die Schneckenachse geht, geschwenkt und in — 1) Messer in der Richtung der Schneckenachse verschoben werden, entsprechend der durch die neue Schnittlänge bedingten, anderen Steigung der idealen

. schraubenförmigen Schneidkante.

Dies ist, ebenfalls schematisch, in der Abb. 2 veranschaulicht, in der zwecks besserer

: Übersichtlichkeit nur η = 3 Messer a, und zwar jedesmal um i8o° versetzt, dargestellt

; sind. Aus der Abbildung geht hervor, daß

] (n — ι) = 2 Messerhalter h drehbar gelagert sind in Gleitstückeng·, die ihrerseits auf dem Schneckenkörper k verschieblich angebracht sind, während die drehbare Lagerung eines

. Messerhalters h unmittelbar im Schneckenkörper k selbst erfolgen kann. Auch für diese

j Anordnung bestehen zahlreiche, hinsichtlich des verwirklichten Grundgedankens gleich-

^: wertige Möglichkeiten der konstruktiven Durchbildung.

Die Schnittgeschwindigkeit jedes Punktes der Schneidkante, d. h. seine Umfangsgeschwindigkeit bei der Drehung der Schnecke, ist direkt abhängig von seinem Abstand von der Schneckenachse und von der Drehzahl der Schnecke, also von der Zahl der in der Zeiteinheit auszuführenden Schnitte. In solchen Fällen nun, wo letztere durch die Arbeitsgeschwindigkeit der übrigen Teile der betref- fenden Maschine festgelegt ist, anderseits aber das zu schneidende Material eine hohe S chnittgeschwindigkeit verlangt, kann, um den Abstand der Schneidkante von der Drehachse der Schnecke in praktisch brauchbaren Grenzen zu halten, die erforderliche Schnittgeschwindigkeit dadurch erzielt werden, daß man der Schneidkante eine genügend große zusätzliche Eigengeschwindigkeit erteilt. Dies

■ läßt sich am einfachsten dadurch bewerkstelligen, daß die ideale Schraubenfläche des Messers, wie oben schon erläutert, durch Kreismesser ersetzt wird und diese nunmehr um ihre eigene Achse in geeigneter Weise zusätzlich angetrieben werden. Konstruktiv läßt sich dies auf sehr verschiedene Weise verwirklichen; deshalb sei als Beispiel durch die schematische Abb. 3 nur eine besonders einfache Ausführungsmöglichkeit angedeutet, bei der die zusätzliche Antriebsbewegung des Kreismessers α in an sich bekannter Weise dadurch erfolgt, daß sich bei der Drehung des Schneckenkörpers k um seine Achse M-M das auf der Messerwelle sitzende Antriebsschraubenrad g auf dem am ruhenden Gestell befindlichen, festen Schraubenrad / mit geeigneter Übersetzung abrollt.

Diese zusätzliche Antriebsbewegung des Messers α kann natürlich auch in anderer Weise bewirkt werden, z. B. dadurch, daß das Räderpaar f-g der Abb. 3 ersetzt wird durch einen Schnurtrieb, oder auch dadurch, daß an die Stelle des Rades g ein kleiner Elektromotor tritt, der seinen Strom durch feste, an die Stelle des Rades / tretende Schleifringe

erhält usw., ohne daß durch diese an sich bekannten Ausführungsmöglichkeiten der grundsätzlich neue "Gedanke des zusätzlichen Antriebs von Messern, die angenähert Teile einer gedachten, schraubengangförmigen Schneidkante bilden, irgendwie berührt wird. Im folgenden soll, der Kürze halber, das Schneidobjekt einfach mit »Strang« und seine Bewegungsrichtung mit »Strangachse« bezeichnet werden, ohne daß damit etwa die Form oder sonstige Eigenschaften des zu schneidenden Materials festgelegt werden sollen.

In Abb. 4 ist als Beispiel noch eine konstruktive Lösungsmöglichkeit für den Fall schematisch veranschaulicht, daß für Material, das eine hohe Schnittgeschwindigkeit verlangt, die Schnittlänge verstellbar sein soll, ohne daß durch die Verstellung der Winkel, unter dem der Strang geschnitten werden soll, geändert wird. Dies wird dadurch erreicht, daß nicht nur die Messerebene α gegenüber der Schneckenachse M-M, sondern auch der Schneckenkörper k gegenüber dem ruhende.! Maschinengestell w bzw. dem Strang 5-S schwenkbar angeordnet ist, wobei die beiden Schwenkachsen zueinander parallel laufen. Das wegen der verlangten hohen Schnittgeschwindigkeit zusätzlich angetriebene Schneidwerkzeug α ist als Kreismesser ausgebildet und drehbar gelagert am Messerhalter //, der seinerseits in dem Schneckenkörper k drehbar gelagert ist und mittels der Schrauben y unter dem jeweiligen, durch die verlangte Schnittlänge bestimmten Winkel festgeklemmt werden kann. Der Schneckenkörper k wiederum ist in dem Schneckenträger/ drehbar gelagert, während dieser selbst konachsial mit der Schwenkachse zwischen h und k in dem Maschinengestell w drehbar gelagert ist und auf diesem mittels der Schrauben χ so festgeklemmt werden kann, daß der Strang unter dem jeweils verlangten Winkel geschnitten wird. Der Antrieb von k um seine Achse M-M erfolgt durch das konzentrisch zu der Schwenkachse zwischen / und w im Gestell w gelagerte Kegelrad b und wird durch die auf / drehbar sitzenden Räder c und d auf das mit k fest verbundene Zahnrad e übertragen. Der zusätzliche Antrieb des Kreismessers α erfolgt dadurch, daß bei der Drehung von k um M-M das auf k drehbar gelagerte Schraubenrad g sich auf dem an / I undrehbar befestigten Schraubenrad r abrollt und seine Drehbewegung mit Hilfe der kon- | achsialen Schnurscheibe ti und einer Spiral- drahtschnur auf das Antriebsrad ν des Kreis- ; messers α überträgt. Hierbei kreuzen sich die Achsen von tt-g und M-M unter einem solchen Winkel, daß bei Einstellung von α auf eine mittlere Schnittlänge die Achsen von u-g und a-v zueinander parallel laufen.

Der Messerhalter h besteht aus zwei aufeinander verschiebbar angeordneten Teilen, so daß bei Abnutzung des Messers auf einen kleineren Durchmesser seine Exzentrizität ·> gegenüber der Schneckenachse M-M entsprechend vergrößert werden kann.

Die in Abb. 4 als Beispiel gezeigte Vorrichtung läßt sich auf vielfache Weise in ihrer äußeren Erscheinungsform variieren, da ja beliebige Gruppen des Getriebes sich durch andere, kinematisch gleichwertige Gruppen ersetzen lassen. So brauchen z. B. die beiden Schwenkachsen des Bügels / in w und h ink durchaus nicht konachsial zu sein, ebenso könnte der Antrieb des Schneckenkörpers k um M-M von außen direkt mit Hilfe eines Kardangetriebes erfolgen usw., ohne daß der der Erfindung zugrunde liegende Grundgedanke der genau oder angenähert schraubenförmigen Bewegung der im Schnitt befindlichen Schneidkantenteile irgendwelche Änderung erfährt.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Messer zum Schneiden von sich bewegendem Material, deren Schneidkante sich ständig mit dem Material mitbewegt, indem die Messer den Schraubengang einer ein- oder mehrgängigen Schnecke bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfläche der Messer ersetzt ist durch ein oder mehrere ebene Messer, deren durch ihre Schneidkante gebildete Ebene sich möglichst gut der Fläche des ersetzten, idealen Schneidenschraubenganges anschmiegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Fläche der gedachten, schraubengangförmigen Schneidkante angeschmiegten ebenen Messer in an sich bekannter Weise eine zusätzliche Bewegung um eine zu ihrer

. Ebene senkrecht stehende Achse ausführen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer auf beliebige andere Steigungen der gedachten, schraubengangförmigen Schneide eingestellt werden können, was bei Ver-Wendung von η Messern dadurch erreicht wird, daß η Messer schwenkbar und (n·—1) Messer verschiebbar auf dem Schneckenkörper angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.