DE4215947A1 - Vorrichtung zum abtrennen von (kragen-)zuschnitten von einer materialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen von Zuschnitten von einer Materialbahn, insbesondere von Kragen-Zuschnitten einer Klappschachtel, mit an einer um­ laufenden Messerwalze angeordneten Trennmessern (Schneiden) sowie einem Gegenorgan, vorzugsweise einer ebenfalls um­ laufenden Gegenwalze, wobei die Messerwalze durch Feder­ organe mit elastischem Druck an der Materialbahn bzw. an dem Abstützorgan anliegt.

Verpackungsmaschinen sind vielfach mit Schneid- oder Stanz­ werkzeugen ausgerüstet, die zum Herstellen der in der Ver­ packungsmaschine verarbeiteten Zuschnitte durch Abtrennen von einer Materialbahn dienen. Die Schneidwerkzeuge unter­ liegen erheblichen Verschleißbeanspruchungen. Dies gilt vor allem dann, wenn Zuschnitte aus dünnem Karton herzustellen sind und die Verpackungsmaschine besonders leistungsfähig ist.

Klappschachteln (Hinge-Lid-Packungen) für Zigaretten etc. weisen üblicherweise einen als gesonderter Zuschnitt ausge­ bildeten Kragen auf (US-PS 40 84 393). Der Kragen wird innerhalb der Verpackungsmaschine von einer Bahn aus Karton abgetrennt (US-PS 49 38 005).

Die Schneid- bzw. Trennwerkzeuge hierfür bestehen aus einer umlaufenden Messerwalze. Auf der Mantelfläche derselben sind Trennmesser als vorstehende Schneiden in den Konturen der (Kragen-)Zuschnitte angeordnet. Als Gegendruckorgan dient eine ebenfalls umlaufende Gegenwalze mit glatt­ flächigem, zylindrischem Mantel. Die Materialbahn wird zwischen Messerwalze und Gegenwalze hindurchgefördert.

Zur Durchführung exakter Trennschnitte ist es wichtig, daß der Anpreßdruck an der Messerwalze und damit der Schneid­ druck möglichst exakt eingestellt ist. Auch nach zu­ nehmender Abnutzung der Schneiden soll dieser Druck möglichst präzise bleiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schneid- bzw. Trennaggregat der eingangs genannten Art dahingehend weiter­ zuentwickeln und zu verbessern, daß ohne Beeinträchtigung der Leistung der Verschleiß herabgesetzt und damit die Standzeit des Schneidaggregats erhöht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vor­ richtung dadurch gekennzeichnet, daß die Federorgane hin­ sichtlich der Federkraft einstellbar sind und die Messer­ walze am Gegenorgan (Gegenwalze) mit seitlichen, ring­ förmigen Stützborden (Ringbord) anliegt, die geringfügig elastisch zusammendrückbar sind.

Erfindungsgemäß wird demnach auf die Messerwalze bzw. auf Achszapfen derselben ein exakt einstellbarer, elastischer Anpreßdruck ausgeübt. Dieser wird über seitliche Stütz­ organe, nämlich Ringborde, auf das Gegenstück zur Messer­ walze übertragen, nämlich auf die Gegenwalze, die ebenfalls Stützborde aufweist. Die Ringborde der Messerwalze sind so ausgebildet, daß eine geringfügige elastische Verformung im Bereich der Anlage an der Gegenwalze gegeben ist. Zu diesem Zweck sind die Ringborde der Messerwalze insbesondere aus einem Profil gebildet, welches die Zusammendrückbarkeit ermöglicht. Ein im Querschnitt Z-förmiger Ring ist hierfür besonders gut geeignet.

Nach einem weiteren wichtigen Merkmal der Erfindung ist die Messerwalze auf der zum elastischen Druckorgan gegenüber­ liegenden Seite elastisch abgestützt, und zwar insbesondere auf einer vorgespannten Druckfeder. Die Federkraft dieses Gegendruckorgans ist kleiner als die Andrückkraft des Druck­ organs.

Die Messerwalze ist erfindungsgemäß in besonderer Weise gelagert, nämlich mit einem Lagerring in einem aufrechten Langloch seitlicher Stützorgane. Dadurch ist die Stellbe­ wegung der Messerwalze trotz präziser Lagerung und Führung ermöglicht.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung mit Messerwalze und Gegenwalze in queraxialer Ansicht, teilweise im Vertikal­ schnitt,

Fig. 2 eine Einzelheit der Fig. 1 in vergrößertem Maß­ stab,

Fig. 3 die Vorrichtung gemäß Fig. 1, nämlich die Messer­ walze, im Grundriß,

Fig. 4 die Vorrichtung in axial gerichteter Seitenan­ sicht, teilweise im Vertikalschnitt,

Fig. 5 eine Schneide der Messerwalze im Querschnitt bei stark vergrößertem Maßstab,

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Abstützring (Ring­ bord) der Messerwalze in stark vergrößertem Maß­ stab,

Fig. 7 den Ring mit einem Profil gemäß Fig. 6 in Ansicht.

Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel ist für die kontinuierliche Fertigung von Kragen-Zuschnitten be­ stimmt, wie sie bei Klappschachteln (Hinge-Lid-Packungen) zum Einsatz kommen. Die Zuschnitte werden von einer fort­ laufend zugeführten Bahn aus dünnem Karton abgetrennt, wie beispielsweise in US-PS 49 38 005 dargestellt und be­ schrieben.

Die Bahn zum Herstellen der Zuschnitte wird zwischen einer obenliegenden Messerwalze 10 und einem darunter ange­ ordneten Gegendruckorgan, nämlich einer Gegenwalze 11, hindurchgefördert. Messerwalze 10 und Gegenwalze 11 sind seitlich mit Achszapfen 12, 13 drehbar in Halterungen ge­ lagert, nämlich in aufrechten Wangen 14, 15. Diese wiederum sind unten auf einer Sockelplatte 16 montiert.

Am Umfang der Messerwalze 10 bzw. auf dem Mantel derselben sind Messerorgane angebracht, nämlich Schneiden 17. Diese sind als in Radialrichtung vorstehende Grate aus dem Material der Messerwalze 10 herausgearbeitet. Die Form der Schneiden 17 entspricht der Kontur der herzustellenden Zu­ schnitte bzw. der Form des Trennschnitts. Längs des Umfangs der Messerwalze 10 sind mehrere derartige Schneiden 17 ange­ ordnet. Der Abstand entspricht der Abmessung eines Zuschnitts in Förderrichtung.

Die Messerwalze 10 ist außerhalb des Bereichs der Schneiden 17, nämlich an den axialen Enden der zylindrischen Mantel­ fläche, mit kreisringförmigen Abstützorganen versehen zur Abstützung der Messerwalze 10 auf dem Umfang der Gegenwalze 11. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zur Ab­ stützung mehrere parallele Ringborde 18 vorgesehen. Diese sind durch ringförmige Nuten 19 voneinander getrennt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier solcher Ring­ borde 18 nebeneinander angeordnet und durch drei Nuten 19 voneinander getrennt. Die Nuten 19 haben V-förmigen Quer­ schnitt, derart, daß die Ringborde 18 eine Breite von etwas mehr als 1,5 mm aufweisen. Die Gesamtheit der Ringborde 18 ist durch eine breitere Trennut 20 von dem die Schneiden 17 tragenden Bereich der Messerwalze 10 abgegrenzt.

Die Achszapfen 12, 13 der Messerwalze 10 und der Gegenwalze 11 sind mit besonderen Lagern in den Wangen 14, 15 gehal­ ten. Bei dem vorliegenden Beispiel ist jeder Achszapfen 12, 13 mit einem Kugellager 21 und einem daneben angeordneten Nadellager 22 gelagert.

Das so ausgebildete Lager 21, 22 der Messerwalze 10 ist be­ wegbar, derart, daß die Messerwalze 10 an die Gegenwalze 11 drückbar ist. Zu diesem Zweck ist das aus Kugellager 21 und Nadellager 22 bestehende Lager in einem gemeinsamen Lager­ ring 23 angeordnet, der in einer Ausnehmung 24 der Wangen 14, 15 in Vertikalrichtung verschoben werden kann. Die Aus­ nehmung 24 ist als aufrechtes Langloch ausgebildet. Der Lagerring 23 ist mit einem Vorsprung, nämlich einem Bund 25 versehen. Dieser ist in einer randseitigen Erweiterung 26 der Ausnehmung 24 in der Wange 14, 15 geführt, so daß seitliche und axiale Verschiebungen vermieden werden.

An der Oberseite ist die Ausnehmung 24 durch ein ge­ sondertes Druckstück 27 als oberer Teil der Wange 14, 15 verschlossen. Dieses Druckstück 27 ist mit Schrauben 28 lösbar auf die Wangen 14, 15 aufgesetzt.

Die Kugellager 21 der Gegenwalze 11 sind unmittelbar in einer entsprechenden Bohrung 29 der Wange 14, 15 ange­ ordnet.

Die Messerwalze 10 wird durch Druckorgane 30 gegen die Gegenwalze 11 gedrückt. Die Druckorgane 30 sind jeweils im Bereich der Achszapfen 12, 13 bzw. der Lager (Kugellager 21) derselben auf der der Gegenwalze 11 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Im vorliegenden Falle befinden sich die Druckorgane 30 im Druckstück 27.

Die Druckorgane 30 bestehen jeweils aus einem Stellelement, welches die Übertragung eines regulierbaren Anpreßdruckes der Messerwalze 10 (Ringborde 18) gegen die Gegenwalze 11 gewährleistet. Im vorliegenden Falle wirken die Druckorgane 30 auf den Lagerring 23.

Das Stellorgan ist hier als Stellschraube 31 ausgebildet, die in einer entsprechend ausgebildeten Bohrung 32 mit Gewinde innerhalb des Druckstücks 27 gelagert ist. Die Stellschraube 31 ist von außen mit einem Werkzeug betätig­ bar, vorteilhafterweise mit einem Drehmomentschlüssel. Dieser kann an einem innerhalb der Bohrung 32 liegenden Kopf 33 der Stellschraube 31 angesetzt werden. Der Dreh­ momentschlüssel wird auf die erforderliche Andrückkraft der Messerwalze 10 gegen die Gegenwalze 11 eingestellt.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein elastischer, nachgiebiger Druck durch die Druckorgane 30 auf die Messer­ walze 10 ausgeübt. Zu diesem Zweck ist innerhalb einer Bohrung der Stellschraube 31 ein Stößel 34 mit Stößelkopf 35 verschiebbar gelagert. Auf den Stößelkopf 35 wirkt ein Federorgan 36, welches unter Vorspannung am Stößelkopf 35 anliegt. Dieser wiederum überträgt den von dem Federorgan 36 erzeugten elastischen Druck auf die Außenseite des Lager­ rings 23. Das Federorgan 36 besteht hier aus einem Paket vorgespannter Tellerfedern innerhalb einer nach unten offenen Ausnehmung 37 der Stellschraube 31. Die freie Seite des Federorgans 36 liegt innerhalb der Ausnehmung 37 an der Stellschraube 31 an. Durch diese wird demnach die Spannung des Federorgans 36 verändert und bestimmt.

Der durch die Druckorgane 30 auf die Messerwalze 10 ausge­ übte Anpreßdruck (gegen die Gegenwalze 11) wird geringfügig höher eingestellt als der für die Durchführung des Trenn­ schnitts erforderliche Druck. Die Anordnung ist so ge­ troffen, daß die Messerwalze 10 nach Abnutzung der Schnei­ den 17 einmal nachgestellt werden kann. Zu diesem Zweck wird die Stellschraube 31 betätigt, bis der verbreiterte Kopf 33 derselben an einem Anschlag 38 innerhalb der Boh­ rung 32 anliegt. Dieser Anschlag 38 besteht bei dem ge­ zeigten Ausführungsbeispiel aus einem Absatz der Bohrung 32.

Eine weitere Besonderheit besteht darin, daß die Messer­ walze 10 elastisch "schwimmend" gelagert ist. Zu diesem Zweck ist auf der zu den Druckorganen 30 gegenüberliegenden Seite, also unmittelbar benachbart zum Lager der Gegenwalze 10 ein elastisches Abstützorgan 39 in den Wangen 14, 15 an­ geordnet. Das Abstützorgan 39 besteht hier aus einer Druck­ feder (Schraubenfeder) in einem mittig angeordneten Sack­ loch 40. Der Lagerring 23 liegt auf dem Abstützorgan 39 bzw. der Druckfeder. Das Abstützorgan 39 ist so vorge­ spannt, daß annähernd das Eigengewicht der Messerwalze 10 einschließlich der mit dieser bewegten Teile des Lagers aus­ geglichen ist. Dadurch ist es möglich, mit den Druckorganen 30 die Messerwalze 10 gewichtsfrei an die Gegenwalze 11 anzudrücken.

Eine weitere Besonderheit des gezeigten Ausführungsbei­ spiels ist die Querschnittsform der Schneiden 17. Diese sind, wie aus Fig. 5 ersichtlich, von der Mantelfläche der Messerwalze 10 ausgehend konvergierend zum freien Rand bzw. zu ihrer Schneidkante 41 ausgebildet. Der Winkel 42 für die Flanken der Schneiden 17 beträgt etwa 26°. Im radial außenliegenden Bereich der Schneide 17 findet eine noch­ malige Verjüngung des Profils statt durch Abwinklung der Flanken. Der Winkel 43 zur Begrenzung der Flanken beträgt 72°. Im Bereich des Übergangs zu dieser stärkeren Konvergenz der Flanken, also zur Bildung der eigentlichen Schneidkante 41, beträgt der Abstand 44 der Seitenflächen bei diesem Ausführungsbeispiel etwa 0,74 mm. Der äußere, randseitige Bereich der Schneide 17 ist durch Verrunden mittels Drahtbürste oder dergleichen geformt. Die Abmessung der Schneide 17 in Radialrichtung, also der Überstand über die Mantelfläche der Messerwalze 10, beträgt etwa 6 mm.

Weitere Besonderheiten des Ausführungsbeispiels betreffen die fortlaufende Reinigung der Schneidvorrichtung. Im Bereich der Seitenborde bzw. Ringborde 18 befindet sich ein feststehender Schaber 45 (in Fig. 1 schematisch gezeigt), der die Außenflächen der Ringborde 18 während der Drehung ständig von Ablagerungen befreit.

Eine sich von einer Wange 14 zur anderen Wange 15 erstrec­ kende Traverse 46 trägt ein Reinigungsorgan für die Messer­ walze 10 bzw. für deren Schneiden 17. Das Reinigungsorgan ist vorzugsweise eine Bürste (nicht gezeigt), an der die Schneiden 17 vorbeibewegt werden.

Auch die Gegenwalze 11 wird fortlaufend gereinigt. Zu diesem Zweck ist ein sich ebenfalls von einer Wange 14 zur anderen Wange 15 erstreckendes Tragprofil 47 vorgesehen, welches ein geeignetes Reinigungsorgan für die glatt­ flächige Gegenwalze 11 aufweist, insbesondere einen Filz­ streifen.

Weiterhin ist der Gegenwalze 11 ein feststehendes Blech 48 (Fig. 4) als Reinigungsorgan zum Beseitigen von End- und Anfangsstücken der Bahn zum Herstellen der Zuschnitte zuge­ ordnet. Diese Materialstücke werden durch das angeschärfte Blech 48 vom Mantel der Gegenwalze 11 abgehoben und ausge­ worfen.

In Fig. 4 ist weiterhin eine kurze Tischplatte 49 darge­ stellt. Diese befindet sich etwa in der Ebene des Durch­ tritts der Bahn zwischen Messerwalze 10 und Gegenwalze 11. Die Tischplatte 49 dient zur kurzzeitigen Aufnahme der abge­ trennten Zuschnitte bis zur Abförderung derselben. Die Tischplatte 49 ist an einem Stehbolzen 50 befestigt.

Die beiden Wangen 14, 15 sind zur Verbesserung der Stabilität des Tragwerks durch Querstangen 51 miteinander verbunden bzw. gegeneinander abgestützt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform für die Ring­ borde 18 der Messerwalze 10 ist in Fig. 6 und Fig. 7 darge­ stellt. Ein gesonderter Ring 52 mit einem in Radialrichtung bei entsprechender Druckbelastung geringfügig zusammen­ drückbaren Profil wird dabei benachbart zum Mantel der Messerwalze 10 auf deren Achszapfen 12 und 13 aufgesetzt, nämlich dort, wo die Ringborde 18 in Fig. 3 beispielsweise gezeigt sind. Der durch den Ring 52 gebildete Ringbord 18 hat vorzugsweise einen Querschnitt entsprechend Fig. 6, also einen Z-förmigen Querschnitt. Ein innerer Schenkel 53 dient zur Anlage an einer Nabe des Achszapfens 12, 13. Eine zylindrische Anlagefläche 54 ist in geeigneter Weise fest mit dem Achszapfen 12, 13 bzw. der Nabe verbunden.

Ein hierzu paralleler, mit radialem Abstand verlaufender, äußerer Schenkel 55 bildet eine außenliegende, zylindrische Stützfläche 56 zur Anlage an der Gegenwalze 11 bzw. an einem Bord derselben. Zwischen den beiden Schenkeln 53, 55 erstreckt sich ein Profil, welches aufgrund der Gestaltung und/oder Bemessung die elastische Zusammendrückbarkeit des Rings 52 in Radialrichtung gewährleistet. Bei dem vor­ liegenden Ausführungsbeispiel ist ein schräg bzw. diagonal gerichteter Verbindungssteg 57 geringerer Querabmessung vorgesehen, so daß insgesamt ein Z-Profil mit abgerundeten Innenecken entsteht.

Das Profil ist jeweils so auf den Achszapfen 12, 13 ange­ ordnet, daß eine radial innenliegende, seitliche größere Anlagefläche 58 der Mantelfläche der Messerwalze 10 zuge­ kehrt ist und hier an einem Bund anliegt. Der in Fig. 6 gezeigte Ring 52 ist demnach für die rechte Seite der Messerwalze 10, bezogen auf Fig. 3, bestimmt.

Bezugszeichenliste

10 Messerwalze
11 Gegenwalze
12 Achszapfen
13 Achszapfen
14 Wange
15 Wange
16 Sockelplatte
17 Schneide
18 Ringbord
19 Nut
20 Trennut
21 Kugellager
22 Nadellager
23 Lagerring
24 Ausnehmung
25 Bund
26 Erweiterung
27 Druckstück
28 Schraube
29 Bohrung
30 Druckorgan
31 Stellschraube
32 Bohrung
33 Kopf
34 Stößel
35 Stößelkopf
36 Federorgan
37 Ausnehmung
38 Anschlag
39 Abstützorgan
40 Sackloch
41 Schneidkante
42 Winkel
43 Winkel
44 Abstand
45 Schaber
46 Traverse
47 Tragprofil
48 Blech
49 Tischplatte
50 Stehbolzen
51 Querstange
52 Ring
53 Schenkel
54 Anlagefläche
55 Schenkel
56 Stützfläche
57 Verbindungssteg
58 Anlagefläche

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Abtrennen von Zuschnitten von einer Materialbahn, insbesondere von Kragen-Zuschnitten einer Klappschachtel, mit an einer umlaufenden Messerwalze (10) angeordneten Trennmessern (Schneiden 17) sowie einem Gegen­ organ, vorzugsweise einer ebenfalls umlaufenden Gegenwalze (11), wobei die Messerwalze (10) durch Federorgane (36) mit elastischem Druck an der Materialbahn bzw. an dem Abstütz­ organ (39) anliegt, dadurch gekennzeich­ net, daß die Federorgane (36) hinsichtlich der Federkraft einstellbar sind und die Messerwalze am Gegenorgan (Gegen­ walze 11) mit seitlichen, ringförmigen Stützborden (Ring­ bord 18) anliegt, die geringfügig elastisch zusammendrück­ bar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringborde (18) aus einem auf eine Nabe der Messer­ walze (10) aufgesetzten Ring (52) bestehen, die ein äußeres ringförmiges Stützprofil und ein mit radialem Abstand ange­ ordnetes inneres Anlageprofil sowie zwischen diesen ein elastisch verformbares Zwischenprofil aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (52) zur Bildung des Ringbords (18) im Quer­ schnitt ein Z-förmiges Profil aufweist mit einer radial außenliegenden, zylindrischen Stützfläche (56).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die auf die Messerwalze (10) ausgeübte An­ drückkraft der Druckorgane (30) geringfügig höher einge­ stellt ist als der (empirisch ermittelte) Druck zum Durch­ trennen der Materialbahn.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß den Druckorganen (30) jeweils eine Stell­ schraube (31) zum Einstellen der (elastischen) Andrückkraft zugeordnet ist, zur Erzeugung der maximalen Andrückkraft der Druckorgane (30) gegen einen Anschlag (38) bewegbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Federorgan (36) aus einem Paket vorge­ spannter Tellerfedern besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Messerwalze (10) auf der zum Druckorgan (30) gegenüberliegenden Seite elastisch abgestützt ist, insbesondere auf einem als vorgespannte Druckfeder ausge­ bildeten Abstützorgan (39), wobei die Federkraft des Ab­ stützorgans (39) kleiner ist als die Andrückkraft des Druckorgans (30).

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerwalze (10) mit Achszapfen (12) drehbar in einem Lagerring (23) gelagert ist, wobei die Druckorgane (30) auf den zugeordneten Lagerring (23) wirken und dieser auf dem Abstützorgan (39) abgestützt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerringe (23) der Messerwalze (10) jeweils in einer als aufrechtes Langloch ausgebildeten Ausnehmung (24) seitlicher Stützorgane (Wangen 14, 15) für die Messerwalze (10) und die Gegenwalze (11) gelagert sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Messerwalze (10) ein feststehendes Reinigungsorgan zugeordnet ist, insbesondere an einem quergerichteten Trag­ organ (Traverse 46) angeordnete Bürsten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenwalze (11) ein Reinigungsorgan zugeordnet ist, insbesondere ein an einem Tragprofil (47) angebrachter Filz­ streifen.