DE4240232C2 - Querschneider für Warenbahnen, insbesondere für eine Wellpappenbahn - Google Patents

Querschneider für Warenbahnen, insbesondere für eine Wellpappenbahn

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Description

Die Erfindung betrifft einen Querschneider für Warenbahnen, insbesondere für eine Wellpappenbahn mit den Merkmalen der Ober­ begriffe der Patentansprüche 1, 3 und 4.
Nach dem DE-GM 89 00 516 ist ein Querschneider bekannt, bei dem rohrförmige Messerzylinder aus Kohlefaserverbundmaterial paar­ weise übereinander in einem Maschinengestell rotierbar gelagert sind. Die an jedem Messerzylinder befestigten Messerhalter mit Messer sowie gegenüberliegendem Gegengewicht sind nach wie vor aus Metall. Nachteilig ist hierbei, daß das Massenträgheitsmo­ ment des rotierenden Messerzylindersystems nicht die höchstmög­ liche Betriebsdrehzahl bei verringerter Energieaufnahme zuläßt. Zum anderen erreicht ein solcher Querschneider wegen des Durch­ biegens der Messerwalzen beim Schnitt nicht die optimale Schnittgüte für die Bahn.
Die DE 37 30 392 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Konstanthalten der Schneidbedingungen an einer Rota­ tionsstanze. Diese wird durch gesteuerte Heizmittel auf eine konstante Temperatur gebracht und gehalten. Die Temperatur ist gleich oder größer als die höchste Betriebstemperatur. Nachtei­ lig ist der energiemäßig und konstruktiv unnötig hohe Aufwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Querschneider zu schaffen, der eine hohe Schnittgüte für die Bahn gewährleistet und die Energieaufnahme verringert.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merk­ malen der Patentansprüche 1, 3 und 4.
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß wegen der Verwendung von Faserverbundmaterial mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten nahe oder gleich 0 mm/K für Messerzylinder, Messerhalter und Gegengewicht, keine Längendehnung bei Erwärmung eintritt. Damit sind Festlager für beide Enden des Messerzylinders einsetzbar. Diese erlauben keine Verlängerung der Messerzylinder und keine Verlagerung der Enden. Durchbiegungen der Messerzylinder auf­ grund des Schnittdruckes werden hierdurch verringert. Dadurch wird die Schnittgüte verbessert wird, weil die Messer in ihrem Schnittbereich ständig überdeckend gehalten werden. Zudem wird das Massenträgheitsmoment und damit die Energieaufnahme verrin­ gert.
Zudem können nach einer Ausgestaltung der Erfindung schrägver­ zahnte Zahnräder eingesetzt werden, die die Laufruhe verbessern.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann die Durch­ biegung der Messerwalzen unter Anwendung einer Vorspannung für die Messerwalzen verringert oder aufgehoben werden.
Andererseits bietet die Erfindung den Vorteil, die Durchbiegung der Messerzylinder dahingehend zu beeinflussen, daß die bei Erwärmung auftretenden Längendehnungen eine Bombage der Messer­ zylindersysteme herbeiführen. Hierdurch wird dem entstehenden Schnittdruck entgegengewirkt, wodurch die schneidenden Messerbe­ reiche stets aneinandergedrückt gehalten werden, wodurch die Schnittgüte verbessert wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Querschneiders nach der Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt eines Messerzylinders und einen Querschnitt eines Messerzylinders und
Fig. 3 einen Querschnitt eines Messerhalters mit Messer.
Der Querschneider 1, insbesondere für eine Wellpappenbahn 20, besitzt seitliche, ortsfeste Gestellwangen 2, 3. In diesen ist ein oberer Messerzylinder 4 und ein unterer Messerzylinder 5 rotierbar gelagert. Die Messerzylinder 4, 5 besitzen an ihren Enden Wellenstummel 6, die mittels Lager 7 in den Gestellwangen 2, 3 gelagert sind.
Die Lager 7 auf der einen Seite sind Festlager 8, die Lager 7 auf der anderen Seite Loslager 9.
Die Wellenstummel 6 tragen damit fest verbundene Zahnräder 10, die miteinander und mit einem nicht dargestellten Antriebszahn­ rad kämmen.
Jeder Messerzylinder 4, 5 trägt am Umfang mit Drall verlaufend einen Messerhalter 15 mit Messer 16. Diese Messer 16 der beiden Messerzylinder 4, 5 wirken zum Schneiden einer Bahn 20 zusammen, wobei die Schneidstelle infolge des Messerschneidenverlaufs beim Schneidvorgang quer über die Bahn 20 wandert.
Dem Messerhalter 15 gegenüberliegend ist am Messerzylinder 4, 5 ein Gegengewicht 17 befestigt.
Der bisher beschriebene Querschneider ist bekannter Bauart.
Die durch die Arbeit des Querschneiders 1 bedingte Erwärmung des Messerzylindersystems auf ca. 60°C kann dazu ausgenutzt werden, die Durchbiegung der Messerzylinder 4, 5 bei erwünschten gerin­ gen Massenträgheitsmomenten zu vermeiden oder zu vermindern. Diese Durchbiegung beeinträchtigt die Güte des Bahnschnittes.
Die Messerzylinder 4, 5 werden nach der Erfindung aus einem Material hergestellt, welches einen geringen, vorzugsweise nega­ tiven Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt. Hierfür eignet sich ein Faserverbundmaterial, z. B. ein Kohlefaserverbundmaterial. Temperaturänderungen bedingen somit kaum Längenänderungen der Messerzylinder 4, 5.
Demgegenüber bestehen Messerhalter 15 und das gegenüberliegende Gegengewicht 17 aus einem Material mit hohem, positiven Wärme­ ausdehnungskoeffizienten. Hierdurch wird der Messerzylinder 4, 5 einer Vorspannung unterworfen. Die Durchbiegung des Messerzylin­ dersystems, bedingt durch die Schnittkraft, wird hierdurch be­ deutend verringert.
Üblicherweise biegen sich die Messerzylinder 4, 5 infolge der Schnittkraft beim Querschneiden in der Mitte stärker durch als an den Enden. Es ergibt sich an den Messerzylindern 4, 5 in der Mitte ein geringerer Anpreßdruck der Messer als an den Enden und damit eine Verschlechterung der Schnittgüte.
Die gezielte Werkstoffwahl für das Messerzylindersystem ergibt eine hohe Schnittgüte.
Es ist auch möglich, für die Messerzylinder 4, 5 ein Material mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, für das Gegen­ gewicht 17 ein Material mit einem geringen Wärmeausdehnungskoef­ fizienten und für den Messerhalter 15 ein Material mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu wählen. Bei der Erwärmung beim Arbeiten des Querschneiders wird durch die unterschiedliche Längenausdehnung der einzelnen Bauteile eine Bombage der Messer­ zylinder 4, 5 erreicht, so daß der zum Schneiden erforderliche Anpreßdruck der Messer 16 trotz der auftretenden Durchbiegung der Messerzylinder 4, 5 durch die Schnittkraft erhalten bleibt.
Wählt man für die Messerzylinder 4, 5 als auch die Messerhalter 15 und das Gegengewicht 17 ein Material mit einem Wärmeausdeh­ nungskoeffizienten = 0 mm/K, d. h. keine Längenänderungen infolge von Temperaturänderungen, können an beiden Messerzylinderenden Festlager 8 verwendet werden. Die Festlager 8 an beiden Enden der Messerzylinder 4, 5 können spielfrei eingestellt werden. Hierdurch wird einer durch die Schnittkräfte bedingten Durch­ biegung der Messerzylinder 4, 5 entgegengewirkt, wodurch diese sich zumindest verringert. Der erforderliche Anpreßdruck der Messer 16 für eine gute Schnittgüte bleibt erhalten.
Als Material für Messerzylinder, Messerhalter und Gegengewicht wird ein Faserverbundmaterial, z. B. Kohlefaserverbundmaterial, mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten 0 = mm/K verwendet.
Werden die Messerzylinder 4, 5 aus einem Material mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten, d. h. gleiche Längenänderung des oberen oder unteren Messerzylinders 4, 5 bei unterschiedlichen Temperaturen, ausgeführt, kann auf beiden Messerzylinderenden ein schräg verzahntes Zahnrad 10 eingesetzt werden, wodurch sich die Laufruhe des Messerzylindersystems erhöht, d. h. es treten keine erhöhten Durchbiegungsamplituden infolge des Abwälzvor­ ganges der Zahnräder auf und der Anpreßdruck der Messer 16 bleibt erhalten, somit wird eine gute Schnittgüte erreicht.
Um das Massenträgheitsmoment und damit die Energieaufnahme des Messerzylindersystems noch weiter zu verringern, ist der Mes­ serhalter 15 aus einem Faserverbundmaterial, z. B. Kohlefaser­ verbundmaterial, mit einer Dichte vom 1,5 km/dm³ hergestellt.
Nach Fig. 3 ist das Messer 16′ nur an der Spitze des Messerhal­ ters 15 ausgebildet. Es kann in einer nach außen offenen Längs­ ausnehmung 18 vorgesehen sein. Dieses Messer 16′ besteht aus einem verschleißfesten Material, vorzugsweise Stahl oder Kera­ mik. Der Messerhalter 15 ist mittels Löcher 19 durchdringenden, nicht dargestellten Schrauben, am Messerzylinder 4, 5 befestigt. Ein solcher Messerhalter 15 mit Messer 16′ setzt das Massenträg­ heitsmoment des Messerzylindersystems erheblich herab. Hierdurch kann die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht und Energie eingespart werden.

Claims (7)

1. Querschneider für Warenbahnen, insbesondere für eine Well­ pappenbahn,
mit rohrförmigen Messerzylindern aus Faserverbundmaterial, die paarweise übereinander in einem Maschinengestell ro­ tierbar gelagert sind,
an den Messerzylindern befestigten Messerhaltern für Mes­ ser, die längs des Umfangs der Messerzylinder schräg ver­ laufend angeordnet sind,
den Messerhaltern gegenüberliegenden Gegengewichten an den Messerzylindern und
miteinander kämmenden Zahnrädern an den Messerzylindern, über die die Messerzylinder antreibbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils der Messerzylinder (4, 5), der Messerhalter (15) und das Gegengewicht (17) aus einem Faserverbundmate­ rial mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten nahe oder gleich 0 mm/K bestehen und
daß die Lager (7) an beiden Enden der Messerzylinder (4, 5) Festlager (8) sind.
2. Querschneider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (10) an den Enden der Messerzylinder (4, 5) schrägverzahnte Zahnräder sind.
3. Querschneider für Warenbahnen, insbesondere für eine Wellpappenbahn,
mit rohrförmigen Messerzylindern aus Faserverbundmaterial, die paarweise übereinander in einem Maschinengestell ro­ tierbar gelagert sind,
an den Messerzylindern befestigten Messerhaltern für Mes­ ser, die längs des Umfangs der Messerzylinder schräg ver­ laufend angeordnet sind,
den Messerhaltern gegenüberliegenden Gegengewichten an den Messerzylindern und
miteinander kämmenden Zahnrädern an den Messerzylindern, über die die Messerzylinder antreibbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Messerzylindern (4, 5), Messerhaltern (15) und Gegengewicht (17) unter­ schiedlich bestimmt sind, derart, daß die Messerzylinder im Betrieb eine die Schnittgüte aufrechterhaltende Bombage erhalten.
4. Querschneider für Warenbahnen, insbesondere für eine Well­ pappenbahn,
mit rohrförmigen Messerzylindern aus Faserverbundmaterial, die paarweise übereinander in einem Maschinengestell ro­ tierbar gelagert sind,
an den Messerzylindern befestigten Messerhaltern für Mes­ ser, die längs des Umfangs der Messerzylinder schräg ver­ laufend angeordnet sind,
den Messerhaltern gegenüberliegenden Gegengewichten an den Messerzylindern und
miteinander kämmenden Zahnrädern an den Messerzylindern, über die die Messerzylinder antreibbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Messerzylinder (4, 5) einen geringen Wärmeausdeh­ nungskoeffizienten sowie der Messerhalter (15) mit Messer und das Gegengewicht (17) einen hohen Wärmeausdehnungskoef­ fizenten besitzen, so daß der Messerzylinder einer Vorspan­ nung unterworfen wird.
5. Querschneider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Messerzylinder (4, 5) einen geringen, negativen Koeffizienten sowie der Messerhalter (15) mit Messer (16) und das Gegengewicht (17) einen hohen postiven Wärmeausdeh­ nungskoeffizienten besitzen.
6. Querschneider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Messerzylinder (4, 5), Messerhalter (15) aus einem Fa­ serverbundmaterial, das Gegengewicht (17) aus Metall ausge­ bildet ist.
7. Querschneider nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Messerhalter (15) aus Verbundfasermaterial nur an der Spitze ein Messer (16′) aufweist, welches aus Stahl oder Keramik ist.
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