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Die
Erfindung betrifft eine Rotationstrennvorrichtung, die die Merkmale
des Oberbegriffs von Anspruch 1 umfasst, und ein Verfahren, das
die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 5 umfasst. Die Vorrichtung
ist so beschaffen, dass sie, beispielsweise in einer Fertigungsstraße für bandförmiges Bahnmaterial,
etwa eine gewellte Faserplattenbahn, die gewellte Faserplattenbahn,
die aus dem vorhergehenden Schritt kontinuierlich zugeführt wird,
auf vorbestimmte Längen
abschneidet. Ein Beispiel für
eine derartige Vorrichtung findet man in dem Dokument US-A-1,006,783.
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Die
genannten Vorrichtungen für
das Abschneiden von gewellten Faserplatten enthalten eine Einrichtung,
wie sie beispielsweise in 5 und 6 dargestellt
ist. 5 zeigt eine Vorderansicht der Schneideeinrichtung,
wobei einige Teile der Einrichtung weggeschnitten sind. 6 zeigt
eine Querschnittsansicht in Richtung der Pfeile VI-VI in 5.
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Bei
dieser herkömmlichen
Einrichtung zum Abschneiden von gewellten Faserplatten, siehe 5,
sind ein oberer Messerzylinder 102 und ein unterer Messerzylinder 103 über und
unter der Bahndurchgangslinie 101L (siehe 6) angeordnet,
auf und entlang der eine gewellte Faserplatte (Bahn) 101 zugeführt wird.
Die beiden Messerzylinder sind dabei einander gegenüberliegend
angebracht. Der obere Messerzylinder 102 und der untere
Messerzylinder 103 werden im Weiteren einfach als "die Messerzylinder 102, 103" bezeichnet. Jeder
der Messerzylinder 102, 103 ist jeweils über Lager 105, 106 drehbar
in Rahmen 104a, 104b aufgenommen, die aufrecht
stehend an den gegenüberliegenden
Seiten der Messerzylinder 102, 103 angeordnet
sind (zu beiden Seiten der Fertigungsstraße).
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An
den gegenüberliegenden
Seiten des oberen Messerzylinders 102 sind Zahnräder 107 befestigt.
In vergleichbarer Weise sind an den gegenüberliegenden Seiten des unteren
Messerzylinders 103 Zahnräder 108 angebracht.
Diese Zahnräder 107, 108 greifen
mit einem Übersetzungsverhältnis von
1 : 1 ineinander ein. Da die Zahnräder 107 und die zugehörigen Zahnräder 108 mit
einem Übersetzungsverhältnis von
1 : 1 ineinander eingreifen, drehen sich der obere Messerzylinder 102 und
der untere Messerzylinder 103 synchron und einander entgegengerichtet.
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Die
Messerzylinder 102, 103 sind auf ihren jeweiligen
Umfangsflächen
mit wendelförmigen
Messern 113, 114 versehen. Durch die Drehung der
gegenläufigen
Messerzylinder 102, 103 stellen die Messer 113, 114 bei
jeder vollen Umdrehung einen zwickenden Eingriff miteinander her,
wobei sich der Punkt des zwickenden Eingriffs allmählich entlang der
Achsen der Messerzylinder 102, 103 bewegt (anders
ausgedrückt
von einer Seite eines jeden Messerzylinders zur gegenüberliegenden
Seite), wodurch die gewellte Faserplattenbahn 101 abgeschnitten
wird, die sich auf der bzw. entlang der Bahndurchgangslinie 101L
bewegt.
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In 5 bezeichnet
das Bezugszeichen 109 einen Elektromotor, der die Kraft
für den
Rotationsantrieb liefert. Für
die Kraftübertragung
vom Elektromotor 109 ist ein Zahnrad 111 auf der
Motorwelle 110 befestigt, das in ein Zahnrad 112 eingreift,
das auf einem Endabschnitt der Welle des unteren Messerzylinders 103 befestigt
ist.
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Beim
Zuführen
der Bahn 101 werden die Messerzylinder 102, 103,
die zu beiden Seiten kombiniert über
und unter der Bahndurchgangslinie 101L angeordnet sind, zueinander
gegensinnig in Drehung versetzt. Da sich die Messerzylinder 102, 103 drehen,
stellen das obere und das untere Messer 113, 114 aufgrund
der beschriebenen Anordnung einen zwickenden Eingriff her, wodurch
die Bahn 101 durchtrennt wird.
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In
einer derartigen beschriebenen Abschneidevorrichtung für gewellte
Faserplatten ist jedoch eine Kontrolle der Drehung erforderlich,
damit sich der obere und der untere Messerzylinder 102, 103 nach
einer Verzögerung
oder Beschleunigung mit der gleichen Geschwindigkeit drehen und
die Bahn 101 abhängig
von der Zuführgeschwindigkeit
auf die geforderten vorbestimmten Längen geschnitten wird. Bei
der beschriebenen Abschneidevorrichtung für gewellte Faserplatten besteht
die Schwierigkeit, dass das Gesamtträgheitsmoment GD2,
das beim Drehen der Messerzylinder 102, 103 in
entgegengesetzte Richtungen auftritt, groß wird, und zwar aufgrund des eingesetzten
Trennverfahrens, bei dem der zwickende Eingriff der beiden Messer 113, 114 verwendet wird.
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Zusätzlich zum
Trägheitsmoment
der Messerzylinder 102, 103 tritt das Trägheitsmoment der
synchronisierenden Verbindungszahnräder (Zahnräder 111, 112)
als Last für
den Elektromotor 109 auf, der die Antriebsquelle darstellt.
Der Elektromotor 109 muss deshalb sehr leistungsstark ausgelegt
werden.
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Zum
Lösen dieses
Problems kann man den Entwurf eines Rotationssystems in Erwägung ziehen, bei
dem Messerzylinder 102, 103 und Zahnräder 107, 108, 111, 112 mit
geringem Trägheitsmoment verwendet
werden. Eine Verringerung des Trägheitsmoments
führt jedoch
zu einer kleineren Biege- und Torsionsfestigkeit der Messerzylinder 102, 103,
wodurch die Schneideleistung der Messer 113, 114 schlechter
wird oder kein präziser
zwickender Eingriff zwischen den Messern 113 und 114 mehr
zustande kommt und damit in manchen Fällen möglicherweise keine Durchtrennung
erfolgt.
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Zudem
erfordert das Sicherstellen einer guten Schnittqualität ein Einstellen
des zwickenden Eingriffs zwischen den Messern 113 und 114 und
das Einstellen einer geeigneten Vorbelastung bzw. eines Zwischenraums.
Die Herstellung und der Zusammenbau einer Spielbeseitigungsvorrichtung
und weiterer Komponenten in einem mechanischen System erfordern
Genauigkeit. Zusätzlich
zu hoher technischer Qualifikation und beträchtlichem Zeit- und Arbeitsaufwand
für die
Einstellungen ist auch eine hohe Genauigkeit bei der Herstellung
der Antriebszahnräder
erforderlich. Dies führt
zu Schwierigkeiten, beispielsweise zu einem Ansteigen der Herstellungskosten.
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Da
die wechselseitige Berührung
und das Gleiten zwischen den Messern 113, 114 wie
beschrieben die grundlegenden Schneidemechanismen bei diesem Abtrennverfahren
sind, lässt
sich eine Zunahme der Reibung zwischen den Messern nicht vermeiden.
Es ist daher ärgerlich,
dass häufig geplante
oder spontan erforderliche Einstellungen des zwickenden Eingriffs
zwischen den Messern und ebenfalls häufig geplante oder spontan
erforderliche Schleifvorgänge
oder Auswechslungen der Messerschneiden anfallen. Dies führt zu beträchtlichen
Einbußen
bei der Betriebsdauer und Produktivität der Einrichtung.
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Mit
der Absicht, die beschriebenen Schwierigkeiten zu beseitigen, ist
eine Trennvorrichtung für gewellte
Faserplatten vorgeschlagen worden, wie sie beispielhaft in 7 und 8 dargestellt
ist. Im Weiteren wird die Trennvorrichtung für gewellte Faserplatten anhand
von 7 und 8 beschrieben. 7 zeigt
eine Vorderansicht der Einrichtung, wobei einige Teile weggeschnitten
sind. 8 zeigt eine Querschnittsansicht in der Richtung
VIII-VIII in 7.
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Die
in 7 dargestellte Trennvorrichtung für gewellte
Faserplatten umfasst einen Messerzylinder 116 und eine
mit einem Amboss umhüllte
Walze 117 (Ambosszylinder). Der Messerzylinder 116 ist drehbar
gehalten und trägt
ein Messer 115, das wendelförmig auf der Umfangsfläche des
Zylinders montiert ist. Die mit dem Amboss umhüllte Walze 117 ist parallel
zum Messerzylinder 116 angeordnet und drehbar aufgenommen.
Dadurch wird das Messer 115, wenn sich der Messerzylinder 116 dreht,
nach und nach in einen zwickenden Eingriff mit der vom Amboss umhüllten Walze 117 gebracht,
und zwar ausgehend von einer Seite hin zur gegenüberliegenden Seite des Messerzylinders 116.
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Der
Messerzylinder 116 wird von einem Elektromotor 118 gedreht,
wobei die Beschleunigung oder Verzögerung abhängig von der Schnittlänge geregelt
wird, damit der Trennvorgang mit einer Geschwindigkeit beginnen
kann, die zur Fördergeschwindigkeit
der Bahn 101 passt. Der Elektromotor 118 besteht
beispielsweise aus einem Servomotor, der von einem nicht dargestellten
Controller gesteuert wird.
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Die
mit dem Amboss umhüllte
Walze 117 wird von einem weiteren Elektromotor 119 in
Drehung versetzt, der sich vom Elektromotor 118 unterscheidet,
und zwar in Übereinstimmung
mit der Fördergeschwindigkeit
der Bahn 101. In einer Weise, die mit der anhand von 5 beschriebenen
Vorrichtung vergleichbar ist, ist ein Zahnrad 120 auf einer
Motorwelle 110 befestigt. Der Elektromotor 119 treibt
dieses Zahnrad über
den Eingriff mit einem Zahnrad 121 an, das auf dem Endabschnitt
der Welle der mit dem Amboss umhüllten
Walze 117 montiert ist. Auf diese Weise wird die Kraft übertragen.
Eine Ambossschicht (geschichtetes Ambossteil) 122, siehe 8,
umhüllt in
endlosverbundener Form die mit dem Amboss überzogene Walze 117.
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Bei
der beschriebenen Anordnung wird beim Einspeisen der Bahn 101 die
mit dem Amboss überzogene
Walze 117 übereinstimmend
mit der Fördergeschwindigkeit
der Bahn 101 in Drehung versetzt. Damit man eine vorbestimmte
Schnittlänge
erhält, wird
zum Einleiten des folgenden Schneidevorgangs die Drehung des Messerzylinders 116 für eine Beschleunigung
oder Verzögerung
geregelt, und zwar übereinstimmend
mit der Fördergeschwindigkeit
der Bahn 101. Hierdurch beginnt das Messer 115 des Messerzylinders 116 den
Trennvorgang mit einer Geschwindigkeit, die mit der Fördergeschwindigkeit
der Bahn 101 übereinstimmt.
Der zwickende Eingriff erfolgt dann fortschreitend von einem Ende
hin zum gegenüberliegenden
Ende der Ambossschicht 122 auf der mit dem Amboss umhüllten Walze 117.
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Da
nur die Beschleunigung bzw. Verzögerung
eines einzigen Zylinders geregelt werden muss, d. h. in diesem Fall
des Messerzylinders 116, kann das Trägheitsmoment (GD2)
verringert werden. Dies ermöglicht
es, einen kleineren Elektromotor als Antriebsvorrichtung zu verwenden,
d. h. als Elektromotor 118, und auch die Geschwindigkeitsregelung
zu vereinfachen. Da von den beiden Walzen, d. h. der oberen und
der unteren Walze (dem Messerzylinder 116 und der mit dem
Amboss umhüllten
Walze 117), nur eine Walze mit dem Messer 115 versehen
ist, braucht kein Zwickvorgang zwischen den Messern mehr justiert
zu werden, und es ist keine hochwertige Qualifikation bzw. Technik
mehr erforderlich.
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Die
mit dem Amboss umhüllte
Walze 117, siehe 7, ist als
Amboss konstruiert, der der einzigen Messerklinge gegenüberliegt,
wobei die Walze mit einem plattenförmigen Material (Ambossschicht 122)
umhüllt
ist. Es ist daher nicht garantiert, dass die Ambossschicht 122 während des
Schneidens von Eindringschäden
(Einkerbungen) und Schlagschäden
(Beulen) verschont bleibt.
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Entstehen
in der Ambossschicht 122 Schäden, beispielsweise Beulen,
so zeigt die Ambossschicht 122 durch Klemmeffekte eine
Verformbarkeit in Drehrichtung. Dies führt zu einer Vergrößerung des ursprünglichen
Durchmessers der Ambossschicht aufgrund einer entstehenden Längung in
Drehrichtung. Dadurch werden Verformungen, etwa unnatürliche Wölbungen,
ausgebildet, und die mit dem Amboss umhüllte Walze 117 wird
vorzeitig unbrauchbar.
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Wird
diese Ambossschicht 122 aus einem harten Material ausgebildet,
beispielsweise einem Hartmetall oder Keramik, so würde die
Ambossschicht aufgrund der Sprödigkeit
des harten Materials brechen, wenn sie beim Einhüllen und Umgeben einer Walze
(der mit dem Amboss umhüllten
Walze 117 oder einer ähnlichen
Walze) einer Biegeverformung ausgesetzt wird. Aus dem Blickwinkel
der Umsetzung betrachtet ist die Dicke des harten Materials daher
auf einige Zehntel Millimeter oder weniger begrenzt. Aufgrund der
zwingenden Anforderung, den Amboss hinsichtlich der Standfestigkeit
so dick wie möglich
auszulegen, wird der Gebrauch eines solchen Hartmaterial als nicht
praktikabel erachtet.
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Als
Alternative kann man den Aufbau der mit dem Amboss umhüllten Walze 117 selbst
als Zylinder (Ambosszylinder) in der Form eines harten Ambosses
aus einem Stück
bzw. aus Vollmaterial in Betracht ziehen, ohne dass die Ambossschicht 122 zur Hülle geformt
wird. Dieser Zylinder muss eine ausreichende Steifigkeit aufweisen,
da er den Schneidebelastungen des oberen Messerzylinders 116 ausgesetzt
ist. Der Zylinder muss daher mit großem Durchmesser und großer Masse
ausgelegt werden. Tatsächlich
verwendet wird jedoch nur die Oberflächenschicht. Ein solcher Zylinder
ist damit unwirtschaftlich und der Schonung der natürlichen
Ressourcen nicht dienlich.
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Hinsichtlich
der genannten Schwierigkeiten ist es wünschenswert, eine Rotationstrennvorrichtung
mit verbesserter Leistungsfähigkeit
bereitzustellen, die eine einfache Geschwindigkeitsregelung erlaubt,
ohne dass eine hochwertige Qualifikation oder Technik erforderlich
ist, und mit der man einen wirksamen Betrieb verwirklichen kann,
bei dem ein einfaches Ersetzen des Ambossteils möglich ist, ohne dass eine hohe
Präzision
beim Zusammenbau oder umfangreiche Arbeiten erforderlich sind. Man
erreicht dies durch eine Vorrichtung, die die Merkmale nach Anspruch
1 aufweist. Bevorzugte Ausführungsformen
der Vorrichtung umfassen die Merkmale der abhängigen Ansprüche. Ein
Verfahren zum Gebrauch der Vorrichtung nach Anspruch 1 wird in Anspruch
5 bereitgestellt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird eine Rotationstrennvorrichtung bereitgestellt,
die einen Messerzylinder aufweist, auf dessen Außenumfangsfläche ein
Messer angeordnet ist und der drehbar gehalten ist, und ein Ambossteil,
mit dem die freie Schneide des Messers durch eine Drehung des Messerzylinders
in Berührung
gebracht werden kann. Dadurch wird eine laufende bandförmige Bahn zwischen
dem Messer des Messerzylinders und dem Ambossteil eingezwickt, damit
die bandförmige
Bahn durchtrennt wird. Das Messer ist auf dem Messerzylinder über einen
Polsterungs-Haltemechanismus gehalten,
der eine so große
Polsterkraft aufbringt, dass er die Schneidkraft aufnehmen kann,
die zum Abschneiden der bandförmigen
Bahn erforderlich ist, und der es erlaubt, dass das Messer beim
Abschneiden der bandförmigen
Bahn in einer Vorbelastungsrichtung verschiebbar ist.
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Die
die Erfindung ausführende
Rotationstrennvorrichtung ist so konstruiert, dass der Messerzylinder
das Messer über
dem Polsterungs-Haltemechanismus hält. Dadurch ist es möglich, ein
Abschneiden zu erzielen, bei dem der Zwickdruck zwischen dem Messer
und dem Ambossteil auf den Wert Null oder einen besonders kleinen
Wert eingestellt ist. Somit lassen sich Abrieb bzw. Verschleiß beim Messer
und beim Ambossteil beträchtlich
verringern.
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In
einer früher
vorgeschlagenen Walze, die mit dem Amboss umhüllt ist, neigt die Ambossschicht zu
Brüchen,
und zwar durch die Vertiefung von Einkerbungen oder Beulen in ihr
selbst, oder sie neigt dazu, Verformungen zu entwickeln, z. B. wie
beschrieben Wölbungen
oder Biegungen aufgrund ihrer duktilen Längung während des Abschneidens oder durch
wiederholte Abschneidvorgänge.
Eine die Erfindung ausführende
Rotationstrennvorrichtung ist mit diesen Problemen jedoch kaum belastet.
Dadurch wird es möglich,
das Ambossteil in einer bevorzugten Form zu erhalten.
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Weiterhin
enthält
eine die Erfindung ausführende
Rotationstrennvorrichtung nur einen Messerzylinder, der beschleunigt
und abgebremst werden muss. Verglichen mit einer Rotationstrennvorrichtung,
die mit zwei Messerzylindern dieser Bauart ausgerüstet ist,
verringert sich das Trägheitsmoment
auf den halben Wert. Dadurch kann man eine Antriebsvorrichtung mit
geringerer Leistungsabgabe verwenden. Zusätzlich ist die Geschwindigkeit
des Messerzylinders leicht regelbar, ohne dass eine hochwertige Qualifikation
oder Technik für
diffizile Einstellungen erforderlich ist. Dies stellt einen wesentlichen
Beitrag zur verbesserten Leistung der Vorrichtung dar.
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Es
wird nun beispielhaft auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
Es zeigt:
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1 eine
Vorderansichtsskizze einer Rotationstrennvorrichtung, bei der einige
Teile weggeschnitten sind;
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2 eine
Querschnittsansicht in der Richtung der Pfeile II-II in 1;
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3 eine
Querschnittsansicht entsprechend dem Querschnitt in der Richtung
der Pfeile II-II in 1, die den fluidgefüllten Polsterschlauch
des Polsterungs-Haltemechanismus in der Rotationstrennvorrichtung
darstellt;
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4 eine
Skizze, die eine zulässige
Untergrenze für
die Schneidelast bei der Rotationstrennvorrichtung mit einem Messer
beschreibt, das vom Polsterungs-Haltemechanismus gehalten wird;
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5 eine
Vorderansichtsskizze einer früher vorgeschlagenen
Trennvorrichtung für
gewellte Faserplatten;
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6 eine
Querschnittsansicht der Trennvorrichtung für gewellte Faserplatten in 5 in Richtung
der Pfeile VI-VI in 5;
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7 eine
Vorderansichtsskizze einer weiteren früher vorgeschlagenen Trennvorrichtung
für gewellte
Faserplatten; und
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8 eine
Querschnittsansicht der Trennvorrichtung für gewellte Faserplatten in 7 in Richtung
der Pfeile VIII-VIII in 7.
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Im
Weiteren wird eine Ausführungsform
der Erfindung anhand von 1 bis 4 beschrieben. 2 dieser
Abbildungen stellt keine Rotationstrennvorrichtung der Erfindung
dar, da sie keinen fluidgefüllten
Polsterschlauch als Polsterungs-Haltemechanismus aufweist. Die Beschreibung
anhand von 2 erfolgt jedoch trotzdem, da
sie das Verständnis der
in 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung unterstützt.
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Eine
Rotationstrennvorrichtung, siehe 1 und 2,
ist in einer Fertigungsstraße
für gewellte Faserplattenbahnen
(bandförmige
Bahn) 101 angeordnet. Sie ist mit einem Messerzylinder 1 und
einem zylindrischen Ambossteil (Ambosszylinder) 7 versehen.
Der Messerzylinder 1 ist drehbar gehalten und trägt ein Messer 2,
das auf seiner äußeren Umfangsfläche angeordnet
ist. Das Ambossteil 7 ist parallel zum Messerzylinder 1 angeordnet.
Dreht sich der Messerzylinder 1, so wird das Messer 2 nach
und nach von einem Ende des Messers 2 zum gegenüberliegenden
Ende mit dem Ambossteil 7 in Berührung bzw. Eingriff gebracht.
Die kontinuierlich zugeführte
laufende Bahn 101 wird zwischen dem Messer 2 des
Messerzylinders 1 und dem Ambossteil 7 eingezwickt.
Dadurch wird die Bahn 101 durchtrennt.
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Im
Beispiel in 2 ist das Messer 2 auf dem
Messerzylinder 1 über
eine Feder 36 (Polsterungs-Haltemechanismus) gehalten,
die eine Polsterkraft hat, die ausreicht, die Schneidkraft aufzunehmen,
die zum Durchtrennen der Bahn 101 erforderlich ist, wodurch
das Messer 2 in der Vorbelastungsrichtung (d. h. in der
Richtung, in der das Messer von der Feder vorbelastet wird) beim
Schneiden der Bahn 101 verschiebbar ist. Zudem ist das
Ambossteil 7 auf seiner Oberfläche, auf der das Messer 2 das
Ambossteil 7 berührt,
einer Beschichtungsbehandlung unterzogen worden. Dadurch wird eine Überzugsschicht 7' ausgebildet,
durch die das Ambossteil 7 ein verlängertes Wartungsintervall erhält. Der
Polsterungs-Haltemechanismus und die Beschichtungsbehandlung werden
im Weiteren ausführlicher
beschrieben.
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Die
Rotationstrennvorrichtung ist in diesem Beispiel, siehe 1,
zusätzlich
zum Messerzylinder 1 und zum Ambossteil 7 auch
mit den Rahmen 4a, 4b, einem Elektromotor 6,
den Zahnrädern 10, 11 und
einem Elektromotor 12 versehen.
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Wie
beschrieben ist der Messerzylinder 1 drehbar gehalten und
trägt das
Messer 2 auf seiner äußeren Umfangsfläche. Das
in den Zeichnungen dargestellte Messer 2 (Schneidenabschnitt)
ist in Form einer einfachen Klinge oder eines Metallsägeblatts
ausgebildet. Es ist mit einem Anstellwinkel auf der äußeren Umfangsfläche des
Messerzylinders 1 montiert. Das Messer 2, siehe
die Darstellung in 2, ist mit Hilfe einer Halterung 35 spiral-
bzw. wendelförmig
auf dem Messerzylinder 1 montiert. Als Material für das Messer 2 kann
man beispielsweise ein Hartmaterial auf WC-Co-Basis (Hv = ungefähr 1000
bis ungefähr
1400 (Hv bezeichnet die Vickershärtezahl))
verwenden.
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Der
beschriebene Messerzylinder 1 mit dem darauf montierten
Messer 2 ist an gegenüberliegenden
Enden einer Welle des Zylinders drehbar über Lager 5a bzw. 5b in
den Rahmen 4a bzw. 4b gehalten. Der Elektromotor 6 ist
mit einem Ende der Welle verbunden, so dass die Drehantriebskraft
auf den Messerzylinder 1 übertragen werden kann.
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In
diesem Beispiel ist der Messerzylinder 1 so angeordnet,
dass die Bahn 101 in einer im Wesentlichen senkrechten
Richtung bezüglich
der Laufrichtung der Bahn 101 in Stücke mit vorbestimmter Länge zerschnitten
werden kann. Bei Vorrichtungen, in denen das Messer 2 einen
Anstellwinkel aufweist, führt
die Anordnung des Messerzylinders 1, dessen Mittenachse
die laufende Bahn 101 senkrecht kreuzt, zu einer entsprechend
dem Anstellwinkel schräg
verlaufenden Schnittlinie. Die Schnittlinie kann dann nicht als
tatsächlicher
rechter Winkel ausgebildet werden (d. h. senkrecht zu den Oberflächen der Bahn).
Es ist daher möglich,
die Bahn 101 mit einem tatsächlichen rechten Winkel zu
durchtrennen, wenn man die Bahn 101 in einer geneigten
Position anordnet, die dem Anstellwinkel entspricht.
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Das
Ambossteil 7 ist an gegenüberliegenden Enden einer Welle
des Teils in den Rahmen 4a bzw. 4b drehbar gehalten.
Eines der Enden ist über
Zahnräder 10, 11 mit
dem Elektromotor 12 verbunden. Die Zahnräder 10, 11 und
der Elektromotor 12 bilden ein Antriebssystem, das das
Ambossteil 7 in Übereinstimmung
mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Bahn 101 in Drehung
versetzt.
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Im
Folgenden wird der Polsterungs-Haltemechanismus des Messers 2 beschrieben.
In der äußeren Umfangsfläche des
Messerzylinders 1, siehe die Darstellung in 2,
ist eine Nut 34 ausgebildet, die sich entlang der Mittenachse
des Messerzylinders 1 erstreckt. Das Messer 2,
das in der Halterung 35 mit Schrauben 35a oder ähnlichen
Mitteln befestigt ist, ist in der Öffnung der Nut 34 untergebracht.
Das wie beschrieben angeordnete Messer 2 wird von einer
Feder 36 derart gehalten, dass sich das Messer 2 auf die Überzugsschicht 7' zu bewegen
bzw. sich davon weg bewegen kann, wobei die Halterung 35 in
radialer Richtung des Messerzylinders 1 innerhalb der Nut 34 gleiten
kann.
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Die
Halterung 35 mit dem integriert daran befestigten Messer 2 wird
von einem Anschlag 37, der mit Schrauben 37a an
der Umfangsfläche
des Messerzylinders 1 montiert ist, daran gehindert, aus der
Nut 34 zu springen. Anders ausgedrückt ist das Ende des Ausfahrhubs
der Halterung 35 durch den Anschlag 37 bestimmt.
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Da
das Messer 2 wie beschrieben beim Abschneiden der Bahn 101 in
der Vorbelastungsrichtung verschiebbar gehalten wird, kann man den Druck,
den das Messer 2 auf die Bahn 101 ausübt, exakt
einstellen, d. h. anders ausgedrückt
abhängig vom
Zustand des Ambossteils 7 fein abstimmen, also abhängig vom
Zustand des Ambossteils 7 während seiner Lebensdauer, die
beim Einbau als neues Ambossteil beginnt und durch die Zerstörung seiner Oberfläche aufgrund
der Schneidevorgänge endet.
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Die
angesprochene Feder 36 kann man in einen Vorbelastungszustand
versetzten, d. h. die Feder wird durch Druckausübung vorgespannt. Als Feder 36 kann man eine konische Tellerfeder verwenden,
oder wie in 3 dargestellt, einen fluidgefüllten Polsterschlauch 38,
der einen Polsterungs-Haltemechanismus mit Feder ersetzt. Zudem
kann man das Messer 2 in seinem Schneidekantenabschnitt
mit einer Stirnfläche
versehen, die ungefähr
einige hundert Mikrometer breit ist, damit das Verhältnis zwischen Schnittleistung
und Haltbarkeit ausgewogen ist.
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Der
Durchmesser des Messerzylinders 1, in dem der beschriebene
Polsterungs-Haltemechanismus
verwendet wird, und der Durchmesser des zugehörigen Ambossteils 7 kann
auf 200 bis 300 Millimeter eingestellt werden.
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Die
auf der äußeren Umfangsfläche des
Ambossteils 7 ausgebildete Überzugsschicht 7' erhält man in
dieser Ausführungsform
beispielsweise dadurch, dass man die äußere Umfangsfläche des
Ambossteils 7 einer Beschichtungsbehandlung unterzieht,
beispielsweise dem Aufsprühen
eines Hartmaterials, etwa Carbidcement, das aus einem Material auf
WC-Co-Basis oder einem ähnlichen
Material oder einer Keramik besteht, die auf einem Al2O3-Material beruht.
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Bei
der Rotationstrennvorrichtung, die gemäß der beschriebenen Ausführungsform
der Erfindung aufgebaut ist, wird das Ambossteil 7 beim
Zuführen
der Bahn 101 in Übereinstimmung
mit der Laufgeschwindigkeit der Bahn 101 in Drehung versetzt.
Gleichzeitig wird die Drehung des Messerzylinders 1 über den
Elektromotor 12 und die verbindenden Zahnräder 10, 11 geregelt.
Dadurch wird der Messerzylinder 1 im Wesentlichen auf die Drehzahl verzögert oder
beschleunigt, die der Laufgeschwindigkeit der Bahn 101 entspricht.
Dies stellt den Beginn des Schneidevorgangs durch den Messerzylinder 1 sicher,
wenn festgestellt wird, dass sich die Bahn 101 um eine
vorbestimmte Schnittlänge
bewegt hat, und zwar anhand einer zurückgelegten Entfernung der Bahn 101,
die ein nicht dargestellter Detektor misst.
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Der
Schneidevorgang beginnt dann durch den zwickenden Eingriff des Messers 2 (das
wendelförmig
auf dem Messerzylinder 1 montiert ist) in ein Ende des
Ambossteils 7, wobei eine Seitenkante der Bahn 101 zwischen
dem Messer und dem Ambossteil liegt. Dieser zwickende Eingriff schreitet
nach und nach entlang der Mittenachse des Messerzylinders 1 fort,
wobei die Bahn 101 abgeschnitten wird. Der Schneidevorgang
ist abgeschlossen, wenn der zwickende Eingriff die gegenüberliegende
Seitenkante der Bahn 101 auf der Seite des gegenüberliegenden Endes
des Ambossteils 7 erreicht hat.
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Die
Belastung des zwickenden Eingriffs zwischen dem Messer 2 und
dem Ambossteil 7 wird durch einen Federmechanismus wesentlich
verringert, beispielsweise durch den beschriebenen Federmechanismus
(d. h. die Feder 36 oder den fluidgefüllten Polsterschlauch 38 als
Polsterungs-Haltemechanismus). Die Anordnung des Messers 2 auf
dem Messerzylinder 1 mit einem derart zwischengeschalteten
Polsterungs-Haltemechanismus erlaubt es, die Beschädigung des
Ambossteils 7 zu verringern.
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Anhand
von 4 werden im Weiteren drei Fälle ausführlich beschrieben, nämlich ein
Fall ohne irgendeinen Federmechanismus, ein anderer Fall, bei dem
ein steifer Federmechanismus verwendet wird, und noch ein weiterer
Fall, bei dem ein weicher Federmechanismus verwendet wird. In 4 sind die
Belastungen auf jedem Federmechanismus auf der Ordinate aufgetragen.
Die Verschiebungen der Federmechanismen sind auf der Abszisse aufgetragen.
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Zuerst
sei der Fall ohne Federmechanismus behandelt (Linie ➂ in 4;
keine Federhalterung). Die Last des zwickenden Eingriffs zwischen
dem Messer 2 und dem Ambossteil 7 wird ausgeübt, wobei
der Hauptkörper
des Messerzylinders 1 als kräftige Feder dient. Der Hauptkörper des
Messerzylinders 1 weist allgemein eine Federkonstante im
Bereich von 15000 bis 18000 kg/cm auf.
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Da
in einem mechanischen System Schwingungen aufgrund der Drehung,
der Schneidelasten usw. nicht vermeidbar sind, schwankt die Last
des zwickenden Eingriffs zwischen dem Messer 2 und dem
Ambossteil 7 in jeglichem mechanischen System. Es sei angenommen,
dass die Schwingungsverschiebungen im Bereich ±σ liegen, siehe 4.
Im Fall ohne Federmechanismus (±σ; siehe den Bereich a in 4)
wird die Last des zwickenden Eingriffs zwischen dem Messer 2 und
dem Ambossteil 7 auf die Höhe "L1" eingestellt,
damit eine Schneidelast erzeugt wird, die mindestens der zulässigen unteren Schneidegrenze
entspricht (siehe G in 4), da der Steifheitsmodul groß ist oder
anders ausgedrückt
der Gradient der Last in Abhängigkeit
von der Verschiebung steil ist.
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Die
Last und die Verschiebung schwanken nämlich im Bereich zwischen A
und B, falls kein Federmechanismus verwendet wird (siehe die gerade Linie ➀ in 4).
Die Last kann damit eine Obergrenze der Schneidelast für dem beschädigungsfreien Betrieb des
Ambosses beträchtlich übersteigen
(siehe die Höhe "H" in 4). Dadurch
entstehen tiefe Schäden
am Ambossteil 7, und das Messer 2 wird auch beschädigt.
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Verwendet
man Federmechanismen (gerade Linie ➁ in 4:
eine steife Feder wird verwendet; gerade Linie ➂: eine
weiche Feder wird verwendet), so kann man den Gradient der Last
in Abhängigkeit von
der Verschiebung in allen Fällen
bezogen auf den genannten Fall ohne irgendeinen Federmechanismus
flacher gestalten. Entstehen Schwingungsverschiebungen im gleichen
Umfang wie im beschriebenen Fall ohne irgendeinen Federmechanismus,
d. h. im Bereich ±σ (siehe Bereiche
b, c in 4) so können die Bereiche der Lastschwankungen
verkleinert werden. Es gilt der Bereich von C bis D für eine steife
Feder und der Bereich von E bis F für eine weiche Feder.
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Anders
ausgedrückt
kann man die Lastniveaus "L2", "L3" des zwickenden Eingriffs
zwischen dem Messer 2 und dem Ambossteil 7 beide
auf einen geringen Wert in der Nähe
der zulässigen
unteren Schneidegrenze legen (siehe G in 4). Der
Gebrauch eines solchen Federmechanismus erlaubt es also, das Lastniveau
des zwickenden Eingriffs zwischen dem Messer 2 und dem
Ambossteil 7 in den Bereich zwischen der zulässigen unteren
Schneidegrenze und der beschädigungsfreien
Obergrenze (siehe den Bereich 1 in 4) zu legen.
Dadurch kann man das Ambossteil 7 vor Beschädigungen schützen.
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Es
kann noch wirksamer sein, einen Federmechanismus zu verwenden, der
eine Federkonstante hat, die passend zu den Materialien gewählt wird, aus
denen das Messer 2 und das Ambossteil 7 bestehen,
beispielsweise eine Federkonstante zwischen 200 und 500 kg/cm.
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Die
Rotationstrennvorrichtung dieser Ausführungsform kann daher die Bahn 101 durchtrennen,
wobei der Zwickdruck zwischen dem Messer 2 und dem Ambossteil 7 auf
den Wert Null oder einen ganz besonders kleinen Wert eingestellt
wird. Dadurch wird es möglich,
den Abrieb oder Verschleiß des
Messers 2 und des Ambossteils 7 beträchtlich
zu verringern. Das Messer 2 und das Ambossteil 7 können damit über eine
längere
Zeitspanne verwendet werden.
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In
der Rotationstrennvorrichtung der obigen Ausführungsform der Erfindung hält der Messerzylinder 1 das
Messer 2 über
einen Polsterungs-Haltemechanismus, der den fluidgefüllten Polsterschlauch 38 umfasst.
Dadurch kann man einen Abschneidevorgang erhalten, bei dem der Zwickdruck
zwischen dem Messer 2 und dem Ambossteil 7 auf den
Wert Null oder einen ganz besonders kleinen Wert eingestellt wird.
Dadurch wird es möglich,
den Abrieb oder Verschleiß des
Messers 2 und des Ambossteils 7 beträchtlich
zu verringern.
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In
einer früher
vorgeschlagenen Walze, die mit dem Amboss umhüllt ist (siehe das Bezugszeichen 117 in 7 und 8),
neigt die Ambossschicht (siehe das Bezugszeichen 122 in 7 und 8)
zu Brüchen,
und zwar durch die Vertiefung von Einkerbungen oder Beulen in ihr
selbst, oder sie neigt dazu, Verformungen zu entwickeln, z. B. Wölbungen
oder Biegungen aufgrund ihrer duktilen Längung während des Abschneidens oder
durch wiederholte Abschneidvorgänge.
Die Rotationstrennvorrichtung gemäß der obigen Ausführungsform
der Erfindung ist mit diesen Problemen jedoch nicht belastet. Dadurch
wird es möglich,
das Ambossteil 7 in einer bevorzugten Form zu erhalten.
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Weiterhin
enthält
die Rotationstrennvorrichtung gemäß der obigen Ausführungsform
der Erfindung nur einen Messerzylinder 1, der beschleunigt und
abgebremst werden muss. Verglichen mit einer Rotationstrennvorrichtung,
die mit zwei Messerzylindern dieser Bauart ausgerüstet ist,
verringert sich das Trägheitsmoment
(GD2) auf den halben Wert. Dadurch kann
man eine Antriebsvorrichtung (Elektromotor 6) mit geringerer
Leistungsabgabe verwenden. Zusätzlich
ist die Geschwindigkeit des Messerzylinders 1 leicht regelbar,
ohne dass eine hochwertige Qualifikation oder Technik für diffizile
Einstellungen erforderlich ist. Dies stellt einen wesentlichen Beitrag zur
verbesserten Leistung der Vorrichtung dar.
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Zudem
ist das Ambossteil 7 auf seiner Oberfläche mit der Überzugsschicht 7' versehen. Das
Ambossteil 7 (Ambosszylinder) weist daher eine längere Lebensdauer
auf. Zudem entfallen Arbeiten wie das Einhüllen eines Zylinders mit einer
Ambossschicht und das Einsetzen der entstehenden Walze, die mit dem
Amboss umhüllt
ist. Das Ambossteil lässt
sich leicht ersetzen. Man kann daher einen wirksamen Betrieb erzielen,
ohne dass eine hohe Zusammenbaugenauigkeit und umfangreiche Arbeiten
notwendig sind. Ferner lässt
sich das ausgebaute Ambossteil 7 erneut verwenden, indem
man seine Oberfläche einer
weiteren Beschichtungsbehandlung unterzieht.
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In
der beschriebenen Ausführungsform
war die bandförmige
Bahn eine gewellte Faserplattenbahn. Die Erfindung ist jedoch nicht
auf eine derartige gewellte Faserplattenbahn eingeschränkt. Sie
lässt sich
auf andere Materialien anwenden, sofern diese als bandförmige Bahnen
vorliegen. In derartigen Anwendungen kann die Erfindung ähnlich vorteilhafte Effekte
oder Nutzanwendungen haben wie die beschriebene Ausführungsform.
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Zudem
wurde in der obigen Ausführungsform
das Ambossteil 7 von dem Elektromotor in Übereinstimmung
mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Bahn 101 in Drehung
versetzt. Man kann auch eine andere Antriebsvorrichtung anstelle
eines Elektromotors einsetzen (z. B. einen Verbrennungsmotor). In
einer solchen Ausführungsform
kann man ähnliche vorteilhafte
Effekte oder Nutzanwendungen erhalten.
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Man
beachte, dass die Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform
eingeschränkt ist,
sondern durch Abwandlungen und Veränderungen auf verschiedene
Weisen verwirklicht werden kann, ohne den Bereich der Ansprüche zu verlassen.