-
Querschneider zum Schneiden von fortlaufenden Bahnen
1 )ie Erfindung
bezieht sich auf einen Querschneider, 4. 11. eiiie Maschine oder Vorrichtung zum
Zerschneiden voll fortlaufenden Papier- oder anderen Bahnen iii Bogen gewünschter
Größe, mit den dazugehörigen Nebeneinrichtungen, wie Vorrichtungen zur .Atufnallme
der Vorratsrollen, zur Ablage der geschnittenen Iogen. zum 'I'ransport des ungeschnitteiieii
hzw. geschnittenen Schneidgutes von den Vorratsrollen zuni Ablegestapel usw. Inshesondere
halldelt es sich um einen Querschneider von hoher Leistung, mithin großer Schnittzahl
und Papiergeschwindigkeit. ISei derartigen Maschinen sind l>esondere Einrichtungen
erforderlich, um die hohe Papiergeschwindigkeit vom Querschneidemesser bis zur Ablage
auf den Stapel auf ein traghares Mindestmaß heral)zusetzell. Zu diesem Zweck pflegt
man zwischen Querschneidemesser undAl)legestapel langsam laufende Transportbänder
einzuschalten, auf denen sich die geschnittenen Bogen dachziegelartig ülereinanderschiel)en,
l>evor sie durch eine Ausstoßvorrichtung auf den Stapel geschoben werden. I)ie
vorliegende Erfindung betrifft im hesonderen den Antrieb der hinter dem Querschneidemesser
angeordneten Transporteinrichtungen.
-
Bei derartigen Maschinen sind im wesentlichen vier Geschwindigkeiten
des Papiers oder sonstigen Schneidgutes zu unterscheiden: Erstens die Geschwindigkeit
in der Einzugspresse, also die Papiergeschwindigkeit bis zum Querschneidemesser,
im folgenden Zuführgeschwindigkeit genannt. Zweitens die Geschwindigkeit direkt
hinter dem Querschneidemesser unter den Abnahmewalzen, im folgenden Abnahmegeschwindigkeit
genannt; diese muß höher sein als die Zuführgeschwindigkeit, um das Papier
straff
zu ziehen und zu verhindern, daß die Hinterkante des geschnittenen Bogens durch
das Querschneidemesser vorangeschleudert wird. Drittens die Geschwindigkeit der
Uberlappungsbänder, d. h. der Transportbänder, auf denen die Papiergeschwindigkeit
abgebremst und die Bogen überlappt oder übereinandergeschoben werden, im folgenden
Überlappungsgeschwindigkeit genannt; diese liegt naturgemäß erheblich unter der
Abnahmegeschwindigkeit; ihre Größe muß besonders sorgfältig gewählt und den verschiedenen
Betriebsbedingungen angepaßt werden. Viertens die Geschwindigkeit in den Ausstoßvorrichtungen
des Ablegers, die die Bogen auf den Stapel schieben, im folgenden Ausstoßgeschwindigkeit
genannt; diese muß unter allen Betriebsbedingungen innerhalb bestimmter, verhältnismäßig
enger Grenzwerte bleiben; bei zu geringer Ausstoßgeschwindigkeit bleiben die Bogen
vor der Endlage'stecken, bei zu hoher prallen sie von der Begrenzungswand des Stapels
zurück; in beiden Fällen erfolgt keine saubere Ablage. Hinzu kommt noch die Schnittzahl
des Querschneidemessers in der Zeiteinheit, im folgenden Querschneidergeschwindigkeit
genannt. Außer den genannten Geschwindigkeiten sind noch Antriebe für Nebeneinrichtungen,
wie Hilfswalzen, Längsschneider, Streifeneinleger usw., vorhanden, die im folgenden
aber außer Betracht bleiben können, da sie für das Wesen der Erfindung ohne Bedeutung
sind, zumal sie meist direkt von der Zuführgeschwindigkeit abgeleitet werden.
-
Bei den bisher bekannten Querschneidern erfolgt der Antrieb der genannten
Geschwindigkeiten in der Regel von einem in der Drehzahl regelbaren Hauptantrieb
aus, wobei zur Erzielung der untereinander verschiedenen Geschwindigkeiten meist
regelbare Übersetzungsgetriebe für die einzelnen Geschwindigkeiten vorgesehen werden.
Teilweise werden die Geschwindigkeiten auch voneinander abgeleitet, beispielsweise
kann der Hauptantrieb des Querschneiders über ein stufenloses Getriebe die Überlappungsbänder
antreiben und die letzteren die Ausstoßvorrichtung. Sämtliche Geschwindigkeiten
sind hierbei nach Einstellung der verschiedenen Übersetzungsgetriebe von der Geschwindigkeit
des die Einzugspresse treibenden Hauptantriebes, also von der Zuführgeschwindigkeit,
abhängig oder dieser proportional.
-
Das Einstellen der verschiedenen Regelgetriebe, mithin der Formatlänge
der Bogen usw., erfolgt zunächst bei langsamem Lauf der Hauptantriebsvorrichtung;
erst nach Einstellung der einzelnen Übersetzungen und zufriedenstellendem Ausfall
der Probeschnitte wird die Drehzahl und damit die Zuführgeschwindigkeit auf Betriebsgeschwindigkeit
gesteigert. Hierbei erhöhen sich auch alle anderen Geschwindigkeiten. War vorher
die Ausstoßgeschwindigkeit auch nur auf das Mindestmaß eingestellt, so steigt sie
jetzt leicht auf ein untragbares Maß an. Von der Überlappungsgeschwindigkeit hängt
die sogenannte freie Austrittslänge der Bogen ab, d. h. die freie Länge des aus
der Abnahmevorrichtung heraustretenden Bogenstückes in dem Moment, wo die Vorderkante
desselben über die Hinterkante des vorhergehenden Bogens hinweggleitet; wird sie
zu groß, so verfangen sich die Bogen und gelangen nicht ordnungsgemäß zur Überlappung.
-
Insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, wo der Luftwiderstand eine
Rolle spielt und die Kante des austretenden Bogens niederdrückt, ist diese Gefahr
trotz Anwendung der bekannten Längswellung zur Versteifung der Bogen besonders groß.
Bei zunehmender Zuführgeschwindigkeit darf die Überlappungsgeschwindigkeit keineswegs
proportional ansteigen. Aus den genannten Gründen ist bei Steigerung der Drehzahl
des Hauptantriebes ein Nachregulieren mehrerer Übersetzungen erforderlich. Da nun
der Querschneiderführer die Zuführgeschwindigkeit nach dem Zustand der Rollen und
anderen Faktoren, die Abnahmegeschw indigkeit nach den Erfordernissen des Schnittes
und die tSberlappungsgeschwindigkeit nach den Erfordernissen der Stapelbildung regulieren
muß, entsteht eine bedeutende Schwierigkeit in der Bedienung. Das Personal hilft
sich hierbei regelmäßig in der Weise, daß bei niedriger Betriebsgeschwindigkeit
vernünftige Verhältnisse für die Abnahme- und Überlappungsgeschwindigkeit einreguliert
werden und wegen der Schwierigkeit der Regulierung von drei Faktoren gar nicht versucht
wird, einen neuen Betriebszustand bei höherer Antriebsgeschwindigkeit einzusteuern.
Da auch die Erfordernisse an allen drei Stellen nicht von dem M aschinenführer übersehen
werden können, ist die Gefahr von Betrielsstörungen bei höheren Geschwindigkeiten
besonders groß, so daß meist mit mittleren Geschwindigkeiten gearbeitet wird.
-
Man hat daher bereits vorgeschlagen, einen besonderen Hilfsmotor
für die Ausstoßwalzen vorzusehen, der diese sowie die ifberlappungsbänder mit Hilfe
einer ÜI,erholkupplung mit einer Mindestgeschwindigkeit derart antreibt, daß bei
schnellerem Lauf des Hauptantriebes dieser den weiteren Antrieb mit Hilfe einer
zweiten Überholkupplung übernimmt. Zwar werden hierdurch die Schwierigkeiten bei
langsamem Lauf der Maschine behoben, jedoch bleiben wegen der Abhängigkeit aller
Geschwindigkeiten vom Hauptantrieb gerade bei mittleren und hohen Betriebsgeschwindigkeiten
die geschilderten Nachteile bestehen, die eine vollkommene Ausnutzung des Querschneiders
verhindern.
-
Auch hat man bereits vorgeschlagen, den Antrieb der hinter den Ahnahmewalzen
liegenden, langsam laufenden Teile, also der Ülerlappungsbänder und der Ausstoßvorrichtung,
von dem Hauptantrieb der Maschine zu trennen und durch einen gesonderten, regelbaren
Motor unabhängig vom Hauptantrieb anzutreiben. Zwar kann hierbei die Ausstoßgeschwindigkeit
den jeweiligen Erfordernissen entsprechend eingestellt werden, jedoch ergeben sich
Schwierigkeiten hinsichtlich der Überlappung. Da die Ausstoßgeschwindigkeit nicht
unter ein Maß von etwa 20 m/min sinken darf, ergibt sich beim Anfahren zunächst
keine Uberlappung. Bei Steigerung der Zuführungs- und Abnahmegeschwindigkeit muß
dann der Übergang in die Überlappung erfolgen,
der, hei mittleren
Geschwindigkeiten vollzogen, äußerst schwierig ist. Silan darf keinesfalls beim
Beschleunigen eine zu große freie Austrittslänge der Bogen erhalten, muß also ruckartig
beschleunigen und einen Ntoment abpassen, in dem gerade der vorhergehende logen
auf die Uberlappungsbänder gelegt ist. Bei großen und schweren Vorratsrollen und
breiten hlaschinen ist aber das Beschleunigen sehr schwer und meist überhaupt nicht
schnell genug durchzuführen. Man hilft sich hier durch Herunterregeln der Ul,erlapl,ungs-
und Ausstoßgeschwindigkeit. Alter es dauert danii doch noch einige Zeit, bis die
ersten ü,erlappten Bogen im Ableger ankommen; die zwischenzeitlich unül)erlappt
ankommenden Bogen sind zu langsam bleiben stecken, und es gibt Schwierigkeiten am
Stal)el, so daß das Personal daher vom Uherlappen meist ganz absieht. Noch größer
sind diese Schwierigkeiten, wenn zwei Formate gleichzeitig geschnitten werden sollen.
-
Zur Überwindung der genannten Schwierigkeiten verwendet die Erfindung
nur für die Ausstoßwalzen einen gesonderten Antrieb, der die die Bogen auf den Stapel
ausstoßenden Transporteinrichtungen bei jeder Geschwindigkeit der Hauptantriebsvorrichtung
unabhängig regelbar antreibt und dabei die Geschwindigkeit der langsam laufenden
Transporteinrichtungen, auf denen die Uberlappung erfolgt, im Verein mit dem Hauptantrieh
so beeinflußt, daß diese bei geringer Betriel)sgeschwindigkeit im wesentlichen von
der Geschwindigkeit der Ausstoßvorrichtung, bei hoher Betriebsgeschwindigkeit dagegen
im wesentlichen von der Geschwindigkeit der Zuführeinrichtung oder einer von dieser
abgeleiteten Geschwindigkeit beeinflußt wird. Insbesondere schlägt die Erfindung
die Anordnung eines die Übertragungsl>änder treibelldell Differentials vor, dessen
Eingangsseiten einerseits von der Ausstoßgeschwindigkeit und andererseits von der
Zuführgeschwindigkeit oder einer von dieser abgeleiteten Geschwindigkeit angetrieben
werden. Bei einer brauchbaren Ausführungsform werden dabei die tSbersetzungsverhältnisse
im Differential so gewählt, daß die Überlappungsgeschwindigkeit gleich oder annähernd
gleich einem Achtel der Summe von Ausstoß- und Zuführgeschwindigkeit ist.
-
Hierdurch wird erreicht, daß der Querschneiderführer nur die Zuführ-
und Abnahmegeschwindigkeit zu regulieren hat, die er mit einem Blick übersehen kann,
während der am Ableger stehende zweite Äfann in der Lage ist, die Ausstoßgeschwindigkeit
so einzustellen, daß die Ablage exakt ist. Da ferner wegen des Einflusses der Ausstoßgeschwindigkeit
auf die Überlappungsgeschwindigkeit das Verhältnis der letzteren zur Zuführgeschwindigkeit
oder auch zur Abllahmegescllwindigkeit bei geringen Betriebsgeschwindigkeiten größer
ist als bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten, ergibt sich eine Verkürzung der freien
Austrittslänge der Bogen bei steigender Betriebsgeschwindigkeit, bei der der Einfluß
des Luftwiderstandes wächst. Die hei geringer Betriebsgeschwindigkeit eingestellte
Austrittslänge wird daher bei höherer Betriebsgeschwindigkeit mit erhöhter Sicherheit
richtig sein. Durch die genannte Anordnung wird die Bedienung der Maschine daher
nicht nur außerordentlich vereinfacht und erleichtert, sondern es wird gleichzeitig
auch ermöglicht, höhere Betriebsgeschwindigkeiten als bisher zu erzielen.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an
Hand der Zeichnungen beschrieben.
-
Fig. I ist eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile eines
Querschneiders im Querschnitt, Fig. 2 eine schematische Darstellung des Antriebes
eines Querschneiders bekannter Art und Fig. 3 eine Darstellung des Antriebes eines
Querschneiders nach der vorliegenden Erfindung.
-
Wie aus Fig. I ersichtlich, läuft die Papierbahn von den Vorratsrollen
I über Sammelwalzen 2, die zur Entlüftung dienen, den Längsschneider 3 und die Einzugspresse
4 zum Querschneidemesser 5, durch das sie gegenüber dem feststehenden Messer 6 in
die gewünschten Formate zerschnitten wird. Bis hierher hat die Schneidgutbahn die
Zuführgeschwindigkeit v. Die Formatlänge L wird durch Veränderung der Querschneiderdrehzahl
Q gegenüber der Zuführgeschwindigkeit v eingestellt. Das Schneidgut gelangt unterhalb
der Messertrommel auf eine Fördereinrichtung, die aus den Bändern 7 und 8 gebildet
wird, welche über mehrere Walzen laufen.
-
Diese Bänder laufen mit der Abnahmegeschwindigkeit b, die etwas größer
ist als die Zuführgeschwindigkeit v. Das Verhältnis dieser Geschwindigkeiten wird
Voreilfaktor genannt. Hinter den Abnahmewalzen gelangen die Bogen auf eine langsamer
laufende Transporteinrichtung, die vorzugsweise aus sehr breiten und steifen Bändern
g gebildet wird, gegen welche sich von oben her mehrere kurze, mit regelbarem Druck
aufliegende einzelne Rollen 10 legen. Der Abstand zwischen der Begrenzungsleiste
I I der Abnahmewalzen und den Rollen 10 muß gleich der Formatlänge L sein. Infolge
Herabsetzung der Geschwindigkeit schieben sich die Bogen auf den Uherlappungsbändern
dachziegelartig übereinander. Die Zahl der durchschnittlich übereinanderliegenden
Bogen oder derUberlappungsgrad ist Z = v, wobei ü die Uberlappungsgeschwindigkeit,
also die Geschwindigkeit der Bänder 9, ist.
-
Um den freien Austritt der Bogen bei II, d. h. die sichere Führung
der Vorderkante des heraustretenden Bogens über die Hinterkante des vorhergehenden
Bogens zu ermöglichen, wird in dem Papier in an sich bekannter Weise eine Längswellung
zwecks Versteifung der Bogen erzeugt. Trotzdem muß dafür gesorgt werden, daß die
freie Austrittslänge y nicht zu groß wird. Diese, auch Gefährdungsgröße genannt,
ist
wenn der Abstand zwischen zwei Bogen
Hinter den Überlappungsbändern 9 kommen die Bogen auf die von den Walzen 12 und
I3 mit den zu-
gehörigen Bändern usw. gebildete Ausstoßvorrichtung,
durch die sie mit der Ausstoßgeschwindigkeit s auf den Stapel 14 geschoben werden.
Die Ausstoßgeschwindigkeit muß innerhalb bestimmter Grenzen, je nach Papiersorte
und Format, etwa 20 bis 80 m/min bleiben und auch nach Abstellen des Querschneidemessers
noch eine Zeitlang aufrechterhalten werden können, um die in den Transporteinrichtungen
hinter dem Querschneidemesser steckenden Bogen automatisch zur Ablage gelangen zu
lassen.
-
Die Ausstoßgeschwindigkeit kann größer oder kleiner sein als die Überlappungsgeschwindigkeit.
-
Im ersten Falle wird die Überlappung teilweise aufgelöst, im letzten
Falle vergrößert.
-
Fig. 2 zeigt das Antriebsschema eines Querschneiders in der bisher
meist verwendeten Ausführungsform. Alle konstruktiven Einzelheiten, wie Zwischenwellen
und konstante Ubersetzungen, sind hierbei fortgelassen. Eine aus Motor M, und stufenlos
veränderlichem Getriebe Gv bestehende Antriebsvorrichtung, an deren Stelle auch
ein Regelmotor treten kann, treibt die Einzugspresse 4 mit der Zuführgeschwindigkeit
v sowie außerdem eine Reihe hier unwesentlicher Nebeneinrichtungen.
-
Gleichzeitig treibt dieser Antrieb über je ein stufenloses Getriebe
Gb, Go und Ca die Messerwalze 5 des Querschneiders mit der Drehzahl Q, die Abnahmevorrichtung
7, 8 mit der Geschwindigkeit b und die Überlappungsbänder g mit der Geschwindigkeit
ü.
-
Von den Oberlappungsbändern wird, meist über ein nicht verstellbares
Getriebe Gs, der Antrieb der Ausstoßwalzen 12 und I3 abgeleitet. Bei einigen der
bisher verwendeten Ausführungsformen wird ü nicht direkt von v, sondern von b abgeleitet.
Wie bereits erwähnt, hat man auch vorgeschlagen, s und ü mittels einer Überholkupplung
von einem besonderen, eine Mindestgeschwindigkeit dieser Einrichtungen garantierenden
Hilfsmotor anzutreiben, wobei bei Erreichung einer bestimmten Geschwindigkeit des
Hauptantriebes Mv, Gv dann dieser mittels einer zweiten Uberholkupplung den weiteren
Antrieb in der beschriebenen Weise übernimmt. Die Nachteile dieser Anordnung wurden
bereits oben eingehend dargelegt.
-
Zur Vermeidung derselben wird erfindungsgemäß eine Anordnung gemäß
Fig. 3 vorgeschlagen. Hierbei wird auf jede Verbindung des Hauptantriebes Mv, Gv
mit der Ausstoßvorrichtung 12, I3 verzichtet und die letztere von einem aus Motor
Ms und Regelgetriebe Gs bestehenden, besonderen Antrieb, an dessen Stelle auch ein
Regelmotor treten kann, bei jeder Betriebsgeschwindigkeit v unabhängig regelbar
angetrieben. Der Antrieb der Uberlappungsbänder g erfolgt durch ein Differential
D, in dessen Antrieb sich die Geschwindigkeiten s und v teilen.
-
Die Eingangsseiten des Differentials stehen also mit den Antrieben
Ms, Gs bzw. Mv, Gv in Verhindung, während die Ausgangsseite die tJberlappungsbänder
g mit der Geschwindigkeit ü treibt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
werden die Übersetzungsverhältnisse des Differentials v+s. so gewählt, daß die Geschwindigkeit
ü 8 ist.
-
Natürlich können auch andere Verhältnisse gewählt werden, wo die konstruktiven
und Betriebsbedingungen dies angezeigt erscheinen lassen.
-
Durch die beschriebene Anordnung wird erreicht, daß die den Ableger
bedienende Person die Ausstoßgeschwindigkeit s jederzeit unabhängig von der Betriebsgeschwindigkeit
v so einstellen kann, daß eine saubere Ablage gewährleistet ist. Ferner wird erl
cicllt, daß der Al)leger nach Abstellen des Querscillieiders mit der gleichen Ausstoßgeschwindigkeit
\eiterarbeitet, bis die noch in der Maschine l>efindlicllen Bogen abgelegt sind.
I)ie ttberlappungsgeschwindigkeit wird bei geringer Betriebsgesch'vindigkeit im
wesentlichen von der Ausstoßgeschwindigkeit, bei hoher Betriebsgeschwindigkeit dagegen
im wesentlichen von der Zuführgeschwindigkeit beeinflußt. Hierdurch wird, wie ollen
dargelegt, erreicht, daß sich die bei geringer Betriebsgeschwindigkeit eingestellte
Gefährdungsgröße, also die freie Austrittslänge der Bogen aus der Abnahmevorrichtung,
bei höherer Betriebsgeschwindigkeit verringert, was den Betriebserfordernissen entgegenkommt
und eine genaue Einstellung der Überlappungsorgane hei geringer Uetriel>sgeschwindigkeit
ermöglicht.
-
Ferner ergehen sich durch die beschriebene Anordnung erhebliche konstruktive
Vorteile.
-
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellte und heschriel)ene
Ausführungsform, vielmehr können auch Al>änderungen im Rahmen des Erfindungsgedankens
vorgenommen werden. So kann die eine Eingangsseite des Differentials statt von der
Zuführgeschwindigkeit auch von einer von dieser abgeleiteten Geschwindigkeit, beispielsweise
von der Abnahmegeschwindigkeit b, abgeleitet werden. Ferner können auch auf einer
oder beiden Eingangsseiten des Differentials einstellbare Übersetzungsgetriebe vorgesehen
werden, die eine Anderung des Wertes vts zulassen. Schließlich kann statt eines
Differentials auch eine andere, an sich bekannte Vorrichtung verwendet werden, die
zwei Geschwindigkeiten linear oder nicht linear zu einer dritten vereinigt.