-
Querschneider zum Schneiden von fortlaufenden Bahnen aus Papier oder
anderen Stoffen Die Erfindung betrifft Verbesserungen an einer Einrichtung oder
Maschine zum Schneiden von fortlaufenden Bahnen aus Papier oder anderen Stoffen,
bei der die Bahn durch quer zur Bewegungsrichtung der Bahn verlaufende Schnitte
in einzelne Bogen zerschnitten wird. Insbesondere handelt es sich dabei um eine
Maschine mit rotierendem Obermesser und rotierendem Untermesser sowie mit Zuführeinrichtungen
für die zu schneidende Bahn, bei der die umlaufenden Messer, zum mindesten im Augenblick
des Schnittes, die gleiche oder annähernd die gleiche Geschwindigkeit haben wie
die zu schneidende Bahn (Synchron- oder Gleichlaufquerschneider). Bei derartigenMaschinen
ist meist ein Getriebe vorgesehen, das für verschiedene zu schneidende Bogenlängen
eine Veränderung der Umlaufgeschwindigkeit der Messertrommeln bei konstanter Vorschubgeschwindigkeit
der Bahn ermöglicht. (Die allgemeine Anordnung ist dabei beispielsweise wie in den
folgenden USA.-Patentschriften dargestellt und beschrieben: 2 146 274, Fig. 1, 2
2o8 350, Fig. i, oder 2 228 3oo, Fig. 1.) Insbesondere handelt es sich bei
der vorliegenden Erfindung um die Anordnung und Ausbildung der Messer einer solchen
Maschine. Die Messer derartiger Maschinen sind auf umlaufenden Trommeln befestigt
und haben entweder Schraubenform, wobei ihre Schneidkante sich stets in gleichbleibendem
Abstand
von der Trommelachse befindet, oder eine geradlinige Form, wobei der Abstand der
Schneidkante von der Trommelachse sich über die Länge der Trommel ändert. Die Erfindung
betrifft insbesondere eine Verbesserung der letztgenannten Anordnung (wie sie beispielsweise
in der deutschen Patentschrift 7,47 678 beschrieben ist).
-
Das Problem der Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesserten
Messeranordnung der genannten Art, bei der die Forderung des Gleichlaufes oder der
Synchronisation zwischen Vorschubgeschwindigkeit und Messergeschwindigkeit in jedem
Augenblick des Schnittes sowie die Forderung eines sauberen und rechtwinklig zur
Bewegungsrichtung der Bahn verlaufenden Schnittes genau bzw. in möglichst hohem
Maße erfüllt ist.
-
Die bekannten Messeranordnungen haben den Nachteil, daß die Geschwindigkeit
des jeweils schneidenden Punktes der Messerschneiden oder vielmehr seine Geschwindigkeitskomponente
in Richtung der Bahnbewegung nicht in jedem Augenblick des quer über die Bahn verlaufenden
Schnittes mit der Vorschubgeschwindigkeit der Bahn übereinstimmt, woraus ein nicht
rechtwinklig und nicht geradlinig verlaufender Schnitt resultiert.
-
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile durch eine besondere Ausbildung
und Anordnung der Messer, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist, d.
h. insbesondere dadurch, daß die schneidende Kante der Messer in der Projektion
auf eine zu den Trommelachsen senkrechte Ebene im wesentlichen die Form einer Evolvente
zu den Tangentenkreisen der Messertrommeln hat.
-
Es sind zwar ferner Querschneider bekannt, bei denen die schneidende
Kante der Messer in der Projektion auf eine zu den Trommelachsen senkrechte Ebene
im wesentlichen die Form einer Epizykloide zu den Tangentenkreisen der Messertrommeln
hat. Der Schnitt des Messers kann mit Rücksicht auf die Definition der Epizykloide
gerade und rechtwinklig sein, wenn die Zuführung des Schneidgutes derart erfolgt,
daß die Schneidgutbahn abgewinkelt ist und den Tangentenkreis der unteren Messertrommel
in dem Punkt tangiert, in dem die Epizykloide ansetzt. Bei einer Zuführung des Schneidgutes
in horizontaler Richtung, wie bei dem bekannten Querschneider vorgesehen, wird jedoch
die Schneidgenauigkeit leiden. Versucht man hier, ähnlich wie nachstehend für das
Evolventenmesser beschrieben, die theoretisch exakte Form der Schneide durch eine
Gerade zu ersetzen, dann passen- Ober-und Untermesser nicht mehr zusammen. Die Messer
haben dann die für einen sauberen Schnitt erforderliche gegenseitige Berührung nicht
mehr. Die Ursache liegt in der Verschiedenheit der Lage der Ober- und Untermesserschneidkante
zur zugehörigen Trommelachse. Beim Gegenstand der Erfindung dagegen liegen die Schneidkanten
von Ober-und Untermesser stets streng symmetrisch zu den Trommelachsen, wodurch
eine ununterbrochene Berührung der Schneidkanten während des ganzen Schnittvorganges
gewährleistet ist. Die Zeichnungen zeigen einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
-
Fig. i ist eine Seitenansicht von zwei zusammenarbeitenden Messertrommeln
mit Messern mit geradlinigen Schneidkanten in Richtung des Pfeiles I der Fig. 2
gesehen; die Lager und die Zahnräder sind im Schnitt dargestellt; Fig. 2 ist ein
Schnitt nach II-II der Fig. i (Schnittanfang) ; Fig. 3 ist ein Schnitt nach III-III
der Fig. i, jedoch für eine gegenüber Fig. i verdrehte Trommelstellung, und zwar
für diejenige, bei der die Punkte 5 und 6 der Messerschneiden zusammenfallen (Schnittmitte)
; Fig. q. ist ein Schnitt nach IV-IV der Fig. i bei einer Trommelstellung, bei der
die Punkte :2 und q. zusammenfallen (Schnittende) ; Fig. 5 ist eine Seitenansicht
der oberen Messertrommel in Richtung des Pfeiles V der Fig. 6 gesehen; das Messer
ist strichpunktiert angedeutet; Fig. 6 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles
VI der Fig. 5 ; Fig. 7 ist eine Aufsicht auf die gleiche Trommel mit Messer in Richtung
des Pfeiles VII der Fig. 8 gesehen; Fig.8 ist eine Ansicht wie Fig.6, jedoch mit
Messer; Fig. g und io entsprechen den Fig. 7 und 8; sie zeigen die obere Messertrommel
mit Messer, jedoch von einer abgeänderten Ausführungsform, bei der die Schneidkante
der Messer gekrümmt ist; Fig. i i und 12 sind die entsprechenden Ansichten der zugehörigen
unteren Messertrommel mit Messer; Fig. 13 zeigt die Konstruktion der Messer mit
geradliniger Schneidkante; Fig. 1q. zeigt die Konstruktion der Messer mit gekrümmter
Schneidkante;-Fig. 15 zeigt schematisch das Messer und die Scheibe zum Schleifen
des Obermessers mit gekrümmter Schneidkante; Fig. 16 ist die Endansicht einer Messertrommel
' mit drei Messern.
-
Fig. i zeigt eine obere Messertrommel io mit dem Obermesser 12 und
eine untere Messertrommel ii mit dem Untermesser 13. Die Trommeln sind mit Zapfen
oder Wellen 1q., 15, 16 und 17 in Lagern 18 gelagert, die mit einem nicht gezeichneten
Gestell verbunden sind. Auf den Wellen 16 und 17 sitzen miteinander kämmende Zahnräder
i9 und 2o. Die Welle 17 wird durch eine nicht gezeichnete Antriebsvorrichtung mit
gleichförmiger oder ungleichförmiger Geschwindigkeit angetrieben. Anfang und Ende
der Schneidkante des Obermessers 12 ist mit i bzw. 2 bezeichnet; seine Mitte ist
der Punkt 5. Anfang und Ende des Untermessers sind die Punkte 3 bzw. q.; seine Mitte
ist mit 6 bezeichnet.
-
Der Schnitt verläuft quer über die Bahn von i nach 2 bzw. von 3 nach
q.. Die Bahn ist in Fig. 2 bis q. mit 21 bezeichnet. Fig. 2 zeigt den Beginn des
Schnittes, bei dem die Punkte i und 3 der beiden Messer ineinander eingreifen, Fig.
3 zeigt die Mitte des Schnittes, bei der die Punkte 5 und 6 der Messerschnaiden
zusammenarbeiten, und Fig. 4
zeigt das Ende des Schnittes, bei dem
die Messer an den Punkten :2 und 4 zusammenarbeiten.
-
Fig. 5 und 6 zeigen die Messerwalze io des oberen Messers 12. Sie
stellt einen zylindrischen Körper dar, von dem oben ein Stück abgeschnitten ist,
und zwar durch eine um den Winkel a gegen die Trommelachse geneigte Ebene, so daß
eine geneigte Fläche 22 entsteht, auf die das Messer 12 aufgesetzt wird. Das Messer
ist gemäß Fig. 7 und 8 durch die Schrauben 23 befestigt, die durch die zum Zwecke
des Nachstellens vorgesehenen Langlöcher 24 hindurchgehen. Zur richtigen Einstellung
bzw. Nachstellung der Messerschneide sind in der Trommel io zwei Bohrungen 25 (Fig.
5 und 6) vorgesehen, in die je ein runder Stab, wie bei 26 in Fig. 8 strichpunktiert
angedeutet, eingesteckt werden kann, der bei richtiger Messerstellung die Schneide
berührt. Die Schneidkante liegt somit in einer Ebene, die den Zylinder 27 in Fig.
8 tangiert. Die untere Trommel i i mit dem Untermesser 13 ist in gleicher Weise
ausgebildet, jedoch sind die Abmessungen des Messers andere, und der Winkel a hat
eine andere Größe.
-
Fig.9 und io zeigen die obere Messertrommel io mit einem Messer 28
mit gekrümmter Schneidkante; Fig. ii und 12 zeigen die zugehörige untere Messertrommel
i i mit einem Messer 29 mit gekrümmter Schneidkante. Der Deutlichkeit halber sind
die Größenverhältnisse, insbesondere die Krümmung, in der Zeichnung übertrieben
dargestellt. Die Schneidkante 7 des Obermessers 28 ist konvex gekrümmt, während
die Schneidkante 8 des Untermessers 29 konkav gekrümmt ist. Die Bestimmung der Messerform
wird nachstehend erläutert.
-
Fig. 13 zeigt die Konstruktion der Messer mit gerader Schneidkante.
Die Zeichenebene verläuft senkrecht zu den Trommelachsen. Es werden die Punkte A
und B der beiden Trommelachsen angenommen; ihre Mitte ist mit C bezeichnet. Die
Schneidgutbahn 21 verläuft senkrecht zur Verbinbungslinie von A und
B durch C. Durch die Annahme geeigneter Winkel ß und y werden die Punkte
D für den Beginn des Schnittes und E für das Ende des Schnittes gefunden. Die Mitte
von D und E ist mit F bezeichnet. Mit dem Radius C-F werden die Kreise 27 um A und
B gezeichnet. Vom Punkt D werden die Tangenten an diese Kreise zu den Punkten G
und H gelegt. Durch den Punkt E werden Kreise um A und B gezeichnet,
die die letztgenannten Tangenten in den Punkten K bzw. L
schneiden.
Damit ist die obere Schneidkante D-K und die untere Schneidkante D-L gefunden. Die
Messer werden vorzugsweise so angeordnet, daß A-M bzw. B-N gleich C-D ist. Unter
Annahme eines geeigneten Messerwinkels und einer geeigneten Messerstärke wird nun
die Rückseite des Messers eingezeichnet, die jedoch für die Schnittwirkung unwesentlich
ist. Die Maße a und b in Fig. 5 ergeben sich folgendermaßen: A-M gleich a und A-0
gleich b. Gleichfalls ergeben sich die Maße c und d in Fig. 7: Es
ist 1V1-D gleich c und 0-K gleich d.
Die Konstruktion der Messer mit gekrümmter
Schneidkante gemäß Fig. 14 ist ähnlich. Es werden die Punkte A und
B sowie Schnittbeginn D und Schnittende E angenommen. Durch die Mitte
C zwischen A und B werden die Kreise 30 und 3 1 (Tangentenkreise)
mit den Mittelpunkten A bzw. B gezeichnet. Alsdann wird durch den Punkt D die Evolvente
(Involute) zu den Tangentenkreisen 30 und 31 gezeichnet. Dies könnte beispielsweise
durch einen in C befestigten Faden geschehen, dessen Endpunkt durch D geht und der
sich an die Kreise 30 und 3 i anlegt. Durch den Punkt E wird ein Kreis um Abis zum
Punkt Q gezogen und durch den gleichen Punkt E ein Kreis um B bis zum Punkt R. D-Q
ist die Schneidkante des Obermessers 28, und D-R ist die Schneidkante des Untermessers
29. Die übrige Konstruktion ist die gleiche wie oben beschrieben.
-
Die Herstellung der Messer, beispielsweise des ,Messers 28, kann dadurch
erfolgen, daß gemäß Fig. 15 eine Schleifscheibe 32, deren Erzeugende die Form der
genannten Evolvente (Involute) hat, an dem in der Stellung der Fig. 14 befindlichen
Messer 28 parallel zur Trommelachse entlanggeführt wird.
-
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich die günstigsten
Verhältnisse hinsichtlich Synchronisation von Schneidbahn und Schnittpunkt und damit
ein sauberer und glatter, rechtwinklig zur Bahn verlaufender Schnitt ergibt, wenn
die schneidenden Messerkanten gemäß Fig. 14 in der Projektion auf eine zu den Trommelachsen
senkrechte Ebene die Form einer Evolvente (Q-D-R) zu den Tangentenkreisen (den sich
berührenden Kreisen 30 und 31) der Messertrommeln haben. .In diesem Fall.
ist das Stück S-T auf dein Tangentenkreis 31 (Fig. 14) gleich der Strecke D-E der
Schneidgutbahn 21, die mit der Umfangsgeschwindigkeit der Tangentenkreise fortbewegt
wird.
-
Die Messer mit geradlinigen Schneidkanten gemäß Fig. 13 ergeben eine
sehr gute Näherung an den Idealfall der Fig. 14. Sie haben dieser Ausführungsform
gegenüber den Vorteil der leichteren Herstellbarkeit.
-
Für einen Querschneider mit Ungleichförmigleitsgetriebe zum Schneiden
verschiedener Formate (s. die eingangs genannten amerikanischen Patentschriften)
ergeben sich hinsichtlich der Massenkräfte und der zu schneidenden Formate besondere
Vorteile, wenn man drei Messer am Umfang anordnet. Eine solche Anordnung ist in
Fig. 16 dargestellt. Die Messertrommel ist mit 33 bezeichnet, die in gleichem Abstand
am Umfang angeordneten Messer mit 34.
-
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten und beschriebenen
Ausführungsbeispiele, sondern kann auch Abänderungen erfahren. So braucht beispielsweise
der Abstand A-M in Fig. 13
nicht unbedingt gleich der Strecke C-D zu sein;
ebenso kann das Messer auch eine gekrümmte Grundfläche aufweisen. Wesentlich ist
jedoch, daß die schneidende Kante der Messer in der Projektion
auf
eine zu den Trommelachsen senkrechte Fläche die Form einer Evolvente oder angenähert
die Form einer Evolvente zu den Tangentenkreisen der Trommeln hat.