EP0192030B1

EP0192030B1 - Vorrichtung zum Zerschneiden von band- oder strangförmigen Gut

Info

Publication number: EP0192030B1
Application number: EP86100252A
Authority: EP
Inventors: Wilfried Dipl.-Ing. Blauhut; Günter Hoschek; Robert Malojer
Original assignee: Asota GmbH
Current assignee: Asota GmbH
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1986-01-10
Publication date: 1989-09-27
Also published as: ATE46723T1; EP0192030A3; DE3506282A1; US4706531A; DE3665887D1; EP0192030A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerschneiden von band- oder strangförmigem Gut, insbesondere zur Herstellung von Stapelfasern mit einer Schneideinrichtung in Form einer Messerwalze, wobei die mit ihren Schneidkanten nach auswärts weisenden Messerblätter einen Wickelkörper darstellen, der das zu schneidende Gut in in sich radial übereinanderliegenden Windungslagen trägt und die jeweils radial am weitesten innen liegende Windungslage durch einen von außen wirkenden Druck an die Schneidkanten angedrückt und geschnitten wird.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-AS 1,660.286 bekannt. Sie besteht aus zwei kreisscheibenförmigen Messerhaltern, von denen der obere als Scheibe, der untere als Ring ausgebildet ist und die durch radial nach auswärts weisende Messerblätter, die über den ganzen Umfang in regelmäßigem Abstand angeordnet sind, in Abstand gehalten werden. Diese Messerhalter bilden zusammen mit den Messerblättern den Wickelkörper, auf den das zu schneidende Gut fest aufgewickelt wird, wobei die jeweils am weitesten innen liegende Lage in Stücke geschnitten wird, deren Länge vom Abstand der Messerblätter untereinander bestimmt wird. Gegebenenfalls wird der Druck auf die Windungslagen durch eine von außen her wirkende Andrückeinrichtung verstärkt.
Die geschnittenen Fasern werden durch die Zwischenräume zwischen den Messerblättern in das Innere der Schneideinrichtung gedrückt von wo aus sie durch die Schwerkraft oder ev. auch durch Saugwirkung durch jene Öffnung nach außen fallen, die vom unteren, ringförmigen Messerhalter umgeben ist.
Die als Schneiden vorgesehenen Messer können bei dieser bekannten Vorrichtung die einzige Verbindung zwischen den beiden Messerhaltern darstellen. Aus Stabilitätsgründen ist es jedoch bevorzugt, daß die beiden Messerhalter miteinander durch eine Vielzahl von U-förmigen Verbindungsstücken verbunden sind, die sich im Abstand parallel zueinander erstrecken und mit den beiden Messerhaltern durch Hartlöten oder eine ähnliche Befestigungsart verbunden sind. Diese U-förmigen Körper weisen einen schmalen Schlitz auf, der im oberen Messerhalter eine Fortsetzung findet, und der der Aufnahme der Messerblätter dient.
Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß im Betrieb eine Biegebelastung der Messerblätter auftritt, die zu Verformung und haufig zu Brüchen der Messerblätter führt. Derartige Brüche müssen sofort behoben werden, da bei einem einzigen derartigen Bruch die Schneidvorrichtung funktionsunfähig ist.
Das hat zur Folge, daß in solchen Vorrichtungen meist nur relativ dicke Messerblätter eingesetzt werden können, was wiederum bedeutet, daß die Stapellänge der Fasern nach unten begrenzt wird, und zwar auf die 4 bis 8-fache Blattstärke.
Es wurde daher bereits mehrfach versucht, den häufigen Messerbrüchen auf andere Art und Weise zu begegnen. So wurde gemäß DE-2,609.386 vorgeschlagen, mindestens zwei solcher wickelkörperartigen Schneideinrichtungen koaxial miteinander zu kombinieren, wobei die Messerabstände der kombinierten Einheiten u. a. gleich sein können. Es kann daher der zu schneidende Fadenstrang auf beide Messerwalzen aufgeteilt und so der Druck auf die Messerblätter verringert werden.
Für diese Erhöhung der Produktionssicherheit muß jedoch eine wesentlich kompliziertere und aufwendigere Apparatur in Kauf genommen werden, da im mittleren, ringförmigen Messerhalter Lagerungen für zwei, übereinander angeordnete Reihen von Messerblättern vorgesehen werden müssen. Ferner führt diese Konstruktion zu einer Verringerung der Höhe der Öffnungen zwischen den Messerblättern, die, wenn ein Faserstau vermieden werden soll, der Schneidgeschwindigkeit Grenzen setzt.
Gemäß DE-OS 3,203.083 wird insoferne eine einfachere apparative Lösung des Problems vorgeschlagen, als nur drei in regelmäßigem Abstand vorliegende Messerhalterungen vorgesehen werden, die nur einen Satz Messerblätter tragen, d. h. der mittlere Messerhalter wird durch die Messerblätter durchdrungen und dient lediglich der Verringerung der Biegebeanspruchung der Messerblätter. Auch hier muß gegenüber Messerwalzen ohne diese Mitteiverstärkung eine starke Reduktion der lichten Weite der Öffnungen, durch die die Stapelfasern ...durchgedrückt werden sollen, hingenommen werden. Ferner ist bei beiden bekannten Lösungen die Teilung des ursprünglichen Fadenstranges schwierig, da die Fäden nicht genau parallel liegen und sich an den Kabeltrennorganen verhängen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Schneideinrichtung, bei der das Problem der mangelnden Haltbarkeit der Messer auf einfache Weise ohne größeren apparativen Aufwand und praktisch ohne Verlust an lichter Weite der Öffnungen zwischen den Messerblättern entschärft wird. Diese Aufgabe konnte durch Schaffung einer Schneideinrichtung der oben geschilderten Art gelöst werden, bei der die Messerblätter im Gegensatz zum Stand der Technik nicht radial nach auswärts gerichtet sind, sondern zu der radialen Richtung in einem spitzen Winkel bestimmten Ausmaßes stehen, wobei die Schneidkanten in Bewegungsrichtung der Messerwalze zeigen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach eine Vorrichtung zum Zerschneiden von band-oder strangförmigem Gut, insbesondere zur Herstellung von Stapelfasern, mit einer Schneideinrichtung in Form einer Messerwalze, bei der mehrere, in gleichmäßigem Abstand voneinander angeordnete Messerblätter mit am Umfang der Messerwalze nach auswärts weisenden Schneidkanten zwischen diese haltenden kreisscheibenförmigen Körpern angeordnet sind, wobei der untere dieser Körper als Ring ausgebildet ist und die Messerblätter als ein das Gut mittels wenigstens eines Teiles der Schneidkanten der Messerblätter in sich radial übereinanderliegenden Windungslagen tragender und die jeweils radial am weitesten innen liegende Windungslage haltender Wickelkörper ausgebildet ist, sowie mit einer das Gut an die Schneidkanten andrückenden Belastungsvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Messerblätter in den kreisscheiben- bzw kreisringförmigen Körpern so gehalten sind, daß sie um einen Anstellwinkel alpha von 5 bis 25_° von der radialen Richtung abweichen, wobei die Schneidkanten in Bewegungsrichtung der Messerwalze zeigen.
Es hat sich nämlich herausgestellt, daß der Bruch der Messerblätter auf eine Biegebeanspruchung zurückzuführen ist, die in Umfangsrichtung auf die Messerwalze einwirken. Diese Kräfte sind einerseits auf die Kabelvorspannung, die zum Aufbau eines Wickels unabdingbar notwendig ist und andererseits auf den Walkwiderstand des Faserwickels unter der Andrückwalze zurückzuführen. Beide Kräfte wirken der Drehbewegung der Messerwalze entgegen. Diese so bewirkte Biegebeanspruchung quer zur Messerebene läßt sich durch die erfindungsgemäße Anordnung der Messer um einen Winkel alpha zur radialen Richtung und zwar in Bewegungsrichtung ausschalten, sodaß trotz Verzichtes auf die Anbringung eines dritten Messerhalters keine Brüche durch Biegebeanspruchung mehr vorkommen.
Darüberhinaus wird aber überraschenderweise der Verschleiß der Schneidkanten sehr stark reduziert, sodaß sich die Messerstandzeit ganz beträchtlich, nämlich bis auf das Doppelte und mehr erhöht.
Die genaue Wahl des Anstellwinkels alpha innerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches richtet sich naturgemäß nach Beschaffenheit und Fadentiter des zu schneidenden Materials, nach Schneidrad-und Andrückwalzendurchmesser sowie nach der Schnittlänge. Er kann durch Vorversuche für jedes Material auf einen optimalen Wert eingestellt werden. Besonders bevorzugt sind hierbei Anstellwinkel alpha von 10 bis 20_°.
Die Befestigung der Messerblätter in den kreisscheibenförmigen Körpern, die als Messerhalter dienen, kann auf jede der bisher üblichen Methoden erfolgen. So ist es z. B. möglich, in die kreisscheibenförmigen Körper Schlitze im festgelegten Winkel alpha einzuarbeiten, die der Lagerung der Messerblätter dienen.
Zweckmäßigerweise wird jedoch die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausgestaltet, daß die Halterungen für die Messerblätter nicht einfach in die kreisscheibenförmigen bzw. ringförmigen Messerhalter eingearbeitet sind, sondern, daß die Schlitze für die Aufnahme der Messerblätter einzeln oder in Gruppen zusammengefaßt in gesonderten Teilen angebracht sind, die an den kreisscheibenförmigen oder ringförmigen Grundkörpern lösbar befestigt, z. B. verschraubt sind. Dies hat den Vorteil, daß das Fertigungsrisiko, das bei dem Einfräsen einer großen Anzahl von Schlitzen stets gegeben ist, vermindert wird.
Bei der Befestigung jedes einzelnen Messerblattes in einem gesonderten Messerhalter können diese schließlich bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung drehbar gelagert werden, sodaß der Anstellwinkel alpha verstellbar ist. Dies ist deshalb besonders vorteilhaft, da dann die Schneideinrichtung ohne große Schwierigkeiten an das zu schneidende Material angepaßt werden und jene Lage der Messer gewählt werden kann, bei der die Biegebeanspruchung der Messerblätter durch den Anstellwinkel optimal aufgehoben wird.
Beispiele für derartige vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Figuren 1 bis 4 dargestellt.
Hierbei stellen die Figuren 1 und 2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, bei der zwar der Anstellwinkel alpha fix vorgegeben ist, die Schlitze, die die Messer halten, jedoch gruppenweise, und zwar im gezeichneten Beispiel jeweils zu 4 Stück in eigenen Messerhalterungen, die die Form eines Kreisbogensektors besitzen, angebracht sind, die an die kreisscheiben- bzw. kreisringförmigen Grundkörper, die den oberen und unteren Begrenzungsteil des Wickelkörpers darstellen, angeschraubt sind. In diesen Figuren ist 1 der obere kreisscheibenförmige Grundkörper, mit 2 sind die Messerblätter bezeichnet, die zum Radius des kreisförmigen Querschnittes der Vorrichtung in einem Winkel alpha stehen, mit 3 die Schlitze, die die Messerblätter aufnehmen, und mit 4 bzw. 7 die oberen bzw. unteren Messerhalter, die die Form eines Kreisbogensektors besitzen und über Schrauben 10 mit den Grundkörpern 1 und 5 verbunden sind.
Figur 1 stellt hierbei eine Draufsicht auf den kreisscheibenförmigen Körper 1 und Figur 2 einen Längsschnitt durch die gesamte Vorrichtung dar, der in Figur 1 mit A - A bezeichnet ist. Die in die Messerhalter 4 bzw. 7 eingearbeiteten Schlitze 3 sind an der Peripherie offen. Die Schlitze 3 im oberen Messerhalter 4 werden dabei durch den ebenfalls verschraubten Abdeckring 6 nach außen hin so begrenzt, daß oben die Schlitze 3 genau die Größe der Messerblätter 2 besitzen. Dies wird aus Figur 1 besonders deutlich. Die in den Schlitzen 3 steckenden Messerblätter 2 ruhen unten auf einem sowohl den Messerhalter 7 als auch die diesen befestigende Schraube 10 nach unten abdeckenden Formteil 9 auf, der mit dem unteren Grundkörper 5 ebenfalls verschraubt ist. Der Formteil 9 erstreckt sich über die Schneide der Messerblätter 2 hinaus weiter nach auswärts und ist am äußeren Ende nach unten abgebogen. Dadurch bildet er mit einem symmetrisch nach oben gebogenen Formteil 8, der mittelbar mit dem oberen Grundkörper 1 verbunden ist, eine trichterförmige Erweiterung, die den Aufbau des Garnwickels erleichtert. Da der Schlitz 3 an der Seite der Schneidkante offen ist, stellt der Formteil 9 für den unteren Teil der Messerblätter die Begrenzung nach außen dar. Im oberen Teil des Wickelkörpers übernimmt der Abdeckring 6 zusammen mit dem Formteil 8, mit dem es verschraubt ist, diese Funktion. Der Messerhalter 4 ist mit einer sich über das Messerblatt 2 hinaus erstreckenden Nase 4a ausgestattet, die sich in eine Ausnehmung im Abdeckring 6 unter diesem erstreckt und die über die Schraubverbindung zwischen Abdeckring 6 und Formteil 8 eingeklemmt ist, wodurch über den Messerhalter 4 eine Verbindung zwischen Grundkörper 1 und dem außerhalb der Messerblätter liegenden Formteil 8 hergestellt wird. Um zu verhindem, daß die Messerblätter, bedingt durch die Walkarbeit, senkrecht nach oben steigen, werden diese durch Abdeckbleche 11 überdeckt. Diese Abdeckbleche 11 sind über den ganzen Umfang mehrmals, vorzugsweise an der gleichen Stelle wie die Messerhalter 4, unterteilt. Das hat den Vorteil, daß bei Beschädigung eines Messerblattes 2 nur ein solches Teilstück abgenommen werden muß und dann das beschädigte Messerblatt leicht gegen ein neues ausgewechselt werden kann. In Figur 1 sind diese Abdeckbleche aus Gründen der deutlicheren Darstellung nicht eingezeichnet.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt, bei der der Anstellwinkel alpha der Messerblätter verstellbar ist und so den Vorteil der Anpassung an den jeweiligen Verwendungszweck mit sich bringt. Bei dieser Ausführungsform ist jedes einzelne Messerblatt 2 durch Schlitze 3 in einem eigenen Messerhalter gehalten, der im Längsschnitt aus Figur 3 zu sehen ist und dort mit 14 bezeichnet ist. Diese Messerhalter 14 bestehen aus einem oberen und einem unteren zylinderförmigen Kopf, welche durch einen Zwischenteil geringeren Querschnittes, der sich in Figur 3 aus zwei kegelstumpfförmigen Ansätzen und einem zylindrischen Zwischenteil zusammensetzt, verbunden sind. In diesem Messerhalter 14 ist in radialer Richtung der Schlitz 3 zur Aufnahme des Messerblattes 2 eingearbeitet, der sich annähernd bis zum Mittelpunkt des kreisförmigen Querschnittes desselben, der gleichzeitig der Drehpunkt des Messerhalters 14 ist, erstreckt und auch im Bereich der Köpfe an der Peripherie, sowie auch an der Ober-und Unterseite offen ist, was fertigungsmäßig Vorteile mit sich bringt. In Richtung der gedachten Fortsetzung des Schlitzes 3 nach innen befindet sich sowohl im oberen, als auch im unteren Kopfteil des Messerhalters 14 je ein nur nach oben bzw. unten offenes Gewindeloch zur Aufnahme der Schrauben 10, mit denen die Messerhalter 14 drehfest in den Grundkörper 1 und 5 festgeklemmt werden. Die Drehung von Schraube 10 und Messerblatt 2 in den Grundkörpern 1 und 5 um die Rotationssymmetrieachse des Messerhalters 14 wird durch entsprechende Ausnehmungen 16 in den Grundkörpern 1 und 5 ermöglicht. Die Schrauben 10 verschrauben die Messerhalter 14 oben mit einem Verstellring 12 und unten mit einer zu jedem Messerhalter 14 bestehenden Klemmscheibe 13, wobei Randpartien 17, 18 der Grundkörper 1 und 5 dazwischengeklemmt werden und so die feste Verbindung zwischen den Messerhaltern 14, den Grundkörpern 1 und 5 und dem Verstellring 12 und den Klemmscheiben 13 bewirken. Wie in der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 und 2 ist auch in der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Vorrichtung das Aufwärtswandern der Messerblätter 2 durch ein Abdeckblech 11 unterbunden.
Aus Gründen der deutlicheren Darstellung wurde in Figur 4 das Abdeckblech im Bereich der Messerhalter 14 ausgeschnitten, um den Blick auf den darunterliegenden Verstellring 12 freizugeben.
Die Verstellung des Anstellwinkels alpha erfolgt einfach durch eine entsprechend bemessene gleichzeitige Drehung des Verstellringes 12 , wodurch, da dieser über die Schrauben 10 drehbar mit den Messerhaltern 14 verbunden ist, sich die Messerhalter 14 gleichmäßig um einen bestimmten Winkel um ihre Rotationssymmetrieachse drehen und so den Winkel zwischen Radius der Vorrichtung und Schlitz 3 verändern. Da sich also die Schrauben 10 mit den Verstellring 12, mitbewegen, ist in diesem nur eine Ausnehmung 15 für die Aufnahme der relativ geringfügigen Schraubenbewegung in radialer Richtung erforderlich. Das ermöglicht, daß die Köpfe der Schrauben 10 an der inneren Hälfte ihres Umfanges fest auf dem Verstellring 12 aufsitzen und so in der Lage sind, zwischen Messerhalter 14 und Verstellring 12 den Grundkörper 1 einzuklemmen Da sich die Messerschlitze 3 in ihrer Lage zum Verstellring 12 verschieben, muß hier die Ausnehmung 15 so groß bemessen sein, daß in jeder Stellung eine Entnahme des Messers möglich ist. Die im Grundkörper 1 vorhandene Ausnehmung 16 oberhalb des Messerhalters 14 ist im Bereich des Messerblattes 2 ebenfalls ausgeweitet, um die Messerentnähme auch bei verändertem Winkel zu ermöglichen. Sie ist oberhalb des Messerhalters 14 von die Ausnehmung 15 überlappenden Randpartien 17 des Grundkörpers 1 umgeben, die der Verbindung des Grundkörpers 1 mit dem Verstellring 12 und den Messerhaltern 14 dienen. Ebenso besitzt der untere Grundkörper 5 derartige Randpartien 18, die zwischen Klemmscheibe 13 und Messerhalter 14 eingeklemmt werden. Im Bereich der Schrauben 10 muß die Ausnehmung 16 so groß bemessen sein, daß sie in der Lage ist, die Schraubenbewegung aufzunehmen.Hingegen ist bei der Klemmscheibe 13 eine Ausnehmung zur Aufnahme der Schraubenbewegung nicht erforderlich, da jeder Messerhalter 14 mit einer eigenen Klemmscheibe 13 ausgerüstet ist.
Eine Auswechslung eines Messerblattes 2 bei Bruch ist auch bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung problemlos möglich, da dazu nur das Abdeckblech 11 abgenommen werden muß.
Natürlich sind aber auch andere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere jener mit drehbaren Einzelmesserhaltern möglich. So können beispielsweise die Köpfe der Messerhalter auch vieleckig ausgestattet werden, die Verbindungsstücke der Köpfe der Messerhalter seitlich abgeflacht ausgestattet sein, um die lichte Weite der Öffnung die Lage der Schrauben in den Messerhaltern anders gewählt werden, zwischen diesen zu vergrößern, und natürlich sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen sich die Messerschlitze über den Drehpunkt der Messerhalter hinaus erstrecken, oder auch aus der radialen Richtung, bezogen auf den Messerhalter abweichen. Alle diese Ausführungsformen sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Claims

1.Vorrichtung zum Zerschneiden von band- oder strangförmigem Gut, insbesondere zur Herstellung von Stapelfasern, mit einer Schneideinrichtung in Form einer Messerwalze, bei der mehrere, in gleichmäßigem Abstand voneinander angeordnete Messerblätter mit am Umfang der Messerwalze nach auswärts weisenden Schneidkanten zwischen diese haltenden kreisscheibenförmigen Körpern angeordnet sind, wobei der untere dieser Körper als Ring ausgebildet ist und die Messerblätter als ein das Gut mittels wenigstens eines Teiles der Schneidkanten der Messerblätter in sich radial übereinanderliegenden Windungslagen tragender und die jeweils radial am weitestens innen liegende Windungslage haltender Wickelkörper ausgebildet ist, sowie mit einer das Gut an die Schneidkanten andrückenden Belastungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerblätter (2) in den kreisscheiben- bzw. kreisringförmigen Körpern (1, 5) so gehalten sind, daß sie um einen Anstellwinkel alpha von 5 bis 25_° von der radialen Richtung abweichen, wobei die Schneidkanten in Bewegungsrichtung der Messerwalze zeigen.

2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel alpha 10 bis 20_° beträgt.

3.Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerblätter (2) in festgelegtem Winkel alpha an eigenen, die Form eines Kreisbogensektors aufweisenden Messerhaltern (4, 7) gehalten sind, die die Schlitze für eines oder mehrere, jedoch nur eines Teiles der Messerblätter (2) aufweisen und mit den kreisscheiben- bzw. kreisringförmigen Körpern (1, 5) fest verbunden sind.

4.Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Messerblätter (2) durch Schlitze (3) in gesonderten Einzelmesserhaltern (14) gehalten werden, die drehbar in Bohrungen in den kreisscheiben- bzw. kreisringförmigen Körpern (1, 5) gelagert, jedoch an einem oberen, über dem oberen Grundkörper (1) liegenden Verstellring (12) so befestigt sind, daß die Verstellung des Anstellwinkels alpha bei allen Messerhaltern (14) gleichmäßig durch Verdrehen dieses Verstellringes (12) erfolgt.