EP0582774A1 - Holding device for the upper blade of a machine for high speed longitudinal slitting of web material - Google Patents
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- EP0582774A1 EP0582774A1 EP93105406A EP93105406A EP0582774A1 EP 0582774 A1 EP0582774 A1 EP 0582774A1 EP 93105406 A EP93105406 A EP 93105406A EP 93105406 A EP93105406 A EP 93105406A EP 0582774 A1 EP0582774 A1 EP 0582774A1
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- B65H35/02—Delivering articles from cutting or line-perforating machines; Article or web delivery apparatus incorporating cutting or line-perforating devices, e.g. adhesive tape dispensers from or with longitudinal slitters or perforators
Definitions
- the invention relates to an upper knife individual holder for a cutting device for longitudinal cutting of material webs, in particular paper webs, according to the scissor cutting system by flying cutting z. B. in a high speed rewinding cutting machine.
- the scissor cutting system uses two circular knives, namely an upper and a lower knife.
- the upper knife is arranged in an upper knife head of a single upper knife holder.
- the lower knife has a cutting edge with relief, whereby the upper knife dips somewhat into the lower knife.
- the upper knife is usually - as seen from the inlet side of the material web - slightly oblique to the lower knife; on the other hand, there is little play on the outlet side.
- the lower knife shaft is driven.
- the upper knife head can be turned easily and is driven by the upper knife against the lower knife with a lead of about 5%.
- individual holders for the upper knives which have a pneumatic switching mechanism for moving the upper knife vertically and horizontally in the direction of the lower knife, with which the engagement depth of the upper knife ( Lowering of the upper knife head) and the lateral upper knife pressure and the inclination (adjustment of the upper knife to the lower knife) can be adjusted.
- the service life of the knives essentially depends on the lateral contact pressure between the upper and lower knives during operation.
- z. B a minimum pressure of 4 bar required, which is reduced to 3 bar during operation by a known method, whereby the wear should be reduced.
- the upper knives wear out due to material removal in the area of the overlap.
- the reason for the material removal is a. also caused by the slip between the upper and lower knife.
- a slip between the upper and lower knives is desirable to create a regrinding process. If the contact pressure is set too high, the cutting tools will fail prematurely.
- the object of the invention is to provide a pneumatically switched upper knife individual holder for, in particular, a high-speed rewinding cutting machine which, with simple means, guarantees a long service life of the knives with correspondingly large regrinding intervals, so that in particular flawless cutting edges with little cutting dust accumulation over a long workflow , d. H. especially with short downtimes due to knife changes, and higher output rates can be guaranteed at lower costs.
- the upper knife individual holder according to the invention (hereinafter only called the knife holder) essentially consists of a lowering device 1 and a knife head device 2.
- the lowering device 1 is not part of the subject matter of the invention; it is constructed as usual and has z.
- B. a vertically aligned lowering piston rod 3 and a guided in the pressure chamber of a pressure housing 4 against a return spring, can be acted upon by a pressure medium lowering piston.
- the pressure chamber of the pressure housing 4 is supplied with pressure medium via a pressure medium supply device 5.
- On the pressure housing 4 is usually a holding block with z. B. a prismatic guide for holding and adjusting the knife holder on a cutter bar of a slitter (not shown).
- the cutter head device 2 is located at the lower end of the lowering piston rod 3 on the knife side. It has a support shaft 7, which is horizontally movable in a double arrow direction 14 in an adjusting housing 6, the adjusting housing 6 being arranged fastened to the lowering piston rod 3.
- a hub 10 which has an annular groove 11 and is rotatable about an axis of rotation 36 passing through the support shaft 7, is supported via ball bearings 9.
- the hub-side annular groove wall 11a has a radially outer, conical oblique surface 11a, to which the upper knife 11b is arranged so that it can be replaced. Due to the oblique course of the surface 11a, a larger-area contact of the upper knife 11b with the hub 10 is achieved than in the case of a groove wall running perpendicular to the wheel shaft 7.
- the advantage of the larger contact surface for the upper knife 11b is a reduction in fretting corrosion, that is to say less abrasion between the hub 10 and the upper knife 11b.
- an elastic, annular rubber element 11d Arranged on the wall 11c opposite the groove wall 11a is an elastic, annular rubber element 11d, the thickness of which is selected such that it adjoins the upper knife 11b.
- the rubber element 11d compensates for the lateral runout of the upper knife 11b, reduces fretting corrosion and dampens vibrations.
- the guided in the storage room 13 of the adjusting housing 6 support shaft 7 is supported radially on z. B. two axially spaced support rings, z. B. Teflon rings 15.
- a vertical threaded bore 16 is made in the wall of the adjusting housing 6, in which an externally accessible grub screw 17 is seated.
- the lower end region of the grub screw 17 engages freely in an axially parallel longitudinal groove 18 which is introduced into the lateral surface of the support shaft 7 such that the movement of the support shaft 7 in the double arrow direction 14 is not hindered.
- the task of the grub screw 17 is explained below.
- the end of the support shaft 7 facing away from the hub 10 is connected to the front end of an adjusting piston rod 19, which extends through a hole 23 in the rear wall 20 of the adjusting housing 6 axially freely into the adjusting housing 6 and with its piston 8 in the pressure chamber of a pressure cylinder 37 double-acting piston cylinder device 21 is guided.
- the pressure cylinder 37 is axially sealed to the pressure medium above the hole 23 on the rear wall 20 of the adjusting housing 6 and has a buffer pressure space 22 and a setting pressure space 43.
- An elastic coupling which has an elastic buffer 25 between two coupling heads 26, 27 made of a rigid material, is preferably arranged on the end of the adjusting piston rod 19 protruding into the storage space 13 of the adjusting housing 6, the piston rod 19 on the rear coupling head 26 and the front coupling rod 19 Coupling head 27 a mounting pin 28 sit.
- the fastening pin 28 is detachably fastened in an axial blind hole 29 in the rear end region of the support shaft 7.
- the releasable fastening consists of an annular groove 30 provided in the fastening pin 28, into which a grub screw 31 engages, which is seated in a threaded wall hole 32 of the support shaft 7.
- a bore 33 is made in the wall of the adjusting housing 6, so that the grub screw 31 is accessible from the outside with a tool.
- the purpose of the elastic buffer 25 is an elastic coupling of the support shaft 7 to the adjusting piston rod 19, in particular with the aim of compensating for misalignments between the support shaft 7 and the piston rod 19 and thus preventing damage to the seals of the cylinder 37.
- the elastic coupling also serves to transmit the force generated in the pressure chamber 43 to the support shaft 7.
- the rear wall 20 is expediently releasably attached to the housing side walls 35 of the adjusting housing 6 with screws 34 which are parallel to the axis. By loosening the grub screws 17.31, the support shaft 7 with the hub device can be pulled forward out of the adjusting housing 6. By loosening the screws 34, the rear wall 20 with the piston cylinder device 21 can also be removed from the adjusting housing 6.
- the pressure spaces 22, 43 of the piston-cylinder device 21 are also supplied with pressure medium, the buffer pressure space 22 being sealed off from the storage space 13 of the adjusting housing 6 so as to be pressure-tight.
- the bottom 38 of the pressure cylinder 37 which is adjacent to the rear wall 20, has a sealing ring which is mounted in an annular groove 39 on the rear wall and which lies against the piston rod 19, which freely passes through a passage 41 which is adapted to the diameter of the piston rod 19.
- the piston 8 is seated firmly at the free end of the piston rod 19 and is located in the region of the cylinder cover 42, the contact pressure space 43 being formed between the cylinder cover 42 and the piston 8.
- a connection bore 44 leads to the buffer pressure chamber 22 and a connection bore 45 leads to the setting pressure chamber 43, through which pressure medium can be directed from the pressure medium supply device 5 into the pressure chambers 22, 43 via a pressure medium line 46 or 47 (see FIG. 1).
- the end face of the piston 8 opposite the cylinder cover 42 is chamfered (at 48) so that pressure medium can be applied to the piston rear side via the connection bore 45.
- the contact pressure F A is set according to the invention as the differential pressure between the pressure applied in the setting pressure chamber 43 and in the buffer pressure chamber 22 in order to ensure control of the driving force, which is independent of the frictional force F R and the inertial force F M , which counteract the driving force F A.
- a pressure / force curve based on the formula (1) is shown in the diagram of FIGS. 3 and 4 by the characteristic curve K1.
- a corresponding pressure / force curve is shown as a characteristic curve K2 in FIGS. 3 and 4.
- the force F is significantly greater than the friction force F R and the inertia force F M.
- the condition for the force F is: F »F R , F M (3).
- the additional force F is substantially greater than the friction force F R and the mass inertia force F M.
- the friction force F R and the inertia force F M can be compensated so far that these forces can be neglected.
- the slope of this characteristic curve is not chosen too steep to ensure that the required contact force F A can be set over a large pressure range (see FIG. 3).
- the piston diameter da and the piston rod diameter di are preferably to be selected such that the contact force F A can be set over the largest possible pressure range.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Obermesser-Einzelhalter für eine Schneidvorrichtung zum Längsschneiden von Materialbahnen, insbesondere von Papierbahnen, nach dem Scherenschnittsystem durch fliegendes Schneiden z. B. in einer Hochgeschwindigkeits-Umroll-Schneidmaschine.The invention relates to an upper knife individual holder for a cutting device for longitudinal cutting of material webs, in particular paper webs, according to the scissor cutting system by flying cutting z. B. in a high speed rewinding cutting machine.
Beim Scherenschnittsystem wird mit zwei Kreismessern gearbeitet, nämlich einem Ober- und einem Untermesser. Das Obermesser ist in einem Obermesserkopf eines Obermesser-Einzelhalters angeordnet. Das Untermesser hat eine Schneide mit Hinterschliff, wobei das Obermesser etwas in das Untermesser eintaucht. Die Papierbahn wird beim fliegenden Schneiden gerade durch die Schneidzone geführt und im Berührungsbereich zwischen Ober- und Untermesser getrennt. Das Obermesser liegt in der Regel - von der Einlaufseite der Materialbahn her gesehen - etwas schräg zum Untermesser an; auslaufseitig ist dagegen ein geringes Spiel vorgesehen.The scissor cutting system uses two circular knives, namely an upper and a lower knife. The upper knife is arranged in an upper knife head of a single upper knife holder. The lower knife has a cutting edge with relief, whereby the upper knife dips somewhat into the lower knife. When cutting on the fly, the paper web is straight through the cutting zone and separated in the contact area between the upper and lower knife. The upper knife is usually - as seen from the inlet side of the material web - slightly oblique to the lower knife; on the other hand, there is little play on the outlet side.
Die Untermesserwelle wird angetrieben. Der Obermesserkopf läßt sich leicht drehen und wird durch die Anpressung des Obermessers an das Untermesser von diesem mit einem Vorlauf von etwa 5 % angetrieben.The lower knife shaft is driven. The upper knife head can be turned easily and is driven by the upper knife against the lower knife with a lead of about 5%.
Für Hochgeschwindigkeits-Umroll-Schneidmaschinen mit großen Arbeitsbreiten, hohen Laufgeschwindigkeiten und einer großen Anzahl von Schnitten (Umroller) sind Einzelhalter für die Obermesser bekannt, die eine pneumatische Schaltmechanik zum Bewegen des Obermessers vertikal und horizontal in Richtung Untermesser aufweisen, womit die Eingriffstiefe des Obermessers (Absenkung des Obermesserkopfes) sowie die seitliche Obermesseranpressung und die Schrägstellung (Anstellung des Obermessers an das Untermesser) eingestellt werden können.For high-speed rewinding cutting machines with large working widths, high running speeds and a large number of cuts (rewinder), individual holders for the upper knives are known, which have a pneumatic switching mechanism for moving the upper knife vertically and horizontally in the direction of the lower knife, with which the engagement depth of the upper knife ( Lowering of the upper knife head) and the lateral upper knife pressure and the inclination (adjustment of the upper knife to the lower knife) can be adjusted.
Es ist bekannt, daß insbesondere bei druckluftbelasteten Scherenschnittmesserhaltern infolge hoher Schnittgeschwindigkeit hohe Schwingbelastungen bzw. dynamische Belastungen auf die Schneidwerkzeuge einwirken und deren Funktion, die Standzeit der Messer und die Qualität der Schnittkanten beeinträchtigen können. Insbesondere wegen der besonderen Schneidengeometrie der Obermesser dieser Art brechen die Schneiden der Messer aus, woraus resultiert, daß die Messerstandzeiten zu gering sind und die Schnittqualität schlecht sowie die Staubentwicklung groß ist. Der schnelle Verschleiß der Messer erfordert ein häufiges Umrüsten und damit hohe Ausfallzeiten der Schneidmaschine.It is known that, in particular in the case of scissor-type knife holders which are loaded with compressed air, high vibration loads or dynamic loads act on the cutting tools as a result of the high cutting speed and can impair their function, the service life of the knives and the quality of the cutting edges. In particular because of the special cutting geometry of the upper knives of this type, the cutting edges of the knives break out, which means that the knife life is too short and the cut quality is poor and the dust is large. The rapid wear of the knives requires frequent retooling and therefore long downtimes for the cutting machine.
Zur Lösung des Problems ist z. B. versucht worden, beim Obermesserhalter größere dämpfende Massen, an der Halterachse eine Verdrehsicherung und am Messerkopf bessere Kugellagerbedingungen vorzusehen. Darüber hinaus wurde für die axiale Anstellbewegung des Obermessers eine Kugelführungsbüchse für die Führung der Lagerachse eingesetzt.To solve the problem z. For example, attempts have been made to provide larger damping masses on the upper knife holder, an anti-rotation device on the holder axis and better ball bearing conditions on the knife head. In addition, a ball guide bush was used to guide the bearing axis for the axial adjustment movement of the upper knife.
Die Standzeit der Messer hängt im wesentlichen vom seitlichen Anpreßdruck zwischen Ober- und Untermesser während des Betriebes ab. Für die vertikalen und axialen Anstellbewegungen ist z. B. ein Mindestdruck von 4 bar erforderlich, der nach einem bekannten Verfahren während des Betriebes auf 3 bar reduziert wird, wodurch der Verschleiß gemindert werden soll.The service life of the knives essentially depends on the lateral contact pressure between the upper and lower knives during operation. For the vertical and axial adjustment movements z. B. a minimum pressure of 4 bar required, which is reduced to 3 bar during operation by a known method, whereby the wear should be reduced.
Diese bekannten Mittel ergeben zwar Verbesserungen bezüglich der Lebensdauer der Kugellager und bezüglich des Messerverschleißes, wenn zudem noch bei den gleitenden Teilen eine kontinuierliche Schmierung vorgesehen wird, dennoch ist festgestellt worden, daß die Verbesserungen nicht ausreichen; für eine Lösung des Problems ist deshalb vorgeschlagen worden, zusätzlich auch die Ursachen für die Schwingungen im Maschinenkonzept zu eliminieren, indem die gesamte Schneidpartie der Schneidmaschine in einem separaten System mit Dämpfungsaggregaten untergebracht wird.Although these known means result in improvements with regard to the life of the ball bearings and with regard to knife wear, if continuous lubrication is also provided for the sliding parts, it has nevertheless been found that the improvements are not sufficient; For a solution to the problem, it has therefore been proposed to additionally eliminate the causes of the vibrations in the machine concept by the entire cutting section of the cutting machine in a separate system with damping units is housed.
Der Verschleiß der Obermesser erfolgt durch Materialabtrag im Bereich der Überdeckung. Die Ursache für den Materialabtrag ist u. a. auch durch den Schlupf zwischen Ober- und Untermesser bedingt. Ein Schlupf zwischen Ober- und Untermesser ist jedoch erwünscht, um einen Nachschleifprozeß zu erzeugen. Wird der Anpreßdruck zu hoch eingestellt, kommt es zu einem vorzeitigen Ausfall der Schneidwerkzeuge.The upper knives wear out due to material removal in the area of the overlap. The reason for the material removal is a. also caused by the slip between the upper and lower knife. However, a slip between the upper and lower knives is desirable to create a regrinding process. If the contact pressure is set too high, the cutting tools will fail prematurely.
Aufgabe der Erfindung ist, einen pneumatisch geschalteten Obermesser-Einzelhalter für insbesondere eine Hochgeschwindigkeits-Umroll-Schneidmaschine zu schaffen, der mit einfachen Mitteln lange Standzeiten der Messer mit entsprechend großen Nachschleifintervallen garantiert, so daß insbesondere einwandfreie Schnittkanten mit geringem Schneidstaub-Anfall über einen langen Arbeitsablauf, d. h. insbesondere mit geringen Stillstandzeiten wegen Messerwechsels, und höhere Ausstoßquoten bei geringeren Kosten gewährleistet werden können.The object of the invention is to provide a pneumatically switched upper knife individual holder for, in particular, a high-speed rewinding cutting machine which, with simple means, guarantees a long service life of the knives with correspondingly large regrinding intervals, so that in particular flawless cutting edges with little cutting dust accumulation over a long workflow , d. H. especially with short downtimes due to knife changes, and higher output rates can be guaranteed at lower costs.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Anhand des in der Zeichnung abgebildeten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- schematisch eine Seitenansicht eines Obermesser-Einzelhalters;
- Fig. 2
- einen Längsschnitt durch den Obermesserkopf;
- Fig. 3
- ein Druck-/Kraft-Diagramm zur Erläuterung der Funktion der erfindungsgemäßen Anstelleinrichtung;
- Fig. 4
- ein weiteres Druck-/Kraft-Diagramm zur Erläuterung der Funktion der erfindungsgemäßen Anstelleinrichtung.
- Fig. 1
- schematically a side view of a single upper knife holder;
- Fig. 2
- a longitudinal section through the upper cutter head;
- Fig. 3
- a pressure / force diagram for explaining the function of the adjusting device according to the invention;
- Fig. 4
- another pressure / force diagram to explain the function of the adjusting device according to the invention.
Der erfindungsgemäße Obermesser-Einzelhalter (im folgenden lediglich Messerhalter genannt) besteht im wesentlichen aus einer Absenkeinrichtung 1 und einer Messerkopfeinrichtung 2. Die Absenkeinrichtung 1 gehört nicht zum Gegenstand der Erfindung; sie ist wie üblich aufgebaut und weist z. B. eine vertikal ausgerichtete Absenkkolbenstange 3 und einen im Druckraum eines Druckgehäuses 4 gegen eine Rückholfeder geführten, mit einem Druckmittel beaufschlagbaren Absenkkolben auf. Der Druckraum des Druckgehäuses 4 wird über eine Druckmittelversorgungseinrichtung 5 mit Druckmittel versorgt. Am Druckgehäuse 4 sitzt meist ein Halteblock mit z. B. einer Prismenführung zur Halterung und Verstellung des Messerhalters auf einem Messerbalken einer Rollenschneidmaschine (nicht dargestellt).The upper knife individual holder according to the invention (hereinafter only called the knife holder) essentially consists of a lowering
Am messerseitigen unteren Ende der Absenkkolbenstange 3 sitzt die Messerkopfeinrichtung 2. Sie weist eine in einem Anstellgehäuse 6 horizontal in Doppelpfeilrichtung 14 bewegbar geführte Tragwelle 7 auf, wobei das Anstellgehäuse 6 an der Absenkkolbenstange 3 befestigt angeordnet ist.The
Auf dem messerseitig aus dem Anstellgehäuse 6 ragenden Endbereich der Tragwelle 7 ist über Kugellager 9 eine um eine die Tragwelle 7 durchsetzende Drehachse 36 frei drehbare Nabe 10 gelagert, die eine Ringnut 11 aufweist. Die nabenseitige Ringnutwandung 11a weist eine radial außenliegende, konusförmige Schrägfläche 11a auf, an der das Obermesser 11b auswechselbar befestigt angeordnet ist. Durch den schrägen Verlauf der Fläche 11a wird eine großflächigere Anlage des Obermessers 11b an der Nabe 10 erreicht als im Falle einer durchgehend senkrecht zur Radwelle 7 verlaufenden Nutwandung. Der Vorteil der größeren Anlagefläche für das Obermesser 11b besteht in einer Verminderung von Passungsrost, das heißt in einem geringeren Abrieb zwischen der Nabe 10 und dem Obermesser 11b.On the end region of the
An der der Nutwandung 11a gegenüberliegenden Wandung 11c ist ein elastisches, ringförmiges Gummielement 11d angeordnet, dessen Stärke so gewählt ist, daß es an dem Obermesser 11b angrenzt.Arranged on the
Durch das Gummielement 11d wird unter anderem ein Ausgleich des Seitenschlags des Obermessers 11b, eine Verminderung von Passungsrost und eine Dämpfung von Vibrationen erreicht.The
Die im Lagerraum 13 des Anstellgehäuses 6 geführte Tragwelle 7 lagert radial abgestützt auf z. B. zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten Stützringen, z. B. Teflonringen 15. Im Bereich zwischen den Stützringen 15 ist eine vertikale Gewindebohrung 16 in die Wandung des Anstellgehäuses 6 eingebracht, in der eine von außen zugängliche Madenschraube 17 sitzt. Der untere Endbereich der Madenschraube 17 greift frei in eine in die Mantelfläche der Tragwelle 7 eingebrachte, sich achsparallel erstreckende Längsnut 18 derart ein, daß die Bewegung der Tragwelle 7 in Doppelpfeilrichtung 14 nicht behindert wird. Die Aufgabe der Madenschraube 17 wird weiter unten erläutert.The guided in the
Das der Nabe 10 abgewandte Ende der Tragwelle 7 steht mit dem vorderen Ende einer Anstellkolbenstange 19 in Verbindung, die ein Loch 23 in der Rückwand 20 des Anstellgehäuses 6 frei durchgreifend axial in das Anstellgehäuse 6 ragt und mit ihrem Kolben 8 im Druckraum eines Druckzylinders 37 einer doppelt wirkenden Kolbenzylindereinrichtung 21 geführt wird. Der Druckzylinder 37 sitzt axial druckmediumdicht über dem Loch 23 auf der Rückwand 20 des Anstellgehäuses 6 und weist einen Pufferdruckraum 22 und einen Anstelldruckraum 43 auf.The end of the
Vorzugsweise ist am messerkopfseitigen, in den Lagerraum 13 des Anstellgehäuses 6 ragenden Ende der Anstellkolbenstange 19 eine elastische Kupplung angeordnet, die einen elastischen Puffer 25 zwischen zwei Kupplungsköpfen 26,27 aus einem starren Material aufweist, wobei am hinteren Kupplungskopf 26 die Kolbenstange 19 und am vorderen Kupplungskopf 27 ein Befestigungszapfen 28 sitzen. Der Befestigungszapfen 28 steckt lösbar befestigt in einer axialen Sackbohrung 29 im hinteren Endbereich der Tragwelle 7. Die lösbare Befestigung besteht aus einer im Befestigungszapfen 28 vorgesehenen Ringnut 30, in die eine Madenschraube 31 greift, die in einer Wandungsgewindebohrung 32 der Tragwelle 7 sitzt.An elastic coupling, which has an
Axial fluchtend zur Gewindebohrung 32 ist in die Wandung des Anstellgehäuses 6 eine Bohrung 33 eingebracht, so daß die Madenschraube 31 mit einem Werkzeug von außen zugänglich ist.Axially aligned with the threaded bore 32, a
Der Zweck des elastischen Puffers 25 besteht in einer elastischen Ankupplung der Tragwelle 7 an die Anstellkolbenstange 19, insbesondere mit dem Ziel, Fluchtungsfehler zwischen der Tragwelle 7 und der Kolbenstange 19 auszugleichen und damit Beschädigungen an den Dichtungen des Zylinders 37 auszuschließen. Die elastische Kupplung dient außerdem zur Übertragung der im Druckraum 43 erzeugten Kraft auf die Tragwelle 7.The purpose of the
Zweckmäßigerweise ist die Rückwandung 20 mit achsparallelen Schrauben 34 an den Gehäuseseitenwandungen 35 des Anstellgehäuses 6 lösbar befestigt. Durch Lösen der Madenschrauben 17,31 kann die Tragwelle 7 mit Nabeneinrichtung nach vorne aus dem Anstellgehäuse 6 gezogen werden. Durch Lösen der Schrauben 34 ist auch die Rückwand 20 mit Kolbenzylindereinrichtung 21 vom Anstellgehäuse 6 abnehmbar.The
Mit der Druckmittelversorgungseinrichtung 5 werden auch die Druckräume 22,43 der Kolbenzylindereinrichtung 21 mit Druckmittel gespeist, wobei der Pufferdruckraum 22 zum Lagerraum 13 des Anstellgehäuses 6 druckmitteldicht abgedichtet ist. Zu diesem Zweck weist der der Rückwand 20 benachbarte Boden 38 des Druckzylinders 37 einen in einer rückwandseitigen Ringnut 39 gelagerten Dichtring auf, der an der Kolbenstange 19 anliegt, die einen dem Durchmesser der Kolbenstange 19 angepaßten Durchgang 41 frei durchgreift. Der Kolben 8 sitzt fest am freien Ende der Kolbenstange 19 und befindet sich im Bereich des Zylinderdeckels 42, wobei zwischen dem Zylinderdeckel 42 und dem Kolben 8 der Anstelldruckraum 43 gebildet wird. Zum Pufferdruckraum 22 führt eine Anschlußbohrung 44 und zum Anstelldruckraum 43 eine Anschlußbohrung 45, durch die über eine Druckmittelleitung 46 bzw. 47 (siehe Fig. 1) Druckmittel aus der Druckmittelversorgungseinrichtung 5 in die Druckräume 22,43 geleitet werden kann.With the pressure
Die dem Zylinderdeckel 42 gegenüberliegende Stirnfläche des Kolbens 8 ist angefast (bei 48), damit Druckmittel über die Anschlußbohrung 45 auf die Kolbenrückseite angelegt werden kann.The end face of the
Nachfolgend soll die Funktion der erfindungsgemäßen Anstelleinrichtung mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 näher erläutert werden.The function of the adjusting device according to the invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. 3 and 4.
Die Anpreßkraft FA wird erfindungsgemäß als Differenzdruck zwischen dem im Anstelldruckraum 43 und im Pufferdruckraum 22 angelegten Druck eingestellt, um eine Steuerung der Antriebskraft zu gewährleisten, die unabhängig ist von der Reibkraft FR und der Massenträgheitskraft FM, die der Antriebskraft FA entgegenwirken.The contact pressure F A is set according to the invention as the differential pressure between the pressure applied in the setting
Wird die Anstelleinrichtung zunächst als idealisiert reibungs- und masselos angesehen, wird die durch Druckanlegung im Anstelldruckraum 43 erzeugte Anpreßkraft FA wie folgt bestimmt:
wobei P(43) den im Anstellraum 43 herrschenden Druck und A₁ eine Konstante bezeichnet. Ein Druck-/Kraft-Verlauf auf der Grundlage der Formel (1) ist im Diagramm der Fig. 3 und 4 durch die Kennlinie K1 dargestellt.If the adjusting device is initially considered to be idealized without friction and mass, the contact pressure F A generated by applying pressure in the
where P (43) denotes the pressure prevailing in the adjusting
Entgegen den angenommenen idealisierten Bedingungen ist im realen Fall, wie vorstehend angeführt, mit einer Reibkraft FR und einer Massenträgheitskraft FM zu rechnen, die der Anstellkraft FA entgegenwirken und zur Erzeugung einer positiven Anstellkraft FA wie folgt überwunden werden müssen:
Contrary to the assumed idealized conditions, in the real case, as mentioned above, a friction force F R and a mass inertia force F M are to be expected, which counteract the positioning force F A and have to be overcome as follows to generate a positive positioning force F A :
Unter diesen Verhältnissen ist eine Steuerung des Anpreßdruckes FA nicht mehr in der erforderlich exakten Weise möglich, da die Reibkraft FR als nicht konstante Haft- und Gleitreibung vorliegt, wobei außerdem die Massenträgheitskraft FM von der Reibkraft FR beeinflußt wird.Under these conditions, control of the contact pressure F A is no longer possible in the required exact manner, since the friction force F R is present as a non-constant static and sliding friction, the mass inertia force F M also being influenced by the friction force F R.
Durch die Einführung einer zusätzlichen Kraft F, die sich genau definieren läßt und im Pufferdruckraum 22 erzeugt wird, läßt sich eine exakte Steuerung der Anpreßkraft erreichen. Ein entsprechender Druck-/Kraft-Verlauf ist als Kennlinie K2 in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Die Kraft F ist wesentlich größer als die Reibkraft FR und die Massenträgheitskraft FM. Die Bedingung für die Kraft F lautet:
By introducing an additional force F, which can be precisely defined and is generated in the
Mit anderen Worten ist es erforderlich, daß die zusätzliche Kraft F wesentlich größer ist als die Reibkraft FR und die Massenträgheitskraft FM. Durch Anlegen der zusätzlichen Kraft F im Pufferdruckraum 22 kann die Reibkraft FR und die Massenträgheitskraft FM soweit kompensiert werden, daß diese Kräfte vernachlässigt werden können. Bei der Einstellung der Kennlinie K2 ist zu beachten, daß die Steigung dieser Kennlinie nicht zu steil gewählt wird, um sicherzustellen, daß die erforderliche Anpreßkraft FA über einen großen Druckbereich hinweg einstellbar ist (siehe Fig. 3).In other words, it is necessary that the additional force F is substantially greater than the friction force F R and the mass inertia force F M. By applying the additional force F in the
Nachfolgend soll die Herleitung der Anpreßkraft FA unter Berücksichtigung der zusätzlichen Kraft F durch Druckanlegung im Pufferdruckraum 22 verdeutlicht werden. Vektoriell läßt sich folgendes Diagramm aufstellen:
Diesem Diagramm entspricht folgende Gleichung:
wobei für die Kräfte FR, FM, F₁ und F₂ folgende Gleichungen gelten:
wobei die in diesen Gleichungen genannten Konstanten wie folgt definiert sind:
- k:
- Federkonstante
- u:
- Reibfaktor
- m:
- Masse
- x:
- Weg
- g:
- Gravitationskonstante.
The following equation corresponds to this diagram:
the following equations apply to the forces F R , F M , F₁ and F₂:
where the constants mentioned in these equations are defined as follows:
- k:
- Spring constant
- u:
- Friction factor
- m:
- Dimensions
- x:
- path
- G:
- Gravitational constant.
Die Kräfte F₁ und F₂ sind wegabhängig, also abhängig vom Weg x. Eine derartige Wegabhängigkeit ist ungünstig und wird durch folgende Vereinbarung eliminiert:
Da
gilt, lassen sich die Gleichungen (9) und (10) wie folgt verkürzen:
Wenn
- da
- den Kolbendurchmesser,
- di
- den Kolbenstangendurchmesser
- P₁ und P₂
- den Druck in
den Kammern 22 und 43 bezeichnen, läßt sich die Formel (13) wie folgt darstellen:
The forces F₁ and F₂ are path-dependent, that is, dependent on the path x. Such a path dependency is unfavorable and is eliminated by the following agreement:
There
equations (9) and (10) can be shortened as follows:
If
- there
- the piston diameter,
- di
- the piston rod diameter
- P₁ and P₂
- denoting the pressure in the
22 and 43, the formula (13) can be represented as follows:chambers
Vorzugsweise sind der Kolbendurchmesser da und der Kolbenstangendurchmesser di so zu wählen, daß die Anpreßkraft FA über einen möglichst großen Druckbereich eingestellt werden kann.The piston diameter da and the piston rod diameter di are preferably to be selected such that the contact force F A can be set over the largest possible pressure range.
Claims (18)
gekennzeichnet durch
marked by
dadurch gekennzeichnet,
daß die Messerkopfeinrichtung (2) eine auf einer in einem Traggehäuse (6) vor- und zurückschiebbar gelagerten Tragwelle (7) frei drehbar steckende Nabe (10) aufweist, auf der das kreisscheibenförmige Obermesser (11b) sitzt, wobei das der Nabe (10) abgewandte Ende der Tragwelle (7) mit einer Kolbenstange (19) der Kolbenzylindereinheit (21) in Verbindung steht.Upper knife individual holder according to claim 1,
characterized,
that the cutter head device (2) has a hub (10) which is freely rotatably mounted on a support shaft (7) which can be pushed back and forth in a support housing (6) and on which the circular disc-shaped upper knife (11b) is seated, the hub (10) opposite end of the support shaft (7) is connected to a piston rod (19) of the piston-cylinder unit (21).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenzylindereinheit (21) auf der Rückwand (20) des Traggehäuses (6) angeordnet ist, wobei die Kolbenstange (19) ein Loch (23) in der Rückwand (20) axial frei durchgreift.Upper knife individual holder according to claim 2,
characterized,
that the piston-cylinder unit (21) is arranged on the rear wall (20) of the support housing (6), the piston rod (19) axially freely penetrating a hole (23) in the rear wall (20).
dadurch gekennzeichnet,
daß der Pufferdruckraum (22) der Kolbenzylindereinheit (21) druckmitteldicht zum Lagerraum (13) des Anstellgehäuses (6) abgedichtet ist.Upper knife individual holder according to one or more of claims 1 to 3,
characterized,
that the buffer pressure chamber (22) of the piston-cylinder unit (21) is sealed in a pressure-medium-tight manner from the storage space (13) of the adjusting housing (6).
dadurch gekennzeichnet,
daß ein der Rückwand (20) benachbarter Boden (38) im Druckzylinder (37) der Kolbenzylindereinheit (21) vorgesehen ist, der einen in einer rückwandseitigen Ringnut (39) gelagerten Dichtring (40) aufweist, der an der Kolbenstange (19) anliegt, die einen dem Durchmesser der Kolbenstangen (19) angepaßten Durchgang (41) im Boden (38) frei durchgreift.Upper knife individual holder according to claim 4,
characterized,
that a bottom (38) adjacent to the rear wall (20) is provided in the pressure cylinder (37) of the piston-cylinder unit (21), which has a sealing ring (40) which is mounted in an annular groove (39) on the rear wall and which bears against the piston rod (19), which freely passes through a passage (41) in the base (38) adapted to the diameter of the piston rods (19).
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (8) der Kolbenzylindereinheit (21) fest am freien Ende der Kolbenstangen (19) sitzt und sich im Bereich des Zylinderdeckels (42) der Kolbenzylindereinheit (21) befindet, wobei zwischen dem Zylinderdeckel (42) und dem Kolben (8) der Anstelldruckraum (43) gebildet wird und sich der Pufferdruckraum (22) zwischen dem Boden (38) und dem Kolben (8) befindet.Upper knife individual holder according to one or more of claims 2 to 5,
characterized,
that the piston (8) of the piston-cylinder unit (21) is seated firmly at the free end of the piston rods (19) and is located in the region of the cylinder cover (42) of the piston-cylinder unit (21), with the cylinder cover (42) and the piston (8) the contact pressure chamber (43) is formed and the buffer pressure chamber (22) is located between the base (38) and the piston (8).
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Pufferdruckraum (22) eine die Zylinderwandung des Druckzylinders (37) durchdringende Anschlußbohrung (44) und zum Anstelldruckraum (43) eine die Zylinderwandung des Druckzylinders (37) durchdringende Anschlußbohrung (45) führt, durch die über eine Druckmittelleitung (46 bzw. 47) Druckmittel aus der Druckmittelversorgungseinrichtung in die Druckräume (22,43) geleitet wird.Upper knife individual holder according to claim 6,
characterized,
that leads to the buffer pressure chamber (22) through the cylinder wall of the pressure cylinder (37) connecting hole (44) and to the setting pressure chamber (43) through the cylinder wall of the pressure cylinder (37) connecting hole (45) through which a pressure medium line (46 and 47 ) Pressure medium is passed from the pressure medium supply device into the pressure spaces (22, 43).
dadurch gekennzeichnet,
daß das Anstellgehäuse (6) am unteren Ende einer Absenkkolbenstange (3) der Absenkeinrichtung (1) sitzt.Upper knife individual holder according to one or more of claims 1 to 7,
characterized,
that the adjusting housing (6) sits at the lower end of a lowering piston rod (3) of the lowering device (1).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Tragwelle (7) auf dem aus dem Anstellgehäuse (6) ragenden Endbereich über Kugellager (9) die Nabe (10) trägt, die ein Ringnut (11) aufweist, in der die Kreisscheibe des Obermessers auswechselbar befestigt angeordnet ist.Upper knife individual holder according to one or more of claims 1 to 8,
characterized,
that the support shaft (7) on the end area protruding from the adjusting housing (6) carries via ball bearings (9) the hub (10) which has an annular groove (11) in which the circular disc of the upper knife is arranged so that it can be replaced.
dadurch gekennzeichnet,
daß die im Lagerraum (13) des Anstellgehäuses (6) geführte Tragwelle (7) radial abgestützt auf im axialen Abstand voneinander angeordneten Stützringen (15) z. B. aus Teflon lagert.Upper knife individual holder according to claim 9,
characterized,
that the bearing shaft (7) guided in the storage space (13) of the adjusting housing (6) is supported radially on support rings (15) arranged at an axial distance from one another, for. B. from Teflon.
dadurch gekennzeichnet,
daß im Bereich zwischen zwei Stützringen (15) eine vertikale Gewindebohrung (16) in der Wandung des Anstellgehäuses (6) eingebracht ist, in der eine von außen zugängliche Madenschraube (17) sitzt, deren unterer Endbereich frei in eine in die Mantelfläche der Tragwelle (7) eingebrachte, sich achsparallel erstreckende Längsnut (18) derart eingreift, daß die Bewegung der Tragwelle (7) in Doppelpfeilrichtung (14) nicht behindert wird.Upper knife individual holder according to claim 10,
characterized,
that in the area between two support rings (15) a vertical threaded bore (16) is made in the wall of the adjusting housing (6), in which one is accessible from the outside Grub screw (17) is seated, the lower end region of which engages freely in an axially parallel longitudinal groove (18) which is introduced into the lateral surface of the support shaft (7) in such a way that the movement of the support shaft (7) in the double arrow direction (14) is not impeded.
dadurch gekennzeichnet,
daß das der Nabe (10) abgewandte Ende der Tragwelle (7) mit dem vorderen Ende der Anstellkupplungsstange (19) über eine elastische Kupplung (24) in Verbindung steht.Upper knife individual holder according to one or more of claims 9 to 11,
characterized,
that the end of the support shaft (7) facing away from the hub (10) is connected to the front end of the coupling rod (19) via an elastic coupling (24).
dadurch gekennzeichnet,
daß die elastische Kupplung (24) einen elastischen Puffer (25) zwischen zwei Kupplungsköpfen (26,27) aus einem starren Material aufweist, wobei am hinteren Kupplungskopf (26) die Kolbenstange (19) und am vorderen Kupplungskopf (27) ein Befestigungszapfen (28) sitzen.Upper knife individual holder according to claim 12,
characterized,
that the elastic coupling (24) has an elastic buffer (25) between two coupling heads (26, 27) made of a rigid material, the piston rod (19) on the rear coupling head (26) and a fastening pin (28) on the front coupling head (27) ) to sit.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Befestigungszapfen (28) lösbar befestigt in einer axialen Sackbohrung (29) im hinteren Endbereich der Tragwelle (7) steckt.Upper knife individual holder according to claim 13,
characterized,
that the fastening pin (28) is detachably fastened in an axial blind bore (29) in the rear end region of the support shaft (7).
dadurch gekennzeichnet,
daß für die lösbare Befestigung im Befestigungszapfen (28) eine Ringnut (30) vorgesehen ist, in die eine Madenschraube (31) greift, die in einer Wandungsgewindebohrung (32) der Tragwelle (7) sitzt, wobei axial fluchtend zur Gewindebohrung (32) in die Wandung des Anstellgehäuses (6) eine Bohrung (33) eingebracht ist, so daß die Madenschraube (31) mit einem Werkzeug von außen zugängig ist.Upper knife individual holder according to claim 14,
characterized,
that for the releasable fastening in the fastening pin (28) an annular groove (30) is provided, into which a grub screw (31) engages, which sits in a wall threaded bore (32) of the support shaft (7), being axially aligned with the threaded bore (32) in the wall of the adjusting housing (6) is drilled (33) so that the grub screw (31) is accessible from the outside with a tool.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückwand (20) des Traggehäuses (6) mit achsparallel angeordneten Schrauben (34) an den Gehäuseseitenwandungen (35) des Anstellgehäuses (6) lösbar befestigt ist.Upper knife individual holder according to one or more of claims 2 to 15,
characterized,
that the rear wall (20) of the support housing (6) is detachably fastened to the housing side walls (35) of the adjusting housing (6) by means of screws (34) arranged parallel to the axis.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nabe (10) eine schräg verlaufende Obermesser-Tragefläche (11a) aufweist.Upper knife individual holder according to one or more of claims 2 to 16,
characterized,
that the hub (10) has an inclined upper knife-carrying surface (11a).
dadurch gekennzeichnet,
daß das Obermesser (11b) mittels eines elastischen Gummielements (11g) gegenüber der Nabe (10) verspannt ist.Upper knife individual holder according to one of claims 2 to 17,
characterized,
that the upper knife (11b) is braced against the hub (10) by means of an elastic rubber element (11g).
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