EP0600220A1 - Querschneider für Warenbahnen, insbesondere für eine Wellpappenbahn - Google Patents

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EP0600220A1 EP93117338A EP93117338A EP0600220A1 EP 0600220 A1 EP0600220 A1 EP 0600220A1 EP 93117338 A EP93117338 A EP 93117338A EP 93117338 A EP93117338 A EP 93117338A EP 0600220 A1 EP0600220 A1 EP 0600220A1
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knife cylinders
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    • Y10T83/9372—Rotatable type
    • Y10T83/9396—Shear type

Definitions

  • the invention relates to a cross cutter for webs of goods, in particular for a corrugated cardboard web with the features of the preambles of claims 1, 3 and 4.
  • a cross cutter is known in which tubular knife cylinders made of carbon fiber composite material are rotatably mounted in pairs on top of one another in a machine frame.
  • the knife holders with knives and opposite counterweight attached to each knife cylinder are still made of metal.
  • the disadvantage here is that the mass moment of inertia of the rotating knife cylinder system does not allow the highest possible operating speed with reduced energy consumption.
  • such a cross cutter does not achieve the optimum cutting quality for the web due to the bending of the knife rollers during the cut.
  • the invention has for its object to provide a cross cutter that ensures a high cut quality for the web and reduces energy consumption.
  • the invention offers the advantage that because of the use of fiber composite material with a thermal expansion coefficient close to or equal to 0 mm / K for knife cylinder, knife holder and counterweight, no elongation occurs when heated, so that fixed bearings can be used for both ends of the knife cylinder, which reduces the deflection of the knife cylinder and improves the cutting quality. In addition, the moment of inertia and thus the energy consumption is reduced.
  • helical gears can be used to increase smoothness and maintain good cutting quality.
  • the invention offers the advantage that the deflection of the knife rollers can be reduced or eliminated using stresses similar to those of the prestressed concrete.
  • the cross cutter 1, in particular for a corrugated cardboard web 20, has lateral, stationary frame cheeks 2, 3.
  • an upper knife cylinder 4 and a lower knife cylinder 5 are rotatably mounted.
  • the knife cylinders 4, 5 have on their Ends shaft stub 6, which are mounted in the frame cheeks 2, 3 by means of bearings 7.
  • the stub shaft 6 thus carry fixed gears 10 which mesh with each other and with a drive gear, not shown.
  • a counterweight 17 is attached to the knife cylinder 15, opposite the knife holder 15.
  • the cross cutter described so far is of a known type.
  • the heating of the knife cylinder system to approximately 60 ° C., which is caused by the work of the cross cutter 1, can be used to avoid or reduce the deflection of the knife cylinders 4, 5 at the desired low moments of inertia. This deflection affects the quality of the web cut.
  • the knife cylinders 4, 5 are manufactured according to the invention from a material which has a low, preferably negative coefficient of thermal expansion.
  • a fiber composite material is suitable for this, e.g. a carbon fiber composite material.
  • knife holder 15 and the opposite counterweight 17 are made of a material with a high, positive coefficient of thermal expansion. This results in a stress distribution similar to that in prestressed concrete. The deflection of the knife cylinder system, due to the cutting force, this is significantly reduced.
  • the knife cylinders 4, 5 usually bend more in the middle than at the ends due to the cutting force during cross cutting. There is a lower contact pressure of the knives in the middle of the knife cylinders than at the ends and thus a deterioration in the cutting quality.
  • the targeted choice of materials for the knife cylinder system results in high cutting quality. It is also possible to choose a material with a low coefficient of thermal expansion for the knife cylinders 4, 5, a material with a low coefficient of thermal expansion for the counterweight 17 and a material with a high coefficient of thermal expansion for the knife holder 15.
  • a material with a low coefficient of thermal expansion for the knife cylinders 4, 5 a material with a low coefficient of thermal expansion for the counterweight 17 and a material with a high coefficient of thermal expansion for the knife holder 15.
  • fixed bearings 8 can be used on both cutter bar ends. This also considerably reduces the deflection of the knife cylinders 4, 5 and the contact pressure required for the knives 16 for a good cutting quality is maintained.
  • a helical gear 10 can be used on both knife cylinder ends, which increases the smoothness of the knife cylinder system, i.e. there are no increased deflection amplitudes due to the rolling process of the gears and the contact pressure of the knives 16 is maintained, thus a good quality of cut is achieved.
  • the knife holder 15 is made of a fiber composite material, e.g. Carbon fiber composite material, manufactured with a density of 1.5 km / dm3.
  • the knife 16 ' is formed only at the tip of the knife holder 15. It can be provided in a longitudinal recess 18 open to the outside.
  • This knife 16 ' consists of a wear-resistant material, preferably steel or ceramic.
  • the knife holder 15 is fastened to the knife cylinder 4, 5 by means of screws 19 penetrating holes (not shown). Such a knife holder 15 with knife 16 'significantly reduces the moment of inertia of the knife cylinder system. This increases the working speed and saves energy.

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Abstract

Der Querschneider für Warenbahnen, insbesondere für eine Wellpappenbahn, besitzt rohrförmige Messerzylinder (4, 5) aus Faserverbundmaterial, die paarweise übereinander in einem Maschinengestell (2, 3) rotierbar gelagert sind. An den Messerzylindern sind Messerhalter (15) für Messer (16) befestigt, die längs des Umfangs der Messerzylinder schrägverlaufend angeordnet sind. Den Messerhaltern gegenüberliegend sind Gegengewichte (17) an den Messerzylindern angeordnet. Die Messerzylinder kämmen miteinander über Zahnräder (10), über die die Messerzylinder antreibbar sind. Der Messerzylinder (4, 5), der Messerhalter (15) und das Gegengewicht (17) bestehen aus einem Verbundmaterial mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten nahe oder gleich 0 mm/K. Die Lager (7) an beiden Enden der Messerzylinder sind Festlager. Hierdurch ist wegen der verringerten Durchbiegung der Messerzylinder die optimale Schnittgüte und wegen des verringerten Massenträgheitsmomentes eine verringerte Energieaufnahme erreichbar. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Querschneider für Warenbahnen, insbesondere für eine Wellpappenbahn mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Patentansprüche 1, 3 und 4.
  • Nach dem DE-GM 89 00 516 ist ein Querschneider bekannt, bei dem rohrförmige Messerzylinder aus Kohlefaserverbundmaterial paarweise übereinander in einem Maschinengestell rotierbar gelagert sind. Die an jedem Messerzylinder befestigten Messerhalter mit Messer sowie gegenüberliegendem Gegengewicht sind nach wie vor aus Metall. Nachteilig ist hierbei, daß das Massenträgheitsmoment des rotierenden Messerzylindersystems nicht die höchstmögliche Betriebsdrehzahl bei verringerter Energieaufnahme zuläßt. Zum anderen erreicht ein solcher Querschneider wegen des Durchbiegens der Messerwalzen beim Schnitt nicht die optimale Schnittgüte für die Bahn.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Querschneider zu schaffen, der eine hohe Schnittgüte für die Bahn gewährleistet und die Energieaufnahme verringert.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1, 3 und 4.
  • Die Erfindung bietet den Vorteil, daß wegen der Verwendung von Faserverbundmaterial mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten nahe oder gleich 0 mm/K für Messerzylinder, Messerhalter und Gegengewicht, keine Längendehnung bei Erwärmung eintritt, damit Festlager für beide Enden des Messerzylinders einsetzbar sind, wodurch die Durchbiegung der Messerzylinder verringert und die Schnittgüte verbessert wird. Zudem wird das Massenträgheitsmoment und damit die Energieaufnahme verringert.
  • Zudem können schrägverzahnte Zahnräder mit einer Erhöhung der Laufruhe und Aufrechterhaltung einer guten Schnittgüte eingesetzt werden.
  • Weiter bietet die Erfindung den Vorteil, daß die Durchbiegung der Messerwalzen unter Ausnützung von Spannungen ähnlich denen des Spannbetons verringert oder aufgehoben werden kann.
  • Andererseits bietet die Erfindung den Vorteil, die Durchbiegung der Messerzylinder dahingehend zu beeinflussen, daß die bei Erwärmung auftretenden Längendehnungen eine Bombage der Messerzylindersysteme herbeiführen.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Ansicht eines Querschneiders nach der Erfindung;
    Fig. 2
    einen Querschnitt eines Messerzylinders und
    Fig. 3
    einen Querschnitt eines Messerhalters mit Messer.
  • Der Querschneider 1, insbesondere für eine Wellpappenbahn 20, besitzt seitliche, ortsfeste Gestellwangen 2, 3. In diesen ist ein oberer Messerzylinder 4 und ein unterer Messerzylinder 5 rotierbar gelagert. Die Messerzylinder 4, 5 besitzen an ihren Enden Wellenstummel 6, die mittels Lager 7 in den Gestellwangen 2, 3 gelagert sind.
  • Die Lager 7 auf der einen Seite sind Festlager 8, die Lager 7 auf der anderen Seite Loslager 9.
  • Die Wellenstummel 6 tragen damit fest verbundene Zahnräder 10, die miteinander und mit einem nicht dargestellten Antriebszahnrad kämmen.
  • Jeder Messerzylinder 4, 5 trägt am Umfang mit Drall verlaufend einen Messerhalter 15 mit Messer 16. Diese Messer 16 der beiden Messerzylinder 4,5 wirken zum Schneiden einer Bahn 20 zusammen, wobei die Schneidstelle infolge des Messerschneidenverlaufs beim Schneidvorgang quer über die Bahn 20 wandert.
  • Dem Messerhalter 15 gegenüberliegend ist am Messerzylinder 4, 5 ein Gegengewicht 17 befestigt.
  • Der bisher beschriebene Querschneider ist bekannter Bauart.
  • Die durch die Arbeit des Querschneiders 1 bedingte Erwärmung des Messerzylindersystems auf ca. 60° C kann dazu ausgenutzt werden, die Durchbiegung der Messerzylinder 4, 5 bei erwünschten geringen Massenträgheitsmomenten zu vermeiden oder zu vermindern. Diese Durchbiegung beeinträchtigt die Güte des Bahnschnittes.
  • Die Messerzylinder 4, 5 werden nach der Erfindung aus einem Material hergestellt, welches einen geringen, vorzugsweise negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt. Hierfür eignet sich ein Faserverbundmaterial, z.B. ein Kohlefaserverbundmaterial.
  • Demgegenüber bestehen Messerhalter 15 und das gegenüberliegende Gegengewicht 17 aus einem Material mit hohem, positiven Wärmeausdehnungskoeffizienten. Hierdurch ergibt sich eine Spannungsverteilung ähnlich wie im Spannbeton. Die Durchbiegung des Messerzylindersystems, bedingt durch die Schnittkraft, wird hierdurch bedeutend verringert.
  • Üblicherweise biegen sich die Messerzylinder 4, 5 infolge der Schnittkraft beim Querschneiden in der Mitte stärker durch als an den Enden. Es ergibt sich an den Messerzylindern in der Mitte ein geringerer Anpreßdruck der Messer als an den Enden und damit eine Verschlechterung der Schnittgüte.
  • Die gezielte Werkstoffwahl für das Messerzylindersystem ergibt eine hohe Schnittgüte. Es ist auch möglich, für die Messerzylinder 4, 5 ein Material mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, für das Gegengewicht 17 ein Material mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten und für den Messerhalter 15 ein Material mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu wählen. Bei der Erwärmung beim Arbeiten des Querschneiders wird durch die unterschiedliche Längenausdehnung der einzelnen Bauteile eine Bombage der Messerzylinder 4, 5 erreicht, so daß der zum Schneiden erforderliche Anpreßdruck der Messer 16 trotz der auftretenden Durchbiegung der Messerzylinder 4, 5 durch die Schnittkraft erhalten bleibt.
  • Wählt man für die Messerzylinder 4, 5 als auch die Messerhalter 15 und das Gegengewicht 17 ein Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten = 0 mm/K, d.h. keine Längenänderungen infolge von Temperaturänderungen, können an beiden Messerbalkenenden Festlager 8 verwendet werden. Auch hierdurch wird die Durchbiegung der Messerzylinder 4, 5 erheblich verringert und der erforderliche Anpreßdruck der Messer 16 für eine gute Schnittgüte bleibt erhalten.
  • Als Material für Messerzylinder, Messerhalter und Gegengewicht wird ein Faserverbundmaterial, z.B. Kohlefaserverbundmaterial, mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten 0 = mm/K verwendet.
  • Werden die Messerzylinder 4, 5 aus einem Material mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten, d.h. gleiche Längenänderung des oberen oder unteren Messerzylinders 4, 5 bei unterschiedlichen Temperaturen, ausgeführt, kann auf beiden Messerzylinderenden ein schräg verzahntes Zahnrad 10 eingesetzt werden, wodurch sich die Laufruhe des Messerzylindersystems erhöht, d.h. es treten keine erhöhten Durchbiegungsamplituden infolge des Abwälzvorganges der Zahnräder auf und der Anpreßdruck der Messer 16 bleibt erhalten, somit wird eine gute Schnittgüte erreicht.
  • Um das Massenträgheitsmoment und damit die Energieaufnahme des Messerzylindersystems noch weiter zu verringern, ist der Messerhalter 15 aus einem Faserverbundmaterial, z.B. Kohlefaserverbundmaterial, mit einer Dichte vom 1,5 km/dm³ hergestellt.
  • Nach Fig. 3 ist das Messer 16' nur an der Spitze des Messerhalters 15 ausgebildet. Es kann in einer nach außen offenen Längsausnehmung 18 vorgesehen sein. Dieses Messer 16' besteht aus einem verschleißfesten Material, vorzugsweise Stahl oder Keramik. Der Messerhalter 15 ist mittels Löcher 19 durchdringenden, nicht dargestellten Schrauben, am Messerzylinder 4, 5 befestigt. Ein solcher Messerhalter 15 mit Messer 16' setzt das Massenträgheitsmoment des Messerzylindersystems erheblich herab. Hierdurch kann die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht und Energie eingespart werden.

Claims (6)

  1. Querschneider für Warenbahnen, insbesondere für eine Wellpappenbahn,
    mit rohrförmigen Messerzylindern aus Faserverbundmaterial, die paarweise übereinander in einem Maschinengestell rotierbar gelagert sind,
    an den Messerzylindern befestigten Messerhaltern für Messer, die längs des Umfangs der Messerzylinder schräg verlaufend angeordnet sind,
    den Messerhaltern gegenüberliegenden Gegengewichten an den Messerzylindern und
    miteinander kämmenden Zahnrädern an den Messerzylindern, über die die Messerzylinder antreibbar sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß jeweils der Messerzylinder (4, 5), der Messerhalter (15) und das Gegengewicht (17) aus einem Faserverbundmaterial mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten nahe oder gleich 0 mm/K bestehen und
    daß die Lager (7) an beiden Enden der Messerzylinder (4, 5) Festlager (8) sind.
  2. Querschneider nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zahnräder (10) an den Enden der Messerzylinder (4, 5) schrägverzahnte Zahnräder sind.
  3. Querschneider für Warenbahnen,
    insbesondere für eine Wellpappenbahn,
    mit rohrförmigen Messerzylindern aus Faserverbundmaterial, die paarweise übereinander in einem Maschinengestell rotierbar gelagert sind,
    an den Messerzylindern befestigten Messerhaltern für Messer, die längs des Umfangs der Messerzylinder schräg verlaufend angeordnet sind,
    den Messerhaltern gegenüberliegenden Gegengewichten an den Messerzylindern und
    miteinander kämmenden Zahnrädern an den Messerzylindern, über die die Messerzylinder antreibbar sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Messerzylindern (4, 5), Messerhaltern (15) und Gegengewicht (17) unterschiedlich bestimmt sind, derart daß die Messerzylinder im Betrieb eine solche Bombage erhalten, daß die erforderliche Schnittkraft des Messers (16) für eine gute Schnittgüte erhalten bleibt.
  4. Querschneider für Warenbahnen, insbesondere für eine Wellpappenbahn,
    mit rohrförmigen Messerzylindern aus Faserverbundmaterial, die paarweise übereinander in einem Maschinengestell rotierbar gelagert sind,
    an den Messerzylindern befestigten Messerhaltern für Messer, die längs des Umfangs der Messerzylinder schräg verlaufend angeordnet sind,
    den Messerhaltern gegenüberliegenden Gegengewichten an den Messerzylindern und
    miteinander kämmenden Zahnrädern an den Messerzylindern, über die die Messerzylinder antreibbar sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Messerzylinder (4, 5) und das Gegengewicht (17) einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, vorzugsweise einen negativen, sowie der Messerhalter (15) mit Messer (16) einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, so daß Spannungen ähnlich denen des Spannbetons erzeugt werden.
  5. Querschneider nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Messerzylinder (4, 5), Messerhalter (15) aus einem Faserverbundmaterial, das Gegengewicht (17) aus Metall ausgebildet ist.
  6. Querschneider nach Anspruch 1, 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Messerhalter (15) aus Verbundfasermaterial nur an der Spitze ein Messer (16') aufweist, welches aus Stahl oder Keramik ist.
EP93117338A 1992-11-30 1993-10-26 Querschneider für Warenbahnen, insbesondere für eine Wellpappenbahn Expired - Lifetime EP0600220B1 (de)

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