EP1974878B1

EP1974878B1 - Rotationsschneidevorrichtung

Info

Publication number: EP1974878B1
Application number: EP20080152648
Authority: EP
Inventors: Wilhelm Aichele
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: EP1974878A1; US20080237386A1; DE502008001855D1; US20130036889A1; DE102007016451A1; ATE489207T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationsschneidevorrichtung, umfassend ein Maschinengestell, eine am Maschinengestell drehbar gelagerte Schneidwalze und eine am Maschinengestell drehbar gelagerte Gegenwalze, wobei die Schneidwalze und/oder die Gegenwalze einen Innenkern und eine um den Innenkern angeordnete Außenhülse aufweisen.
Aus der DE 39 24 053 A1 ist eine Vorrichtung zum Rotationsschneiden von Werkstoffbahnen mit einem Maschinengestell und mit am Maschinengestell in Drehlagern abgestützten, rotierend angetriebenen und einen Schneidbereich definierenden Walzen, nämlich einer Schneidwalze und einer Gegenschneidwalze, die im Schneidbereich zwischen sich einen Walzenspalt zum Durchführen der Werkstoffbahn ausbilden, bekannt. Die Schneidwalze und Gegenschneidwalze sind durch an ihnen außerhalb des Schneidbereichs angeordnete Distanzringe unmittelbar aufeinander abrollend abgestützt. Zwischen den Distanzringen greift an wenigstens einer diesen Walzen mindestens ein verstellbares Druckrollenglied an, das diese eine Walze mit einstellbarer Kraft gegen die andere Walze drückt.
Aus der EP 1 238 765 A2 ist eine Schneidvorrichtung bekannt, bei welcher das Schneidwerkzeug im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse vorgespannt ist. Das Schneidwerkzeug weist eine Außenhülse auf, an welcher eine Schneide sitzt, und ein Innenteil, wobei die Außenhülse und das Innenteil gegeneinander verspannt sind mit einer Spannkraftwirkung im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse des Schneidwerkzeugs.
Weitere Rotationsschneidevorrichtungen sind aus der EP 0 976 510 A2 , der EP 1 180 419 A1 , der EP 1 186 387 A2 und der EP 1 721 712 A1 bekannt.
Aus der DE 10 2004 033 032 A1 ist eine Vorrichtung zum Stanzen und/oder Prägen von Materialbahnen bekannt, mit einem Stanzzylinder und einem Gegendruckzylinder, zwischen denen eine Materialbahn durchführbar ist, wobei der Abstand zwischen dem Stanzzylinder und dem Gegendruckzylinder verstellbar ausgebildet ist und der Gegendruckzylinder eine an einer feststehenden Achse gelagerte drehbare Hülse aufweist. An den Achsen sind mehrere Lager vorgesehen, deren Spiel über mindestens eine Spanneinheit einstellbar ist.
Aus der EP 0 580 576 B1 ist ein radial einstellbarer Ambosswalzen-Aufbau zur Verwendung mit einer Schneideisenwalze einer Rotationsschneideisen-Presse bekannt. Der Ambosswalzen-Aufbau umfasst eine zylindrische Hülse mit einer Innenbohrung, eine Welle, die sich durch die Innenbohrung der Hülse erstreckt, wobei die Welle auf der Rotationsschneideisen-Presse zur selektiven Rotation in Bezug auf die Presse montierbar ist und die selektive Rotation der Welle unabhängig von der Rotation der Schneideisenwalze der Presse ist, sowie eine Tragrolleneinrichtung, die auf der Welle zur Aufrechterhaltung eines festen Abstands zwischen Rotationsachsen der Welle und der Schneideisenwalze montiert ist. Es ist mindestens ein Nocken-Aufbau vorgesehen, der außermittig auf der Welle im Inneren der Hülsen-Innenbohrung befestigt ist, wobei der Nocken-Aufbau eine radiale Einstellung der Hülse in Bezug auf die Schneideisenwalze und die Presse als Reaktion auf eine Rotation der Welle in irgendeiner unendlichen Anzahl von Einzelpositionen in Bezug auf die Presse bewirkt.
Aus der EP 1 655 117 A1 ist ein drehbarer Amboss für eine Rotationsschneideeinheit bekannt, welcher mindestens einen Ambossbereich umfasst, der zur Kooperation mit einem Schneideteil einer Schneidwalze vorgesehen ist. Ein Paar von lastübertragenden Bereichen an dem Amboss dienen zur Anlage an ein Paar von Anlageteilen der Schneidwalze. Das Paar an lastübertragenden Bereichen ist dabei auf jeder Seite des Walzenbereichs angeordnet und es sind Ablenkungsmittel vorgesehen, welche unterhalb mindestens eines der Ambossbereiche und der lastübertragenden Bereiche angeordnet sind.
Aus der EP 0 263 359 A1 ist ein Querschneider zum Schneiden von bahnartigem Material bekannt, mit einem Paar Messerwellen, die rohrartig auf einem im Maschinengestell befestigten Kern drehbar gelagert und mittels einer Antriebseinrichtung gemeinsam angetrieben sind. Die Messer berühren sich während des Schneidvorgangs kurzzeitig. Mindestens einem Ende mindestens eines Kerns ist eine Krafteinheit zugeordnet, die ein Biegemoment am Kern erzeugt, derart, dass die Messer während der Berührung oder Vorspannung gegeneinander anliegen.
Aus der US 4,455,903 ist eine Ambosswalze mit variablem Durchmesser bekannt.
Aus der FR 2 579 507 A1 ist eine Schneidwalze bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationsschneidevorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau eine hohe Schneidqualität bereitstellt.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Rotationsschneidevorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Außenhülse zu dem Innenkern beabstandet ist, dass an dem Innenkern Gegenlager angeordnet sind, an welchen sich die Außenhülse abstützt, wobei zwischen benachbarten Gegenlagern ein Zwischenraum gebildet ist und dass die Gegenlager so angeordnet und ausgebildet sind, dass sich Kräfte, welche von der Schneidwalze und Gegenwalze aufeinander ausgeübt werden, definiert über die Gegenlager an der Gegenwalze und/oder Schneidwalze ableiten lassen, wobei die Breite eines Gegenlagers kleiner als 30 % der Gesamtlänge der Schneidwalze oder Gegenwalze ist.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die Außenhülse nicht über ihre ganze Innenfläche an dem Innenkern abgestützt, sondern nur durch "diskrete" Gegenlager. Die Gegenlager können dabei sowohl an der Schneidwalze als auch an der Gegenwalze oder nur an der Gegenwalze oder nur an der Schneidwalze angeordnet sein.
Durch die Gegenlager lässt sich ein definierter Kraftfluss an der Schneidwalze und/oder Gegenwalze einstellen, über den erreichbar ist, dass sich bei der Einwirkung von Schneidkräften die Außenhülse bzw. Außenhülsen weniger stark durchbiegen als der Innenkern bzw. die Innenkerne. Beim Schneiden tritt das grundsätzliche Problem auf, dass, da die Schneidwalze und die Gegenwalze mindestens einseitig an dem Maschinengestell eingespannt sind, diese sich verbiegen. Wenn Schneidkräfte einwirken, dann verbiegt sich die Gegenwalze von der Schneidwalze weg und es verbiegt sich die Schneidwalze von der Gegenwalze weg. Dadurch entsteht ein vergrößerter Abstand zwischen den Oberflächen der Schneidwalze und der Gegenwalze, der zu einer Verschlechterung der Schneidqualität führen kann.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung lässt sich die Verbiegung der Schneidwalze und/oder Gegenwalze an der Oberfläche verkleinern, da durch die Gegenlager Kräfte von der Außenhülse weg in den Innenkern und von dort über eine Lagerung ableitbar sind. Bei entsprechender Anordnung der Gegenlagers lässt sich dadurch die relative Durchbiegung an der Oberfläche der Schneidwalze und/oder Gegenwalze verringern. Die Anordnung und Ausbildung der Gegenlager hängt von der jeweiligen Anwendung ab.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, auch "weniger steife" Schneidwalzen und/oder Gegenwalzen einzusetzen, d. h. insbesondere Walzen einzusetzen, welche einen relativ geringen Durchmesser aufweisen und relativ lang sind. Dadurch wiederum lassen sich beispielsweise großflächige Schnitte erzeugen, die mit Rotationsschneidevorrichtungen mit kürzeren Walzen nicht möglich sind. Ferner ist es dadurch beispielsweise auch möglich, eine höhere Schnittrate zu erreichen, wenn längere Walzen vorgesehen werden, an denen mehrere Schneidenbereiche angeordnet sind.
Die Gegenlager sind so angeordnet und ausgebildet, dass sich Kräfte, welche von der Schneidwalze und Gegenwalze aufeinander ausgeübt werden, definiert über die Gegenlager an der Gegenwalze und/oder Schneidwalze ableiten lassen. Es lässt sich ein Kraftfluss an der Gegenwalze und/oder Schneidwalze erreichen, bei dem die Durchbiegung der Außenhülse kleiner ist als die Durchbiegung des Innenkerns.
Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn die Gegenlager so angeordnet und ausgebildet sind, dass die Außenhülse durch elastische Verformung relativ zum Innenkern beweglich ist. Durch eine relative Beweglichkeit zwischen Außenhülse und Innenkern ist eine relative Auslenkung zwischen Außenhülse und Innenkern möglich. Dadurch lässt es sich erreichen, dass die Außenhülse sich weniger stark durchbiegt als die Innenhülse, wenn Schneidkräfte wirken.
Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn die Gegenlager so angeordnet und ausgebildet sind, dass bei einem Schneidvorgang eine Durchbiegung der Außenhülse kleiner ist als eine Durchbiegung des Innenkerns.
Günstig ist es, wenn außerhalb der Gegenlager zwischen der Außenhülse und der Innenhülse ein Zwischenraum (Freiraum) liegt. Die Höhe dieses Freiraums (in radialer Richtung) kann in einem Größenordnungsbereich zwischen beispielsweise 2 µm und 100 µm liegen. Er kann auch größer sein. Durch diesen Freiraum ist eine relative Auslenkung zwischen der Außenhülse und dem Innenkern ermöglicht, um so wiederum die Durchbiegung an der Oberfläche der Schneidwalze und/oder Gegenwalze gering halten zu können.
Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn zwischen benachbarten Gegenlagern ein Zwischenraum (Freiraum) liegt. Die Außenhülse ist dann über diskrete Gegenlager an dem Innenkern gelagert.
Günstig ist es, wenn die Gegenlager so angeordnet und ausgebildet sind, dass sich an der Schneidwalze und/oder Gegenwalze bei einem Schneidvorgang ein mindestens näherungsweise symmetrischer Kraftfluss bezogen auf die Schneidwalzenlänge und/oder Gegenwalzenlänge ergibt. Der Kraftfluss ist insbesondere symmetrisch zu einer mittleren Querebene (welche senkrecht zur Rotationsachse ist) der Schneidwalze und/oder Gegenwalze. Es lässt sich dadurch an der Oberfläche der Schneidwalze eine minimierte Durchbiegung erreichen, welche zu der genannten Mittelebene symmetrisch ist.
Es ist grundsätzlich möglich, dass die Gegenlager beispielsweise durch eine Mehrzahl von Kugeln gebildet sind, welche an dem Innenkern angeordnet sind. Bei einer fertigungstechnisch einfachen Ausführungsform umfassen die Gegenlager einen Ringbereich, welcher an dem Innenkern angeordnet ist. Der Ringbereich umgibt insbesondere bandförmig den Innenkern. Der Ringbereich ist beispielsweise durch ein Ringelement gebildet, welches an dem Innenkern angeordnet ist. Der Ringbereich kann auch einstückig an dem Innenkern gebildet sein.
Die Breite eines Ringbereichs ist kleiner als die Gesamtlänge der jeweiligen Gegenwalze bzw. Schneidwalze und insbesondere erheblich kleiner. Sie beträgt beispielsweise höchstens 30 % der jeweiligen Gesamtlänge. Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn der Ringbereich eine möglichst geringe Breite aufweist. An dem Ringbereich, an dem Kräfte übertragen werden, muss jedoch die spezifische Flächenpressung innerhalb des elastischen Bereichs liegen. Dies definiert die minimale Ausdehnung des Ringbereichs.
Bei einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Außenhülse an den Gegenlagern beispielsweise über Formschlusselemente fixiert ist. Dadurch lässt sich die Außenhülse bezüglich des Innenkerns auf einfache Weise radial und axial fixieren.
Es kann vorgesehen sein, dass zwischen der Außenhülse und dem Innenkern mindestens eine Dichtung angeordnet ist. Die Dichtung ist insbesondere an einer oder mehreren Stirnseiten der Außenhülse angeordnet. Es lässt sich dadurch ein Zwischenraum zwischen der Außenhülse und dem Innenkern abdichten.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gegenlager an der Schneidwalze und/oder Gegenwalze symmetrisch angeordnet sind. Wenn beispielsweise ein einziges Gegenlager für die Schneidwalze oder Gegenwalze vorgesehen ist, dann ist dieses mittig (bezogen auf eine Gegenwalzenlänge bzw. Schneidwalzenlänge) angeordnet. Wenn mehrere Gegenlager vorgesehen sind, dann sind diese insbesondere symmetrisch zu einer Mittelebene der Gegenwalze bzw. Schneidwalze angeordnet.
Es kann vorgesehen sein, wenn die Schneidwalze eine Außenhülse aufweist, dass an der Außenhülse der Schneidwalze eine oder mehrere Schneiden angeordnet sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schneidwalze und die Gegenwalze mit jeweils Gegenlagern versehen sind, Gegenlager gegenüberliegend anzuordnen. Ein Gegenlager der Schneidwalze und ein Gegenlager der Gegenwalze stehen sich dann einander gegenüber. In diesem Falle sind die Gegenlager in einer Richtung quer zu einer Rotationsachse der Schneidwalze fluchtend ausgerichtet. Dadurch lassen sich Kräfte definiert ableiten und die Oberflächendurchbiegung sowohl an der Schneidwalze als auch an der Gegenwalze lässt sich minimieren. Man erhält dadurch ein optimiertes Schneidergebnis.
Bei einer Ausführungsform stützt sich die Schneidwalze an der Gegenwalze über mindestens einen Stützring ab. Der mindestens eine Stützring kann dabei an der Schneidwalze oder der Gegenwalze angeordnet sein.
Insbesondere sind dann ein erster Stützring und ein zweiter Stützring vorgesehen, wobei die Gegenlager an der Gegenwalze und/oder Schneidwalze zwischen dem ersten Stützring und dem zweiten Stützring angeordnet sind. Dadurch lässt sich eine Optimierung des Kraftflusses erreichen.
Die Gegenwalze ist insbesondere drehbar gelagert. Sie kann dabei direkt angetrieben sein (über einen eigenen Antrieb oder über eine Getriebeeinrichtung, welche mit dem Antrieb der Schneidwalze verbunden ist). Es ist grundsätzlich auch möglich, dass die Gegenwalze über Reibschluss mit durchzuführendem Material angetrieben wird.
Bei einer Ausführungsform ist die Schneidwalze zweiseitig an dem Maschinengestell gelagert. Es ist dann insbesondere ein erstes Drehlager und ein beabstandetes zweites Drehlager vorgesehen.
In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn auch die Gegenwalze zweiseitig an dem Maschinengestell gelagert ist.
Es ist auch möglich, dass die Schneidwalze einseitig (beispielsweise über ein einziges Lager drehbar) an dem Maschinengestell gelagert ist. Eine solche Rotationsschneidevorrichtung mit fliegend gelagerter Schneidwalze lässt sich kompakt aufbauen.
In diesem Fall ist dann insbesondere auch die Gegenwalze einseitig "fliegend" an dem Maschinengestell gelagert.
An der Schneidwalze sind beispielsweise eine oder mehrere Querschneiden angeordnet. Beispielsweise ist die Rotationsschneidevorrichtung als Querschneidevorrichtung ausgebildet. Es lassen sich dadurch beispielsweise Materialbahnen mit hoher Schneidrate trennen.
Es ist auch alternativ oder zusätzlich möglich, dass an der Schneidwalze eine oder mehrere Längsschneiden angeordnet sind. Insbesondere sind Schneiden so ausgebildet, dass sich Konturschnitte einbringen lassen.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

Figur 1: eine seitliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Rotationsschneidevorrichtung;
Figur 2: eine schematische Darstellung einer Gegenwalze;
Figur 3: eine stirnseitige Draufsicht auf die Gegenwalze gemäß Figur 2;
Figur 4: eine Schnittansicht der Gegenwalze längs der Linie 4-4 gemäß Figur 3;
Figur 5: eine vergrößerte Darstellung des Bereichs A gemäß Figur 4;
Figur 6: schematisch die Verformung eines Innenkerns der Gegenwalze über deren Länge, wenn eine Schneidkraft ausgewirkt wird;
Figur 7: dazu angepasst die Verformung einer entsprechenden Rotationswalze, wenn diese auf die Gegenwalze wirkt;
Figur 8: schematisch die Verformung einer Außenhülse im Vergleich zum Innenkern bei der erfindungsgemäßen Lösung;
Figur 9: ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rotationsschneidevorrichtung (Querschneidvorrichtung);
Figur 10: eine Schnittansicht der Rotationsschneidevorrichtung gemäß Figur 9; und
Figur 11: ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rotationsschneidevorrichtung.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rotationsschneidevorrichtung, welche in Figur 1 gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, ist als Rotationsschneidemaschine realisiert. Sie umfasst ein Maschinengestell 12, welches ständerartig ausgebildet ist. Das Maschinengestell 12 weist gegenüberliegende Ständer 14 auf, welche durch eine Bodenbrücke 16 und eine Oberbrücke 18 verbunden sind. Über die Bodenbrücke 16 ist die Rotationsschneidevorrichtung 10 auf einem Untergrund aufgestellt.
Die jeweiligen Ständer 14 wiederum umfassen gegenüberliegende Ständerpfosten 20a, 20b.
An den Ständern 14 des Maschinengestells 12 sind jeweils eine Schneidwalze 22 und eine Gegenwalze 24 (Ambosswalze) drehbar gelagert. Die Schneidwalze 22 ist dabei über gegenüberliegende Drehlager 26 um eine Achse 28 drehbar gelagert. In Figur 1 ist die Achse 28 senkrecht zur Zeichenebene.
Der Schneidwalze 22 ist ein Antrieb für die Drehbewegung zugeordnet (in der Zeichnung nicht gezeigt). Über eine Vorspanneinrichtung 30 kann die Schneidwalze 22 gegen die Gegenwalze 24 gedrückt werden.
Die Schneidwalze 22 stützt sich über gegenüberliegende Stützringe 32 an einer Oberfläche 34 der Gegenwalze 24 ab. Alternativ ist es auch möglich, dass die Gegenwalze 24 mit Stützringen versehen ist, welche sich an einer Oberfläche der Schneidwalze 22 abstützen.
Die Drehlager 26 für die Schneidwalze 22 sind an einer jeweiligen Lagereinrichtung 36 angeordnet, welche an dem Maschinengestell 12 linear verschieblich ist. Durch die Vorspanneinrichtung 30 kann die Lagereinrichtung 36 als Ganzes (einschließlich der Drehlager 26 und der Schneidwalze 22) gegen die Gegenwalze 24 verschoben werden, um eine Schneidkraft auszuüben.
Die Schneidwalze 22 weist eine oder mehrere Schneiden 38 auf, welche zwischen den Stützringen 32 angeordnet sind.
Die Gegenwalze 24 ist ebenfalls über gegenüberliegende Drehlager 40, welche an dem jeweiligen Ständer 14 angeordnet sind, um eine Achse 42 drehbar gelagert. Die Achse 42 ist parallel zur Achse 28.
Zur Durchführung eines Schneidvorgangs wird ein zu schneidendes Material 44, welches insbesondere bahnförmig vorliegt, zwischen der Gegenwalze 24 und der Schneidwalze 22 zwischen den Stützringen 32 durchgeführt. Die Gegenwalze 24 und die Schneidwalze 22 rotieren gegensinnig zueinander. Durch die Vorspanneinrichtung 30 wird die Schneidwalze 22 zur Ausübung einer Schneidkraft gegen die Gegenwalze 24 gedrückt.
Die Gegenwalze 24 weist einen Innenkern 46 auf (Figuren 2 bis 4). Der Innenkern ist insbesondere zylindrisch ausgebildet und rotationssymmetrisch zu einer Achse 48, welche mit der Drehachse 42 zusammenfällt.
An dem Innenkern sind ein erster Wellenstummel 50 und ein zweiter Wellenstummel 52 angeordnet, welche zur Drehlagerung der Gegenwalze 24 dienen.
An dem Innenkern 46 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein erstes Gegenlager 54a und ein zweites Gegenlager 54b angeordnet. Diese Gegenlager 54a, 54b sind ringförmig ausgebildet und in der Art eines Bands an dem Innenkern 46 angeordnet. Die Gegenlager 54a, 54b können dabei einstückig mit dem Innenkern 46 verbunden sein oder es kann sich um getrennte Teile handeln, welche an dem Innenkern 46 fixiert sind.
Das erste Gegenlager 54a und das zweite Gegenlager 54b weisen, wie in Figur 5 angedeutet, einen größeren Radius r₁ auf als ein Oberflächenbereich 56 (Radius r₂) des Innenkerns 46 außerhalb der Gegenlager 54a, 54b. Die Gegenlager 54a, 54b stehen dadurch stufenförmig über dem Oberflächenbereich 56 ab. Sie weisen jeweils einen Anlagebereich 58 auf, welcher radial beabstandet ist zu dem Oberflächenbereich 56 des Innenkerns 46.
Die Gegenlager 54a, 54b sind "diskrete" Abstützungen mit einer Breite (parallel zur Achse 48), welche erheblich kleiner ist als die Gesamtlänge der Gegenwalze 24. Insbesondere ist diese Breite kleiner als 30 % der Gesamtlänge. Grundsätzlich ist es so, dass es desto vorteilhafter ist für die Krafteinleitung, je kleiner die Breite eines Gegenlagers 54a, 54b ist. Je kleiner die Breite, desto weniger wird die Beweglichkeit der Außenhülse 60 relativ zum Innenkern 46 behindert. Es ist dabei jedoch zu beachten, dass die spezifische Flächenpressung, welche auf ein Gegenlager wirkt, noch innerhalb des elastischen Bereichs des Gegenlagers liegt, so dass keine plastische Verformung stattfinden kann. Beispielsweise kann die relative Breite eines Gegenlagers bezogen auf die Gesamtlänge einer Schneidwalze oder Gegenwalze auch in einem Bereich von 0,5 % oder kleiner liegen. Die Ausdehnung ist abhängig von den speziellen Gegebenheiten der entsprechenden Rotationsschneidevorrichtung.
Die Gegenwalze 24 weist ferner eine Außenhülse 60 auf, an welcher die Oberfläche 34 der Gegenwalze 24 gebildet ist. Diese Oberfläche 34 ist insbesondere zylindrisch. Die Außenhülse 60 hat die Form eines Hohlzylinders. Die Schneidwalze 22 mit den Stützringen 32 wirkt auf diese Außenhülse 60.
Die Außenhülse 60 ist an den diskreten Gegenlagern 54a, 54b abgestützt; die Außenhülse 60 ist nicht über den gesamten Oberflächenbereich 56 an dem Innenkern 46 gelagert, sondern nur über die Anlagebereiche 58 der Gegenlager 54a, 54b. Zwischen einer Innenseite 62 der Außenhülse 60 und dem Oberflächenbereich 56 des Innenkerns 46 ist ein Zwischenraum 64 gebildet. Dieser Zwischenraum 64 erlaubt eine relative Auslenkung zwischen der Außenhülse 60 und dem Innenkern 46 insbesondere über unterschiedliche elastische Verformung des Innenkerns 46 und der Außenhülse 60.
Das erste Gegenlager 54a und das zweite Gegenlager 54b sind symmetrisch an dem Innenkern 46 angeordnet. Sie weisen den gleichen Abstand zu einer Mittelebene 66 der Gegenwalze 24 auf. Die Mittelebene 66 liegt dabei senkrecht zur Achse 48. Ferner weist das erste Gegenlager 54a den gleichen Abstand zu einem ersten Stirnende 68a des Innenkerns 46 (außerhalb des ersten Wellenstummels 50) auf wie das zweite Gegenlager 54b zu einem gegenüberliegenden zweiten Stirnende 68b.
Die Außenhülse 60 ist bezüglich des Innenkerns 46 fixiert. Beispielsweise ist sie über Formschlussmittel über die Gegenlager 54a, 54b an dem Innenkern 46 fixiert.
Es kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass die Außenhülse 60 axial eingespannt ist. Dazu sind beispielsweise gegenüberliegende Stützscheiben 70a, 70b vorgesehen, welche in der Nähe des jeweiligen ersten Stirnendes 68a und zweiten Stirnendes 68b angeordnet sind. Zwischen der jeweiligen Stützscheibe 70a, 70b und einer jeweiligen Stirnseite der Außenhülse 60 ist eine jeweilige Dichtung 72a, 72b angeordnet, wobei diese Dichtung insbesondere die Form eines O-Rings hat. Durch die jeweilige Dichtung 72a, 72b wird der Zwischenraum 64 stirnseitig an der Außenhülse 60 abgedichtet.
Die Stützscheiben 70a, 70b sind an dem Innenkern 46 über jeweilige Sicherungsringe 74a, 74b in einer Richtung von der Außenhülse 60 weg gehalten.
Eine Höhe h des Zwischenraums 64 liegt beispielsweise im Bereich zwischen 2 µm und 100 µm je nach Anwendungsfall. Die Höhe h kann auch kleiner sein oder größer als eben erwähnt.
Die Gegenwalze 24 ist mit mindestens einem Gegenlager wie beschrieben versehen. Es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Schneidwalze 22 mit einem oder mehreren Gegenlagern versehen ist. Der Aufbau und die Anordnung solcher Gegenlager an der Schneidwalze 22 ist grundsätzlich gleich wie im Zusammenhang mit der Gegenwalze 24 beschrieben.
Bei einem Rotationsschneidevorgang wird die Schneidwalze 22 durch die Vorspanneinrichtung 30 gegen die Gegenwalze gepresst. Durch die Schneidkräfte wird eine Kraft auf die Gegenwalze 24 ausgeübt und auf die Schneidwalze 22 wird eine Gegenkraft ausgeübt.
Die Gegenwalze 24 ist über ihre Drehlager 40 im Bereich des ersten Wellenstummels 50 und des zweiten Wellenstummels 52 jeweils am Maschinengestell 12 eingespannt. Dies ist in Figur 6 durch die Auflagenpunkte 76a, 76b angedeutet. Durch die Schneidwalze 22 werden von Richtung der Schneidwalze her Kräfte 78 ausgeübt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wirken diese Kräfte 78 bezogen auf die Schwerkraftrichtung g von oben. Diese Kräfte 78 bewirken eine Durchbiegung der Gegenwalze 24 (vor allem des Innenkerns 46) nach unten.
In Figur 6 ist ein Diagramm für eine Gegenwalze mit einem Durchmesser von 50 mm gezeigt, bei dem die Auslenkung dy des Innenkerns 46 über die Länge 1 der Gegenwalze 24 gezeigt ist. Es wurden dabei Schneidkräfte in der Größenordnung 125 N/mm ausgeübt.
Man erkennt, dass in einem mittleren Bereich der Gegenwalze 24 der Innenkern 46 eine Auslenkung in der Größenordnung von 22 µm nach unten erfährt.
In Figur 7 ist die Schneidwalze 22 gezeigt mit einem Wellenstummel 80a und einem Wellenstummel 80b. Durch die Vorspanneinrichtung 30 wird eine Kraft in Richtung der Gegenwalze 24 ausgeübt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist dies eine Kraft parallel zur Schwerkraftrichtung g. Die Schneidwalze 22 ist dabei nach oben hin eingespannt. Dies ist in Figur 7 durch Auflagepunkte 82a, 82b angedeutet.
Aufgrund der wirkenden Kräfte und insbesondere der Reaktionskräfte der Gegenwalze 24 wird die Schneidwalze 22 nach oben gebogen. Insbesondere wird ein Innenkern der Schneidwalze 22, wenn diese einen solchen Innenkern aufweist, nach oben gebogen.
In Figur 7 ist ein Diagramm für die Auslenkung der Schneidwalze bzw. eines Innenkerns der Schneidwalze über der Länge I der Schneidwalze 22 gezeigt. Die Daten entsprechen einer Schneidwalze mit einem Durchmesser von 40 mm mit wirkenden Schneidkräften von 125 N/mm.
Man erkennt, dass im mittleren Bereich der Schneidwalze 22 eine Auslenkung nach oben von ca. 40 µm vorliegt.
Wenn man die Figuren 6 und 7 vergleicht, dann liegt bezogen auf die entsprechenden Innenkerne der Schneidwalze 22 und der Gegenwalze 24 im mittleren Bereich eine relative Auslenkung von gegenüberliegenden Oberflächenbereichen der Schneidwalze 22 und der Gegenwalze 24 vor, wenn diese Oberflächenbereiche der Durchbiegung der Innenkerne folgen würde, von ca. 60 µm vor. Solche Auslenkungen, wenn sie an der Oberfläche der Gegenwalze 24 und der Schneidwalze 22 vorliegen, beeinträchtigen die Qualität des Schneidergebnisses.
Diese störenden Auslenkungen an den Oberflächen sind insbesondere desto größer, desto länger die Schneidwalze 22 und die Gegenwalze 24 sind und je geringer der Durchmesser dieser Walzen ist.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung stützt sich die Außenhülse 60 über die Gegenlager 54a, 54b an dem Innenkern 46 ab. (Diese Abstützung kann sowohl für die Schneidwalze 22 als auch für die Gegenwalze 24 oder nur für die Schneidwalze 22 oder nur für die Gegenwalze 24 vorgesehen sein.) Es lassen sich dadurch Kräfte beim Schneidvorgang und insbesondere Schneidkräfte definiert einleiten und ableiten. Über die Gegenlager 54a, 54b lassen sich Schneidkräfte von der Außenhülse 60 in den Innenkern 46 einleiten und dadurch über die entsprechenden Drehlager 26 bzw. 40 ableiten.
Bei entsprechender Anordnung des mindestens einen Gegenlagers lässt es sich dadurch erreichen, dass die Außenhülse 60 weniger stark gebogen wird als der entsprechende Innenkern 46. Dies ist stark übertrieben in Figur 8 angedeutet. Durch die Schneidkräfte erfährt der Innenkern 46 eine elastische Verformung und insbesondere Durchbiegung. Auch die Außenhülse 60 erfährt grundsätzlich eine elastische Verformung und Durchbiegung. Durch die Abstützung der Außenhülse 60 an den Gegenlagern 54a, 54b mit der definierten Krafteinleitung lässt sich die Verformung der Außenhülse 60 erheblich geringer halten als die des Innenkerns 46. Dadurch erhält man bei dem Aufbau von Schneidkräften eine relative Auslenkung bzw. relative Bewegung zwischen der Außenhülle 60 und dem Innenkern 46. Wenn die Außenhülse 60 weniger stark durchbogen ist als der Innenkern 46, dann ist bezogen auf den Ausgangspunkt ohne wirkende Schneidkräfte die Oberfläche 34 der Außenhülse 60 (wenn es sich um die Außenhülse der Gegenwalze 24 handelt) weniger stark durchgebogen als der Innenkern 46. Dadurch ist die Abweichung der Oberfläche 34 der Außenhülse 60 von der "Ideallinie" weniger stark, als wenn keine diskreten Gegenlager 54a, 54b vorgesehen werden. Dadurch wiederum ist die relative Auslenkung der Oberfläche 34 zu der Schneidwalze 22 weniger stark und man erhält bessere Schneidergebnisse. Insbesondere lassen sich dadurch auch längere Gegenwalzen 24 mit geringerem Durchmesser einsetzen.
Die beschriebenen Vorteile sind auch vorhanden, wenn die Schneidwalze 22 mit einer Außenhülse über diskrete Gegenlager an dem entsprechenden Innenkern gelagert ist. Wenn auch die Schneidwalze 22 mit der erfindungsgemäßen Lösung versehen wird, dann erhält man eine insgesamt geringere relative Auslenkung der Oberflächen der Schneidwalze 22 und der Gegenwalze 24.
Je nach Anwendungsfall und insbesondere Ausbildung der Schneidwalze 22 sind ein oder mehrere Gegenlager vorgesehen. Diese Gegenlager sind so angeordnet und ausgebildet, dass sich ein symmetrischer Kraftfluss an der Schneidwalze 22 bzw. der Gegenwalze 24 ergibt. Der Kraftfluss ist dabei insbesondere symmetrisch zu der Mittelebene 66.
Durch die erfindungsgemäße Lösung erhält man eine definierte Kraftflussableitung an der Gegenwalze 24 und/oder der Schneidwalze 22. Die Außenhülse 60 lässt sich dadurch weniger stark elastisch verformen als der entsprechende Innenkern 46. Dadurch wiederum sind Oberflächenbereiche 84 der Schneidwalze 22 (wenn diese mit einem oder mehreren Gegenlagern versehen ist) und/oder der Gegenwalze 24 (wenn diese mit einem oder mehreren Gegenlagern versehen ist) weniger stark verformt, als wenn die Außenhülse 60 "vollflächig" an dem Innenkern 46 sitzt bzw. überhaupt keine Außenhülse vorgesehen ist.
Die Rotationsschneidevorrichtung 10 ist beispielsweise so ausgebildet, dass an der Schneidwalze 22 Schneiden angeordnet sind, welche in einer Längsrichtung (bezogen auf eine Längsrichtung 86 (Figur 1) zum Transport von Material 44) angeordnet sind und in einer Querrichtung dazu.
Ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rotationsschneidevorrichtung, welches in Figur 9 gezeigt ist und dort mit 88 bezeichnet ist, umfasst ein Maschinengestell 90, an dem grundsätzlich gleich wie oben beschrieben eine Schneidwalze 92 und eine Gegenwalze 94 jeweils drehbar gelagert sind. Die Gegenwalze 94 ist grundsätzlich gleich ausgebildet wie die Gegenwalze 24 wie oben beschrieben.
Die Schneidwalze 92 ist beispielsweise über einen Antrieb (in der Zeichnung nicht gezeigt) angetrieben. An einem Wellenstummel 96 der Schneidwalze ist ein Zahnrad 98 angeordnet, welches in ein Zahnrad 100 eingreift, das drehfest bezüglich der Gegenwalze 94 fixiert ist. Dadurch kann über Antrieb der Schneidwalze 92 auch die Gegenwalze 94 angetrieben werden.
Die Schneidwalze 92 weist einen ersten Walzenbereich 102a und einen zweiten Walzenbereich 102b auf, wobei diese beiden Walzenbereiche 102a, 102b beabstandet zueinander sind. An dem ersten Walzenbereich 102a und dem zweiten Walzenbereich 102b ist jeweils eine Mehrzahl von Querschneiden 104 angeordnet. Diese Querschneiden sind gleichmäßig verteilt angeordnet. Beispielsweise sind sie in einem Winkel von 120° (bezogen auf einen Querschnitt) beabstandet.
Die Querschneiden 104 weisen eine Schneidfläche 106 auf, welche quer und insbesondere senkrecht zu einer Transportrichtung von Material durch die Rotationsschneidevorrichtung 88 ist. Insbesondere sind die Schneidflächen 106 parallel zu einer Drehachse 108 der Schneidwalze 92 orientiert.
In einem mittleren Bereich jeweils des ersten Walzenbereichs 102a und des zweiten Walzenbereichs 102b ist ein Gegenlager 110a, 110b angeordnet. Das Gegenlager 110a, 110b ist dabei grundsätzlich gleich ausgebildet wie oben beschrieben. Insbesondere handelt es sich um ringförmige Bereiche, welche an einem jeweiligen Innenkern 112 der Schneidwalze 92 angeordnet sind.
Die Gegenwalze 94 weist ebenfalls einen Innenkern 114 auf, an welchem beabstandete Gegenlager 116a, 116b angeordnet sind. Insbesondere sind die Gegenlager 116a, 116b auf die Gegenlager 110a, 110b ausgerichtet und direkt gegenüberliegend positioniert, so dass eine direkte Krafteinleitung an den Gegenlagern möglich ist. Das Gegenlager 116a steht dann dem Gegenlager 110a gegenüber und das Gegenlager 116b steht dem Gegenlager 110b gegenüber.
Ansonsten funktioniert die Rotationsschneidevorrichtung 88 wie oben beschrieben.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel einer Rotationsschneidevorrichtung, welche in Figur 11 gezeigt und dort mit 118 bezeichnet ist, ist ein Maschinengestell 120 vorgesehen. An dem Maschinengestell 120 ist ein erstes Drehlager 122 für eine Gegenwalze 124 angeordnet. Ferner ist an dem Maschinengestell 120 beabstandet zu dem ersten Drehlager 122 beispielsweise oberhalb desselben ein zweites Drehlager 126 angeordnet. Über dieses zweite Drehlager 126 ist eine Schneidwalze 128 drehbar gelagert. Die Schneidwalze 128 und die Gegenwalze 124 sind dadurch jeweils nicht zweiseitig an dem Maschinengestell 120 gelagert, sondern nur einseitig "fliegend" an dem Maschinengestell 120 gehalten.
Die Schneidwalze 128 weist beispielsweise gegenüberliegende Stützringe 130a, 130b auf. Über diese Stützringe 130a, 130b stützt sich die Schneidwalze 128 an einer Oberfläche 132 der Gegenwalze 124 ab. Es ist auch eine Ausführung ohne Stützring möglich.
Die Schneidwalze 128 ist mit Schneiden 134 versehen. Die Schneiden 134 sind angepasst an das zu schneidende Material ausgebildet.
Die Gegenwalze 124 und die Schneidwalze 128 weisen jeweils, wie oben beschrieben, einen Innenkern und jeweilige Außenhülsen 136 und 138 auf. Die Außenhülse 138 der Schneidwalze 128 ist dabei über ein einziges Gegenlager 140 an dem entsprechenden Innenkern der Schneidwalze 128 abgestützt. Die Außenhülse 136 der Gegenwalze 124 ist über ein Gegenlager 142 an dem Innenkern der Gegenwalze 124 abgestützt. Die Gegenlager 140 und 142 liegen direkt gegenüber, um eine direkte Krafteinleitung zu ermöglichen.
Ansonsten funktioniert die Rotationsschneidevorrichtung 118 wie oben beschrieben.

Claims

Rotationsschneidevorrichtung, umfassend ein Maschinengestell (12; 90; 120), eine am Maschinengestell (12; 90; 120) drehbar gelagerte Schneidwalze (22; 92; 128) und eine am Maschinengestell (12; 90; 120) drehbar gelagerte Gegenwalze (24; 94; 124), wobei die Schneidwalze (22; 92; 128) und/oder die Gegenwalze (24; 94; 124) einen Innenkern (46) und eine um den Innenkern (46) angeordnete Außenhülse (60) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet , dassdieAußenhülse(60)zu dem Innenkern (46) beabstandet ist, dass an dem Innenkern (46) Gegenlager (54a, 54b; 110a, 110b; 116a, 116b; 140; 142) angeordnet sind, an welchen sich die Außenhülse (60) abstützt, wobei zwischen benachbarten Gegenlagern (54a, 54b) ein Zwischenraum (64) gebildet ist und dass die Gegenlager (54a, 54b; 110a, 110b; 116a, 116b; 140; 142) so angeordnet und ausgebildet sind, dass sich Kräfte, welche von der Schneidwalze (22; 92; 128) und Gegenwalze (24; 94; 124) aufeinander ausgeübt werden, definiert über die Gegenlager an der Gegenwalze und/oder Schneidwalze ableiten lassen, wobei die Breite eines Gegenlagers (54a, 54b, 110a, 110b; 116a, 116b; 140; 142) kleiner als 30 % der Gesamtlänge der Schneidwalze (22; 92; 128) oder Gegenwalze (24; 94; 124) ist.
Rotationsschneidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenlager (54a, 54b; 110a, 110b; 116a, 116b; 140; 142) so angeordnet und ausgebildet sind, dass die Außenhülse (60) durch elastische Verformung relativ zum Innenkern (46) beweglich ist.
Rotationsschneidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenlager (54a, 54b; 110a, 110b; 116a, 116b; 140; 142) so angeordnet und ausgebildet sind, dass beim Schneidvorgang eine Durchbiegung der Außenhülse (60) kleiner ist als eine Durchbiegung des Innenkerns (46).
Rotationsschneidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der Gegenlager zwischen der Außenhülse (60) und dem Innenkern (46) ein Zwischenraum (64) gebildet ist.
Rotationsschneidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenlager (54a, 54b; 110a, 110b; 116a, 116b; 140; 142) so angeordnet und ausgebildet sind, dass sich an der Schneidwalze (22) und/oder Gegenwalze (24) beim Schneidvorgang eine mindestens näherungsweise symmetrische Kraftflussverteilung bezogen auf die Schneidwalzenlänge und/oder Gegenwalzenlänge ergibt.
Rotationsschneidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenlager (54a, 54b; 110a, 110b; 116a, 116b; 140; 142) einen Ringbereich umfassen, welcher an dem Innenkern (46) angeordnet ist.
Rotationsschneidevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite des Ringbereichs höchstens 30 % der Gesamtlänge der Gegenwalze (24) und/oder Schneidwalze (22) beträgt.
Rotationsschneidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (60) an den Gegenlagern (54a, 54b; 110a, 110b; 116a, 116b; 140; 142) fixiert ist.
Rotationsschneidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenhülse (60) und dem Innenkern (46) mindestens eine Dichtung (72a, 72b) angeordnet ist.
Rotationsschneidevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Dichtung (72a, 72b) stirnseitig an der Außenhülse (60) angeordnet ist.
Rotationsschneidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenlager (54a, 54b; 110a, 110b; 116a, 116b; 140; 142) an der Schneidwalze (22) und/oder Gegenwalze (24) symmetrisch angeordnet sind.
Rotationsschneidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenhülse der Schneidwalze (22) eine oder mehrere Schneiden angeordnet sind.
Rotationsschneidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Schneidwalze (128) und die Gegenwalze (124) mit jeweils Gegenlagern (140; 142) versehen sind, Gegenlager (140, 142) einander gegenüberliegen.
Rotationsschneidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schneidwalze (22) an der Gegenwalze (24) über mindestens einen Stützring (32) abstützt.
Rotationsschneidevorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Stützring und ein zweiter Stützring vorgesehen sind, wobei die Gegenlager an der Gegenwalze (24) und/oder Schneidwalze (22) zwischen dem ersten Stützring und dem zweiten Stützring angeordnet sind.
Rotationsschneidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenwalze (24) drehbar gelagert ist.
Rotationsschneidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidwalze (22) zweiseitig an dem Maschinengestell (12) gelagert ist.
Rotationsschneidevorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenwalze (24) zweiseitig an dem Maschinengestell (12) gelagert ist.
Rotationsschneidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidwalze (128) einseitig an dem Maschinengestell (120) gelagert ist.
Rotationsschneidevorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenwalze (124) einseitig an dem Maschinengestell (120) gelagert ist.
Rotationsschneidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schneidwalze (92) eine oder mehrere Querschneiden (104) angeordnet sind.
Rotationsschneidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schneidwalze (128) eine oder mehrere Längsschneiden (134) angeordnet sind.