EP3800018B1 - Sensorvorrichtung für einen messerhalter - Google Patents

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EP3800018B1
EP3800018B1 EP19200966.0A EP19200966A EP3800018B1 EP 3800018 B1 EP3800018 B1 EP 3800018B1 EP 19200966 A EP19200966 A EP 19200966A EP 3800018 B1 EP3800018 B1 EP 3800018B1
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sensor
knife
base body
sensor device
knife holder
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Rolf Thielen
Gerd Klöcker
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Dienes Werke fuer Maschinenteile GmbH and Co KG
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Definitions

  • the present invention relates to a sensor device for a knife holder and in particular to a knife holder with such a sensor device, and preferably a longitudinal cutting machine with a corresponding knife holder.
  • a knife holder for a longitudinal cutting machine comprising a fastening device for attaching the knife holder to a longitudinal cutting machine and a knife head that can be lowered with respect to the fastening device.
  • a rotatably mounted knife carrier for a circular knife is attached to the knife head, and the circular knife can be fastened to the knife carrier by means of a ring nut.
  • DE 299 15 564 U1 suggests that a sensor for detecting the speed of rotation is arranged either in the ball bearing of the cutter head or at another point on the cutter holder relative to the rotatably mounted cutter carrier. In order to be able to detect the rotation speed of the knife, a sensor has to be integrated in the knife holder, which makes retrofitting expensive.
  • the object of the present invention is therefore to eliminate the disadvantages described with reference to the prior art and in particular to provide a sensor device for a knife holder that can be easily retrofitted or exchangeably attached to the knife holder and with which one or more variables of the cutting process can be detected so that conclusions can be drawn about the wear and tear on the knife.
  • a sensor device for a knife holder comprising a base body for fastening the sensor device to a knife holder, in particular to a knife holder for a slitting machine, at least one sensor fastened to the base body for detecting a size and a wireless transmitter fastened to the base body Transmission of the size detected by the sensor.
  • the main body is such a component of a knife holder, which moves together with the knife during the cutting process.
  • the movement of the knife during the cutting process corresponds to the movement of the base body during the cutting process.
  • the base body is preferably set up for fastening a circular knife to a knife head of a corresponding knife holder. In this case, the base body and the circular knife perform a rotational movement during the cutting process.
  • the base body can be designed as a rotationally symmetrical knife carrier for a circular knife, the base body having an annular collar on which the circular knife can be placed and to which a stop surface for the circular knife adjoins, on which the circular knife comes to rest.
  • the circular knife can then be fastened to the knife carrier by means of a ring nut, which for this purpose has an external thread on the annular collar.
  • the base body can also be designed as a ring nut with which a circular knife can be attached to a knife holder.
  • the ring nut has an internal thread on its radial inner surface.
  • the base body can also be designed as a particularly ring-shaped washer which is arranged between the (round) knife and the knife carrier or between the (round) knife and the ring nut during the cutting process.
  • the invention also relates to a knife holder to which a sensor device according to the invention is attached.
  • the knife holder comprises, in particular, a fastening device for attaching the knife holder to a longitudinal cutting machine and a knife head to which a knife carrier can be fastened.
  • the cutter head is in particular adjustable (for example, lowerable / pivotable) relative to the fastening device.
  • the knife holder does not have an active drive for the knife carrier / knife, it is used in particular as an upper knife in a longitudinal cutting machine in which the associated knife is passively driven by the corresponding lower knife.
  • the cutter head can be actively driven so that the cutter holder acts as a lower cutter can be used in a longitudinal cutting machine.
  • the present invention therefore also relates to a longitudinal cutting machine with at least one or more knife holders which have a sensor device according to the invention.
  • the basic idea of the invention now provides that a sensor for detecting variables such as operating parameters or environmental influences is attached directly to an easily replaceable and / or retrofittable component of a knife holder, with the detected variable (s) being transmitted wirelessly by means of a transmitter can be transmitted to a superordinate unit, which in turn can infer by evaluating the transmitted variable (s), for example, that the associated knife is worn.
  • a knife holder that was not originally designed to detect operating parameters can simply be retrofitted, or a knife holder can be provided whose sensor device can simply be replaced in the event of a failure.
  • the sensor device preferably comprises not just one, but several sensors for detecting different sizes.
  • a sensor can be designed as an acceleration sensor with which the speed (in particular rotational speed) of the corresponding knife can be deduced. From this, in turn, the running meters of the associated knife and thus the wear and tear of the knife can be inferred.
  • a (further) sensor can be designed as a light sensor, with which it can be detected whether a knife has been removed from the knife carrier.
  • the light sensor is directed in particular from the interior of the base body to an outwardly directed opening in the base body, with the opening in operation (that is to say in the assembled state) of the knife holder being another component is closed. In the assembled state, no light falls on the light sensor, while light would be detected by the light sensor when the knife is dismantled, so that it can be concluded from this that the knife has been replaced.
  • the light sensor does not necessarily have to be set up to detect visible light, but could also detect infrared radiation or UV radiation, for example.
  • At least one (further) sensor can be designed as an environmental sensor for detecting the air humidity, the air pressure and / or the temperature, with which environmental influences acting on the knife can be recognized.
  • a (further) sensor can be designed as a location sensor with which the position of the sensor device in space can be inferred. It would thus be possible to determine which knife holder in the room the sensor device is attached to.
  • a location sensor can be set up, for example, to set up a Bluetooth (low energy) mesh network.
  • the sensor device preferably comprises an acceleration sensor. Further sensors can also be provided. In particular, a light sensor is provided in addition to the acceleration sensor.
  • the transmitter for wireless transmission of the variable detected by the at least one sensor can be set up according to any standard for wireless data transmission.
  • the transmitter preferably transmits using Bluetooth (standard).
  • the sensor device has a memory on which the variable (s) detected by the at least one sensor ) (temporarily) saved data transmission takes place at regular intervals or after a predefinable interval. It can also be provided that the quantities stored in the memory are transmitted on request.
  • an energy supply source for example rechargeable battery, capacitor, battery, etc.
  • an energy supply source for example rechargeable battery, capacitor, battery, etc.
  • a device for charging the energy supply source is provided in the base body and converts the energy from the movement / acceleration of the base body into electrical energy.
  • the at least one sensor, the transmitter and / or the energy supply source are fastened to the base body in a suitable manner with a force fit, form fit and / or material fit.
  • the components are encapsulated in the base body, it being ensured in any case that at least one antenna of the transmitter is arranged in such a way that the variable detected by the sensor can be transmitted wirelessly.
  • the in Figure 1 The knife holder 1 shown comprises a fastening device 11 for fastening the knife holder 1 to a longitudinal cutting machine and a knife head 2 that can be lowered with respect to the fastening device 11. Means for lowering the knife head 2 can be provided in the fastening device 11.
  • a rotatably mounted knife carrier 3 is fastened to the knife head 2, on which a circular knife 5 is fastened by means of an annular nut designed as a sensor device 4.
  • the ring nut designed as a sensor device 4 is shown in Figure 2 shown and comprises a base body 6, to which two sensors 7, two energy supply sources 9 and a transmitter 8 are attached, which are connected to one another via a line 10.
  • One sensor 7 is designed as an acceleration sensor, while the other sensor 7 is designed as a light sensor.
  • the acceleration sensor 7 can be used to infer the rotational speed and, if the diameter of the circular knife 5 is known, the running meters of the circular knife 5, which in turn indicates the wear on the circular knife 5 can.
  • the light sensor 7 is arranged in such a way that no light falls on the light sensor 7 during operation, since a corresponding opening is covered by another component of the knife holder 1. If the ring nut is now removed from the knife holder 1 in order to change the circular knife 5, light falls on the light sensor 7, which means that a knife change can be concluded.
  • the variables determined by the sensors 7 are transmitted wirelessly via the transmitter 8 to a higher-level unit which, if necessary, can also access further operating parameters of the knife holder 1 or the longitudinal cutting machine.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung für einen Messerhalter und insbesondere einen Messerhalter mit einer solchen Sensorvorrichtung, sowie bevorzugt eine Längsschneidemaschine mit einem entsprechenden Messerhalter.
  • Aus DE 299 15 564 U1 ist ein Messerhalter für eine Längsschneidemaschine bekannt. Der Messerhalter umfasst eine Befestigungsvorrichtung zur Anbringung des Messerhalters an eine Längsschneidemaschine sowie einen gegenüber der Befestigungsvorrichtung absenkbaren Messerkopf. An dem Messerkopf ist ein drehbar gelagerter Messerträger für ein Rundmessers angebracht, wobei das Rundmesser mittels einer Ringmutter auf dem Messerträger befestigt werden kann. DE 299 15 564 U1 schlägt vor, dass ein Sensor zur Erfassung der Rotationsgeschwindigkeit entweder in dem Kugellager des Messerkopfes oder an einer anderen Stelle des Messerhalters relativ zu dem drehbar gelagerten Messerträger angeordnet ist. Um die Rotationsgeschwindigkeit des Messers erfassen zu können, muss also ein Sensor in dem Messerhalter integriert werden, was eine Nachrüstung aufwendig macht.
  • Aus CN 106 142 145 A ist ein Messer bekannt, in dem Sensoren integriert sind. Somit muss in jedem Messer ein Satz Sensoren ausgebildet sein.
  • Aus US 9,467,862 B2 ist ein Rohrschneider bekannt, in dessen Gehäuse Sensoren angeordnet sind. Diese Sensoren führen keine gemeinsame Bewegung mit dem Schneidwerkzeug aus.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die mit Bezug zum Stand der Technik geschilderten Nachteile zu beseitigen und insbesondere eine Sensorvorrichtung für einen Messerhalter anzugeben, die einfach nachrüstbar oder austauschbar an dem Messerhalter befestigt werden kann und mit der eine oder mehrere Größen des Schneidvorganges erfasst werden können, so dass auf den Verschleiß des Messers geschlossen werden kann.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Sensorvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben, wobei einzelne Merkmale der vorteilhaften Weiterbildungen in technisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar sind.
  • Gelöst wird die Aufgabe insbesondere durch eine Sensorvorrichtung für einen Messerhalter, umfassend einen Grundkörper zur Befestigung der Sensorvorrichtung an einem Messerhalter insbesondere an einem Messerhalter für eine Längsschneidemaschine, mindestens einen an dem Grundkörper befestigten Sensor zur Erfassung einer Größe und einen an dem Grundkörper befestigten Sender zur kabellosen Übertragung der von dem Sensor erfassten Größe.
  • Der Grundkörper ist ein solches Bauteil eines Messerhalters, welches sich während des Schneidvorganges zusammen mit dem Messer bewegt. Die Bewegung des Messers während des Schneidvorganges entspricht also der Bewegung des Grundkörpers während des Schneidvorganges. Bevorzugt ist der Grundkörper zur Befestigung eines Rundmessers an einem Messerkopf eines entsprechenden Messerhalters eingerichtet. In diesem Fall führen der Grundkörper und das Rundmesser während des Schneidvorganges eine Rotationsbewegung aus.
  • Der Grundköper kann als rotationssymmetrischer Messerträger für ein Rundmesser ausgebildet sein, wobei der Grundkörper einen ringförmigen Bund hat, auf den das Rundmesser aufgesetzt werden kann und an den sich eine Anschlagsfläche für das Rundmesser anschließt, an welche das Rundmesser zur Anlage kommt. Das Rundmesser kann sodann mittels einer Ringmutter auf dem Messerträger befestigt werden, der hierzu ein Außengewinde auf dem ringförmigen Bund aufweist.
  • Alternativ kann der Grundkörper auch als Ringmutter ausgebildet sein, mit der ein Rundmesser auf einem Messerträger befestigt werden kann. Die Ringmutter weist hierzu auf ihrer radialen Innenfläche ein Innengewinde auf.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Grundkörper auch als insbesondere ringförmige Unterlegscheibe ausgebildet sein, die während des Schneidvorganges zwischen dem (Rund-)Messer und dem Messerträger oder zwischen dem (Rund-)Messer und der Ringmutter angeordnet ist.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Messerhalter, an dem eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung angebracht ist. Der Messerhalter umfasst insbesondere eine Befestigungsvorrichtung zur Anbringung des Messerhalters an einer Längsschneidemaschine sowie einen Messerkopf, an dem ein Messerträger befestigt werden kann. Der Messerkopf ist insbesondere relativ zu der Befestigungsvorrichtung verstellbar (beispielsweise absenkbar/schwenkbar). Insbesondere wenn der Messerhalter keinen aktiven Antrieb für den Messerträger/Messer hat, wird dieser insbesondere als Obermesser in einer Längsschneidemaschine eingesetzt, in der das zugehörige Messer passiv durch entsprechende Untermesser angetrieben wird. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Messerkopf aktiv antreibbar ist, so dass der Messerhalter als Untermesser in einer Längsschneidemaschine eingesetzt werden kann. Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch eine Längsschneidemaschine mit mindestens einem oder mehreren Messerhaltern, die eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung aufweisen.
  • Die Erfindung sieht nun in ihrem Grundgedanken vor, dass ein Sensor zur Erfassung von Größen wie Betriebsparametern oder Umwelteinflüssen unmittelbar an einem einfach austauschbaren und/oder nachrüstbaren Bauteil eines Messerhalters befestigt ist, wobei die erfasste(n) Größe(n) mittels eines Senders drahtlos zu einer übergeordneten Einheit übermittelt werden kann, die wiederum durch Auswertung der übermittelten Größe(n) beispielsweise auf einen Verschleiß des zugehörigen Messers schließen kann. Somit kann ein ursprünglich nicht zur Erfassung von Betriebsparametern ausgebildeter Messerhalter einfach nachgerüstet werden beziehungsweise es kann ein Messerhalter bereitgestellt werden, dessen Sensorvorrichtung im Falle eines Versagens einfach ausgetauscht werden kann.
  • Bevorzugt umfasst die Sensorvorrichtung nicht nur genau einen, sondern mehrere Sensoren zur Erfassung unterschiedlicher Größen.
  • Beispielsweise kann ein Sensor als Beschleunigungssensor ausgebildet sein, mit dem auf die Geschwindigkeit (insbesondere Drehzahl) des entsprechenden Messers geschlossen werden kann. Hieraus lässt sich wiederum auf die Laufmeter des zugehörigen Messers und somit auf den Verschleiß des Messers schließen.
  • Ein (weiterer) Sensor kann als Lichtsensor ausgebildet sein, mit dem detektiert werden kann, ob ein Messer von dem Messerträger entfernt wurde. Hierzu ist der Lichtsensor insbesondere vom Inneren des Grundkörpers auf eine nach außen gerichtete Öffnung im Grundkörper gerichtet, wobei die Öffnung im Betrieb (also im montierten Zustand) des Messerhalters von einem weiteren Bauteil verschlossen ist. Im montierten Zustand fällt somit kein Licht auf den Lichtsensor, während bei Demontage des Messers Licht von dem Lichtsensor detektiert würde, so dass daraus geschlossen werden kann, dass das Messer ausgetauscht wurde. Der Lichtsensor muss nicht zwangsweise zur Detektion von sichtbarem Licht eingerichtet sein, sondern könnte auch beispielsweise Infrarotstrahlung oder UV-Strahlung detektieren.
  • Mindestens ein (weiterer) Sensor kann als Umweltsensor zur Erfassung der Luftfeuchte, des Luftdrucks und/oder der Temperatur ausgebildet sein, mit dem auf das Messer wirkende Umwelteinflüsse erkannt werden können.
  • Ein (weiterer) Sensor kann als Ortssensor ausgebildet sein, mit dem auf die Lage der Sensorvorrichtung im Raum geschlossen werden kann. Somit wäre feststellbar, an welchem Messerhalter im Raum die Sensorvorrichtung befestigt ist. Ein solcher Ortssensor kann beispielsweise zur Einrichtung eines Bluetooth (Low Energy) Mesh Netzwerkes eingerichtet sein.
  • Die Sensorvorrichtung umfasst bevorzugt einen Beschleunigungssensor. Weitere Sensoren können auch vorgesehen sein. Insbesondere zusätzlich zu dem Beschleunigungssensor ein Lichtsensor vorgesehen.
  • Der Sender zur drahtlosen Übertragung der von dem mindestens einen Sensor erfassten Größe kann nach einem beliebigen Standard zur kabellosen Datenübertragung eingerichtet sein. Bevorzugt sendet der Sender nach dem mit Bluetooth( -Standard).
  • Während es prinzipiell möglich ist, dass die gemessene(n) Größen unmittelbar an eine übergeordnete Einheit gesendet werden, kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung einen Speicher aufweist, auf dem die von dem mindestens einen Sensor erfasste(n) Größe(n) (zwischen)gespeichert werden, wobei eine Datenübertragung in regelmäßigen Abständen oder nach einem vorgebbaren Intervall erfolgt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die auf dem Speicher hinterlegten Größen auf Abfrage übermittelt werden.
  • Es kann zudem vorgesehen sein, dass eine Energieversorgungsquelle (beispielsweise Akku, Kondensator, Batterie etc.) für den Sender und/oder den Sensor an dem Grundkörper befestigt ist.
  • Um zu vermeiden, dass die Energieversorgungsquelle ausgetauscht werden muss, kann auch vorgesehen sein, dass in dem Grundkörper eine Vorrichtung zum Aufladen der Energieversorgungsquelle vorgesehen ist, die die Energie aus der Bewegung/Beschleunigung des Grundkörpers in elektrische Energie umwandelt.
  • Der mindestens eine Sensor, der Sender und/oder die Energieversorgungsquelle sind auf geeignete Weise kraft-, form- und/oder stoffschlüssig an dem Grundkörper befestigt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Komponenten in dem Grundkörper vergossen, wobei in jedem Fall sichergestellt ist, dass zumindest eine Antenne des Senders so angeordnet ist, dass eine kabellose Übertragung der von dem Sensor erfassten Größe erfolgen kann.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden im Folgenden anhand der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen schematisch
    • Figur 1:
    einen Messerhalter und
    Figur 2:
    eine Ringmutter.
  • Der in Figur 1 dargestellte Messerhalter 1 umfasst eine Befestigungsvorrichtung 11 zur Befestigung des Messerhalters 1 an einer Längsschneidemaschine sowie einen gegenüber der Befestigungsvorrichtung 11 absenkbaren Messerkopf 2. In der Befestigungsvorrichtung 11 können Mittel zum Absenken des Messerkopfes 2 vorgesehen sein.
  • An dem Messerkopf 2 ist ein drehbar gelagerter Messerträger 3 befestigt, auf dem mittels einer als Sensorvorrichtung 4 ausgebildeten Ringmutter ein Rundmesser 5 befestigt ist. Die als Sensorvorrichtung 4 ausgebildete Ringmutter ist in Figur 2 dargestellt und umfasst einen Grundkörper 6, an den zwei Sensoren 7, zwei Energieversorgungsquellen 9 und ein Sender 8 befestigt sind, die über eine Leitung 10 miteinander verbunden sind. Der eine Sensor 7 ist als Beschleunigungssensor ausgeführt, während der andere Sensor 7 als Lichtsensor ausgeführt ist.
  • Da die als Ringmutter ausgebildete Sensorvorrichtung 4 gemeinsam mit dem Rundmesser 5 rotiert, kann über den Beschleunigungssensor 7 auf die Drehzahl und damit bei Kenntnis des Durchmessers des Rundmesser 5 auf die Laufmeter des Rundmessers 5 geschlossen werden, wodurch wiederum auf den Verschleiß des Rundmessers 5 geschlossen werden kann. Der Lichtsensor 7 ist so angeordnet, dass im Betrieb kein Licht auf den Lichtsensor 7 fällt, da eine entsprechende Öffnung von einem anderen Bauteil des Messerhalters 1 verdeckt ist. Wird nun die Ringmutter zum Wechsel des Rundmessers 5 von dem Messerhalter 1 entfernt, so fällt Licht auf den Lichtsensor 7, wodurch auf einen Messerwechsel geschlossen werden kann.
  • Die von den Sensoren 7 ermittelten Größen werden über den Sender 8 kabellos an eine übergeordnete Einheit übermittelt, die gegebenenfalls auch auf weitere Betriebsparameter des Messerhalters 1 beziehungsweise der Längsschneidemaschine zurückgreifen kann.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Messerhalter
    2
    Messerkopf
    3
    Messerträger
    4
    Sensorvorrichtung
    5
    Rundmesser
    6
    Grundkörper
    7
    Sensor
    8
    Sender
    9
    Energieversorgungsquelle
    10
    Verbindungsleitung
    11
    Befestigungsvorrichtung

Claims (8)

  1. Sensorvorrichtung (4) für einen Messerhalter (1), gekennzeichnet durch
    - einen Grundkörper (6) zur Befestigung der Sensorvorrichtung (4) an einem Messerhalter (1), wobei der Grundkörper (6) als rotationssymmetrischer Messerträger (3) für ein Rundmesser, als Ringmutter oder als Unterlegscheibe ausgebildet ist,
    - mindestens einen an dem Grundkörper (6) befestigten Sensor (7) zur Erfassung einer Größe und
    - einen an dem Grundkörper (6) befestigten Sender (8) zur kabellosen Übertragung der von dem Sensor (7) erfassten Größe.
  2. Sensorvorrichtung (4) nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Sensor (7) ein Sensor der folgenden Gruppe ist:
    - Beschleunigungssensor,
    - Lichtsensor,
    - Umweltsensor, wie Temperatursensor, Luftfeuchtesensor, Luftdrucksensor,
    - Ortssensor.
  3. Sensorvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Sensor (7) als Lichtsensor ausgebildet ist, der vom Inneren des Grundkörpers (6) auf eine Öffnung im Grundkörper (6) gerichtet ist, die im Betrieb des Messerhalters (1) von einem weiteren Bauteil des Messerhalters (1) verschlossen ist.
  4. Sensorvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Energieversorgungsquelle (9) an dem Grundkörper (6) befestigt ist.
  5. Sensorvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Sensor (7), der Sender (8) und/oder die Energieversorgungsquelle (9) in dem Grundkörper (6) vergossen ist/sind.
  6. Sensorvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sender (8) mit Bluetooth sendet.
  7. Messerhalter (1) mit einem drehbar gelagerten Messerkopf (2) zur Halterung oder zum Antreiben eines an dem Messerkopf (2) befestigbaren Messers (5), wobei der Messerkopf (2) eine Sensorvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
  8. Längsschneidemaschine mit einem oder mehreren Messerhaltern (1) nach Anspruch 7.
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