B E S C H R E I B U N G
Längsschneideeinrichtung zum Schneiden von laufenden Materialbahnen
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Längsschneideeinrichtung zum Schneiden von laufenden Materialbahnen, mit mindestens einem Schlitten, der an einer sich quer zur Bahnlaufrichtung erstreckenden Führung verstellbar gelagert ist und der eine Halterung für ein frei drehbares Obermesser besitzt.
Stand der Technik
Längsschneideeinrichtungen für Papier, Kunststoffolien- und Aluminiumfolienbahnen enthalten üblicherweise mehrere paarweise angeordnete Kreismesser, wobei jeweils ein Kreismesserpaar die Bahn zur Aufteilung in Einzelbahnen in Längsrichtung durchtrennt. Derartige Längsschneideeinrichtungen sind Bestandteile von Wickelma- schinen, die aus einer breiten Materialbahn einzelne schmalere Wickelrollen herstellen. Um verschiedene Wickelrollenformate herstellen zu können, sind die Kreismesserpaare quer zur Bahnlaufrichtung positionierbar.
Eine gattungsgemäße Längsschneideeinrichtung ist aus der WO 99/47317 bekannt. Die hierin beschriebene Längsschneideeinrichtung besteht aus einem angetriebenen Obermesser und einem frei drehbar gelagerten Untermesser. Als Obermesser werden insbesondere Kreismesser und als Untermesser insbesondere Topfmesser verwendet. Jedes Messerpaar ist zur Einstellung der erforderlichen Formatbreite quer zur Laufrichtung der zu teilenden Bahn positionierbar. Zusätzlich ist jedes Obermesser in Richtung seiner Drehachse gegen das zugeordnete Untermesser anstellbar, damit die beiden Schneidkanten exakt relativ zueinander ausgerichtet werden können. Weiterhin ist jedes Obermesser in eine inaktive Position anhebbar, falls es nicht zum Längsschneiden benötigt wird.
Als Drehantrieb für das Obermesser dient ein Elektromotor, wobei insbesondere bürstenlose Gleichstrommotoren in sehr kompakter Bauweise verwendet werden. Der
Motor ist über dem Obermesser angeordnet und treibt das Obermesser mittels eines Riemens an. Durch die Verlegung des Antriebsmotors über das Kreismesser ist eine schmalere Bauweise der Längsschneideeinrichtung möglich.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Längsschneideeinrichtung so zu verbessern, daß eine möglichst kompakte Bauweise der Obermesseraufhängung realisiert ist und jedes Obermesser angetrieben werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebswelle, die sich über die gesamte Breite der Maschine erstreckt und über die das Obermesser, insbesondere ein Kreismesser, mittels eines Getriebes antreibbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung einer Antriebswelle über die gesamte Breite der Maschine ist es nun möglich, die Kreismesser anzutreiben und die Aufhängung des Kreismessers auf die wesentlichsten Elemente zu reduzieren. Durch die Trennung des Antriebs des Kreismessers von der Aufnahme wird eine sehr viel schmalere Ausbildung der Aufhängung für das Kreismesser ermöglicht. Erfindungsgemäß ist es nun möglich, sehr schmale Schnittbreiten in einer Schneid- und/oder Wickelmaschine zu realisieren. Die durchgängige Antriebswelle bietet weiterhin den Vorteil eines gleichmäßigen Antriebs aller im Eingriff befindlichen Kreismesser. Darüber hinaus wird auch lediglich ein Antriebsmotor, der in seiner Bauweise nicht beschränkt sein muß, benötigt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen
Figur 1 den prinzipiellen Aufbau einer Längsschneideeinrichtung mit einem Zahnrad- getriebe zum Antrieb des Kreismessers,
Figur 2 einen Schnitt durch die Antriebswelle und das Zahnradgetriebe gemäß Figur 1 im Schnitt INI,
Figur 3 den prinzipiellen Aufbau einer Längsschneideeinrichtung mit einem Zahnrad- getriebe zum Antrieb des Kreismessers,
Figur 4 den prinzipiellen Aufbau einer Längsschneideeinrichtung mit einem Riemengetriebe zum Antrieb des Kreismessers,
Figur 5 den prinzipiellen Aufbau einer Längsschneideeinrichtung mit einem Riemengetriebe und einem zusätzlichen Reibrad zum Antrieb des Kreismessers,
Figur 6 den prinzipiellen Aufbau einer Längsschneideeinrichtung mit einem Reibradgetriebe zum Antrieb des Kreismessers.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Längsschneideeinrichtungen für Papier, Kunststoffolien- und Aluminiumfolienbahnen enthalten üblicherweise eine Reihe von paarweise angeordneten Messern, wobei jeweils ein Messerpaar die Bahn zur Aufteilung in Einzelbahnen in Längsrichtung durchtrennt. Derartige Längsschneideeinrichtungen sind Bestandteile von Wickelmaschinen, die aus einer breiten Materialbahn einzelne schmalere Wickelrollen herstellen. Um verschiedene Wickelrollenformate herstellen zu können, sind die Messerpaare quer zur Bahnlaufrichtung positionierbar. Die Messerpaare bestehen üblicherweise aus einem Obermesser, insbesondere einem Kreismesser, das frei drehbar gelagert und von der Materialbahn angetrieben ist und einem angetriebenen Untermesser, insbesondere einem Topfmesser oder einer mit Schneidkanten versehenen Nutenwelle. Durch das Antreiben des Obermessers mit einer höheren Drehgeschwindigkeit als der des Untermessers ist es möglich einen voreilenden Schnitt zu erzeugen.
In Figur 1 ist die Längsschneideeinrichtung 1 mit einem Zahnradgetriebe dargestellt. Die Längsschneideeinrichtung 1 besteht aus einem Obermesser 2, insbesondere einem Kreismesser, einer Halterung 3 für das Kreismesser 2, die an einem Einzelmes- serhalter 4 befestigt ist. Der Einzelmesserhalter 4 ist auf einem Schlitten 5 lösbar befestigt. Der Schlitten 5 wiederum ist auf einem Tragbalken 6 mittels linearer
Führungsschienen 7 linear verschiebbar montiert. Die Antriebswelle 8 für das Kreismesser 2 ist in einem Ausleger 9 drehbar gelagert. Der Ausleger 9 wiederum ist mit dem Schlitten 5 verbunden. Die Antriebswelle 8 ist umfänglich formschlüssig, zur Übertragung eines Drehmomentes und axial verschiebbar durch eine Buchse 11 geführt ist, wobei die Buchse 11 frei drehbar am Schlitten 5 befestigt ist und an der ein das Kreismesser 2 antreibendes Zahnrad 14 befestigt ist.
Der in Figur 2 dargestellte Schnitt durch die Aufnahme der Antriebswelle 8 sowie durch die Buchse 11 und den Ausleger 9 dient zur Verdeutlichung des Antriebs des Kreismessers 2. Die Buchse 11 ist formschlüssig, aber axial verschieblich auf der Antriebswelle 8 angeordnet, wobei die Buchse 11 drehfest mit dem Außenring eines einem Lagers 12 verbunden ist. Der Innenring des Lagers 12 wiederum ist im Ausleger 9 befestigt, so daß die Buchse 11 drehbar gelagert ist. Auf der äußeren Oberfläche der Buchse 11 ist das Zahnrad 13 zum Antrieb des Kreismessers 2 befestigt.
Zur Positionierung des Kreismessers 2 ist die Buchse 11 axial über das Längsprofil und/oder die formschlüssigen Elemente 10 der Antriebswelle 8 verschiebbar. Die Antriebswelle 8 kann dabei profiliert, zum Beispiel als Kantwelle ausgeführt sein oder sie ist mit formschlüssigen Elementen 10, wie zum Beispiel Nutensteinen, Passfedern oder Kugelführungen, wie sie zum Beispiel in Linearführungen eingesetzt werden, ausgestattet. Es ist natürlich auch eine Kombination aus profilierter und mit formschlüssigen Elementen 10 versehener Antriebswelle 8 vorstellbar. Die Drehmomente werden über die Antriebswelle 8 an die Buchse 11 und anschließend an das Zahnrad 13 übertragen. Mittels des Zahnrads 13 wird dann das Kreismesser 2 angetrieben, wobei an dem Kreismesser 2 ebenfalls ein Zahnrad 14 befestigt ist.
Wie in Figur 1 dargestellt, verläuft die Materialbahn 15 zwischen dem Kreismesser 2 und dem Untermesser 16, die zur Durchführung eines Scherenschnitts gegeneinander angestellt werden. Über Führungselemente 17 wird die Schneidkante des Kreismes- sers 2 gegen die Schneidkante des Untermessers 16 bewegt. Für die Zustellung des Kreismessers 2 können die Führungselemente 17 das Kreismesser ca. 20 bis 30 mm radial in Richtung des Untermessers verfahren. Beim radialen Zustellen des Kreismessers 2 gegen das Untermesser 16 verändert sich der Achsabstand der Antriebswelle 8 zum Zentrum 19 des Kreismessers 2. Der Abstandsfehler bewegt sich aber in so kleinen Bereichen, daß dies auf das Abwälzen des Zahnradpaares keinen negativen Einfluß hat. Selbst in den maximalen Wendepunkten der Führungselemente 17 für das
Kreismesser 2 bleibt die Zahnradpaarung 13, 14 im gegenseitigen Eingriff. Eine Beschädigung der Zahnräder 13, 14 ist somit vor vornherein ausgeschlossen.
Nach dem Zustellen des Kreismessers 2 gegen das Untermesser 16 bewegt sich das Kreismesser 2 zusammen mit dem Zahnrad 14 axial gegen das Untermesser 16, bis daß das Kreismesser 2 und das Untermesser 16 zusammen ein Schersystem bilden. Um das Kreismesser 2 ist zusätzlich eine Schutzhaube 18 angeordnet.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 3 wiedergegeben. Der prinzipielle Aufbau der Längsschneideeinrichtung entspricht der in Figur 1 beschriebenen Ausführungsform. Die Halterung 20 für das Kreismesser 2 liegt in einer veränderten Form vor, sie dient zusätzlich zur Aufnahme eines Zwischen-Zahnrads 21. Der Antrieb des Zwischen-Zahnrads 21 erfolgt über die Antriebswelle 8 und dem darauf über eine Buchse 11 befestigten Zahnrad 22. Die Antriebswelle 8 ist unmittelbar am Schlitten 5 in einem kurzen Ausleger 23 drehbar gelagert.
Durch die Aufnahme eines Zwischen-Zahnrads 21 in das Getriebe zum Antrieb des Kreismessers 2 und der Lage der Antriebswelle 8 wird der Bereich 24 zwischen der Materialbahn 15 und dem kurzen Ausleger 23 frei. In diesen Bereich 24 können nun weitere Einrichtungen zum Schleifen oder Reinigen des Kreismessers 2 eingeführt oder fest montiert werden. Ein weiterer Vorteil dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels ist der, dass die Demontage des Kreismessers 2 ebenfalls erleichtert wird.
Werden mit dem Kreismesser 2 beispielsweise beschichtete Materialbahnen 15, wie beispielsweise Klebefolien, geschnitten, so kann es zu Verunreinigungen auf dem Kreismesser 2 kommen. Eine bevorzugte Einrichtung, die im Bereich 24 angeordnet wird, ist eine Kreisscheibe 25 aus Filz. Die Kreisscheibe 25 dient zur Reinigung des Kreismessers 2 und kann an das Kreismesser herangeführt werden.
Zum Einführen der Materialbahn 15 werden das Kreismesser 2 und das Zwischen-
Zahnrad 21 über die Führungselemente 17 in Richtung des Einzelmesserhalters 4 bewegt. Dabei bleiben die Zahnräder 21 , 22 kontinuierlich im Eingriff. Nach dem Einführen der Materialbahn 15 verfahren die Führungselemente 17 die Halterung 20 und das Kreismesser 2 sowie das Zwischen-Zahnrad gegen das Untermesser 16. Die Drehbewegung des Kreismessers 2 wird dabei über ein an der Antriebswelle 8 erzeugtes Drehmoment an das Zahnrad 22, an das Zwischen-Zahnrad 21 und
anschließend auf das Zahnrad 14 am Kreismesser übertragen. Das Zahnrad 14 ist fest mit dem Kreismesser 2 verbunden und in der Halterung 20 drehbar gelagert. Die Zustellbewegung des Kreismesser 2 erfolgt zuerst radial in Richtung des Untermessers 16 und anschließend axial in Richtung der Verfahrbewegung des Schlittens 5 gegen das Untermesser 16 zur Bildung eines Schersystems. Das angetriebene Kreismesser 2 bietet den Vorteil, daß ein voreilender Schnitt erzeugt werden kann, was sich positiv auf die Schnittqualität der Materialbahnen 15 auswirkt.
Während des Schneidens von beschichteten Materialbahnen 15, wie beispielsweise Klebefolien, bleiben Teile des Beschichtungswerkstoffs aus dem Scherbereich auf dem Kreismesser 2 haften. Erfindungsgemäß kann nun die Kreisscheibe 25 aus Filz an das Kreismesser 2 herangefahren werden und während des Schneidens gereinigt werden. Positiv hierbei ist, daß sich Neben- und Rüstzeiten verringern. Natürlich kann die Kreisscheibe 25 auch eine nicht im Eingriff befindliche Kreisscheibe 2 reinigen.
Neben dem Reinigen der Kreisscheibe 2 kann in den freien Bereich 24 ebenfalls eine Einrichtung zum Schleifen des Kreismessers eingeführt oder fest montiert werden. Um die Kreisscheibe 25 ist ein Gehäuse 26 zum Schutz der Kreisscheibe und zum Auffangen von Verschmutzungen oder Schleifpartikeln angeordnet.
Ein prinzipiell anderer Aufbau eines Getriebes zum Antrieb eines Kreismessers 2 ist in Figur 4 dargestellt. Die Figur 4 zeigt eine Längsschneideeinrichtung 27 mit einem Riemengetriebe. Der Aufbau der Verfahreinheit für das Kreismesser entspricht im Wesentlichen der Figur 1. Auf einem im Maschinengestell gelagerten Tragbalken 6 sind lineare Führungsschienen 7 montiert, auf denen ein Schlitten 5 den Einzelmesserhalter 4 verfahren kann. Der Einzelmesserhalter 4 besitzt Führungselemente 17 zur axialen Positionierung und eine Halterung 3 zur Aufnahme des Kreismessers 2.
Mit dem Kreismesser 2 ist eine Riemenscheibe 28 fest verbunden, die in der Halterung 3 drehbar gelagert ist. An der Halterung 3 ist ein sich in Richtung der Antriebswelle 29 gerichteter Hebelarm 30 schwenkbar befestigt. Am freien Ende 31 des Hebelarms 30 ist eine weitere drehbar gelagerte Riemenscheibe 32 befestigt. Die Riemenscheiben 28, 32 sind mittels eines Keilriemens 33 verbunden. Um den Keilriemen 33 an die Antriebswelle 29 anzupressen, ist zwischen dem Hebelarm 30 und dem Schlitten 5 ein Element 34 zum Ziehen des Hebelarms 30 in Richtung der Antriebswelle 29 angeordnet. Das Element 34 kann wie dargestellt eine Feder sein, es können aber
auch kombinierte Elemente eingesetzt werden, die die Möglichkeit besitzen, den Hebelarm 30 einerseits an die Antriebswelle 29 anzupressen und andererseits den Hebelarm 30 von der Antriebswelle wegzudrücken, um so die Spannung auf den Keilriemen 33 zu regulieren. Eine geringere Anpresskraft auf den Keilriemen ist dann notwendig, wenn zum Beispiel der Schlitten 5 axial verschoben werden soll.
Wird, wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, eine Feder zur Erzeugung der Anpresskraft verwendet, so erfolgt das axiale Verschieben des Schlittens 5 während des Rotierens der Antriebswelle 29. Der Keilriemen 33 wandert dann allmählich in die neue Laufposition.
Der Keilriemen 33 umschlingt die Antriebswelle 29 bereichsweise. Somit ist die Möglichkeit gegeben, das Drehmoment von der Antriebswelle 29 auf den Keilriemen 33 zu übertragen. Die Antriebswelle 29 ist im nicht dargestellten Maschinengestell gelagert und über einen nicht dargestellten Elektromotor angetrieben. Die Antriebswelle 29 kann glatt ausgeführt sein, wobei in diesem Fall der Keilriemen 33 ebenfalls glatt ausgeführt ist. Beim Einsatz eines profilierten Keilriemens 33 kann die Antriebswelle 29 ebenfalls profiliert ausgeführt sein.
Eine weitere Ausgestaltungsvariante einer Längsschneideeinrichtung 35 mit einem Riemengetriebe und einem zusätzlichen Reibrad 36 zum Antrieb des Kreismessers 2 ist in Figur 5 dargestellt. Mit dem Kreismesser 2 ist eine Riemenscheibe 37 fest verbunden, die in der Halterung 3 drehbar gelagert ist. In der Halterung 3 ist gleichzeitig ein Hebelarm 38, der sich in Richtung der Antriebswelle 39 erstreckt, schwenkbar gelagert. Am freien Ende 40 des Hebelarms 38 ist eine weitere Riemenscheibe 41 drehbar gelagert. Mit der Riemenscheibe 41 ist ein Reibrad 36 fest verbunden. Das Reibrad 36 läuft über die Antriebswelle 39. Zur Erzeugung des benötigten Anpressdrucks des Reibrads 36 gegen die Antriebswelle 39 ist am Hebelarm 38 ein Element 42, insbesondere eine Feder, zur Erzeugung einer Zugspannung befestigt. Es ist erfindungsgemäß ebenfalls vorstellbar den Hebelarm über ein pneumatisches Element 42, wie zum Beispiel einen Zylinder, einzusetzen, der sowohl Zug- wie auch Druckkräfte erzeugt und somit ebenfalls in der Lage ist, das Reibrad 36 von der Antriebswelle 39 zu lösen.
Die Antriebswelle 39 und das Reibrad 36 sind glatt ausgeführt oder mit einem
Reibbelag versehen. Eine Profilierung der Antriebswelle 39 und des Reibrads 36 ist
ebenfalls vorstellbar. Das Drehmoment der Antriebswelle 39 wird während des Betriebes der Längsschneideeinrichtung 35 an das Reibrad 36 übertragen. Das Reibrad 36 ist fest mit der Riemenscheibe 41 verbunden. Die Riemenscheibe 41 überträgt das Drehmoment mittels eines Keilriemens 43 an die Riemenscheibe 37, die wiederum fest mit dem Kreismesser 2 verbunden ist.
Die Figur 6 zeigt eine Längsschneideeinrichtung 44 mit einem Reibradgetriebe zum Antrieb des Kreismessers 2. Mit dem Kreismesser 2 ist ein glattes Laufrad 45 fest verbunden und in der Halterung 3 drehbar gelagert. Die glatte Antriebswelle 46 ist beidseitig im Maschinengestell gelagert. Zwischen der glatten Antriebswelle 46 und dem Laufrad 45 ist ein Zwischen-Reibrad 47 angeordnet. Der Durchmesser des Zwischen-Reibrads 47 ist dabei stets größer als der minimale Abstand zwischen dem Laufrad 45 und der Antriebswelle 46.
Das Zwischen-Reibrad 47 ist am Schlitten 5 schwenkbar und an einem Hebel 48 in einem Ausgleichselement 49 befestigt. Das Ausgleichselement 49 dient dabei als Spielausgleich und gleichzeitig zur Führung des Zwischen-Rreibrads 47 während des Verfahrens des Kreismessers über die Führungselemente 17. Der Hebel 48 ist über eine Aufnahme 50 schwenkbar am Schlitten 5 befestigt. Um den benötigten Anpress- druck des Zwischen-Reibrads 47 an die Antriebswelle 46 und das Laufrad 45 zu erzielen, ist zwischen dem Hebel 48 und dem Schlitten 5 ein Element 51 , insbesondere eine Druckfeder, angeordnet. Das Element 51 kann das Zwischen-Reibrad 47 in den Wirkbereich zwischen die Antriebswelle 46 und das Laufrad 45 bringen und erzeugt gleichzeitig den benötigten Anpressdruck für die Übertragung des Drehmo- mentes. Wird das Kreismesser 2 über die Führungselemente 17 aus dem Schneideingriff mit dem Untermesser 16 heraus verfahren, so wird gleichzeitig das Reibrad 47 von der Antriebswelle 46 gelöst.