CH662771A5

CH662771A5 - Schneidvorrichtung fuer bogen und hefte.

Info

Publication number: CH662771A5
Application number: CH587883A
Authority: CH
Inventors: Edgar Nothdurft
Original assignee: Oppenweiler Gmbh Maschinenbau
Priority date: 1982-12-01
Filing date: 1983-10-31
Publication date: 1987-10-30
Also published as: DE3244402A1

Description

s Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schneidvorrichtung mit zwei zusammenwirkenden Rundmessern zu schaffen, mittels deren sich, und zwar auch dann, wenn das Schneidgut aus mehreren Lagen besteht, ein einwandfreier Schnitt erzielen lässt und die dennoch problemlos arbeitet. Diese Aufgabe löst eine io Schneid Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Es hat sich nämlich gezeigt, dass für das Erzielen eines Schnittes hoher Qualität ausser der Verhinderung einer Querverschiebung des Schneidgutes im Schnittbereich eine wesentliche Voraussetzung darin besteht, dass die beiden Rundmesser einander drucklos berüh-15 ren oder zwischen dem sich überdeckenden Bereich beider Messer ein minimaler, eine gegenseitige Berührung ausschliessender Spalt vorhanden ist. Durch eine solche drucklose oder berührungslose Einstellung der beiden Rundmesser wird die Erwärmung und der Verschleiss auf ein nicht mehr störendes Minimum reduziert oder 20 vollständig vermieden. Die Schneidvorrichtung kann daher über lange Zeiträume hinweg störungsfrei arbeiten, ohne dass besondere Massnahmen zum Schutze der Rundmesser getroffen werden müssten. Dennoch lässt sich selbst bei dickem Schneidgut, also beispielsweise relativ dicken Heften, ein einwandfreier Schnitt erzielen. 25 Die erfindungsgemässe Lösung eignet sich daher beispielsweise hervorragend für die Führung eines Schnittes längs eines Schuppenstromes oder, falls zwei derartige Schneidvorrichtungen nebeneinander angeordnet sind, auch längs der beiden in Transportrichtung, also in Längsrichtung des Schuppenstromes, verlaufenden Ränder. 30 Da eine drucklose oder eine berührungslose Einstellung der Messer ausser einer in axialer Richtung spielfreien und durch Schnittkräfte verformungsfreien Lagerung eine sehr genaue Einstellung der Messer erforderlich macht, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform zumindest das eine der beiden Rundmesser in axialer 35 Richtung verstellbar und in wählbaren Stellungen gegen eine axiale Verschiebung sicherbar gelagert. Zur Verwirklichung einer solchen Lagerung kann beispielsweise das in axialer Richtung verstellbare Rundmesser drehbar, axial unverschiebbar an einem in Richtung seiner Schwenkachse verstellbaren Schwenkarm gelagert sein, an 40 dem eine Verstell- und Feststelleinrichtung angreift. Es kann dann ausserdem in einfacher Weise die Schneidgeometrie an die Dicke des Schneidgutes angepasst werden, was ebenfalls für die Erzielung eines guten Schnittes wichtig ist.

Für eine hohe Schnittqualität ist auch bedeutsam, dass die 45 Schneidgeometrie der beiden Rundmesser bestimmte Voraussetzungen erfüllt, die weiter unten erläutert sind.

Zur weiteren Verbesserung der Qualität des Schnittes weicht bei einer bevorzugten Ausführungsform die Lage der Drehachse des einen Rundmessers von der Parallelität bezüglich der Drehachse des 50 anderen Rundmessers etwas ab. Hierdurch beschränkt sich die drucklose Berührung auf den Durchschnittpunkt, während im Überschnittbereich ein Freiwinkel vorhanden ist.

Bei einem einwandfreien Schnitt ist es ferner vorteilhaft, wenn die Umfangsgeschwindigkeit des einen Rundmessers, vorzugsweise 55 des Obermessers, höher ist als die Transportgeschwindigkeit des zu schneidenden Gutes in der Schneidvorrichtung.

Die Schneidgeometrie der beiden Rundmesser, die zur Erzielung eines sauberen Schnittes vor allem bei Schneidgut grösserer Dicke bedeutsam ist, wird auch von der Positionierung der Messer bezüg-60 lieh der Transportebene des Schneidgutes beeinflusst. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist daher das eine der beiden Rundmesser, vorzugsweise das Untermesser, in der Transportrichtung des Schneidgutes und das andere hierzu im Winkel, insbesondere lotrecht, verstellbar angeordnet ist. Der Bereich, in dem der Schnitt 65 durch das Schneidgut erfolgt, kann dann für jede Dicke des Schneidgutes in eine optimale Lage bezüglich des anderen Rundmessers gebracht werden. Besonders günstig ist eine Einstellung des in der Transportrichtung des Schneidgutes verstellbaren ersten Rundmes-

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sers bezüglich des. zweiten Rundmessers der Art, dass diejenige Stelle, an wekiierder Schnitt in das Schneidgut beginnt, um den gleichen Betrag vor dem Berührungspunkt zwischen dem Umfang des zweiten; Rundmessers und der in der Transportrichtung des Schneidgutes verlaufenden Tangente liegt wie diejenige Stelle hinter diesem Berührungspunkt, an welchem der Schnitt beendet ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das zweite Rundmesser diejenige Ebene tangiert, in welcher die diesem Rundmesser zugekehrte Seite des Schneidgutes während des Transportes durch die Schneidvorrichtung hindurch liegt.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine stark schematisch vereinfacht und abgebrochen dargestellte Seitenansicht des Schnittbereichs eines Ausführungsbeispiels der Schneidvorrichtung und

Fig. 2 einen schematisch vereinfacht und abgebrochen gezeichneten Querschnitt des Ausführungsbeispiels im Schnittbereich,

Fig. 3 eine auf die geometrischen Zusammenhänge beschränkte Darstellung der beiden Rundmesser in der Einstellung auf Schneidgutdicke Null bei einer Blickrichtung in axialer Richtung,

Fig. 4 eine Darstellung entsprechend Fig. 3 der Rundmesser und des Schneidgutes in der Einstellung auf die Dicke dieses Schneidgutes,

Fig. 5 und 6 je eine auf die geometrischen Zusammenhänge und die Einzelheiten der Profilgestaltung beschränkte Darstellung der beiden Rundmesser und des Schneidgutes bei einer Blickrichtung in der Transportrichtung des Schneidgutes,

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 3,

Fig. 8 eine Darstellung der den Verformungsgrad des Schneidgutes beim Schnitt beeinflussenden Grössen.

Die Schneidvorrichtung weist ein drehbares oberes Rundmesser, im folgenden kurz Obermesser 1 genannt, und ein mit diesem zusammenwirkendes, drehbares unteres Rundmesser, im folgenden Untermesser 2 genannt, auf, deren Drehachsen mit 3 bzw. 4 bezeichnet sind. Das Untermesser 2 hat die Form einer kreiszylindrischen Scheibe, die, wie die Fig. 5 und 6 zeigen, auf der dem Obermesser 1 zugekehrten Seite einen umlaufenden Rand aufweist, der zum Zentrum hin um den Winkel 8 abgeschrägt ist, so dass hier eine längs der Aussenmantelfläche durch den Punkt D hindurch verlaufende Schneidkante 5 mit anschliessender Freifläche vorhanden ist.

Die Drehachse 4 des Untermessers 2 liegt in einem Abstand unter der Transportebene T des Schneidgutes, bei dem es sich beispielsweise um Hefte 7 handelt, der gleich dem Radius Ru der Aussenmantelfläche 15 ist. Daher tangiert die Aussenmantelfläche 15 des Untermessers 2 die Transportebene T, in der die Unterseite des Schneidgutes liegt.

Anstatt einer zylindrischen Umfangsfläche, wie sie beim Untermesser 2 vorhanden ist, weist das Obermesser 1 eine den grössten Radius definierende Schneide 12 auf, die durch die Umfangskante einer inneren Seitenfläche 9 und einer äusseren Schrägfläche 17 gebildet ist, welche sich von der äusseren Seitenfläche 11 des Obermessers unter einem spitzen Winkel bis zur Schneide 12 erstreckt. Vorteilhafterweise ist, wie die Fig. 5 und 6 zeigen, die Schrägfläche 17 in eine sich an die Schneide 12 anschliessende, schmälere Ringzone 17' mit einem Neigungswinkel y und in die restliche Ringzone 17" mit dem kleineren Neigungswinkel yl unterteilt, um trotz einer schmalen Messerform eine hohe axiale Belastbarkeit des Obermessers 1 zu erreichen.

Die Schneide 12 und die Innenseite 9 des Obermessers 1 wirken, wie insbesondere die Fig. 2, 5 und 6 zeigen, mit der Schneidkante 5 des Untermessers 2 zusammen. Der Winkel, unter dem die Schneide 12 des Obermessers 1 in das Schneidgut eindringt, ist mit a bezeichnet (Fig. 3 und 4).

Sowohl das Untermesser 2 als auch das Obermesser 1 hat eine nicht dargestellte, hochgenaue und spielfreie Lagerung. Die die beiden Messer tragenden, ebenfalls nicht dargestellten Flansche laufen schlagfrei. Ausserdem stützen die Flansche das ihnen zugeordnete Messer möglichst weit zur Schneide hin ab, damit die Schnittkräfte zu keiner Messerverformung in axialer Richtung führen können. Dies gilt insbesondere für das Obermesser 1, das vorzugsweise sehr schlank ausgebildet ist.

Wie Fig. 7 zeigt, weist die Drehachse des Obermessers 1 von der Parallelität mit der Drehachse des Untermessers 2 um einen Winkel (p ab, der in Wirklichkeit wesentlich geringer ist als dargestellt. Im Überschnittbereich 45 ist deshalb ein Freiwinkel vorhanden.

Das Untermesser 2 ist in Richtung des Doppelpfeils 8 (Fig. 1), also in der Transportrichtung des Schneidgutes und in der entgegengesetzten Richtung, lageverstellbar am nicht dargestellten Maschinengestell angeordnet und mit der Umfangsgeschwindigkeit v, in der in Fig. 1 angegebenen Richtung antreibbar. Das Obermesser 1 ist hingegen, zumindest mit einer Komponente, in Richtung des Doppelpfeiles 39 (Fig. 1) lotrecht zur Transportrichtung des Schneidgutes lageverstellbar am Maschinengestell angeordnet. Beispielsweise kann das Obermesser 1 an einem Schwenkarm gelagert sein, der um eine zur Drehachse 3 parallele Achse schwenkbar am Gestell angelenkt ist. Das Obermesser 1 wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit v2, die grösser ist als die Umfangsgeschwindigkeit des Untermessers 2, in der in Fig. 1 durch einen Pfeil 20 angegebenen Richtung angetrieben.

Weiterhin ist eines der beiden Messer, im Ausführungsbeispiel das Obermesser 1, in axialer Richtung verstellbar, wie dies durch den Doppelpfeil 37 in Fig. 2 angedeutet ist. Mittels dieser axialen Verstellbarkeit, die im Ausführungsbeispiel unter Verwendung einer Gewindespindel erreicht wird, wird das Obermesser 1 relativ zum Untermesser 2 so eingestellt, dass die Schneide 12 des Obermessers im Punkt B drucklos an der Schneidkante 5 des Untermessers 2 anliegt. Aber auch dann, wenn eine gegenseitige Berührung gerade ausgeschlossen ist, also höchstens ein minimaler Spalt zwischen der Schneide 12 und der Schneidkante 5 vorhanden ist, lässt sich noch ein sauberer Schnitt erzielen.

Dadurch, dass das Untermesser 2 nur in Richtung des Doppelpfeiles 8 verstellbar ist, tangiert seine Umfangsfläche 15 die Transportebene T unabhängig von der Dicke SD des Schneidgutes, wie dies aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist. Daher bildet das Untermesser 2 nicht nur eine Schnittkante, sondern stets auch eine AbStützung des Schneidgutes im Schneidbereich. Bei einer Einstellung der beiden Messer 1 und 2 auf eine Schneidgutdicke Null (Fig. 3) sind der Schneidbereich und die Anlage des Schneidgutes im wesentlichen auf eine Manteffinie 6 der Umfangsfläche 15 beschränkt. Bei grösserer Schneidgutdicke erstreckt sich der Schneidbereich über den Winkel 2 ß (Fig. 2 und 8) zwischen den Mantellinien D-E und B-F. Daher weist auch die Stützfläche des Untermessers 2 für das Schneidgut in Richtung vom Punkt D zum Punkt B eine Krümmung auf, die abhängig vom Radius Ru des Untermessers 2 ist, der somit die Verformung des Schneidgutes im Schneidbereich mitbestimmt.

Bei der Messereinstellung auf eine Schneidgutdicke Null, wie sie für sehr dünnes Schneidgut von beispielsweise 0,1 mm Dicke gewählt werden kann, liegen, wie Fig. 3 zeigt, der Anschnittpunkt A, an dem der Schnitt des Schneidgutes beginnt, und der Durchschnittpunkt B, an dem der Schnitt die Unterseite des Schneidgutes erreicht, genau senkrecht über der Drehachse 4 des Untermessers 2. Mit wachsender Schneidgutdicke SD wird die Messeremsteilung so verändert, dass der Anschnittpunkt entgegen der Transportrichtung und der Durchschnittpunkt in der Transportrichtung des Schneidgutes von dem lotrecht über der Drehachse 4 liegenden Punkt wegwandern, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist. Der Schneidbereich zwischen den Punkten A und B mit seinem zugehörigen Winkel 2 ß ist also abhängig von der Schneidgutdicke. Der Abstand des lotrecht unter dem Anschnittpunkt A liegenden Punktes C von dem lotrecht unter ihm auf der Umfangsfläche 15 liegenden Punkt D bestimmt dabei den Verformungsgrad des Schneidgutes im Schneidbereich, wie dies Fig. 8 zeigt. Dieser Verformungsgrad ist im Bereich des Anschnitt-punktes A und des Durchschnittpunktes B gleich gross, wenn die Punkte D und B je um den Winkel ß gegenüber dem die Transportrichtung tangierenden Punkt versetzt sind (Fig. 8). Durch die Wahl

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des Durchmessers des Untermessers 2 und die Begrenzung der Schneidgutdicke im Verhältnis zum Untermesserradius kann der Verformungsgrad so gering gehalten werden, dass sich die Verformung nicht nachteilig auf die Schnittqualität auswirkt.

Die Transporteinrichtung, die dazu vorgesehen ist, die Hefte 7 in der in Fig. 1 mit einem Pfeil 20 angegebenen Transportrichtung durch den Schnittbereich hindurch zu bewegen, weist eine obere Fördereinrichtung 21 und eine untere Fördereinrichtung 22 auf, von denen nur die wesentlichsten Teile in Fig. 2 angedeutet sind. Jede dieser Fördereinrichtungen 21 und 22 weist als Förderelement eine Rollenkette 24 bzw. 25 auf, die parallel zur Transportrichtung längs je einer Führungsschiene 27 bzw. 28 geführt sind. An den Kettengliedern jeder der Rollenketten 24 und 25 sind Druckstücke 31 bzw. 32 einzeln federnd angebracht (die federnde Aufhängung der Druckstücke 31 und 32 ist nicht dargestellt), die das betreifende Heft 7

während des Transportvorgangs zwischen sich festklemmen, so dass eine seitliche Verschiebung des Heftes 7 im Schnittbereich ausgeschlossen ist. Um die obere Rollenkette 24, wenn keine Hefte 7 im Schnittbereich vorhanden sind, in Anlage an der zugeordneten Füh-5 rungsschiene 27 zu halten, sind Führungszapfen 34, die sich von den Rollen der Rollenkette 24 seitwärts erstrecken, in Führungsnuten 35 seitlicher Hilfsschienen 36 geführt.

Bei dem dargestellten Beispiel ist nur der Schnitt des einen Seitenrandes des Heftes 7 dargestellt. Es kann jedoch für einen gleich-io zeitigen Kopf- und Fussschnitt im Bereich beider Seitenränder des Heftes je eine Schneideinheit aus je einem oberen und einem unteren Rundmesser 1 bzw. 2 vorgesehen sein, die in der hier beschriebenen Weise miteinander zusammenwirken. Es versteht sich, dass in diesem Falle beiden Schneideinheiten obere und untere Förderein-15 richtungen 21 bzw. 22 zugeordnet sind.

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3 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Schneidvorrichtung für Bogen und Hefte mit zwei zusammenwirkenden, sich teilweise überdeckenden Rundmessern, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rundmesser (1 und 2) drucklos aneinander anliegen oder zwischen den sich überdeckenden Bereichen (45) ein minimaler, eine gegenseitige Berührung ausschliessender Spalt vorhanden ist.

2. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das eine der beiden Rundmesser (1 und 2) in axialer Richtung verstellbar und in wählbarer Stellung gegen eine axiale Verschiebung sicherbar gelagert ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Schneid Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in axialer Richtung verstellbare Rundmesser (1) drehbar, aber axial unverschiebbar an einem in Richtung seiner Schwenkachse verstellbaren Schwenkarm gelagert ist, an dem eine Verstell- und Feststelleinrichtung angreift.

4. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rundmesser (1 und 2) hochgenau und spielfrei gelagert sind.

5. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rundmesser (1 und 2) von je einem schlagfrei laufenden Flansch getragen sind.

6. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Drehachse (3 oder 4) des einen Rundmessers (1 bzw. 2) von der Parallelität bezüglich der Drehachse (3 oder 4) des anderen Rundmessers (1 bzw. 2) abweicht.

7. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit des einen Rundmessers, vorzugsweise des Obermessers (1), höher ist als die Transportgeschwindigkeit des zu schneidenden Gutes (7) in der Schneidvorrichtung.

8. Schneidvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit des anderen Rundmessers, vorzugsweise des Untermessers (2), gleich der Transportgeschwindigkeit des zu schneidenden Gutes (7) ist.

9. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in ihr eines der beiden Rundmesser (1 oder 2) in der Transportrichtung des Schneidgutes (7) verstellbar angeordnet ist.

10. Schneidvorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einstellung des in der Transportrichtung des Schneidgutes (7) verstellbaren Rundmessers (2) bezüglich des anderen Rundmessers (1) derart, dass diejenige Stelle (A), an welcher der Schnitt in das Schneidgut (7) beginnt, um den gleichen Betrag vor der Berührungslinie (6) zwischen dem Umfang (15) des unteren Rundmessers (2) und der in der Transportebene (T) für das Schneidgut (7) liegt, wie diejenige Stelle (B) hinter der Berührungslinie (6) liegt, an welcher der Schnitt beendet ist.

Schneidvorrichtungen dieser Art haben den Vorteil, einen kontinuierlichen Schnitt führen zu können, was es ermöglicht, das Schneidgut kontinuierlich durch die Schneidvorrichtung hindurchbewegen zu können. Die Erzielung eines sauberen Schnittes bereitet jedoch vor allem dann Schwierigkeiten, wenn das Schneidgut aus mehreren aufeinanderliegenden Lagen besteht, wie dies bei Heften der Fall ist. Dies gilt selbst dann, wenn sichergestellt ist, dass sich das Schneidgut während des Schneidevorgangs nicht quer zu seiner Transportrichtung bewegen kann. Um die Schnittqualität zu verbessern, hat man deshalb bisher die beiden Rundmesser mit relativ hoher Kraft gegeneinandergedrückt und dabei wurde teilweise die Andrückkraft so hoch gewählt, dass sich eine elastische Verformung des einen oder beider Rundmesser eingestellt hat. Allerdings konnte hierdurch die Schnittqualität nur unwesentlich verbessert werden.

Ausserdem hat die starke Anpressung der Rundmesser gegeneinander wegen ihrer Erwärmung und ihres Verschleisses erhebliche Probleme aufgeworfen, die bisher nicht zufriedenstellend gelöst werden konnten.