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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein kreisringförmige
Messer und insbesondere axial geteilte Ringmesser für eine
Messerwelle einer Längsschneidevorrichtung.
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In
der Papier- und Textilindustrie werden zum Längsschneiden
angetriebener Bahnen aus Papier, Karton, Textil und dgl. häufig
Vorrichtungen eingesetzt, die eine quer zu der Laufrichtung der
Bahn angeordnete Antriebswelle aufweisen, auf der wenigstens ein
kreisringförmiges Messer montiert ist. Das Messer, das
aufgrund seiner gewohnten Position auch als Untermesser bezeichnet
wird, weist eine radial gerichtete Schneidkante auf, die mit einer Schneidkante
eines Obermessers zusammenwirkt, das meist eine ununterbrochene
geschliffene Kreisform aufweist und deshalb auch als Kreismesser
bezeichnet wird. Das Obermesser kann jedoch prinzipiell ähnlich
dem Untermesser gestaltet und ebenfalls auf einer gegebenenfalls
angetriebenen Welle montiert sein. Jedenfalls schneiden das Ober-
und das Untermesser im Betrieb zusammen die zugeführte Materialbahn
auf.
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Um
eine Einstellbarkeit der Schneidbreite, ein Instandsetzen eines
Messers, z. B. Nachschleifen einer Schneidkante, oder einen Messeraustausch
zu ermöglichen, sollte ein Ringmesser leicht und schnell
auf der jeweiligen Welle axial ver- und feststellbar und bedarfsweise
von dieser lösbar bzw. an dieser montierbar sein. Hierzu
sind ungeteilte Ringmesser bekannt, die auf einer Messerwelle axial verschoben
und durch in der Innenbohrung der Messer eingenutete Blähschläuche,
exzentrische Klemmkörper oder radiale Klemmschrauben in
der er forderlichen axialen Lage festgesetzt werden können.
Zum Nachschleifen einer Schneidkante oder für den Messertausch
müssen derartige Messer jedoch von der Welle abgezogen
werden, wozu zunächst die Welle aus ihrer Lagerung zu lösen
ist und gegebenenfalls weitere Komponenten, wie bspw. Einspannmittel,
von der Welle demontiert werden müssen, was den Aufwand
und die Nach- bzw. Umrüstzeiten deutlich erhöht.
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Um
dies zu vermeiden, schlägt die
DE 102 41 030 A1 ein geteiltes
Messer vor, das in Form von zwei Halbschalen ausgebildet ist, die
zu einem Vollring zusammengefügt werden können.
Die Halbschalen tragen jeweilige Schneidringsegmente mit Schneidkanten
und sind durch Befestigungsschrauben, die den Messerträger
radial durchdringen, an der Messerwelle befestigt. Aufgrund seiner
zweiteiligen Form kann das Messer ohne die Notwendigkeit einer Manipulation
an der Welle oder sonstigen Komponenten innerhalb kurzer Zeit von
der Welle gelöst bzw. auf dieser montiert werden.
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Mittel,
um die Halbschalen bei der Montage auf der Welle radial und axial
zueinander auszurichten, sind in der
DE 102 41 030 A1 nicht vorgesehen. Eine exakte
Ausrichtung ist aber äußerst wichtig, damit die
Halbschalen ohne Versatz und vollständig plan zusammengefügt
werden können. Ansonsten könnten an von je zwei
Schneidringsegmenten gebildeten Schneidkanten Fugen oder Überstände
oder Abweichungen von der radialen Planlage entstehen. Dies kann
zu einem ungleichmäßigen, vorzeitigen Verschleiß der
zusammenwirkenden Schneidkanten führen und infolge über-
oder ungleichmäßiger Belastung sogar eine Beschädigung
an sonstigen Komponenten der Längsschneidevorrichtung herbeirufen.
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Aus
der
EP 0 239 657 A1 ist
ein axial geteilter Schneidring für die Untermesserwelle
einer Längsschneidemaschine bekannt, wobei die zu den Stirnflächen
des Ringes lotrechten Flächen der Trennfugen deckungsgleich
zueinander und mäanderförmig aus einem Vollring
funkenerodiert sind. Zwischen den mittleren radialen Flächenabschnitten
der beiden Trennstellen jedes Ringes ist ein den Erosionsspalt überbrückendes
Distanzelement befestigt. Die Ringsegmente sind durch einen Passstift
aneinander gesichert, der in eine von den benachbarten Ringsegmenten
gebildete radiale Passbohrung gesteckt und dann durch eine Schraube
mit Beilegscheibe gegen Herausfallen gesichert wird. Der Schneidring
kann im Ganzen auf der Welle axial verstellt und befestigt werden,
indem eine radiale Klemmschraube angezogen wird, die eine darunter
liegende Klemmplatte auf die Welle drückt.
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Die
deckungsgleichen, mäanderförmigen Trennflächen,
das Distanzelement, die Kupplung zwischen dem Passstift und der
Passbohrung etc. stellen sicher, dass die Ringsegmente auf einer
Welle derart zusammengeschoben und aneinander gesichert werden können,
dass sich die korrespondierenden Schneidkanten der jeweiligen Ringsegmenthälften
sowohl radial als auch axial versatz- und fugenlos gegeneinander
legen. Allerdings sind die Maßnahmen hierfür relativ
kompliziert und aufwendig. Auch die Montage auf der Welle erfordert
zahlreiche Schritte und gestaltet sich nicht einfach.
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US-Patentschrift 3 850 069 beschreibt
ein geteiltes Messer mit einem Messerträger in Form von zwei
Halbschalen, die eine Länge von 180° haben. Die
Halbschalen tragen stirnseitig jeweils ein Schneidringsegment mit
einer Schneidkante und weisen zu den Stirnflächen im Wesentlichen
senkrechte, ebene Fügeflächen auf. Die Halbschalen
werden durch Verschrauben aneinander gesichert, indem Schraubenbolzen
durch Bohrungen, die eine Umfangsfläche einer der Halbschalen
und die Fügeflächen durchsetzen, hindurchgeführt
und in Gewindebohrungen eingeschraubt werden, die in der anderen
Halbschale eingearbeitet sind. Beim Festziehen der Schraubenbolzen
wird gleich zeitig das Messer in der ausgewählten Position
auf der Welle festgeklemmt.
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Bei
der Montage müssen die Halbschalen ohne Ausrichthilfe in
der richtigen Position entlang der Welle derart präzise
zueinander ausgerichtet und zusammengefügt werden, dass
kein Versatz und kein Verkanten entsteht, und beide Halbschalen müssen
in diesem Zustand von Hand festgehalten werden, während
die Halbschalen durch Verschrauben aneinander gesichert werden.
Für eine einzelne Person ist die Montage relativ aufwändig.
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Davon
ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend
erwähnten Unzulänglichkeiten zu beseitigen. Insbesondere
ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein axial geteiltes Ringmesser
zu schaffen, das sich bei einfachem Aufbau relativ leicht und schnell
auf einer Messerwelle verstellen, befestigen oder von dieser lösen
lässt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das axial geteilte
Messer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Messer ist zur Befestigung auf
einer Messerwelle insbesondere einer zum Längsschneiden
laufender Bahnen eines Materials, bspw. Papier, Karton, Textil oder
dgl., dienenden Längsschneidevorrichtung vorgesehen, die bspw.
eine quer zur Laufrichtung der Bahn angeordnete, insbesondere angetriebene
Messerwelle aufweist. Das erfindungsgemäße Messer
weist einen zur lösbaren Befestigung an der Messerwelle
vorgesehenen ringförmigen Grundkörper auf, der
in Form wenigstens zweier Schalen ausgebildet ist, die zu einem
vollständigen Kreisring zusammengefügt werden
können, und wenigstens eine an dem Grundkörper
vorgesehene Schneidkante auf. Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Positioniereinrichtung vorgesehen, die dazu eingerichtet
ist, die we nigstens zwei Schalen beim Zusammenfügen automatisch
relativ zueinander auszurichten. Hierzu weist die Positioniereinrichtung
ein an einer der Schalen vorgesehenes Aufnahmeelement, das einen
elastisch nachgiebigen Aufnahmebereich aufweist, und ein an der anderen
Schale vorgesehenes Einsteckelement auf, das einen wenigstens bereichsweise
gewölbten Einsteckbereich aufweist. Beim Zusammenfügen
der Schalen wird der Einsteckbereich in dem Aufnahmebereich spielfrei
aufgenommen.
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Das
Aufnahmeelement und das Einsteckelement dienen der Schaffung einer
spielfreien oder zumindest äußerst spielarmen
Steckverbindung. Zugleich ermöglichen das Aufnahmeelement,
das ein weibliches Element der zu schaffenden Steckverbindung bildet,
und das Einsteckelement, das als männliches Element bezeichnet
wird, eine automatische Selbstzentrierung während des Zusammenfügevorgangs.
Durch die Elastizität des Aufnahmebereichs wird auch beim
schrägen Zusammenführen der Schalen eine Steckverbindung
ermöglich, weil der Aufnahmebereich sich flexibel aufweiten,
passend elastisch verformen oder ausweichen kann. Beim weiteren
Einführen führt der Aufnahmebereich den Einsteckbereich
automatisch in die richtige präzise Lage. Ferner wird die
Selbstzentrierung durch die gewölbte, z. B. sphärische
Gestaltung des Einsteckbereichs unterstützt. Dieser kann
folglich bei der Einführung an der Innenwand des Aufnahmebereichs
reibungsarm gleiten und geeignet geführt, z. B. auch geschwenkt,
werden, damit er die vorgegebene Endlage errecht. In der Endlage
ist der Einsteckbereich vollständig in dem Aufnahmebereich
untergebracht, und die wenigstens zwei Schalen sind in der exakten radialen
axialen Ausrichtung zueinander zusammengefügt, so dass
die gebildete Schneidkante keinen Versatz und keine Fugen oder sonstige
Ungleichmäßigkeiten aufweist. Dadurch ist die
Grundlage für eine präzise Positionierung der
Schalen, hohe Spannwiederholbarkeit, geringen Verschleiß im
Betrieb und lange Standzeiten des Messers geschaffen.
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Außerdem
ist durch die Erfindung die Montage deutlich vereinfacht. Durch
die automatische Selbstzentrierung findet das Einsteckelement selbst bei
einer Verkantung, also axiale oder radialen Schräglage
zwischen den Schalen, in das Aufnahmeelement und seine vorgegebenen
Endlage. Die Steckverbindung ist in der Endlage selbsthaltend, was
eine anschließende Sicherung der Schalen aneinander, beispielsweise
durch Verschrauben, deutlich vereinfacht.
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In
einer sowohl für die Herstellung als auch für
die Montage besonders geeigneten Ausführungsform der Erfindung
weist das Messer genau zwei Halbschalen auf, die in Form von Kreisbögen
bzw. Kreisringsegmenten ausgebildet sind, die sich jeweils über
einen Winkel von 180° hinweg erstrecken. Die Längen
könnten aber auch unterschiedlich sein.
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Jede
Schale weist vorzugsweise einfach gestaltete Fügeflächen
auf, die im Wesentlichen senkrecht zu den Stirnflächen
des Grundkörpers verlaufen und vorzugsweise eben, frei
von Absätzen oder dgl. sind. Dies ermöglicht eine
schnelle und gute Zusammenfügung der Fügeflächen.
Vorzugsweise ist jedem Paar einander zugehöriger Fügeflächen
der Schalen jeweils eine erfindungsgemäße Positioniereinrichtung
zugeordnet, um bei der Montage automatisch alle Fügebereiche
zu zentrieren.
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Prinzipiell
könnte der Grundkörper aus Schnellstahl, Baustahl
oder dgl. mit einer integralen gehärteten Schneidkante
gefertigt sein. Vorzuziehen ist jedoch, wenn der Grundkörper
als Messerträger ausgebildet ist, an dem wenigstens ein
Schneidring befestigt ist, der eine Schneidkante trägt.
Der Schneidring ist vorzugsweise aus Hartmetall hergestellt, um
hohe Standzeiten zu erzielen. Er könnte aber auch aus gehärtetem
Stahl o. Ä. hergestellt sein. Es können auch zwei
oder mehrere Schneidringe an einem Grundkörper in längs
des Umfangs des Grundkörpers umlaufenden Ausnehmungen vorgesehen
sein. Die Ausnehmungen können sich an einer der oder beiden
axialen Stirnseiten des Grundkörpers und/oder in der Umfangsfläche
im Abstand zu den Stirnseiten befinden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einsteckelement
durch einen in einer Schale befestigten, im Wesentlichen hohlzylindrischen
Zentrierbolzen und das Aufnahmeelement durch eine in der anderen
Schale befestigte Zentrierbüchse gebildet. Bspw. kann der
Zentrierbolzen über die Fügefläche seiner
zugehörigen Schale hinausragen, während die Zentrierbüchse
in der Bohrung ihrer zugehörigen Schale vollständig
untergebracht ist und bspw. mit der Fügefläche
im Wesentlichen bündig abschließt.
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Die
Zentrierbüchse ist bspw. mit einer durchgehenden Innenbohrung
ausgebildet und weist den leicht elastischen, hülsenartigen
Aufnahmebereich sowie einen im Wesentlichen unelastischen, hohlzylindrischen
Befestigungsbereich auf, der der Befestigung der Zentrierbüchse
in der zugehörigen Schale dient. Der Befestigungsbereich
ist vorzugsweise unter Presssitz in einer Bohrung der Schale angeordnet,
während der Aufnahmebereich in der Bohrung mit Spiel untergebracht
ist, um eine elastische Verformung bzw. Auslenkung auch quer zur
Achse der Zentrierbüchse zuzulassen.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der hülsenförmige
Aufnahmebereich der Zentrierbüchse derart gestaltet, dass
sein Innendurchmesser in Axialrichtung von dem Befestigungsbereich
aus zu seiner freien Stirnfläche hin kontinuierlich zunimmt.
Die Innenschräge ist zur Führung des Zentrierbolzens
gut geeignet. Durch die zunehmende Verengung wird der Zentrierbolzen
beim Einfügen zunehmend geklemmt, bis die Schalen in der Endlage
auch ohne zusätzliche Sicherung gut aneinander fixiert
sind. Die anschließende Sicherung ges taltet sich besonders
einfach, weil die Schalen nicht zusätzlich von Hand zusammengehalten
werden müssen. Vorteilhafterweise dient die erfindungsgemäße
Zentrierbüchse sowohl als eine Führungseinrichtung
zur Führung des Zentrierbolzens beim Zusammenfügen
als auch als eine Fixiereinrichtung zur Fixierung der Schalen aneinander.
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Um
dem Aufnahmebereich die erforderliche Elastizität zu verleihen,
kann an seiner Außenseite eine geeignete Gestaltung, z.
B. Ausnehmung, vorgesehen sein, die eine Einschnürung des
Aufnahmebereich bildet. Vorzugsweise nimmt der Außendurchmesser
des Aufnahmebereichs von der Einschnürung aus bis zu seiner
Stirnfläche ebenso wie die Wanddicke kontinuierlich zunimmt.
Die Ausnehmung kann in Form einer Rundung an dem Übergang
zwischen dem Befestigungs- und dem Aufnahmebereich geschaffen sein.
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Der
Zentrierbolzen ist vorzugsweise in einer Durchgangsbohrung, die
eine Fügefläche einer der Schalen und deren Umfangsfläche
durchsetzt, im Presssitz untergebracht, wobei der Einsteckbereich über
die Fügefläche hinausragt.
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Der
Einsteckbereich des Einsteckelementes bzw. Zentrierbolzens schließt
sich vorzugsweise unmittelbar an seine axiale Stirnfläche
an. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist
der Einsteckbereich abschnittsweise sphärisch gestaltet. Ein
Kugelprofil ist für die hier zu erzielende Zentrierung
besonders günstig.
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Vorteilhafterweise
bildet die Positioniereinrichtung zugleich eine Halteeinrichtung,
die im zusammengefügten Zustand die Schalen aneinander
fixiert. Dies wird durch eine Klemmung zwischen dem Einsteckelement
und dem Aufnahmeelement, insbesondere die Klemmverbindung zwischen
dem Zentrierbolzen und der Zentrierbüchse, erreicht, die durch
die Innen schräge des Aufnahmereichs und eine passende Größe
des Einsteckbereichs sicherstellt ist.
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Zusätzlich
zu der Halteeinrichtung ist vorzugsweise eine Sicherungseinrichtung
vorgesehen, die dazu dient, die zusammengefügten Schalen
für den Betrieb aneinander zu sichern. Die Sicherung erfolgt
vorzugsweise durch Verschrauben, wobei ein Gewindebolzen hierzu
durch die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung
hindurchgeführt werden kann.
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Die
zusammengefügten und aneinander gesicherten Schalen können
nach längerem Betrieb bedingt durch die Arbeitskräfte,
Korrosion und andere Faktoren eventuell schwer voneinander zu trennen sein.
Erfindungsgemäß kann eine Trenneinrichtung vorgesehen
sein, die bedarfsweise ein beschädigungsfreies und schnelles
Lösen der Schalen voneinander ermöglicht. In einer
einfachen, aber wirkungsvollen Ausgestaltung weist die Trenneinrichtung
eine Schraube auf, die in der Innenbohrung der Zentrierbüchse
eingeschraubt ist. Die Schraube weist eine Durchgangsöffnung
auf, die die Durchführung eines Gewindebolzens zur Sicherung
der Schalen aneinander ermöglicht und die ein Mitnahmeprofil,
z. B. ein Innensechskant-, ein Torx- oder sonstiges geeignetes Profil
zur Aufnahme eines Werkzeugs aufweist. Mit dem Werkzeug kann die
Schraube bei geringem Kraftaufwand soweit herausgeschraubt werden,
bis sie gegen die freie Stirnfläche des Zentrierbolzens
einwirkt und diesen unter Überwindung der Klemmkraft in
der Zentrierbüchse aus dieser herausdrückt. Die
Schalen werden leicht und schnell voneinander getrennt.
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Zur
Feststellung des Messers auf der Messerwelle kann eine Feststelleinrichtung
vorgesehen sein, die den Grundkörper an der Messerwelle
sowohl gegen Verdrehen als auch gegen axiales Verschieben sichert.
Hierzu können prinzipiell radiale Klemmschrauben mit oder
ohne Klemmplatten, exzentrische Klemmkörper und andere
aus der Technik bekannte geeignete Mittel verwendet werden.
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Vorzugsweise
ist die Feststelleinrichtung zur Flächenpressung der Messerwelle
eingerichtet. In einer besonderen Ausgestaltung gehört
zu der Feststelleinrichtung ein an die Kontur der Messerwelle angepasster,
relativ dünner, bogenförmiger Abschnitt, der mit
dem Grundkörper integral ausgebildet und in Bezug auf diesen
in radialer Richtung elastisch verformbar ist. Der elastische Abschnitt
kann durch Erzeugung eines Schlitzes in dem Grundkörper
mit Drahterosion geschaffen werden. Ein Feststellmittel zur Klemmung
des bogenförmigen Abschnitts, bspw. eine Feststellschraube,
wird dazu verwendet, den elastischen Abschnitt flächig
gegen die Welle zu drücken. Durch die Flächenpressung
wird die Welle schonend belastet.
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Weitere
Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung
ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder Unteransprüchen.
In der Zeichnung sind lediglich zu Veranschaulichungszwecken Ausführungsbeispiele
der Erfindung veranschaulicht, die diese in keiner Weise beschränken.
Es zeigen:
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1 einen
Ausschnitt einer Maschine zum Längsschneiden laufender
Materialbahnen in einer stark schematisierten, zum Teil aufgeschnittenen Perspektivdarstellung;
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2 ein
in der Längsschneidemaschine nach 1 verwendetes
geteiltes Messer in einer Ausführungsform mit zwei Halbschalen,
in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung;
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3 eine
leicht vergrößerte Darstellung des Messers nach 2,
im radialen Querschnitt;
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4a und 4b eine
vereinfachte isolierte Darstellung einer Zentrierbüchse
einer Positioniereinrichtung des Messers nach 2 und 3 in
einer Perspektivansicht bzw. Querschnittsansicht, in unterschiedlichem
Maßstab;
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5a und 5b eine
vereinfachte isolierte Darstellung eines Zentrierbolzens der Positioniereinrichtung
des Messers nach 2 und 3 in einer
Perspektivansicht bzw. Querschnittsansicht, in unterschiedlichem
Maßstab; und
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6 eine
stark schematisierte, ausschnittweise Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung
des Vorgangs des Zusammenfügens der Halbschalen des geteilten
Rings nach 2 und 3.
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In 1 ist
ein Ausschnitt einer Maschine 1 veranschaulicht, die sich
insbesondere zum Längsschneiden von laufenden Bahnen aus
Papier, Karton, Textilien oder dgl. eignet. Die Längsschneidemaschine 1 weist
eine im Betrieb umlaufende Messerwelle 2 auf, die durch
einen hier nicht näher dargestellten Antrieb um eine Drehachse 3 drehend
angetrieben wird, wie dies durch einen Pfeil 4 in 1 angezeigt
ist. Zu der Längsschneidemaschine 1 gehören
ferner ein auf der Messerwelle 2 drehfest gesichertes Messer 6, das
auch als Untermesser bezeichnet wird, sowie ein Obermesser 7,
das hier lediglich schematisiert angedeutet ist. Beide Messer 6 und 7 tragen
Schneiden, die zusammenwirken, um eine hier senkrecht zu der Blattebene
der 1 angetriebene Materialbahn 8 in deren
Laufrichtung aufzuschneiden. Zur Anpassung der Schnittbreite an
die erforderliche Arbeitsbreite sind sowohl das Obermesser 7 als
auch das Untermesser 6 längs der Welle 2 axial
ver- und feststellbar, wie dies durch die Pfeile 9, 11 in 1 angezeigt
ist.
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Nachstehend
ist eine Ausführungsform des Untermessers 6 in
Einzelheiten erläutert, um die Erfindung zu beschreiben.
Wenngleich die bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
im Zusammenhang mit dem Untermesser 6 beschrieben ist,
ist verständlich, dass die Erfindung gleichfalls auch auf
das Obermesser 7 oder ein beliebiges sonstiges Ringmesser
angewandt werden kann, das auf einer Antriebswelle montiert wird,
um beim Rotieren ein Material aufzuschneiden.
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2 zeigt
eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Messers, insbesondere Untermessers 6, in einer vereinfachten
perspektivischen Darstellung. Das Messer 6 weist eine ringförmige Konfiguration
mit kreisringförmigen axialen Stirnflächen 12, 13,
einer äußeren Umfangsfläche 14 und
einer Innenumfangsfläche 16 auf, deren Durchmesser an
denjenigen der Messerwelle 2 angepasst ist.
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Insbesondere
weist das Messer 6, wie aus 2 hervorgeht,
einen als Messerträger dienenden ringförmigen
Grundkörper 17 und Schneidkanten 18, 19 tragende
Schneidringe 21, 22 auf, die in umlaufenden Ausnehmungen 23, 24 angeordnet
sind, die längs des Umfangs und an der jeweiligen Stirnfläche 12, 13 des
Grundkörpers 17 angrenzend verlaufen. Die Schneidringe 21, 22 sind
in den Ausnehmungen 23, 24 derart untergebracht,
dass ihre sichtbaren Flächen, nämlich die Außenumfangsflächen
und die radialen Stirnflächen, die die Schneidkanten 18, 19 bilden,
mit der Außenumfangsfläche 14 bzw. den
Stirnflächen 12, 13 des Grundkörpers 17 im
Wesentlichen bündig abschließen. Im Allgemeinen
wird jedoch, wie auch in 1 angedeutet, die Schneidkante 14 unter einem
Winkel geneigt gegenüber der Stirnfläche 12 bzw. 13 verlaufen,
um einen Freiwinkel zu bilden.
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Wie
ferner aus 2 hervorgeht, ist das erfindungsgemäße
Ringmesser 6 geteilt ausgebildet. In der veranschaulichten
bevorzugten Ausführungsform ist das Messer 6 an
zwei diametral gegenüberliegenden Stellen durch eine durch
die Achse 3 führende Trennebene in zwei Halbschalen 26, 27 unterteilt,
die in Form von Kreisringsegmenten mit einer Bogenlänge
von 180° ausgeführt sind. In der Trennebene weisen
die Halbschalen 26, 27 Fügeflächen 28, 29 bzw. 31, 32 auf,
die im zusammengefügten Zustand jeweils paarweise satt
einander anliegen. Die Fügeflächen 28, 29 der
Halbschale 26 bzw. 31, 32 der Halbschale 27 sind
plan ausgebildet und verlaufen in der radialen Trennebene. Es ist
zu beachten, dass sich die Richtungsangaben „axial” und „radial”, sofern
nichts anderes explizit angegeben wird, auf die Mittelachse des
Rings 6 beziehen, die mit der Achse 3 der Messerwelle 2 übereinstimmt,
wenn das Messer 6 auf dieser montiert ist.
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In 3 ist
das erfindungsgemäße Messer 6 im Quer schnitt
in einer gegenüber 2 vergrößerten
vereinfachten Darstellung gezeigt. Zur Verbesserung der Anschaulichkeit
sind darin einige Komponenten weggelassen. Es sind die Halbschalen 26, 27 veranschaulicht,
wie sie zu einem vollen Kreisring zusammengefügt und durch
Sicherungseinrichtungen 33 aneinander gesichert sind. Zur
Bildung bzw. Aufnahme der Sicherungseinrichtungen 33 weist
der Grundkörper 17 zwei Sicherungsbohrungen 34 auf, die
jeweils als Bohrungsabschnitt 34a von einem geschlossenen
Ende in der Halbschale 26 aus senkrecht zu der jeweiligen
Fügefläche 28, 29 verlaufen, diese
durchsetzen und sich anschließend als Bohrungsabschnitt 34b in
der Halbschale 27 weiter bis zu der Außenumfangsfläche 14 erstrecken,
in der sie hinausmünden.
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Genauer
gesagt, weist der Bohrungsabschnitt 34a einen als Sackbohrung
ausgebildeten ersten Abschnitt 36, der mit einem Innengewinde
versehen ist, und einen zwischen dem ersten Abschnitt und der jeweiligen
Fügefläche 28 bzw. 29 befindlichen
zweiten Abschnitt 37 auf, der eine im Vergleich zu dem
Gewindeabschnitt 36 größere Weite aufweist.
Weiterhin verläuft jeder Bohrungsabschnitt 34b als
Durchgangsbohrung in der Halbschale 27 ausgehend von der
jeweiligen Fügefläche 31 bzw. 32 zunächst
durch einen ersten Abschnitt 38, der über eine
Schulter 39 in einen vergrößerten Endabschnitt 41 übergeht,
der die Umfangsfläche 14 durchsetzt. Beide Sicherungsbohrungen 34,
wie sie in 3 veranschaulicht sind, sind
identisch ausgebildet.
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In
jeder Sicherungsbohrung 34 sind eine Zentrierbüchse 42,
ein Zentrierbolzen 43, eine Wurmschraube 44 und
ein Gewindebolzen 46 angeordnet, die zu der Sicherungseinrichtung 33 gehören und
nachfolgend im Detail beschrieben sind. Es ist zu beachten, dass
diese Komponenten in der in 3 unteren
Sicherungsbohrung 34 der Einfachheit und Anschaulichkeit
wegen weggelassen sind, jedoch in der bevorzugten Ausführungs form
in der gleichen Weise ausgebildet und angeordnet sind, wie dies
im Zusammenhang mit der oberen Sicherungsbohrung 34 nachfolgend
erläutert ist.
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Die
Zentrierbüchse 42 dient zur Steckverbindung mit
dem Zentrierbolzen 43 und bildet mit diesem eine Positioniereinrichtung 47,
die dazu dient, die beiden Halbschalen 26, 27 beim
Zusammenfügen lagerichtig in Bezug aufeinander zu positionieren oder
zu zentrieren. Die Zentrierbüchse 42 ist in 4a in
einer Perspektivdarstellung und in 4b im
durch die Symmetrieachse der Büchse 42 verlaufenden
Querschnitt dargestellt. Die Zentrierbüchse 42 weist
einen Befestigungsabschnitt 48 und einen mit diesem verbundenen
Aufnahmeabschnitt 49 auf. Der Befestigungsabschnitt 48 weist
eine zylindrische Außenfläche 51 und
eine Innenfläche 52 auf, die mit einem Innengewinde 53 versehen
ist.
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Der
Aufnahmeabschnitt 49 ist in Form einer Hülse ausgebildet,
die sich ausgehend von dem Befestigungsabschnitt 48 zunächst
verengt und anschließend zu ihrer Stirnfläche 54 hin
wieder erweitet. Genauer gesagt, weist der Aufnahmeabschnitt eine Außenfläche 56 und
eine Innenfläche 57 auf, wobei in der Außenfläche 56 eine
Ausnehmung, bspw. durch eine Ausrundung derart geschaffen ist, dass die
Außenfläche 56 zu der Stirnfläche 54 hin
im Anschluss an den Befestigungsabschnitt 48 zuerst in Bezug
auf die Symmetrieachse der Zentrierbüchse 42 radial
nach innen und anschließend bis zu der Stirnfläche 54 wieder
zunehmend radial nach außen verläuft. Die Innenfläche 57 verläuft
ebenfalls von dem Befestigungsabschnitt 48 aus zunächst
radial nach innen und anschließend zu der Stirnfläche 54 hin
schräg radial nach außen. Die Wandstärke
des Befestigungsabschnitts nimmt von dem Übergang zu dem
Befestigungsabschnitt 48 aus bis zu der Stirnfläche 54 hin
im Wesentlichen kontinuierlich zu. Durch die geringe Wanddicke der
Aufnahmeabschnitts 49 und seine spezielle Gestaltung, lässt er
sich geringfügig elastisch verformen. Die Zentrierbüchse 42 ist vorzugsweise
aus Federstahl gefertigt.
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Erneut
bezugnehmend auf 3 ist ersichtlich, dass die
Zentrierbüchse 42 in dem zweiten Abschnitt 37 der
Sicherungsbohrung 34a untergebracht und darin im Presssitz
gehalten ist. Hierzu ist der Außendurchmesser des Befestigungsabschnitts 48 im Wesentlichen
gleich dem Innendurchmesser des Bohrungsabschnitts 37 gewählt.
Der Außendurchmesser des Aufnahmeabschnitts 49 ist
jedoch im gesamten Verlauf kleiner als derjenige des Bohrungsabschnitts 37,
so dass der Aufnahmeabschnitts 49 somit mit radialem Spiel
in diesem untergebracht ist.
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Der
Zentrierbolzen 43 der Positioniereinrichtung 47 ist
in der Halbschale 27 untergebracht. Er ist in den 5a und 5b in
Einzelheiten in einer vereinfachen Perspektive bzw. im Querschnitt
veranschaulicht. Es ist zu beachten dass der Maßstab in 5a und 5b,
wie auch in 4a und 4b, jeweils
unterschiedlich ist.
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Der
Zentrierbolzen 43 weist einen Kopfabschnitt 59,
einen Endabschnitt 61 und einen dazwischen befindlichen
Befestigungsabschnitt 62 auf. Der Befestigungsabschnitt 62 weist
einen Außendurchmesser auf, der geringfügig kleiner
ist als derjenige des ersten Bohrungsabschnitts 38 der
Sicherungsbohrung 34b in der Halbschale 27, so
dass der Zentrierbolzen 43 darin im Presssitz gehalten
ist. Dabei ist der Zentrierbolzen in der Sicherungsbohrung 34b derart
untergebracht, dass der erweiterte Endabschnitt 61 an der
Schulter 39 anliegt, während der als Einsteckbereich
dienende Kopfabschnitt 59 über die jeweilige Fügefläche 31 bzw. 32 hinausragt.
Der Einsteckbereich 59 weist eine Außenseite 63 auf,
die von der Zylinderform abweicht und gewölbt ausgebildet
ist. Genauer gesagt, folgt der Verlauf der Außenseite 63 hier
einem Kugelprofil. Ihr Durchmesser ist an der vorderen Stirnfläche 64 am
kleinsten, auch kleiner als der Innendurchmesser des freien Endes 54 der
Zentrierbüchse 42, und nimmt ausgehend von der
Stirnfläche 64 axial zu dem Befestigungsabschnitt 62 hin
zunächst kontinuierlich zu.
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Der
Zentrierbolzen 43 ist in seinem Inneren von einer Durchgangsöffnung 66 durchsetzt,
die sich von der vorderen Stirnfläche 64 bis zu
einer gegenüberliegenden hinteren Endfläche des
Zentrierbolzens 43 erstreckt. Der Innendurchmesser der
Durchgangsöffnung 66 ist größer
als der Außendurchmesser des Gewindebolzens 46,
so dass dieser durch die Durchgangsöffnung 66 frei
hindurchgeführt werden kann.
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Wie
aus 3 ersichtlich, ist im Inneren der Zentrierbüchse 42 die
Wurmschraube 44 angeordnet, die ein Außengewinde 67 trägt,
das mit dem Innengewinde 53 der Zentrierbüchse 42 verschraubt ist.
Die Wurmschraube 44 weist eine Durchgangsöffnung 68 auf,
deren Innenweite ausreichend bemessen ist, damit der Gewindebolzen 46 durch
diese hindurchgesteckt werden kann, um mit dem Gewindeabschnitt 36 verschraubt
zu werden. Die Durchgangsöffnung 68 trägt
ein hier nicht näher veranschaulichtes Mitnahmeprofil,
bspw. ein Innensechskantprofil, das zu einem Werkzeug, bspw. einem
Innensechskantschlüssel, passt, mit dem die Wurmschraube 44 aus
der Zentrierbüchse 42 herausgedreht werden kann,
um sie auf den Zentrierbolzen 43 einwirken zu lassen und
dadurch die zusammengefügten Halbschalen 26, 27 bedarfsweise
voneinander zu trennen. Die Wurmschraube 44 ist somit Teil
einer entsprechenden Trenneinrichtung 69.
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Das
erfindungsgemäße Messer 6 weist ferner
eine Feststelleinrichtung 71 auf, die dazu dient, das Messer 6 auf
der Messerwelle 2 zu befestigen. Hierzu können
in der Technik bekannte Feststellmittel, bspw. radiale Klemmschrauben
mit oder ohne eine Klemmplatten, verwendet werden, die gegen die Messerwelle
geklemmt werden können. Eine derartige Klemmschraube ist
beispielhaft in 2 bei 72 veranschaulicht,
wie sie in einer radialen Gewindebohrung 73 sitzt.
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In
den 2 und 3 ist ferner eine besondere
Ausführungsform einer Feststelleinrichtung 71 veranschaulicht,
die erfindungsgemäß verwendet werden kann, um
dass Messer 6 auf besonders schonende Weise durch Flächenpressung
auf der Welle 2 zu befestigen. Hierzu weist der Grundkörper 17 einen bogenförmigen,
elastisch verformbaren Abschnitt 74 auf, der mit dem restlichen
Teil des Grundkörpers 17 integral, in einem Stück
ausgebildet ist, jedoch in Bezug auf diesen sowie auf die Welle 2 in
radialer Richtung elastisch verformbar ist. Der elastische Abschnitt 74 weist
in der vorliegenden Ausgestaltung und in der Querschnittsdarstellung
nach 3 zwei Randbereiche 76, 77 geringer
Dicke, gemessen in Radialrichtung, auf, die über einen
zentralen Bereich 78 größerer Dicke miteinander
verbunden sind.
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Der
elastische Abschnitt 74 ist radial nach innen durch die
Innenfläche 16 des Grundkörpers 17, die
an die Kontur der Messerwelle 2 angepasst ist, und radial
nach außen durch einen Spalt 79 begrenzt, der
sich in Axialrichtung zwischen den axialen Stirnflächen 12 und 13 des
Grundkörpers 17 durchgehend erstreckt. In Umfangsrichtung
beginnt der Spalt 79 an einem ersten Ende 81,
an dem der erste Randbereich 76 des elastische Abschnitts 74 mit dem
Grundkörper 17 einstückig verbunden ist,
und verläuft anschließend im Wesentlichen parallel
zu der Innenfläche 16 und dann schräg
nach außen bis zu einer rechteckigen Aussparung 82 sowie
von dieser weg weiter in symmetrischer Weise wieder schräg nach
innen und zuletzt im Wesentlichen parallel zu der Innenfläche 16 bis
zu seinem zweiten Ende 83, an dem der zweite Randbereich 77 des
elastischen Abschnitts 74 mit dem Grundkörper 17 einstückig verbunden
ist. In einer hindurchführenden radialen Feststellöffnung 84 ist
eine in 2 veranschaulichte Feststellschraube 86 angeordnet,
die bis zu dem zentralen Bereich 78 eingeschraubt werden
kann.
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Die
Einsatz- bzw. Funktionsweise des soweit beschriebenen erfindungsgemäßen
Messers 6 soll nachfolgend erläutert werden, indem
zusätzlich auf 6 Bezug genommen wird. In 6 ist
in einer schematisierten Prinzipdarstellung der Vorgang des Zusammenfügens
der beiden Halbschalen veranschaulicht.
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Das
erfindungsgemäße Messer eignet sich insbesondere
zur Verwendung in Längsschneidemaschinen, wobei das Messer
schnell und einfach in der gewünschten und erforderlichen
Lage auf einer Messerwelle 2 befestigt und von dieser gelöst
werden kann. Zur Befestigung des Messers 6 auf der Welle 2 wird
zunächst eine der Halbschalen, z. B. 26, mit der Innenfläche 16 an
die Welle 2 gelegt und die andere Halbschale, z. B. 27,
an diese herangeführt, bis die Fügeflächenpaare 28, 31 und 29, 32 in
unmittelbare Nähe zueinander gelangen. Dabei finden die
als vorstehende Kopfabschnitte ausgebildeten Einsteckbereiche 59 der
Zentrierbolzen 43 in die Innenöffnung der Aufnahmeabschnitte 49 der
Zentrierbüchsen 42. Dieser Zustand ist in 6 für
das Paar Fügeflächen 28, 31 veranschaulicht,
die, wie ersichtlich, durch einen schmalen Schlitz 87 voneinander
getrennt sind, der sich in radialer Richtung nach innen zunehmend erweitert.
Die Halbschalen 26, 27 können also in
Radialrichtung oder auch in Axialrichtung leicht gegeneinander verkantet
sein, und dennoch werden sie, wenn sie weiter gegeneinander gedrückt
werden, ohne weiteres leicht zusammengefügt. Dies ermöglicht
die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung 47.
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Wird
bspw. die Schale 27 in der durch den Pfeil 88 ange zeigten
Richtung gegen die Schale 26 gedrückt, wird der
Einsteckbereich 59 weiter in den Aufnahmeabschnitt 49 eingeschoben.
Wegen der Verkantung drückt er gegen die Innenfläche 57 des Aufnahmeabschnitts 49,
der aufgrund seiner geringen Elastizität in der durch die
Pfeile 89 angezeigten Richtung auffedern kann, um ein weiteres
Einführen des Einsteckbereichs 59 zu ermöglichen.
Der Aufnahmeabschnitt 49 gibt z. B. radial in Bezug auf
die Mittel- bzw. Symmetrieachse der Zentrierbüchse 42 automatisch
nach, wenn er von dem Einsteckbereichs 59 mit Druck beaufschlagt
wird. Die Innenfläche 52 führt die Außenseite 63 des
Einsteckbereichs 59 beim weiteren Zusammenfügen
der Halbschalen 26, 27 automatisch in die richtige
Richtung bis zu der in 6 mit Strichlinie gezeigten
Endlage.
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Aufgrund
der bereichsweise sphärischen Außenseite 63 des
Einsteckbereichs 59, verstemmt sich dieser nicht gegen
den Aufnahmeabschnitt 49 in einer derartigen Weise, dass
dies ein weiteres Zusammenfügen verhindern könnte.
Vielmehr gleitet die Außenseite 63 an der Innenfläche 57 und
wird durch diese genau geführt und ausgerichtet, so dass,
wenn die Fügeflächen 28 und 31 wie
auch 29 und 32 flächig aneinander liegen
und der Schlitz 87 geschlossen ist, die Trennflächen
genau aufeinander zentriert sind. Die beiden Halbschalen können
sowohl axial als auch radial versatzlos, plan zusammengefügt werden.
Ermöglicht wird dies durch das sphärische Profil
des Einsteckbereichs 59 und die Nachgiebigkeit des damit
zusammenwirkenden Aufnahmeabschnitts 49.
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Durch
die Innenschräge des Aufnahmeabschnitts 49 wird
der Einsteckbereich 59 beim Einführen in die Innenfläche 57 darin
zunehmend geklemmt. Sind die Halbschalen 26, 27 vollständig
zusammengefügt, ist durch die Klemmkraft zwischen der Innenfläche 57 und
der Außenseite 63 bereits von sich aus sichergestellt,
dass die beiden Halbschalen 26, 27 stark anein ander
gehalten werden. Sie müssen nicht von Hand zusammengehalten
werden, wenn sie zusätzlich durch die Sicherungseinrichtung 33 aneinander
gesichert werden. Der Zentrierbolzen 43 und die Zentrierbüchse 42 bilden
somit auch eine Halteeinrichtung 91, die im zusammengefügten,
noch nicht gesicherten Zustand der Halbschalen 26, 27 diese
gegeneinander fixiert bzw. aneinander hält.
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Das
so gebildete Messer 6 wird im Hinblick auf die hohen Fliehkräfte
im Betrieb zusätzlich mit den Sicherungseinrichtungen 33 gesichert.
Hierzu werden die Gewindebolzen 46 in die Sicherungsbohrungen 34 durch
die Zentrierbolzen 43 und die Zentrierbüchsen 42 hindurch
eingeführt und in das jeweiligen Gewinde der Gewindeabschnitte 36 mit
ausreichender Anzugskraft eingeschraubt.
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Das
Messer 6 kann anschließend im Ganzen entlang der
Welle 2 in die gewünschte Position überführt
und durch Betätigung der Feststelleinrichtung 71 auf
dieser festgesetzt werden. Dies erfolgt durch Anziehen der Feststellschraube 86,
die dann den zentralen Bereich 78 belastet und den bogenförmigen
Abschnitt 74 radial nach innen drückt. Der Abschnitt 74 wird
dadurch elastisch ausgelenkt und flächig gegen die Welle 2 gepresst,
um dadurch das Messer 6 gegen Verdrehen und Verschieben
zu sichern. Durch die vorteilhafte Flächenpressung lässt sich
ein Verzug beim Festschrauben, wie er bei einer Punkt- oder Linienpressung
möglich ist, vermeiden und das Messer 6 ohne Höhenschlag
und Exzentrizität auf der Welle 2 montieren. Die
Welle 2 wird dadurch auch im Betrieb geschont.
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Anschließend
kann das Messer 6 bzw. die Längsschneidevorrichtung 1 in
der üblichen Weise z. B. zum Aufschneiden einer Papierbahn
eingesetzt werden. Soll die Schnittbreite angepasst werden, wird
die Feststelleinrichtung 71 gelöst und, nachdem das
Messer 6 auf der Welle 2 neu positioniert worden ist,
wieder angezogen.
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Für
Demontagezwecke z. B. für einen Messertausch kann nach
dem Lösen der Feststelleinrichtung 71 der Gewindebolzen 46 herausgeschraubt werden.
Im Allgemeinen lassen sich aber die Halbschalen 26, 27 danach
nicht von Hand voneinander lösen. Hier kann die erfindungsgemäße
Trenneinrichtung 69 eingesetzt werden, um die beiden Halbschalen 26, 27 auf
einfache Weise voneinander zu trennen, indem ein passender Schlüssel
in eine der Wurmschrauben 44 eingeführt und diese
herausgeschraubt wird, bis sie mit der vorderen Stirnfläche 64 des
Zentrierbolzens 43 in Eingriff gelangt und diesen aus der
Klemmverankerung mit dem Aufnahmeabschnitt 49 der Zentrierbüchse 49 herausdrückt.
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Im
Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Modifikationen möglich.
So ist das erfindungsgemäße Messer 6 für
verschiedene Messeranwendungen oder Schneidemaschinen nutzbar. Während
die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit zwei halbringförmigen
Schalen 26, 27 beschrieben ist, lässt
sich die Erfindung auch auf mehrteilige Messer mit mehreren Ringsegmenten,
die durch die erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung 33 zusammengehalten
werden können, sowie auf Schalen anderer Längen
als 180° anwenden. Die Erfindung könnte auch für
Schneidbüchsen größerer Breite verwendet werden,
und es können dann mehrere erfindungsgemäße
Positioniereinrichtungen 47 axial hintereinander eingesetzt
werden. Die Schneidringe 21, 22 können
auch in der Umfangsfläche des Messers angeordnet werden.
Anstelle der Schneidringe 21, 22 könnten
auch gehärtete Schneidkanten unmittelbar an dem Grundkörper 17 geschaffen
werden.
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Obwohl
hier, die bevorzugten Ausführungsformen der Zentrierbüchse 42 und
des Zentrierbolzens 43 beschrieben sind, sind auch andere
Realisierungen für entsprechende Einsteck- und Aufnahmeelemente
möglich, die eine Steckverbindung als die Positioniereinrichtung 47 ergeben
und die erfindungsgemäßen Funktionen der Führung,
Zentrierung und Fixierung erfüllen. Ferner könnten
statt der erfindungsgemäßen Feststelleinrichtung 71 auch herkömmliche
Mittel genutzt werden, wenngleich die Feststelleinrichtung 71 vorzuziehen
ist. Die Wurmschraube 44 kann auch weggelassen und stattdessen
bspw. die radiale Schraube 72 als Trenneinrichtung 69 zum
Abdrücken einer der Schalen 26, 27 von der
Welle 2 verwendet werden. Obwohl das bevorzugte Profil
des Einsteckbereiches 59 als kugelförmig beschrieben
ist, sind auch andere gekrümmte oder gebogene Profile möglich,
die in der erforderlichen Weise funktionieren. Auch sind unterschiedliche
Maßnahmen, Ausbildung oder Materialien möglich,
um die erforderliche Elastizität des Aufnahmeabschnitts 49 sicherzustellen
Gemäß der Erfindung ist ein wenigstens zweigeteiltes
Messer, insbesondere Untermesser 6, zur lösbaren
Befestigung auf einer Welle 2 einer Längsschneidevorrichtung 1 geschaffen,
wobei das Messer 6 Schneidkanten 18, 19 tragende
kreisringsegmentförmige Schalen 26, 27 aufweist,
die zu einem Ring zusammenfügbar sind, wobei eine Steckverbindung 47 vorgesehen
ist, zu der ein in einer der Schalen 26, 27 befestigter
Zentrierbolzen 43 mit einem gewölbt, vorzugsweise
sphärisch gestalteten Einsteckbereich 59 und eine
in der anderen der Schalen 26, 27 befestigte Zentrierbüchse 42 gehören,
die einen elastisch nachgiebigen Aufnahmebereich 49 aufweist.
Der Aufnahmebereich 49 nimmt beim Zusammenfügen
der Schalen 26, 27 unter elastischer Auffederung
den Einsteckbereich 59 spielarm, vorzugsweise klemmend
auf.
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Die
Nachgiebigkeit des Aufnahmebereichs 49 und die Wölbung
des Einsteckbereichs 59 sorgen dafür, dass die
Schalen 26, 27 beim Zusammenfügen automatisch
in Bezug aufeinander ausgerichtet werden. Ein relatives Verkanten
zwischen den Schalen 26, 27 und die Bildung von
Fugen oder Überständen an den Schneidkanten werden
verhindert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10241030
A1 [0004, 0005]
- - EP 0239657 A1 [0006]
- - US 3850069 [0008]