DE19914524A1 - Abschlagvorrichtung zum Durchtrennen einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, Messerträger, Kolben-Kolbenstangen-Einheit - Google Patents
Abschlagvorrichtung zum Durchtrennen einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, Messerträger, Kolben-Kolbenstangen-EinheitInfo
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Abstract
Eine Abschlagvorrichtung (10) zum Durchtrennen einer laufenden Materialbahn (12), insbesondere aus Papier oder Karton, umfaßt einen Messerträger (14) mit Abschlagmesser (22), der der Materialbahn (12) benachbart und auf diese zu bewegbar gelagert ist, und eine Stellvorrichtung (24) mit wenigstens einer Stelleinheit (26) zum Auslenken des Messerträgers (14) in Richtung auf die Materialbahn (12) zu. Erfindungsgemäß ist der Messerträger (14) und/oder wenigstens ein Stellelement (30/32) der wenigstens einen Stelleinheit (26) zumindest teilweise aus Verbundwerkstoff gefertigt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Abschlagvorrichtung zum Durchtrennen einer
laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, umfassend
einen Messerträger mit Abschlagmesser, der der Materialbahn benachbart
und auf diese zu bewegbar gelagert ist, und eine Stellvorrichtung mit
wenigstens einer Stelleinheit zum Auslenken des Messerträgers in Richtung
auf die Materialbahn zu.
Abschlagvorrichtungen der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus
der DE 196 15 526 A1 bekannt, welche eine ganze Reihe von Anordnungen
und Antriebsprinzipien für die aus Abschlagmesser und Messerträger
gebildete Einheit offenbart.
Derartige Abschlagvorrichtungen werden beispielsweise in der Abrollstation
von Offline-Streichmaschinen eingesetzt. In diese Abrollstation wird die
ungestrichene, rohe Materialbahn auf sogenannten Tambouren eingebracht.
Diese Tamboure können jeweils nur eine begrenzte Materialbahnlänge
aufnehmen. Um einen kontinuierlichen Betrieb der Offline-Streichmaschine
ermöglichen zu können, ist es daher erforderlich, die Materialbahn eines
nahezu abgelaufenen Tambours mit dem Materialbahnanfang eines vollen
Tambours zu verkleben und die Materialbahn des ablaufenden Tambours im
Bereich der so gebildeten Klebe- bzw. Splice-Stelle zu durchtrennen. Dieses
Durchtrennen der Materialbahn erfolgt bei voller Maschinengeschwindigkeit
mit Hilfe einer gattungsgemäßen Abschlagvorrichtung.
Das Abschlagmesser der Abschlagvorrichtung ist üblicherweise an seiner
Schneidkante gezackt ausgebildet. Dies hat den Vorteil, daß die Spitzen der
Zacken auf die Materialbahn nur punktuell Druck ausüben und somit leicht
in die Materialbahn eindringen, ohne daß diese dem Abschlagmesser über
mäßig ausweichen kann, wie dies bei einem Abschlagmesser mit einer
glatten Klinge der Fall wäre. Durch das weitere Eindringen der Zacken in die
sich weiterbewegende Materialbahn ergibt sich insgesamt eine entspre
chend der Zackung des Abschlagmessers gefranste Schnittlinie. Es hat sich
in der Praxis gezeigt, daß die Neigung der Materialbahn, beim Durchlauf
durch die Streichmaschine im Bereich der Splice-Stelle zu reißen, umso
größer ist, je länger die beim Abschlagen erzeugten Fransen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Abschlagvorrichtung der eingangs
genannten Art anzugeben, welche es ermöglicht, auch bei den in modernen
Maschinen zur Herstellung oder/und Veredelung von Materialbahnen
üblichen Laufgeschwindigkeiten einen kurzfransigen Schnitt zu erhalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abschlagvorrichtung der
eingangs genannten Art gelöst, bei welcher der Messerträger oder/und
wenigstens ein Stellelement der wenigstens einen Stelleinheit zumindest
teilweise aus Verbundwerkstoff gefertigt ist bzw. sind. Durch den
erfindungsgemäßen Aufbau des Messerträgers oder/und der Stellvorrichtung
wird die Masse der zu bewegenden Teile der Abschlagvorrichtung erheblich
reduziert. Hierdurch kann die Messer/Messerträger-Einheit verglichen mit
herkömmlichen Abschlagvorrichtungen bei gleicher Stellkraft der Stell
vorrichtung stärker beschleunigt und somit letztendlich eine höhere
Endgeschwindigkeit des Abschlagmessers erzielt werden. Da aber, wie man
leicht einsieht, die Geschwindigkeit, mit der das Abschlagmesser in die
Materialbahn eintaucht, bei gegebener Laufgeschwindigkeit der Material
bahn die Länge der Fransen bestimmt, kann mit der erfindungsgemäßen
Abschlagvorrichtung eine Schnittlinie mit entsprechend kürzeren Fransen
erzielt werden.
Eine besonders deutliche Gewichtsreduzierung läßt sich beispielsweise
dadurch erzielen, daß der Verbundwerkstoff faserverstärkten Kunststoff,
vorzugsweise kohlefaserverstärkter Kunststoff, umfaßt. Zusätzlich oder
alternativ wird vorgeschlagen, einen Verbundwerkstoff zu wählen, dessen
spezifisches Gewicht höchstens 2 g/cm3, vorzugsweise höchstens
1,6 g/cm3 beträgt.
Der Messerträger kann beispielsweise einen Schichtaufbau aufweisen mit
einer oberen Deckschicht aus faserverstärktem Kunststoff, einer unteren
Deckschicht aus faserverstärktem Kunststoff und einem zwischen diesen
beiden Deckschichten angeordneten Hohlraum, der gewünschtenfalls mit
leichtem Material gefüllt sein kann. Als leichtes Material kommen beispiels
weise Polystyrol-Schaumstoff, geschäumtes Aluminium oder dergleichen in
Betracht. Darüber hinaus können die oberen und unteren Deckschichten
mittels einer beispielsweise Stege oder/und Waben aufweisenden Stütz
konstruktion aus Holz, Kunststoff, Metall, Papier oder einem anderen
geeigneten Material in dem gewünschten Abstand voneinander gehalten
werden. Schließlich ist es auch möglich, die beiden Deckschichten in der
Herstellungsform bis zum Aushärten durch Einleiten eines Druckgases,
beispielsweise Druckluft, in den Hohlraum und anschließendes Aufrecht
erhalten eines Überdrucks in dem Hohlraum auf Abstand zu halten.
Die in dem Hohlraum vorgesehene Stützschicht, die in allen vorstehenden
Ausführungsvarianten insgesamt ein noch niedrigeres spezifisches Gewicht
aufweist als der faserverstärkte Kunststoff, dient dazu, die beiden Deck
schichten aus faserverstärktem Kunststoff bei der Herstellung in einem
vorbestimmten Abstand voneinander zu halten. Eine weitere Aufgabe der
Stützschicht ist die Versteifung des Messerträgers. Hierzu ist es bevorzugt,
wenn das im Hohlraum vorgesehene Material mit den oberen und unteren
Deckschichten verbunden, beispielsweise verklebt, ist.
Aufgrund des insgesamt erzielten Kastenaufbaus kann der Messerträger
trotz geringer Bauhöhe sehr torsions- bzw. verwindungssteif ausgebildet
sein. Insbesondere ist die Verwindungssteifigkeit des erfindungsgemäß als
Schichtaufbau ausgebildeten Messerträgers erheblich größer als jene eines
Edelstahlblechs annähernd identischer Abmessungen, wie es in Abschlag
vorrichtungen bislang üblicherweise zum Einsatz kommt. Die Verwindungs
steifigkeit des erfindungsgemäßen Messerträgers wirkt sich auf die Qualität
des Abschlagschnitts vorteilhaft aus. Es ist nämlich erwünscht, daß der
Abschlagschnitt im wesentlichen in Querrichtung der Materialbahn verläuft,
um eine Splice-Stelle mit geringem Risiko zum Bahnriß erhalten zu können.
Der erfindungsgemäße Aufbau des Messerträgers hat darüber hinaus den
Vorteil, daß er an besonders hoher Beanspruchung ausgesetzten Stellen,
beispielsweise im Bereich der Lagerung an einer übergeordneten Konstruk
tionseinheit oder der Halterung für das Abschlagmesser, in herstellungs
technisch einfacher Weise allein durch Aufbringen einer oder mehrerer
zusätzlicher Lagen faserverstärkten Kunststoffs verstärkt werden kann.
In Weiterbildung des Schichtaufbaus kann auf wenigstens einer der beiden
Deckschichten ferner eine Kunstharz-Schicht vorgesehen sein, beispiels
weise eine Schicht aus einem Polyesterharz. Diese Kunstharz-Schicht dient
dem leichteren Entformen des Messerträgers nach beendetem Aushärten.
Darüber hinaus kann das Kunstharz eingefärbt sein, um dem Messerträger
ein ansprechendes Aussehen zu verleihen.
Als Stelleinheiten können beispielsweise solche eingesetzt werden, die einen
im Innenraum eines Zylinders angeordneten Kolben und eine mit dem Kolben
verbundene, an einem Ende des Zylinders aus diesem herausgeführte
Kolbenstange umfassen, wobei der Kolben und die Kolbenstange
gemeinsam das Stellelement der Stelleinheit bilden.
Um ein leichtes, aber dennoch stabiles Stellelement bereitstellen zu können,
wird vorgeschlagen, daß der Kolben und die Kolbenstange einstückig aus
faserverstärktem Kunststoff gefertigt sind. Zur Erhöhung der Stabilität kann
weiter vorgesehen sein, daß die Kolbenstange von einem an mindestens
einem seiner Enden verschlossenen Rohr gebildet ist. Dabei hat sich für das
Rohr eine Wandstärke von 1-2 mm, vorzugsweise etwa 1,5 mm, als
vorteilhaft erwiesen. Das Verhältnis des Außendurchmessers des Kolben
stangenrohrs zum Außendurchmesser des Kolbens ergibt sich als
Kompromiß zwischen einander widerstrebenden Forderungen. Zum einen
sollte das Rohr einen möglichst geringen Durchmesser aufweisen, um sein
Gewicht niedrig halten zu können. Zum anderen ist das vom Kolben bei
seiner Bewegung verdrängte Luftvolumen, das aus dem Innenraum des
Zylinders abgeführt werden muß, umso niedriger, je größer der Außendurch
messer des Kolbenstangenrohrs ist. Eine weitere Einflußgröße bildet
schließlich die Stabilität der Kolben-Kolbenstangen-Anordnung im Bereich
des Übergangs vom Kolben zur Kolbenstange.
Um das Stellelement in einfacher Weise, d. h. insbesondere mit nicht allzu
hoher Fertigungstoleranz, herstellen und so die Herstellungskosten niedrig
halten zu können, wird vorgeschlagen, daß der Kolben einen Dichtungsring
aufweist. Dieser Dichtungsring kann die Funktion des Toleranzausgleichs
übernehmen und in den Kolben bereits bei dessen Herstellung eingearbeitet
sein. Vorteilhafterweise kann der Dichtungsring aus reibungsarmen Material
gefertigt sein, beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE).
Um die Reibungsverluste bei einer Bewegung des Stellelements weiter
senken zu können, wird vorgeschlagen, daß der Außendurchmesser des
Dichtungsrings und der Innendurchmesser des Zylinders derart aufeinander
abgestimmt sind, daß zwischen diesen Teilen keine oder allenfalls eine
geringe Flächenpressungskraft wirkt.
Wie vorstehend bereits erwähnt, muß bei einer Bewegung des Stellelements
das vom Kolben verdrängte Volumen aus dem Innenraum des Zylinders
abgeführt werden. Hierzu kann der Zylinder wenigstens einen Entlüftungs
durchgang aufweisen, welcher vorzugsweise in einer Umfangswandung des
Zylinders vorgesehen ist. Dabei kann dadurch, daß der wenigstens eine
Entlüftungsdurchgang von dem einen Ende des Zylinders einen vorbe
stimmten Mindestabstand aufweist, auf konstruktiv einfache Weise ein
gedämpfter Endanschlag für die Kolbenbewegung bereitgestellt werden.
Verschließt der Kolben nämlich bei seiner Bewegung den wenigstens einen
Entlüftungsdurchgang, so befindet sich in Bewegungsrichtung des Kolbens
vor diesem ein abgeschlossenes Fluidvolumen, das die Bewegung des
Kolbens bremst. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Bewegung des Kolbens
durch gezieltes Zulassen von Leckage gedämpft gebremst wird. Um einem
Anschlagen des Kolbens an der Endwandung des üblicherweise aus Metall
gefertigten Zylinders und eine damit verbundene Geräuschentwicklung
vorbeugen zu können, kann in Bewegungsrichtung des Kolbens vor dieser
Endwandung noch ein Anschlagelement vorgesehen sein, beispielsweise ein
Ringelement, das aufgrund seiner Abmessungen zumindest teilweise auch
für die gezielte Leckage sorgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die wenigstens eine Stelleinheit
pneumatisch betätigbar. Die Verwendung von Druckgas, insbesondere
Druckluft, ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft. Zum einen kann ein
vorgegebenes Volumen durch eine Leitung vorgegebenen Querschnitts
aufgrund der niedrigen Viskosität von Gasen erheblich schneller mit
Druckgas gefüllt werden als mit Hydraulikflüssigkeit. Pneumatisch betätigte
Zylinder-Kolben-Einheiten sind daher entsprechenden hydraulisch betätigten
Einheiten vor allem dann überlegen, wenn innerhalb sehr kurzer Zeiten hohe
Beschleunigungen gefordert sind. Zum anderen hat die Verwendung von
Druckgas den Vorteil, daß im Hinblick auf eine möglichst reibungsarme
Bewegung des Kolbens im Zylinder auch zwischen dem Dichtungselement
und der Zylinderwandung keine allzu präzise Passung vorgesehen zu werden
braucht, da eine geringfügige Leckage von Druckgas an dem Dichtungs
element vorbei ohne Auswirkungen auf die umgebenden Teile der Maschine
bleibt und daher toleriert werden kann. Schließlich sind Zuführleitungen für
Druckluft in Maschinen zur Herstellung oder/und Veredelung von Material
bahnen üblicherweise ohnehin vorhanden, so daß die erforderlichen
Nachrüstkosten niedrig sind bzw. überhaupt nicht anfallen.
Zur Erzielung einer möglichst effektiven Beschleunigung des Messerträgers
und somit einer möglichst hohen Endgeschwindigkeit des Abschlagmessers
ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, die Totvolumina der Stell
vorrichtung so gering wie möglich zu halten. Dies kann beispielsweise
dadurch erzielt werden, daß die Stelleinheit über ein ihr zugeordnetes
Schaltventil mit einem Druckspeicher verbunden ist, welches sowohl
unmittelbar am Druckspeicher als auch unmittelbar an der Stelleinheit
angeordnet ist. Darüber hinaus kann das Totvolumen der erfindungs
gemäßen Kolben-Kolbenstangen-Anordnung dadurch verringert werden, daß
das Kolbenstangenrohr an seinem kolbenseitigen Ende verschlossen ist.
Um das Hubvolumen des Kolbens möglichst rasch mit Druckgas füllen zu
können, wird ferner vorgeschlagen, daß der Durchlaßquerschnitt des
Schaltventils wenigstens etwa 10%, vorzugsweise wenigstens etwa 25%,
der Druckbeaufschlagungsfläche des Stellelements der Stelleinheit beträgt.
Um den Messerträger auch bei den heutzutage üblichen Arbeitsbreiten
gleichmäßig in Richtung der Materialbahn beschleunigen zu können, kann
die Stellvorrichtung eine Mehrzahl von über die Breite der Materialbahn
verteilt angeordneten Stelleinheiten umfassen.
Zur Erzielung einer ausreichenden Beschleunigung des Messerträgers wird
ferner vorgeschlagen, daß die Stellvorrichtung eine dem Arbeitsdruck im
Druckspeicher angepaßte Kolbenfläche aufweist. So sollte die Kolbenfläche
bei einem Arbeitsdruck von 5 bar mindestens etwa 35 cm2 je Meter Arbeits
breite betragen.
Um das Messer in einfacher Weise auf einer vorbestimmten Bahn zur
Materialbahn hinführen zu können, kann vorgesehen sein, daß der Messer
träger um eine zur Querrichtung der Materialbahn im wesentlichen parallel
verlaufende Achse auslenkbar, vorzugsweise schwenkbar, gelagert ist. Um
das Messer auf einer langen Strecke beschleunigen und so eine hohe
Endgeschwindigkeit des Messers erreichen zu können, wird vorgeschlagen,
daß der Auslenk- bzw. Schwenkwinkel des Messerträgers zwischen einer
Ruhestellung bei nicht betätigter Stellvorrichtung und einer Trennstellung,
in welcher das Abschlagmesser in die Materialbahn eingreift, wenigstens
30° beträgt.
Um für die Beschleunigung des Messers besonders günstige Hebelverhält
nisse bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, daß die Stellvorrichtung
an dem Messerträger an einer Position angreift, die dem Messer näher
gelegen ist als der Lagerstelle des Messerträgers. Da es vorkommen kann,
daß bei einer Mehrzahl von Stelleinheiten nicht alle Stelleinheiten im selben
Abstand von der Lagerung am Messerträger angreifen, und es darüber
hinaus möglich ist, daß auch ein und dieselbe Stelleinheit während des
Auslenkens bzw. Verschwenkens des Messerträgers nicht immer an der
gleichen Position am Messerträger angreift, wird unter der "Angriffs
position" jeweils eine gemittelte Position verstanden. Die Angriffsposition
der Stellvorrichtung am Messerträger unterteilt also die Strecke zwischen
der Halterung für das Messer und der Lagerstelle des Messerträgers in einen
messernahen Abschnitt und einen lagernahen Abschnitt, wobei das Ver
hältnis der Länge des messernahen Abschnitts zur Länge des lagernahen
Abschnitts vorteilhafterweise höchstens 0,35, vorzugsweise höchstens
0,15, beträgt.
Nach weiteren Gesichtspunkten betrifft die Erfindung einen Messerträger mit
dem vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Schichtaufbau und eine ein
stückig aus faserverstärktem Kunststoff hergestellte Kolben-Kolbenstangen-
Einheit. Hinsichtlich der mit diesen erzielbaren Vorteile und deren
Ausgestaltungsvarianten sei auf die vorstehende Diskussion der gesamten
Abschlagvorrichtung verwiesen.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der
beiliegenden Figuren näher erläutert. Es stellt dar:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Abschlagvorrichtung; und
Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung des Schichtaufbaus des
erfindungsgemäßen Messerträgers.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Abschlagvorrichtung, allgemein mit 10
bezeichnet. Sie dient zum Abschlagen bzw. Durchtrennen einer sich in
Richtung des Pfeils L bewegenden Materialbahn 12, welche insbesondere
aus Papier oder Karton gebildet ist, längs einer im wesentlichen in
Querrichtung Q der Materialbahn 12 verlaufenden Schnittlinie.
Die Abschlagvorrichtung 10 umfaßt einen Messerträger 14, der bei 16 an
einem Rahmenteil 18 schwenkbar gelagert ist. Im Bereich des von der
Lagerkante 16 entfernt angeordneten Rands des Messerträgers 14 ist eine
Halterung 20 für ein Abschlagmesser 22 vorgesehen. Das Abschlagmesser
22 kann an dem Messerträger 14 einstückig ausgebildet sein, beispielsweise
durch Einschleifen, oder aber nachträglich an diesem befestigt sein. Es kann
aber in den Messerträger 14 auch bereits bei dessen Herstellung integriert
werden, beispielsweise durch Einkleben.
Die aus Messer 22 und Messerträger 14 gebildete Einheit kann mittels einer
Stellvorrichtung 24 zwischen der in Fig. 1 durchgezogen dargestellten
Ruhestellung und der in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Trennstellung
verschwenkt werden, wobei das Abschlagmesser 22 in der Trennstellung
in die Materialbahn 12 eingreift und diese durchtrennt.
Die Stellvorrichtung 24 umfaßt vorteilhafterweise eine Mehrzahl von über
die Arbeitsbreite der Materialbahn 12 verteilt angeordneten Stelleinheiten
26, von denen in Fig. 1 lediglich eine dargestellt ist. Die Stelleinheit 26
umfaßt einen Zylinder 28, einen in dem Zylinder geführten Kolben 30 und
eine an dem Kolben befestigte Kolbenstange 32, welche mit ihrem kolben
fernen Ende 32a auf den Messerträger 14 an einer Angriffsposition S
einwirkt.
Die Zylinder-Kolben-Einheit 26 ist erfindungsgemäß unmittelbar auf einem
Druckspeicher 34 angeordnet und steht mit dessen Druckspeichervolumen
34a über ein Schaltventil 36 in Verbindung, welches von einer nicht
dargestellten Steuereinheit aus wahlweise geöffnet oder geschlossen
werden kann. Der Druckspeicher 34 ist in dem dargestellten Ausführungs
beispiel ebenfalls an dem Rahmenteil 18 angeordnet. Es ist jedoch ebenso
möglich, den Druckspeicher derart zu gestalten und zu dimensionieren, daß
er gleichzeitig auch die Funktion des Rahmenteils 18 übernimmt, an
welchem beispielsweise die Anlenkstelle 16 für den Messerträger 14
vorgesehen ist.
Um das Abschlagmesser 22 innerhalb des zur Verfügung stehenden
Schwenkwinkels α des Messerträgers 14 auf eine möglichst hohe
Geschwindigkeit beschleunigen zu können, sind die beweglichen Teile der
Abschlagvorrichtung 10 massearm ausgebildet. Dabei wurde jedoch darauf
geachtet, daß trotz des massearmen Aufbaus die volle Funktionalität der
betroffenen beweglichen Teile erhalten bleibt. Die angesprochene Masse
armut wurde erfindungsgemäß hauptsächlich durch die Verwendung leichter
Verbundwerkstoffe erzielt, beispielsweise faserverstärktem, insbesondere
kohlenfaserverstärktem Kunststoff.
So ist der Messerträger 14 aus einem Plattenmaterial gefertigt, das den in
Fig. 2 schematisch dargestellten Schichtaufbau aufweist. An den Ober-
bzw. Unterseiten einer zentralen Stützplatte 40 sind Deckschichten 42 und
44 aus faserverstärktem Kunststoff vorgesehen. Das Material der zentralen
Schicht 40 hat lediglich Stützfunktion für die beiden Deckschichten 42 und
44 zu übernehmen und kann daher aus einem Material gebildet sein, das ein
noch geringeres spezifisches Gewicht aufweist als der faserverstärkte
Kunststoff, dessen spezifisches Gewicht mit einem Wert von etwa
1,6 g/cm3 ebenfalls bereits einen niedrigen Wert aufweist. Als Material für
die Stützschicht 40 eignen sich insbesondere Polystyrol-Schaumstoffe.
Der vorstehend erläuterte dreilagige Aufbau ergibt ein Plattenmaterial, das
aufgrund des Kasten-Aufbaus der faserverstärkten Kunststoffschichten eine
hohe Verwindungs- bzw. Torsionssteifigkeit aufweist. Insbesondere ist der
erfindungsgemäß aufgebaute Messerträger 14 verwindungssteifer als eine
Edelstahlplatte entsprechender Abmessungen, wie sie bislang üblicherweise
als Messerträger eingesetzt wird. Nachzutragen ist noch, daß die Außen
flächen der Kunststoffschichten 42 und 44 ferner jeweils mit einer Lage 46
bzw. 48 aus Kunstharz, beispielsweise Polyester-Harz, abgedeckt sein
können, wobei diese Lagen 46 und 48 gewünschtenfalls eingefärbt sein
können, um dem Messerträger 14 ein ansprechendes Äußeres zu verleihen.
In jedem Fall ist es aber vorteilhaft, wenigstens eine der beiden Lagen 46
bzw. 48 vorzusehen, da ein Kunstharzüberzug überdies den Vorteil hat, das
Entformen des Messerträgers 14 nach dem vollständigen Aushärten des
faserbewehrten Kunststoffs zu erleichtern.
Darüber hinaus ist auch das bewegliche Teil der Stelleinheit 26, nämlich die
Zylinder-Kolben-Anordnung 30/32, aus leichtem Werkstoff hergestellt. Und
zwar sind der Kolben 30 und die Kolbenstange 32 einstückig aus faser
bewehrtem Kunststoff gefertigt. Zur Erhöhung der Stabilität sowie aus
Gründen der Gewichtseinsparung ist dabei die Kolbenstange 32 ferner als
Rohr ausgebildet. Die Herstellung aus faserbewehrtem Kunststoff hat zudem
den Vorteil, daß an der Außenumfangsfläche des Kolbens 30 ein beispiels
weise aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildeter Dichtungsring mit
eingeformt werden kann. Dieser Dichtungsring hat hauptsächlich die
Aufgabe, einen unmittelbaren Kontakt zwischen dem faserbewehrten
Kunststoff des Kolbens 30 und dem üblicherweise aus Metall gefertigten
Zylinder 28 zu verhindern und so einen Verschleiß insbesondere am Kolben
30 zu unterbinden. Anstelle von PTFE können selbstverständlich auch
andere reibungsarme Materialien eingesetzt werden.
Da beim Öffnen des Schaltventils 36 das Druckgas sehr schnell aus dem
Speichervolumen 34a in das Arbeitsvolumen 52 der Stelleinheit 26 strömt,
das Speichervolumen 34a wesentlich größer ist als das Arbeitsvolumen 52
und zudem das Schaltventil 36 nur für eine sehr kurze Zeitdauer geöffnet
zu werden braucht, die etwa in der Größenordnung von 10 msec liegt, kann
eine gewisse Leckage aus dem Arbeitsvolumen 52 an dem Dichtungsring
50 vorbei ohne weiteres toleriert werden. Dies hat den Vorteil, daß der
Dichtungsring 52 derart dimensioniert werden kann, daß er "lose", d. h. mit
ganz geringem Spiel, in dem Zylinder 28 gleiten kann, ohne daß zwischen
der Innenfläche des Zylinders 28 und dem Dichtungsring 50 nennenswerte
Reibungskräfte auftreten würden.
Ähnliche Überlegungen wie für den Dichtungsring 50 gelten auch für einen
Führungsring 54, der im Bereich des oberen Endes 28a des Zylinders 28
vorgesehen ist, um die Kolbenstange 32 ohne Kontakt mit dem Material des
Zylinders 28 aus diesem herausführen zu können.
Bei einer Bewegung in Richtung des Pfeils P, d. h. in Fig. 1 nach oben,
verdrängt der Kolben 30 das Hubvolumen 56 im Inneren des Zylinders 28.
Damit die in dem Hubvolumen 56 vorhandene Luft aus dem Zylinder 28
leicht entweichen kann, d. h. ohne auf den Kolben 30 eine nennenserte
Bremskraft auszuüben, sind in der Umfangswandung des Zylinders 28 eine
Mehrzahl Entlüftungsdurchgänge 58 vorgesehen, welche allesamt eine
große Querschnittsfläche aufweisen. Hat sich der Kolben 30 an diesen
Entlüftungsöffnungen 58 vorbeibewegt, so befindet sich zwischen dem
Kolben 30 und dem Führungsring 54 ein abgeschlossenes Gasvolumen, das
bei weiterer Aufwärtsbewegung des Kolbens 30 in Richtung des Pfeils P
durch den Kolben 30 komprimiert wird und diesen somit abbremst.
Wird das Schaltventil zur Einleitung eines Abschlagvorgangs geöffnet, so
ergibt sich aufgrund des Druckausgleichs zwischen Druckspeichervolumen
34a und Arbeitsvolumen 52 zunächst ein Impulsstoß auf den Kolben 30.
Anschließend beginnt das im Speichervolumen 34a gespeicherte Druckgas
durch das Ventil 36 in das Arbeitsvolumen 52 zu strömen und den Kolben
30 nach oben zu verdrängen. Um zu verhindern, daß die hierdurch erzielte
Beschleunigung des Kolbens 30 in Richtung des Pfeils P durch die
Strömungsverhältnisse in dem Ventil 36 begrenzt werden, sollte dieses
einen Durchlaßquerschnitt haben, der mindestens 10%, vorzugsweise
mindestens 25%, der Querschnittsfläche des Kolbens 30 aufweist.
Damit beim Druckausgleich zwischen dem Speichervolumen 34a und dem
Arbeitsvolumen 52 überdies eine möglichst geringe Druckgasmenge
benötigt wird, sollte überdies das "tote" Arbeitsvolumen, das heißt das
Arbeitsvolumen 52 bei geschlossenem Ventil 36 und vollständig einge
fahrenem Kolben 30 möglichst klein sein. Hierzu ist es von Vorteil, wenn
das Kolbenstangenrohr 32 nicht nur mittels eines kolbenfernen Deckels 32b
verschlossen ist, sondern auch mittels eines kolbennahen Deckels 32c, der
in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. Weitere Totvolumina werden erfindungs
gemäß dadurch verhindert, daß die Stelleinheit 26 unmittelbar auf dem
Druckspeicher 34 angeordnet ist.
Aufgrund der vorstehend erläuterten, erfindungsgemäßen Ausbildung kann
die Kolben-Kolbenstangen-Einheit 30/32 auch unter Berücksichtigung der
Masse des Messerträgers 14 und des Abschlagmessers 22 über einen
relativ langen Hubweg beschleunigt werden, ohne einen Zustand im
wesentlichen konstanter Bewegungsgeschwindigkeit zu erreichen. Daher
kann der Schwenkwinkel α, den der Messerträger 14 zwischen der Ruhe
stellung und der Trennstellung überstreicht, einen relativ großen Wert
aufweisen, der beispielsweise mehr als 30°, vorzugsweise bis zu 40°
betragen kann. Um trotz des großen Schwenkwinkels stets einen einwand
freien Eingriff zwischen dem oberen Ende 32a der Kolbenstange 32 und
dem Messerträger 14 sicherstellen zu können, verläuft der Messerträger 14
in der Ruhestellung geringfügig geneigt, d. h. von der Lagerkante 16 zur
Messerhalterung 22 hin mit zunehmendem Abstand von der Materialbahn
12. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Neigungswinkel in der
Ruhestellung bezüglich einer zur Materialbahn 12 parallel verlaufenden
Ebene etwa 15°.
Eine effektive Beschleunigung des Messerträgers 14 durch die Stelleinheit
26 wird weiter dadurch unterstützt, daß die Kolbenstange 32 mit ihrem
oberen Ende 32a an dem Messerträger 14 der Messerhalterung 20 benach
bart, d. h. in großem Abstand von der Lagerkante 16, angreift.
Nachzutragen ist noch, daß in Laufrichtung L der Materialbahn 12 vor der
Trennstelle T eine Bahnstabilisierungsvorrichtung 60 vorgesehen sein kann,
beispielsweise ein Saugkasten, der die Materialbahn 12 in der Darstellung
gemäß Fig. 1 nach unten saugt. Dieser Bahnstabilisator 60 verhindert zum
einen, daß die Materialbahn 12 dem Abschlagmesser 22 ausweichen und
somit ihr Durchtrennen verhindern kann. Zum anderen ist an dem Bahn
stabilisator 60 ein Anschlagelement 62 für den Messerträger 14 vorge
sehen, das dessen Schwenkbewegung begrenzt und somit die Trennstellung
des Messerträgers 14 bestimmt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Bahnstabilisator 60 ebenfalls an dem Rahmenteil 18 angeordnet.
Claims (30)
1. Abschlagvorrichtung (10) zum Durchtrennen einer laufenden Material
bahn (12), insbesondere aus Papier oder Karton, umfassend:
- - einen Messerträger (14) mit Abschlagmesser (22), der der Materialbahn (12) benachbart und auf diese zu bewegbar gelagert ist, und
- - eine Stellvorrichtung (24) mit wenigstens einer Stelleinheit (26)
zum Auslenken des Messerträgers (14) in Richtung auf die
Materialbahn (12) zu,
dadurch gekennzeichnet, daß der Messerträger (14) oder/und wenig stens ein Stellelement (30/32) der wenigstens einen Stelleinheit (26) zumindest teilweise aus Verbundwerkstoff gefertigt ist bzw. sind.
2. Abschlagvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff faserverstärkten
Kunststoff, vorzugsweise kohlefaserverstärkter Kunststoff, umfaßt.
3. Abschlagvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht des Verbund
werkstoffs weniger als 2 g/cm3 beträgt.
4. Abschlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Messerträger (14) einen Schicht
aufbau aufweist mit einer oberen Deckschicht (42) aus faser
verstärktem Kunststoff, einer unteren Deckschicht (44) aus
faserverstärktem Kunststoff und einem zwischen diesen beiden
Deckschichten angeordneten Hohlraum (40), der gewünschtenfalls
mit leichtem Material gefüllt ist.
5. Abschlagvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einer der beiden
Deckschichten (42, 44) ferner eine Kunstharz-Schicht (46, 48)
vorgesehen ist.
6. Abschlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheit (26) einen im Innenraum
eines Zylinders (28) angeordneten Kolben (30) und eine mit dem
Kolben (30) verbundene, an einem Ende des Zylinders (28) aus
diesem herausgeführte Kolbenstange (32) umfaßt, wobei der Kolben
(30) und die Kolbenstange (32) gemeinsam das Stellelement (30/32)
der Stelleinheit (26) bilden.
7. Abschlagvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (30) und die Kolbenstange
(32) einstückig aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt sind.
8. Abschlagvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (32) von einem an
mindestens einem seiner Enden (32a) verschlossenen Rohr gebildet
ist.
9. Abschlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (30) einen Dichtungsring
(50) aufweist.
10. Abschlagvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (50) in den Kolben
(30) bei dessen Herstellung eingearbeitet ist.
11. Abschlagvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (50) aus einem
reibungsarmen Material gefertigt ist, vorzugsweise Polytetra
fluorethylen (PTFE).
12. Abschlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Dichtungs
rings (50) und der Innendurchmesser des Zylinders (28) derart
bemessen sind, daß zwischen diesen Teilen eine geringe Flächen
pressungskraft wirkt.
13. Abschlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (28) wenigstens einen
Entlüftungsdurchgang (58) aufweist, welcher vorzugsweise in einer
Umfangswandung des Zylinders (28) vorgesehen ist.
14. Abschlagvorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Entlüftungs
durchgang (58) von dem einen Ende des Zylinders (28) einen
vorbestimmten Mindestabstand aufweist.
15. Abschlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheit (26) pneumatisch
betätigbar ist.
16. Abschlagvorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheit (26) über ein ihr
zugeordnetes Schaltventil (36) mit einem Druckgasspeicher (34)
verbunden ist, wobei dieses Schaltventil (36) sowohl unmittelbar am
Druckgasspeicher (34) als auch unmittelbar an der Stelleinheit (26)
angeordnet ist.
17. Abschlagvorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßquerschnitt des Schalt
ventils (36) wenigstens etwa 10%, vorzugsweise wenigstens etwa
25%, der Druckbeaufschlagungsfläche des Stellelements (30/32) der
Stelleinheit beträgt.
18. Abschlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (24) eine Mehrzahl
von über die Breite der Materialbahn (12) verteilt angeordneten
Stelleinheiten (26) umfaßt.
19. Abschlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (24) eine dem
Arbeitsdruck angepaßte Kolbenfläche aufweist.
20. Abschlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß der Messerträger (14) um eine zur
Querrichtung (Q) der Materialbahn (12) im wesentlichen parallel
verlaufende Achse (16) auslenkbar, vorzugsweise schwenkbar,
gelagert ist.
21. Abschlagvorrichtung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, daß der Auslenk- bzw. Schwenkwinkel (α)
des Messerträgers (14) zwischen einer Ruhestellung bei nicht
betätigter Stellvorrichtung (24) und einer Trennstellung, in welcher
das Abschlagmesser (22) in die Materialbahn (12) eingreift,
wenigstens 30° beträgt.
22. Abschlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (24) an dem
Messerträger (14) an einer Position angreift, die dem Messer (22)
nähergelegen ist als der Lagerstelle (16) des Messerträgers (14).
23. Abschlagvorrichtung nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsposition der Stellvorrichtung
(24) am Messerträger (14) die Strecke zwischen der Halterung (20)
für das Messer (22) und der Lagerstelle (16) des Messerträgers (14)
in einen messernahen Abschnitt und einen lagernahen Abschnitt
unterteilt, wobei das Verhältnis der Länge des messernahen
Abschnitts zur Länge des lagernahen Abschnitts höchstens 0,35,
vorzugsweise höchstens 0,15, beträgt.
24. Messerträger (14), insbesondere zum Einsatz in einer Abschlag
vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß er einen Schichtaufbau aufweist mit
einer oberen Deckschicht (42) aus faserverstärktem Kunststoff, einer
Stützschicht (40) aus einem leichten Material, wie Polystyrol-
Schaumstoff oder dergleichen, und einer unteren Deckschicht (44)
aus faserverstärktem Kunststoff.
25. Messerträger nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einer der beiden
Deckschichten (42, 44) ferner eine Kunstharz-Schicht (46, 48)
vorgesehen ist.
26. Kolben-Kolbenstangen-Einheit (30/32), insbesondere zum Einsatz in
einer Stelleinheit (26) für eine Abschlagvorrichtung (10) nach einem
der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (30) und die Kolbenstange
(32) einstückig aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt sind.
27. Kolben-Kolbenstangen-Einheit nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (32) von einem an
mindestens einem seiner Enden (32a) verschlossenen Rohr gebildet
ist.
28. Kolben-Kolbenstangen-Einheit nach Anspruch 26 oder 27,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (30) einen Dichtungsring
(50) aufweist.
29. Kolben-Kolbenstangen-Einheit nach Anspruch 28,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (50) in den Kolben
(30) bei dessen Herstellung eingearbeitet ist.
30. Kolben-Kolbenstangen-Einheit nach Anspruch 28 oder 29,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (50) aus einem
reibungsarmen Material gefertigt ist, vorzugsweise Polytetra
fluorethylen (PTFE).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999114524 DE19914524A1 (de) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | Abschlagvorrichtung zum Durchtrennen einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, Messerträger, Kolben-Kolbenstangen-Einheit |
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DE1999114524 DE19914524A1 (de) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | Abschlagvorrichtung zum Durchtrennen einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, Messerträger, Kolben-Kolbenstangen-Einheit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE19914524A1 true DE19914524A1 (de) | 2000-10-05 |
Family
ID=7903015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1999114524 Withdrawn DE19914524A1 (de) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | Abschlagvorrichtung zum Durchtrennen einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, Messerträger, Kolben-Kolbenstangen-Einheit |
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Country | Link |
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DE (1) | DE19914524A1 (de) |
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