DE19914524A1 - Abschlagvorrichtung zum Durchtrennen einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, Messerträger, Kolben-Kolbenstangen-Einheit - Google Patents

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).