DE2061703B2

DE2061703B2 - Rollenschneidvorrichtung

Info

Publication number: DE2061703B2
Application number: DE2061703A
Authority: DE
Inventors: John D. Downingtown Pa. Pfeiffer (V.St.A.)
Original assignee: Beloit Corp
Current assignee: Beloit Corp
Priority date: 1969-12-16
Filing date: 1970-12-15
Publication date: 1974-01-17
Also published as: FI50690B; JPS5126674B1; FI50690C; US3682032A; CA931068A; DE2061703A1; GB1321337A; SE372450B

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollenschneidvorrichtung bei den hohen Arbeitsgeschwindigkeiten mit großer zum Längsschneiden einer bewegten Materialbahn mit Staubbildung vor sich gehen würde. In direkter Bezwei gegeneinander rotierenden, im wesentlichen über- Ziehung zu der Größe der sich bildenden Spaltöffnung einander angeordneten Rundmessern, die axial gegen- 55 steht die Entfernung, um die sich während der Abeinander gerichtete Lippen mit einer durch den Außen- nutzung die tatsächliche Schneidfläche vom ursprüngumfang und eine Radialfläche gebildeten Kante auf- liehen Schneidpunkt aus in Materialvorschubrichtung weisen und längs einer ihre beiden Mittelpunkte verlagert. Aus dieser Erkenntnis heraus werden in verbindenden Linie überlappt sind, wobei die aus Radialrichtung möglichst dünne Lippen verwendet abriebfestem Material hergestellten Rundmesser so 60 und so bemessen, daß die Rückwärtsverlagerung der zueinander geneigt und gegeneinander vorgespannt Berührungsfläche auch dann begrenzt bleibt, nachdem sind, daß sich die scharfen Kanten ihrer Lippen in sich die dünnen Lippen schon beträchtlich abgenutzt einem Punkt an der Einzugsseite der Vorrichtung haben. Erfindungsgemäß wurde außerdem gefunden, schneidend berühren. daß die optimale Lippendicke zu dem Überlappungs-Aus der USA.-Patentschrift 3 387 524 ist eine Rollen- 65 maß der beiden Rundmesser in einer wichtigen Beschneidvorrichtung mit zwei gegeneinander rotierenden ziehung steht. Würde die Lippendicke bei einem Rundmessern der vorbeschriebenen Art bekannt, bei bestimmten Überlappungsmaß zu klein gewählt, so der sich die Schneidkanten der Rundmesser während wirken auf die Lippen zu große Dreh- und Reibkräfte,

3 4

lie das Papier zerreißen würden. In diesem Fall würden diese nur an einem Punkt berührende Ebene sichtbar

iie vorherrschenden Bewegungskomponenten der zu machen,

:inander gegenüberstehenden Rundmesser praktisch F i g. 5 den Überlappungsbereich bei bekannten

jiametral entgegengesetzt verlaufen, so daß im Bei- Rundmessern,

spiel der Verarbeitung von Papierrollen das ^papier 5 Fig. 6A und 6B Schnitte bekannter Rundmesser

zerreißen bzw. zermahlen würde. in der Schneidebene mit Blickrichtung nach unten,

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnah- F i g. 7 in vergrößerter Darstellung den Über-

men ergeben sich im Bereich der sich überlappenden lappungsbereich nach F i g. 1,

Lippen zwei Drachenvierecke bzw. Deltoide. Da die F i g. 7 A einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 7, beiden Rundmesser gegeneinander angestellt sind, io F i g. 8 A und 8 B neue bzw. abgenutzte Rundfindet eine Berührung nur im Bereich eines Deltoides messer nach der Erfindung entsprechend einem Schnitt statt, in den die zu zerschneidende Materialbahn in der Ebene der Materialbahn mit Blickrichtung nach zuerst gelangt. Je kleiner die radiale Lippendicke, unten,

desto kleiner ist auch das sich bei der Abnutzung F i g. 9 einen Querschnitt durch den Umfangs-

bildende Deltoid, und demzufolge ist auch das Maß 15 bereich eines Rundmessers nach der Erfindung,

der rückwärtigen Verlagerung der tatsächlichen Be- F i g. 10 ein Diagramm zur Veranschaulichung des

rührungsfläche bezüglich des ursprünglichen Schneid- Betriebsablaufs bei einer Vorrichtung nach der

punktes relativ klein, so daß, auf die Dauer gesehen, Erfindung,

optimale Schneidbedingungen aufrechterhalten blei- F i g. 11 eine Seitenansicht von zwei Rundmessern

ben. Dabei wird auch die Erkenntnis berücksichtigt, 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

daß das Stumpfwerden der Vorrichtung nicht nur auf Fig. 12 eine Ausschnittvergrößerung aus F i g. 11,

den Verlust der Schärfe der Rundmesser zurückzu- F i g. 13 einen Schnitt nach der Linie A-A in

führen ist, sondern auch auf die sich aus der Ab- F i g. 12 und

nutzung ergebene Form. Die miteinander im Eingriff F i g. 14 ein Diagramm zur Veranschaulichung des

befindlichen Schneidkanten, die zunächst aus scharfen 25 Betriebsablaufs bei Anwendung der Rundmesser

Ecken bestehen, werden während ihrer Abnutzung nach F i g. 11.

konisch, so daß sich der jeweilige Berührungspunkt F i g. 1 bis 4 zeigen die Relativstellungen eines vom ursprünglichen Schneidpunkt entfernt. Bei diesem oberen Rundmessers 10 und eines unteren Rund-Vorgang trennen sich die Rundmesser voneinander, messers 11 zueinander und bezüglich der zu schneidend. h., sie »öffnen« sich seitlich an der Stelle, wo der 30 den Materialbahn W. Die Rundmesser 10 und 11 ursprüngliche Schneidpunkt vorhanden war. besitzen jeweils Lippenabschnitte 12 bzw. 13, deren

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Breite in F i g. 1 stark übertrieben ist. Bei einem ist dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser praktischen Ausführungsbeispiel haben die Runddesoberen und unteren Rundmessers 20 bzw. 21,6 cm messer einen Durchmesser zwischen 20 und 25 cm beträgt, während das Uberlappungsmaß bei Werten 35 und eine Lippendicke zwischen etwa 0,25 und 0,38 mm. zwischen etwa 0,85 und 1,57 mm und die Lippen- Die in senkrechter Richtung gemessene Überlappung? dicke bei Werten zwischen etwa 0,28 und 0,5 mm liegt. beträgt etwa zwischen 0,75 und 1,5 mm.

Eine zweckmäßige Bauform eines Rundmessers Die Rundmesser 10 und 11 rotieren um ihre Achsen kann dann gegeben sein, wenn die die Lippen bildende entsprechend den in den Figuren angegebenen Pfeilringförmige Ausnehmung des Messerkörpers mit 40 richtungen. Die Rundmesser sind bezüglich der Be-Kunststoffmaterial ausgefüllt ist. Das Kunststoff- wegungsrichtung der Materialbahn W gekantet, wobei material dient dabei der Hinterstützung einer relativ der zwischen den Rundmessern gebildete Gesamtdünnen Lipps und gleichzeitig zur Dämpfung gegen- winkel φ in F i g. 2 eingezeichnet ist. Nimmt man über eventuell auftretenden Schwingungen der Lippe. an, daß die einander zugekehrten Seitenkanten beider Zweckmäßigerweise erstreckt sich die Lippe von der 45 Rundmesser rechtwinklig sind, so berühren sich beide scharfen Kante aus in Axialrichtung um etwa 1,57mm, Rundmesser im »Schneidpunkt« CP. F i g. 3 zeigt während der Neigungs- oder Anstellwinkel zwischen die Rundmesser aus F i g. 2 in einer Vorderansicnt, dem oberen und unteren Rundmesser zwischen 0,7 während F i g. 4 eine Vorderansicht wiedergibt, in und 1,0° betragen kann. der die Rundmesser 10 und 11 im Gegenuhrzeigersinn

Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform 50 gedreht und aus der Papierebene um eine durch den der Erfindung können die Lippen jeweils eine Außen- Schneidpunkt CP verlaufende waagerechte Achse geschieht von erhöhter Härte aufweisen, wobei die neigt worden sind. Bei dieser Orientierung zeigt radiale Stärke der Außenschicht etwa 0,05 mm und F i g. 4 eine Ebene, welche Tangente ist an die Bedes inneren Abschnittes der Lippen zwischen 0,38 rührungskreise zwischen den beiden Rundmessern 10 und 0,635 mm beträgt. 55 und 11 im Schneidpunkt CP. Der Winkel zwischen

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeich- dieser Tangentenebene und einer vertikalen Linie nungen und darin dargestellter Ausführungsbeispiele durch die Achse des Rundmessers 11 stellt den Abnäher erläutert. Es zeigt nutzungswinkel/3 dar. Obwohl die Erfindung nach-

F i g. 1 in schematischer Seitenansicht zwei zu- folgend unter Bezugnahme auf die schematischen

sammenwirkende Rundmesser nach der Erfindung, 60 Darstellungen beschrieben ist, zeigt F i g. 9 eine

F i g. 2 eine Draufsicht in Richtung der Pfeile 2-2 verhältnisgerechte Darstellung eines Querschnittes,

in F i g. 1, der für das obere oder untere Rundmesser gilt, so

F i g. 3 eine Endansicht mit der Blickrichtung daß die angeformte Lippe entweder das Bezugszeichen

entsprechend den Pfeilen 3-3 in Fig. 2, 12 oder 13 hat. Bei dieser Ausführungsform beträgt

F i g. 4 eine Endansicht mit Blickrichtung ent- 65 die Stärke des Rundmessers etwa 5 mm und in der sprechend den Pfeilen 4-4 in F i g. 2 bei im Gegen- Nähe der Lippe 12 oder 13 nur etwa 4,8 mm. Theouhrzeigersinn gedrehter Gesamtanordnung, um die retisch könnten die beiden Radialfiächen des Rundzwischen den beiden Rundmessern verlaufende und messers bis zum Umfang hin eben ausgeführt sein,

und die Lippe könnte von dort auswärts wegstehen; beim gezeigten Beispiel jedoch wird die Lippe durch die ringförmige Ausnehmung 26 gebildet. Die Ausnehmung kann offen bleiben, wird jedoch zur Erzielung von Stabilität und zur Vermeidung von Brüchen mit relativ weichem Material, beispielsweise Kunststoff od. dgl., ausgefüllt. Beim dargestellten Rundmesser kann die Ausnehmung 26 1,57 mm tief sein, so daß auch die axiale Länge der vom Boden der Ausnehmung ausgehenden Lippe 1,57 mm beträgt.

F i g. 5 zeigt den Überlappungsbereich zwischen bekannten unteren und oberen Rundmessern 15 bzw. 17, bei denen es sich um reine Zylinderscheiben mit ebenen und zueinander parallelen Radialflächen handelt. Die Zeichnung gilt in gleicher Weise für bekannte Vorrichtungen mit sehr dicken angeformten Lippen. Unter der Annahme, daß die Rundmesser 15 und 17 zueinander geneigt sind, findet ohne abgenutzte Kanten eine Berührung in einem einzelnen Schneidpunkt CP statt (F i g. 5, 6A). In Fig. 6A sind die sich eventuell abnutzenden Abschnitte 16 bzw. 18 gepunktet eingezeichnet. Im Querschnitt erscheinen diese Abschnitte 16 und 18 jeweils im wesentlichen als dreieckförmig, so daß die beiden Rundmesser schließlich abgeflachte Kegelstümpfe mit einer Anfasung an den Stirnflächen bilden. Fig. 6B zeigt die Relativstellung der beiden Rundmesser, nachdem sich die Abschnitte 16 und 18 abgenutzt haben. Da die beiden Rundmesser 15 und 17 axial gegeneinander gedruckt sind, findet eine Berührung entlang einer Linie X statt, die von dem ursprünglichen Schneidpunkt CP um eine Entfern.-ng B nach hinten gewandert ist. Außerdem sind die Rundmesser 15 und 17 an der Stelle des ursprünglichen Schneidpunktes Cf jetzt durch den beträchtlichen Wert eines Öffnungsspaltes A voneinander getrennt.

Untersuchungen haben gezeigt, daß dieser große Spalt A am Schneidpunkt CP und die beträchtliche rückwärtige Verlagerung B vom Schneidpunkt CT bis zur Linie X die Arbeitsweise der Rollenschneidvorrichtung beeinträchtigen, wobei sich Staubbildung und unerwünschte unregelmäßige und aufgerissene Kanten der Mavirialbahnen bemerkbar machen.

Aus F i g. 7 und 8 geht hervor, wie erfindungsgemäß bei dem gleichen Abnutzungswert wie in F i g. 5 und 6 das Entstehen eines stumpfen Rundmessers vermieden wird. F i g. 7 zeigt den Uberlappungsabschnitt nach F i g. 1 und Fig. 7 A in vergrößertem Maßstab den vorderen Überlappungsabschnitt in Form eines Drachenvierecks oder Deltoids. Dieses Deltoid wird von dem vorderen Schneidpunkt 22, einem rückwärtigen Punkt 24 (wo keine Berührung stattfindet) sowie den Punkten 23 und 25 an den Enden der kurzen Diagonalen gebildet.

Entsprechend Fig. 8 A und 8 B besitzen die Rundmesser 20 und 11 vorspringende Lippen 12 bzw. 13. Die nicht abgenutzten Rundmesser nach Fig. 8A berühren sich mit ihren Lippen 12 und 13 in einem einzigen Schneidpunkt CP. Die Lippen 12 und 13 nutzen sich um die punktierten Bereiche 19 und 20 ab. Die axiale Tiefe dieser punktierten Bereiche ist gleich groß wie die axiale Tiefe der sich abnutzenden Abschnitte 16,18 entsprechend F i g. 6 A und 6 B.

Wenn der AbschnittL in Fig. 8A abgenutzt ist, bewegt sich der Schneidpunkt vom ursprünglichen Schneidpunkt CP bis zur Linie X zurück, die der kleinen Diagonale des Dreiecks in Fig. 7 und 7A zwischen den Punkten 23 und 25 entspricht. Im Gegensatz zum Stand der Technik bewegt sich jedoch bei weiterer Abnutzung der punktierten Bereiche 19 und 20 der Lippen 12 und 13 unter gegenseitigem Anpreßdruck der Schneidpunkt von dem ursprünglichen Schneidpunkt CP nicht weiter als bis zu kleinen Diagonale zwischen den Punkten 23 und 25. Nachdem sich entsprechend Fig. 8B die Rundmesser um einen Betrag abgenutzt haben, der den Abschnitten 16 und 18 in Fig. 6A und 6B gleich ist, ist der Öffnungsspalt A' am Schneidpunkt wesentlich kleiner geblieben als die öffnung A, und auch die rückwärtige Verlagerung B' ist viel kleiner als die Verlagerung B in F i g. 6 B. In Ausnutzung dieser Erkenntnis entsteht eine Schneidvorrichtung, die selbst nach beträchtlicher Abnutzung scharf bleibt. Da die seitliche Öffnung A' klein ist und auch die rückwärtige Verlagerung B' kleir. ist, werden von der Schneidvorrichtung nach F i g. 8 B die einzelnen Fasern einer Papierbahn mit einem ausreichend zwangläufigen Krafteingriff erfaßt und deshalb nicht zerrissen oder zerdrückt. Wenn sich bei bekannten Geräten der Berührungspunkt X entspi sehend F i g. 5 und 6 auf Grund der auftretenden Abnutzung nach hinten bis zu der Linie verlagert, welche die beiden Drehachsen verbindet, bewegen sich die beiden Rundmesser nicht mehr relativ zueinander, wie dies zur Erzielung einer einwandfreien Schneidwirkung erforderlich ist, sondern sie rollen nur noch gegeneinander ab.

Zweckmäßig können die Rundmesser 10 und 11 auf ihren Wellen frei drehbar angeordnet sein, so daß diese direkt von der zu schneidenden Materialbahn angetrieben werden. Selbstverständlich ist ein Motorantrieb nicht ausgeschlossen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung beträgt die in Radialrichtung gemessene Dicke der Lippen 12 und 13 0,28 mm, wobei die Materialhärte zwischen 53 und 58 Rockwell liegt. Diese Werte gelten für härteste Materialien, aus denen sich eine Lippe der angegebenen Dicke mit einem gleichförmigen Materialaufbau herstellen läßt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt dann der Durchmesser des oberen Rundmessers 20,3 cm und der des unteren Rundmessers 21,6 cm. Der Schrägstellwinkel würde bei 1 ° und die Überlappung P bei 0,87 mm liegen.

Solche Abmessungen sind keinesfalls einschränkend zu verstehen; sie sind andererseits aber auch nicht willkürlich veränderbar, sondern ergeben sich aus bestimmten Beziehungen, die an Hand der folgenden Tabellen erläutert sind. In beiden Tabellen beträgt der Anstellwinkel ψ 1°. Nach Tabelle 1 beträgt der Durchmesser für das obere Rundmesser 20,3 cm und für das untere Rundmesser 21,6 cm. Entsprechend Tabelle II beträgt der Durchmesser für das untere Rundmesser 20,3 cm und für das untere Rundmesser 26,7 cm. Dabei ist zu berücksichtigen, daß Papierfasern eine Dicke von 0,002 bis 0,02 mm aufweisen.

Es ergeben sich die günstigsten Bedingungen, wenn die Öffnung A am Schneidpunkt auf einem Kleinstwert gehalten wird. Aus der Übersicht geht hervor, daß bei größerer Überlappung der Öffnungswert am Schneidpunkt kleiner wird. Auch eine kleine Lippendicke führt zu kleineren Öffnungswerten. In Befolgung der Angaben könnte man theoretisch ein Überlappungsmaß von 1,57 mm mit einer Lippendicke von 0,127 mm kombinieren und würde dann zu einer Schneidpunktöffnung von 0,196 μ gelangen. Für die Praxis ist eine solche Anordnung jedoch völlig unbrauchbar. Die Lippe würde sich in Axialrichtung zu

schnell abnutzen und würde bei gleichzeitigem großem Überlappungsmaß zu einem Zerreißen des Papiers führen. Darüber hinaus würde die zum Antrieb der Rundmesser erforderliche Kraft und damit das auf die Bauteile ausgeübte Drehmoment zu groß werden.

Tabelle I

Über	Lippen	Schneidpunkt-	Abnutzungs
lappung (P)	dicke	Öflnung (A)	winkel
(mm)	(mm)	(μ)	(°)
0,65	0,127	0,88	7,14
0,65	0,254	4,65	8,23
0,65	0,28	6,0	8,51
0,65	0,35	7,65	8,83
0,65	0,508	48,5	14,05
0,87	0,127	0,52	5,92
0,87	0,254	2,50	6,5
0,87	0,28	3,63	6,64
0,87	0,35	3,87	6,78
0,87	0,508	16,3	8,45
1,14	0,127	0,33	5,07
1,14	0,254	1,50	5,41
1,14	0,28	1,87	5,49
1,14	0,35	2,29	5,57
1,14	0,508	8,26	6,39
1,57	0,127	0,196	4,25
1,57	0,254	0,86	4,45
1,57	0,28	1,06	4,49
1,57	0,35	1,29	4,54
1,57	0,508	4,22	4,94

Tabelle II

Über	Lippen	Schneidpunkt-	Abnutzungs
lappung (P)	dicke	Öffnung (A)	winkel
(mm)	(mm)	(μ)	O
0,65	0,127	0,93	7,5
0,65	0,254	4,88	8,64
0,65	0,28	6,30	8,93
0,65	0,35	8,03	9,26
0,65	0,508	50,9	14,72
0,87	0,127	0,544	6,22
0,87	0,254	2,59	6,82
0,87	0,28	3,28	6,97
0,87	0,35	4,08	7,12
0,87	0,508	17,05	8,87
1,14	0,127	0,346	5,32
1,14	0,254	1,57	5,68
1,14	0,28	1,96	5,77
1,14	0,35	2,40	5,85
1,14	0,508	8,66	6,71
1,57	0,127	0,234	4,47
1,57	0,254	0,904	4,67
1,57	0,28	1,13	4,72
1,57	0,35	1,35	4,76
1,57	0,508	4,44	5,19

Untersuchungen mit Rundmessern verschiedener Abmessungen haben gezeigt, daß der günstigste Ausgleich zwischen Schneidpunkt-Öffnungswert, Abnutzungsgeschwindigkeit der Lippe und einem weichen Eingriff zwischen den Bauteilen 22 und 13 erreicht wird, wenn die Lippendicke etwa ¹J₃ des Überlappungsmaßes beträgt. Außerdem muß der Kompromiß auch die Überlappung im Verhältnis zum Außendurchmesser der Rundmesser berücksichtigen. Wenn beispielsweise das Überlappungsmaß zu groß ist, nähert sich die Deltoidfläche nach Fig. 7A einem Quadrat an. Das bedeutet, daß die Diagonale 23 und 25 größer und die Diagonale 22-24 kleiner wird. Demzufolge verlagert sich der Berührungspunkt von dem Schneidpunkt bis zur Linie X schneller, so daß

ίο Abnutzung und das aufzubringende Antriebsmoment ansteigen. Wenn andererseits das Überlappungsmaß zu klein ist, wird die Deltoidfläche nach Fig. 7A gestreckter. Das bedeutet, daß die Diagonale 23-25 verkürzt und die Diagonale 22-24 verlängert wird.

Daraus ergibt sich eine größere rückwärtige Verlagerung B' von der Stelle 22 bis zur Linie X sowie eine vergrößerte Öffnung/T am Schneidpunkt 22. Bei Verwendung wesentlich kleinerer Rundmesser, z. B. mit Durchmessern zwischen 7,5 und 12,5 cm, oder

wesentlich größerer Rundmesser, z. B. mit 38 oder 50 cm Durchmesser, müssen Form und Art der Lippendicke und des Überlappungsmaßes entsprechend den angegebenen Beziehungen geändert werden. Aus einem übergroßen Uberlappungsmaß ergeben

sich außerdem Stauungen des Bahnvorschubs und unerwünschte Schabevorgänge. Eine Unterbrechung des Bahnvorschubes bedeutet, daß die beiden zerschnittenen Abschnitte W₁ und W_z (F i g. 1 bis 3) zu plötzlich angehoben werden und abfallen und dabei unerwünschte Kräfte auf das Bahnmaterial ausüben. Das Schaben bezieht sich auf den radialen Gleitvorgang zwischen den Rundmessern. Selbstverständlich ist eine gewisse Schabewirkung für den Schervorgang notwendig; ein Übermaß bringt jedoch zu starke Abnutzung mit sich.

Somit sind viele der in den Tabellen I und II angegebenen Beziehungen und Kombinationen unter praktischen Gesichtspunkten unbrauchbar. Nach Tabelle 1 liegt die bevorzugte Anordnung etwa bei einem

Uberlappungsmaß von 0,87 mm, einer Lippendicke von 0,28 mm und einer sich daraus ergebenden Schneidpunktöffnung von 3,63 μ. Dieser öffnungswert befindet sich dicht am unteren Ende des Größenbereiches der Papierfasern und hat sich in der Praxis bewährt.

Für größere Rundmesser nach Tabelle II liegen bevorzugte Abmessungen für das Überlappungsmaß bei 1,57 mm, für die Lippendicke bei 0,508 mm und für die Schneidpunktöffnung bei 4,44 μ.

Fig. 10 ist eine graphische Darstellung entsprechend F i g. 7 A für bevorzugte Beziehungen nach Tabelle I unter Verwendung eines oberen Rundmessers von 20 cm Durchmesser und eines unteren Rundmessers von 21,6 cm Durchmesser. Die Zahlen in dieser Darstellung beziehen sich auf Spaltöffnungswertt

zwischen den Punkten 22 und 24 (in μ), wenn nacl

Abnutzung die Berührung an der Linie X zwischen dei

Punkten 23 und 25 erfolgt.

Summarisch kann festgestellt werden, daß optimal

Bedingungen vorhanden sind, wenn eine Lippendick zwischen 0,254 und 0,375 mm verwendet wird. Dies Werte kommen in erster Linie zur Anwendung be Rundmessern von 20 bzw. 21,6 cm Durchmesser, be denen ein Uberlappungsmaß von 0,87 mm der Opt

malwert ist. Für größere oder kleinere Rundmesse kann man entsprechende Zahlenwerte nach oben bzv nach unten extrapolieren.
F i g. 11 bis 14 zeigen eine andere Ausfuhrungsfon

der Erfindung, bei der versucht wird, eine wesentlich dünnere Lippe herzustellen, als dies normalerweise für eine Lippe mit gleichmäßer Härte möglich ist. Dies wird dadurch erreicht, daß auf der Außenfläche der Lippe eine gehärtete Schicht mit einer Dicke von etwa 0,05 bis 0,1 mm vorgesehen wird. An dem Rundmesser 27 befindet sich eine Lippe mit einem gehärteten äußeren Abschnitt 30 und einem weicheren inneren Abschnitt 34. Das untere Rundmesser 28 besitzt eine angeformte Lippe mit einer gehärteten Außenschicht 32 und einer weicheren Innenschicht 36.

Entsprechend F i g. 12 bilden die beiden dünnen Schichten 30 und 32 einen sehr kleinen deltoidförmigen Überlappungsabschnitt mit einer kleinen Diagonale 44-46 und einer großen Diagonale 42-48. Theoretisch verlagert sich die Berührungsfläche von dem ursprünglichen Schneidpunkt 42 rückwärtig bis zur Linie 44-46. Hinter diesem kleinen Dreieck nutzen in der Zwischenzeit die beiden Schichten 30 und 32 die weicheren Abschnitte 36 bzw. 34 bis zu den Punkten 50 und 52 ab, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der kleinen Diagonale des größeren Dreiecks befinden. Die Abriebswirkung, welche die harten Schichten 30 und 32 auf die weicheren Abschnitte 36 und 34 ausüben, läßt ein konkaves Profil entsprechend F i g. 13 entstehen. Die Umfangskantenflächen 30, 32 sind z. B. durch Nitrierung oberflächengehärtet.

Nachfolgend sind einige bevorzugte Abmessungen für die verschiedenen Oberflächen in F i g. 11 bis 13 angegeben: Die gehärtete Tiefe der Kantenflächen 30,

31 liegt bei 0,1 mm als Wert innerhalb eines zweckmäßigen Bereiches zwischen 0,05 und 0,38 mm; die Oberflächen 34, 36 besitzen eine Breite im Bereich zwischen 0,25 und 0,635 mm. Die axiale Dicke der Rundmesser einschließlich der Breite der Außenflächen 30,

32 beträgt 6,35 mm, und die Tiefe der Ausnehmung vor der Lippe beträgt ¹U bis ³U dieser Dicke. Das ■Überlappungsmaß liegt zwischen 0,5 und 15,7 mm. Damit wird sichergestellt, daß sich der Schneidpunkt stets vor der Verbindungslinie der Rotationsachsen in Richtung der ankommenden Materialbahn befindet, wodurch wiederum die Relativbewegung und die Vermeidung einer rollenden Berührung zwischen den sich berührenden Oberflächen gewährleistet ist.

Für Rundmesser mit den oben angegebenen Abmessungen wird ein Neigungswinkel von 0,5° bezüglich der Bewegungsrichtung der Materialbahn bevorzugt, so daß sich ein kombinierter Schneidwinkel von 1,0° ergibt. Bei bestimmten Arbeitsgängen, z. B. beim Besäumen, wird der relative Anstellwinkel bei 1,0° beibehalten und die gesamte Anordnung zusätzlich bezüglich der Bewegungsrichtung der Materialbahn um + 1,5° gedreht. Dies erfolgt, um eine quer zur Maschine gerichtete Tangentialkraft zu erzielen, welche die Materialbahn an den Kanten gespannt hält und Faltenbildungen ausschließt.

F i g. 12 zeigt die deltoidf örmige Überschneidung an den Oberflächen 34, 36. Der Schneidpunkt 42 befindet sich an der vorderen Spitze der Überschneidung, und die Punkte 50,52 geben den oberen bzw. unteren Überschneidungspunkt wieder. Am Überschneidungspunkt 54 an der Rückseite der deltoidförmigen Fläche liegt keine Berührung vor. Für die bevorzugten Abmessungen von 0,5 mm Oberflächenbreite und von 10 cm sowie 13,3 cm für die Radien der Rundmesser beträgt die Fläche der deltoidförmigen Überschneidung etwa 1,37 mm². Eine die Rundscheiben gegeneinanderdrücke'nde geringe Axialkraft ergibt somit einen relativ großen Druck an der Berührungsfläche, selbst wenn man annimmt, daß sich die Berührung über die gesamte Überschneidfläche verteilt, was jedoch tatsächlich nicht der Fall ist.

Die dünnen widerstandsfesten Oberflächen 30, 32 überschneiden sich in einem deltoidförmigen Bereich, der, obwohl wesentlich kleiner, der Überschneidung der Oberflächen 34, 36 entspricht. Wie aus F i g. 13 ersichtlich, ist der tatsächliche Berührungspunkt, nachdem sich die Rundscheiben eingeschliffen bzw. etwas abgenutzt haben, eine annähernd vertikale Linie 44-46. Der Überschneidungspunkt 44 wird gebildet zwischen der inneren Verlängerung der abriebsfesten Oberfläche 30 auf dem oberen Rundmesser und der äußeren \^?erlängerung der abriebsfesten Oberfläche 32 auf dem unteren Rundmesser. Der Überschneidungspunkt 46 wird gebildet zwischen den entsprechenden äußeren und inneren Verlängerungen der gleichen Oberflächen. Der verbleibende Punkt 48 des Deltoides entsteht aus der Überschneidung der inneren Verlängerungen der Oberflächen 30, 32.

Auf Grund der Anstellungswinkel der beiden Rundmesser 27, 28 werden die radial inneren Teile der beiden Oberflächen 30, 32 und der Oberflächen 34, 36 längs einer gekrümmten Bahn abgenutzt, die sich von den Umfangskanten 30, 32 radial einwärts und von der Vorderseite 42 axial weggerichtet erstreckt, und zwar unter dem Einfluß der harten Kanten der Oberflächen 30,32, die das relativ weichere Material der Oberflächen 34,36 abtragen. Dies geht aus F i g. 13 hervor, die einem Schnitt nach der Linie A-A entlang der Linie 50-52 in F i g. 12 entspricht.

Da die Rundmesser gegeneinander rotieren, wird die Berührung zwischen den Kantenflächen 30, 32 längs der Linie 44-46 aufrechterhalten. Da jede der Oberflächen 30,32 sich nacheinander einwärts und auf bzw. gegen die Oberfläche des anderen Bauteils bewegt, trägt sie entlang der entsprechend F i g. 13 gezeigten leicht gekrümmten Bahn auf den Oberflächen 34, 36 Material ab.

Die radial innen liegende Seite jeder Oberfläche 34, 36 erstreckt sich von der entsprechenden Umfangskantenfläche 30, 32 des anderen Bauteils weiter weg, weil sich das jeweilige Rundmesser in einer Anstellposition befindet, die von einer Linie 40 längs der Bewegungsrichtung der Materialbahn entfernt ist. Dementsprechend erstreckt sich die Abnutzungsberührung auf den Oberflächen 34,35 von den Punkten 44,46 entlang den Grenzen zwischen den abriebfesten Oberflächen 30,32 und den Oberflächen 34,36 und von dort einwärts bis zu den Punkten 50, 52 an der Grenze zwischen den inneren Oberflächen und den ausgenommenen Abschnitten. Da die Rundmesser 10, 12 von dem Berührungspunkt in Rückwärtsrichtung divergieren verjüngt sich der Überschneidungsbereich von dei harten Oberfläche 30 des einen Rundmessers zu de Stirnfläche 36 des anderen Rundmessers bis im vresent liehen zu einer Linienberührung entlang der Lini 46-52. In gleicher Weise überschneidet sich di harte Oberfläche 33 mit der Stirnfläche 34 des andf ren Rundmessers, und der Überschneidungsbereic verjüngt sich bis zu einer Linienberührung entlang d( Linie 44-50. Die radial einwärts gerichtete Drehbew gung der Kantenflächen 30, 32 über die Stirnflächt 34, 36 ruft in deren gekanteter Stellung das konka¹ Profil auf beiden Stirnflächen hervor.

Die gekrümmten Berührungsflächen 30, 32, 34, und die divergierende Anordnung der Rundmess

11 12

bewirken zusammen die Bildung eines ausgehöhlten Kanten der Oberflächen 30, 32 zu einer Punktberüli-Spaltes, der sich axial (senkrecht zur Bewegungsrich- rung an der Stelle 42 zusammen. Die Materialbahn wird tung 40 der Materialbahn) zwischen den sich über- vor und hinter den Rundmessern durch nicht gezeigte läppenden Abschnitten der abriebsfesten Oberflächen Führungs- und Antriebswalzen in einer Höhe unter- und der Stirnflächen rückwärtig in Bahnrichtung 40 5 stützt, in der sie waagerecht an den ersten Überschneivom Punkt 48 aus bis zur Linie 50-52 erstreckt. Zwi- dungspunkt 42 herangeführt wird. Nach einer gesehen der Linie 50-52 liegt auf Grund der Divergenz wissen Zeitdauer schleifen sich die Kantenflächen 30, der Rundmesser keine Berührung vor. 32 gegeneinander ein, und an der Stelle 42 entsteht ein

Bei Außendurchmessern von 20 und 26,6 cm für die kleiner Spalt, der keinen nachteiligen Einfluß auf den

oberen bzw. unteren Rundmesser, einer Dicke von io Schneidvorgang hat und sich auch nicht größer aus-

0,1 mm für die abriebsfeste Oberfläche, einer Stirnfläche weitet, als dies bei vorgegebenem Anstellwinkel, Tiefe

von 0,5 mm, einer radialen Überlappung von 1,57 mm der gehärteten Oberfläche und Durchmesser der Rund-

und einem Anstellwinkel von 0,5° für jedes Rundmes- messer berücksichtigt worden ist. Ein gemeinsamer An-

ser läßt sich gemäß F i g. 14 die Spaltöffnung zwischen Stellwinkel von 0,7° für die Rundmesser hat zu ein-

den Oberflächen in Axialrichtung gemessen zwischen 15 wandfreien Ergebnissen geführt, wenn die anderen

den Rundmessern und senkrecht zur Bewegungsrich- Parameter konstant gehalten werden. Eine dünnere

tung 40 der Materialbahn an unter gleichen Abständen Ausführung der abriebsfesten Oberflächen 30, 32, z. B.

liegenden Punkten längs der Seiten des deltoidförmigen mit einem Wert von 0,05 mm, führt zu einem kleineren

Überschneidungsbereiches berechnen. Spalt an der Stelle 42, wenn die anderen Parameter

Für die vorgegebenen Parameter errechnet sich der 20 konstant gehalten werden. Die Berührung wird längs axiale Spalt am äußeren Überlappungspunkt 32 der der Linie 44-46 (die in der bevorzugten Ausführungsabriebsfesten Oberflächen 30, 32 zu 0,127 μ, einem form etwa 0,1 mm lang ist) aufrechterhalten, wobei die Wert, der beträchtlich kleiner ist als die üblicherweise Linienberührung von dort nach außen und rückwärts auftretenden Dicken von Papierfasern zwischen 0,002 divergiert (F i g. 12). Wenn durch Abnutzung die Be- und 0,02 mm. Aus diesem Grund kann der Schnitt- 25 running längs der Linie 44-46 erfolgt, erstreckt sich punkt, der, technisch gesehen, aus einem Spalt und eine Ebene zwischen den Kontaktpunkten der inneren nicht aus einem Berührungspunkt besteht, während des Stirnflächen und den abriebsfesten Kanten der beiden Schneidvorganges keine Staubpartikeln erzeugen, die Rundmesser, d. h. zwischen den Punkten 50, 52 in größer als die Dicke einer einzelnen Papierfaser sind. F i g. 12. Diese Ebene bildet eine Tangente an beide

Im Betrieb der in F i g. 11 bis 14 dargestellten Aus- 30 Rundmesser im Berührungspunkt und bildet mit der führungsform der Erfindung verlaufen zu Beginn des Ebene der Innenfläche des oberen und unteren Rund-Schneidvorganges mit zwei neuen Rundmessern die messers einen Winkel, der als Abnutzungswinkel beStirnflächen und die Ebene der gehärteten abriebs- zeichnet wird und mit Bezug auf irgendein als Verfesten Oberfläche senkrecht zur Rotationsachse der gleichsobjekt gewähltes Rundmesser gilt.Es hat sich Rundmesser. Werden die Rundmesser beispielsweise 35 herausgestellt, daß dieser Abnutzungswinkel dem Andurch einen Luftbalg gegeneinandergedrückt und Stellwinkel direkt proportional ist. Für einen Schneid· entweder von der Materialbahn selbst oder durch einen winkel von 1,0° und ein Uberlappungsmaßvonl,57mn Motor in Drehung versetzt, so kommen die äußeren beträgt der Abnutzungswinkel etwa 5,2°.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

ι 2 Patent* - h des kontinuierlichen Schneidvorganges von selbst i-atentansprucne. schärfen sollen. Mit den zu diesem Zweck vorge-

1. Rollenschneidvorrichtung zum Längsschnei- schlagenen radial gegeneinander gerichteten Lippen den einer bewegten Materialbahn mit zwei gegen- an den beiden sich überlappenden Rundmessern, die einander rotierenden, im wesentlichen übereinander 5 im übrigen auch noch winklig gegeneinander angestellt angeordneten Rundmessern, die axial gegeneinan- sind, läßt sich jedoch ein erwünschter punktförmiger der gerichtete Lippen mit einer durch den Außen- Schneidkontakt nicht erreichen, weil auf Grund der umfang und eine Radialfläche gebildeten Kante zwangläufig vorhandenen Radialabmessung der Lippen aufweisen und längs einer ihre beiden Mittelpunkte im Betrieb die nur im ersten Augenblick punktförmige verbindenden Linie überlappt sind, wobei die aus io Berührung in eine Linienberührung übergeht. Obwohl abriebfestem Material hergestellten Rundmesser die Schneidmesser dabei meistens sehr scharf bleiben, so zueinander geneigt und gegeneinander vorge- bildet sich jedoch auf Grund der gegenseitigen Reispannt sind, daß sich die scharfen Kanten ihrer bung unter Anpreßdruck ein Öffnungsspalt zwischen Lippen in einem Punkt an der Einzugsseite der den beiden Rundmessern, mit dem der Wirkungsgrad Vorrichtung schneidend berühren, dadurch 15 und die saubere Schneidfläche in der Materialbahn gekennzeichnet, daß die radiale Dicke merklich abnehmen.

der Lippen (12; 34) bei etwa 0,25 bis 0,5 mm liegt Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine

und etwa einem Dritteides Uberlappungsmaßes(Z⁾) Rollenschneidvorrichtung der eingangs bezeichneten

zwischen dem oberen und unteren Rundmesser Art Maßnahmen anzugeben, mit denen unter Berück -

(10,11) längs der die beiden Mittelpunkte ver- 20 sichtigung einer fertigungsmäßig erreichbaren und

bindenden Linie entspricht. bearbeitbaren Festigkeit und Form der Lippen an den

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Rundmessern der durch Abnutzung entstehende Spalt kennzeichnet, daß der Durchmesser des oberen zwischen den Rundmessern nach der Abnutzung und unteren Rundmessers (10,11) 20 bzw. 21,6cm der ursprünglichen Schneidkante so klein wie möglich beträgt, während das Überlappungsmaß bei Wer- 25 gehalten werden kann, damit die sich zwangläufig ten zwischen etwa 0,85 und 1,57 mm und die ergebende Linienberührung ebenfalls auf einem Kleinst-Lippendicke bei Werten zwischen etwa 0,28 und wert verbleibt.

0,5 mm liegt. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- daß die radiale Dicke der Lippen bei etwa 0,25 bis kennzeichnet, daß die die Lippen (12,13) bildende 30 0,5 mm liegt und etwa einem Drittel des Überlappungsringförmige Ausnehmung (26) des Messerkörpers maßes zwischen dem oberen und unteren Rundmesser mit Kunststoffmaterial ausgefüllt ist. längs der die beiden Mittelpunkte verbindenden

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Linien entspricht.

kennzeichnet, daß die Lippe sich von der scharfen Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß

Kante aus in Axialrichtung um etwa 1,57 mm 35 sich ein punktförmiger Schneidkontakt zwischen den

erstreckt. Rundmessern auch bei allen Bemühungen um ein

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- selbsttätiges Nachschärfen nicht aufrechterhalten läßt kennzeichnet, daß der Neigungs- oder Anstell- und deshalb in einem Kompromiß die Lippen so zu winkel (ψ) zwischen dem oberen und unteren konstruieren sind, daß die Öffnung am Schneidpunkt Rundmesser (10,11) zwischen 0,7 und 1,0° beträgt. 40 und die rückwärtige Verlagerung der tatsächlichen

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Berührung vom ursprünglichen Schneidpunkt aus so kennzeichnet, daß die Lippen (27) jeweils eine klein wie möglich bleibt, wobei die strukturellen Be-Außenschicht (30) von erhöhter Härte aufweisen, dingungen der Lippe berücksichtigt werden müssen, wobei die radiale Stärke der Außenschicht etwa Dabei darf die Materialbahn nicht zerrissen oder 0,05 mm und des inneren Abschnittes der Lippen 45 zerrieben werden, was auftreten würde, wenn die zwischen 0,38 und 0,635 mm beträgt. Spaltöffnung zwischen den beiden Rundmessern zu

groß wird und eine Wirkung eintritt, die sich mit derjenigen einer mit der linken Hand betätigten Schere

vergleichen läßt. Bei einem Rollenschneider würden

50 in diesem Fall die Fasern oder das Material der zu zerschneidenden Bahn zermahlen und zerdrückt, was