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Schneidvorrichtung für Bogen und Hefte
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Die Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung für Bogen und Hefte
mit zwei zusammenwirkenden, sich teilweise überdeckenden Rundmessern.
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Schneidvorrichtungen dieser Art haben den Vorteil, einen kontinuierlichen
Schnitt führen zu können, was es ermöglicht, das Schneidgut kontinuierlich durch
die Schneidvorrichtung hindurchbewegen zu können. Die Erzielung eines sauberen Schnittes
bereitet jedoch vor allem dann Schwierigkeiten, wenn das Schneidgut aus mehreren
aufeinanderliegenden Lagen besteht, wie dies be Heften der Fall ist. Dies gilt selbst
dann, wenn sichergestellt ist, daß sich das Schneidgut während des Schneidevorgangs
nicht quer zu seiner Transportrichtung bewegen kann. Um die Schnittqualität zu verbessern,
hat
man deshalb bisher die beiden Rundmesser mit relativ hoher Kraft gegeneinandergedrückt
und dabei wurde, I se die Andrückkraft so hoch gewählt, daß sich eine elastische
Verformung des einen oder beider -naS?essex eiçngestellt hat. Allerdings konnte
hierdurch 4$q Schnittqualität nur unwesentlich verbessert werden. Außerdem hat die
starke Anpressung der Rundmesser gegeneinander wegen ihrer Erwärmung und ihres Verschleißes
erhebliche Probleme aufgeworfen, die bisher nicht zufriedenstellend gelöst werden
konnten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schneidvorrichtung
mit zwei zusammenwirkenden Rundmessern zu schaffen, mittels deren sich, und zwar
auch dann, wenn das Schneidgut aus mehreren Lagen besteht, ein einwandfreier Schnitt
erzielen läßt und die dennoch problemlos arbeitet. Diese Äufgabe löst eine Schneidvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Es hat sich nämlich gezeigt, daß für das Erzielen eines Schnittes
hoher Qualität außer der Verhinderung einer Querverschiebung des Schneidgutes im
Schnittbereich eine wesentliche Voraussetzung darin besteht,daB die beiden Rundmesser
einandr drucklos berühren oder zwischen dem sich überdeckenden. Bereich beider,Messer
ein minimaler, eine gegenseitige Berührung ausschließender Sprlt-vorhanden ist.
Durch eine solche drucklose oder berührungslose Einstellung der beiden Rundmesser
wird die, Erwärmung und der Verschleiß auf ein nicht mehr störendes Minimum reduziert
oder vollständig vermieden. Die Schneidvorrichtung kann daher über lange Zeiträume
hinweg störungsfrei arbeiten, ohne daß besondere Maßnahmen zum Schutze der R,,u,,,ndmesser
getroffen werden müßten. Dennoch läßt sich selbst bei dickem; Schneidgut, also beispielsweise
relativ dicken Heften, ein einwandfreier Schnitt erzielen. Die erfindungsgemäße
Lösung eignet sich daher beispielsweise hervorragend für die Führung eines Schnittes
längs eines Schuppenstromes oder, falls zwei derartige Schneidvorrichtungen nebeneinander
angeordnet sind, auch längs der beiden in Transportrichtu,n"1 -also in Längsrichtung
des
Schuppenstromes, verlaufenden Ränder.
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Da eine drucklose oder eine beruhrungslose Einstellung der Messer
außer einer in axialer Richtung spielfreien und durch Schnittkräfte verforaungsfreien
Lagerung eine sehr genaue Einstellung der Messer erforderlich macht, ist bei einer
bevorzugten Ausführungsform zumindest das eine der beiden Rundmesser in axialer
Richtung verstellbar und in wählbaren Stellungen gegen eine axiale Verschiebung
sicherbar gelagert. Zur Verwirklichung einer solchen Lagerung kann beispielsweise
das in axialer Richtung verstellbare Rundmesser drehbar, axial unverschiebbar an
einem in Richtung seiner Schwenkachse verstellbaren Schwenkarm gelagert sein, an
dem eine Verstell- und Feststelleinrichtung angreift. Es kann dann außerdem in einfacher
Weise die Schneidgeometrie an die Dicke des Schneidgutes angepaßt werden, was ebenfalls
für die Erzielung-eines guten Schnittes wichtig ist.
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Für eine hohe Schnittqualität ist auch bedeutsam, daß die Schneidgeometrie
der beiden Rundmesser-bestimmte Voraussetzungen erfüllt, die weiter unten erläutert
sind.
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Zur weiteren Verbesserung der Qualität des Schnittes weicht bei einer
bevorzugten Ausführungsform die Lage der Drehachse des einen Rundmessers von der
Parallelität bezüglich der Drehachse des anderen Rundmessers etwas ab. Hierdurch
beschränkt sich die drucklose Berührung auf den Durchschnittpunkt, während im Uberschnittbereich
ein Freiwinkel vorhanden ist.
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Bei einem einwandfreien Schnitt ist es ferner vorteilhaft, wenn die
Umfangsgeschwindigkeit des einen Rundmessers, vorzugsweise des Obermessers, höher
ist als die Transportgeschwindigkeit des zu schneidenden Gutes in der Schneidvorrichtung.
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Die Schneidgeometrie der beiden Rundmesser, die zur Erzielung eines
sauberen Schnittes vor allem bei Schneidgut größerer Dicke bedeutsam ist, wird auch
von der Positionierung der Messer bezüglich der Transportebene des Schneidgutes
beein-
flußt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist daher das
eine der beiden Rundmesser, vorzugsweise das Untermesser, in der Transportrichtung
des Schneidgutes und das andere hierzu im Winkel, insbesondere lotrecht, verstellbar
angeordnet ist.
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Der Bereich, in dem der Schnitt durch das Schneidgut erfolgt, kann
dann für jede Dicke des Schneidgutes in eine optimale Lage bezüglich des anderen
Rundaessers gebracht werden. Besonders günstig ist eine Einstellung des in der Transportrichtung
des Schneidgutes verstellbaren ersten Rundmessers bezüglich des zweiten Rundmessers
der Art, daß diejenige Stelle, an welcher der Schnitt in das Schneidgut beginnt,
um den gleichen Betrag vor dem Berührungspunkt zwischen dem Umfang des zweiten Rundmessers
und der in der Transportrichtung des Schneidgutes verlaufenden Tangente liegt wie
diejenige Stelle hinter diesem Berührungspunkt, an welchem der Schnitt beendet ist.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das zweite Rundmesser diejenige Ebene tangiert, in
welcher die diesem Rundmesser zugekehrte Seite des Schneidgutes während des Transportes
durch die Schneidvorrichtung hindurch liegt.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.
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Es zeigen: Fig. i eine stark schematisch vereinfacht und abgebrochen
dargestellte Seitenansicht des Schnittbereichs eines Ausführungsbeispiels der Schneidvorrichtung
und Fig. 2 einen schematisch vereinfacht und abgebrochen gezeichneten Querschnitt
des Ausführungsbeispiels im- Schnittbereich) Fig. 3 eine auf die geometrischen Zusammenhänge
beschränkte Darstellung der beiden Rundmesser in der Einstellung auf Schneidgutdicke
Null bei einer Blickrichtung in axialer Richtung,
Fig. 4 eine Darstellung
entsprechend Fig. 3 der Rundmesser und des Schneidgutes in der Einstellung auf die
Dicke dieses Schneidgutes, Fig. 5 und 6 je eine auf die geometrischen Zusammenhänge
und die Einzelheiten der Profilgestaltung beschränkte Darstellung der beiden Rundmesser
und des Schneidgutes bei einer Blickrichtung in der Transportrichtung des Schneidgutes,
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 3, Fig. 8 eine Darstellung
der den Verformungsgrad des Schneidgutes beim Schnitt beeinflussenden Größen.
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Die Schneidvorrichtung weist ein drehbares oberes Rundmesser, im folgenden
kurz Obermesser 1 genannt, und ein mit diesem zusammenwirkendes, drehbares unteres
Rundmesser, im folgenden Untermesser 2 genannt, auf, deren Drehachsen mit 3 bzw.
4 bezeichnet sind. Das Untermesser 2 hat die Form einer kreiszylindrischen Scheibe,
die, wie die Fig. 5 und 6 zeigen, auf der dem Obermesser 1 zugekehrten Seite einen
umlaufenden Rand aufweist, der zum Zentrum hin um den Winkel S abgeschrägt ist,
so daß hier eine längs der Außenmantelfläche durch den Punkt D hindurch verlaufende
Schneidkante 5 mit anschließender Freifläche Vorhanden ist.
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Die Drehachse 4 des Untermessers 2 liegt in einem Abstand unter der
Transportebene T des Schneidgutes, bei dem es sich beispielsweise um Hefte 7 handelt,
der gleich dem Radius Ru der Außenmantelfläche 15 ist. Daher tangiert die Außenmantelfläche
15 des Untermessers 2 die Transportebene T, in der die Unterseite des Schneidgutes
liegt.
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Anstatt einer zylindrischen Umfangsfläche, wie sie beim Untermesser
2 vorhanden ist, weist das Obermesser 1 eine den größten Radius definierende Schneide
12 auf, die durch die Umfangskante einer inneren Seitenfläche 9 und einer äußeren
Schrägfläche
17 gebildet ist, welche sich von, der äußeren Seitenfläche 11 des Obermessers unter
einem-spitzen Winkel bis zur Schneide 12 erstreckt. Vorteilhafterweise ist, wie
die Fig. 5 und 6 zeigen, die Schrägfläche 17 in eine sich an die Schneide 12 anschließende,
schmälere Ringzone 17' mit einem Neigungswinkel T und in die restliche Ringzone
17-'' mit dem kleineren Neigungswinkel g1 unterterlt,um trotz einer schmalen Messerform
eine hohe axiale Belastbarkeit des Obermessers 1 zu erreichen.
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Die Schneide 12 und die Innenseite 9 des Obegmessers 1 wirken, wie
insbesondere die Fig. 2, 5 und 6 zeigen, mit der Schneidkante 5 des Untermessers
2 zusammen. Der Winkel:,, unter dem die Schneide 12 des Obermessers 1 in das Schneidgut
eindringt, ist mit « bezeichnet (Fig. 3 und 4).
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Sowohl das Untermesser 2 als auch das Obermesser 1 hat eie nicht dargestellte,
hochgenaue und spielfreie Lagerung. Die die beiden Messer tragenden, ebenfalls nicht
dargestellten Flansche laufen schlagfrei. Außerdem stützen die Flansche das ihnen
zugeordnete Messer möglichst weit zur Schneide hin ab, damit die Schnittkräfte zu
keiner Messerverformung in axialer Richtung führen können. Dies gilt insbesondere
für das Obermesser 1, das vorzugsweise sehr schlank ausgebildet ist.
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Wie Fig. 7 zeigt, weist die Drehachse des Obermessers 1 von der Parallelität
mit der Drehachse des Untermessers 2 um einen Winkel P ab, der in Wirklichkeit wesentlich
geringer ist als dargestellt. Im Uberschnittbereich 45 ist deshalb ein Freiwinkel
vorhanden.
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Das Untermesser 2 ist in Richtung des Doppelpfeils 8 (Fig. 1), also
in der Transportrichtung des Schneidgutes und in der entgegengesetzten Richtung'lageverstellbar
am nicht dargestellten Maschinengestell angeordnet und mit der Umfangsgeschwindigkeit
V1 in der in Fig. 1 angegebenen Richtung antreibbar.
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Das Obermesser 1 ist hingegen, zumindest mit einer Komponente, in
Richtung des Doppelpfeiles 39 (Fig. 1) lotrecht zur Transportrichtung des Schneidgutes
lageverstellbar am Maschinengestell
angeordnet. Beispielsweise
kann das Obermesser 1 an einem Schwenkarm gelagert sein, der um eine zur Drehachse
3 parallele Achse schwenkbar am Gestell angelenkt ist. Das Obermesser 1 wird mit
einer Umfangsgeschwindigkeit v2, die größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit des
Untermessers 2, in der in Fig. 1 durch einen Pfeiliangegebenen Richtung angetrieben.
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Weiterhin ist eines der beiden Messer, im Ausführungsbeispiel das
Obermesser 1, in axialer Richtung verstellbar, wie dies durch den Doppelpfeil 37
in Fig. 2 angedeutet ist. Mittels dieser axialen Verstellbarkeit, die im Ausführungsbeispiel
unter Verwendung einer Gewindespindel erreicht wird, wird das Obermesser 1 relativ
zum Untermesser 2 so eingestellt, daß die Schneide 12 des Obermessers im Punkt B
drucklos an der Schneidkante 5 des Untermessers 2 anliegt. Aber auch dann, wenn
eine gegenseitige Berührung gerade ausgeschlossen ist, also höchstens ein minimaler
Spalt zwischen der Schneide 12 und der Schneidkante 5 vorhanden ist, läßt sich noch
ein sauberer Schnitt erzielen.
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Dadurch, daß das Untermesser 2 nur in Richtung des Doppelpfeiles 8
verstellbar-ist, tangiert seine Umfangsfläche 15 die Transportebene T unabhängig
von der Dicke SD des Schneidgutes, wie dies aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist.
Daher bildet das Untermesser 2 nicht nur eine Schnittkante, sondern stets auch eine
Abstützung des Schneidgutes im Schneidbereich.
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Bei einer Einstellung der beiden Messer 1 und 2 auf eine Schneidgutdicke
Null (Fig. 3), ist der Schneidbereich und die Anlage des Schneidgutes im wesentlichen
auf eine Mantellinie 6 der Umfangsfläche 15 beschränkt. Bei größerer Schneidgutdicke
erstreckt sich der Schneidbereich über den Winkel 2 (Fig. 2 und 8) zwischen den
Mantellinien D-E und B-F. Daher weist auch die Stützfläche des Untermessers 2 für
das Schneidgut in Richtung vom Punkt D zum Punkt B eine Krümmung auf, die abhängig
vom Radius Ru des Untermessers 2 ist, der somit die Verformung des Schneidgutes
im Schneidbereich mitbestimmt.
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Bei der Messereinstellung auf eine Schneidgutdicke Null, wie sie für
sehr dünnes Schneidgut von beispielsweise 0,1 mm Dicke
gewalt werden
kann, liegen, wie Fig. 3 »eist, der Anschnittpunkt A, an dem der Schnitt des Schneidgutes
beginnt, und der Durchschnittpunkt B, an dem der Schnitt die Unterseite des Schneidgutes
erreicht, genau senkrecht über der Drehachse 4 des Unternessers 2. Mit wachsender
Schneidgutdicke SD wird die Messereinstellung so verändert, daß der Anschnittpunkt
entgegen der Transportrichtung und der Durchschnittpunkt in der Transportrichtung
des Schneidgutes von dem lotrecht über der Drehachse 4 liegenden Punkt wegwandern,
wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist. Der Schneidbereich zwischen den Punkten A und
B mit seinem zugehörigen Winkel 2 g ist also abhängig von der Schneidgutdicke. Der
Abstand des lotrecht unter dem Anschnittpunkt A liegenden Punktes C von dem lotrecht
unter ihm auf der Umfangsfläche 15 liegenden Punkt D bestimmt dabei den Verformungsgrad
des Schneidgutes im Schneidbereich, wie dies Fig. 8 zeigt. Dieser Verformungsgrad
ist im Bereich des Anschnittpunktes A und des Durchschnittpunktes B gleich groß,
wenn die Punkte D und B je um den Winkel P gegenüber dem die Transportrichtung tangierenden
Punkt versetzt sind (Fig. 8). Durch die Wahl des Durchmessers des Untermessers 2
und die Begrenzung der Schneidgutdicke im Verhältnis zum Untermesserradius kann
der Verformungsgrad so gering gehalten werden, daß sich die Verformung nicht nachteilig
auf die Schnittqualität auswirkt.
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Die Transporteinrichtung, die' dazu vorgesehen ist, die Hefte 7 in
der in Fig. 1 mit einem Pfeil 20 angegebenen Transportrichtung durch den Schnittbereich
hindurch zu bewegen, weist eine obere Fördereinrichtung 21 und eine untere Fördereinrichtung
22 auf, von denen nur die wesentlichsten Teile in Fig. 2 angedeutet sind. Jede dieser
Fördereinrichtungen 21 und 22 weist als Förderelement eine Rollenkette 24 bzw. 25
auf, die parallel zur Transportrichtung längs je einer Führungsschiene 27 bzw. 28
geführt sind. An den Kettengliedern jeder der Rollenketten 24 und 25 sind Druckstücke
31 bzw.
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32 einzeln federnd angebracht (die federnde Aufhängung der Druckstücke
31 und 32 ist nicht dargestellt), die das betreffende Heft 7 während des Transportvorgangs
zwischen
sich festklemmen, so daß eine seitliche Verschiebung des
Heftes 7 im Schnittbereich ausgeschlossen ist. Um die obere Rollenkette 24, wenn
keine Hefte 7 im Schnittbereich vorhanden sind, in Anlage an der zugeordneten Führungsschiene
27 zu halten, sind Führungszapfen 34, die sich von den Rollen der Rollenkette 24
seitwärts erstrecken, in Führungsnuten 35 seitlicher Hilfsschienen 36 geführt.
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Bei dem dargestellten Beispiel ist nur der Schnitt des einen Seitenrandes
des Heftes 7 dargestellt. Es kann jedoch für einen gleichzeitigen Kopf- und Fußschnitt
im Bereich beider Seitenränder des Heftes je eine Schneideinheit aus je einem oberen
und einem unteren Rundmesser 1 bzw. 2 vorgesehen sein, die in der hier beschriebenen
Weise miteinander zusammenwirkein. Es versteht sich, daß in diesem Falle beiden
Schneideinheiten obere und untere Fördereinrichtungen 21 bzw. 22 zugeordnet sind.
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-10/Ansprüche-
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