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Bislang werden zum mehrachsigen rotativen Formschneiden im Quetschschnitt
Vorrichtungen verwendet, wie sie zur Fig. 13 der DE-PS 27 02 358 beschrieben sind.
Dabei besteht das Messer aus einem Gravurzylinder, auf dem je nach zu schneidendem
Produkt aus der Materialbahn eine Schneidkante in Form einer komplizierten Raumkurve
angeordnet ist. Dieser Gravurzylinder dreht synchron zu einem glatten Gegendruckzylinder,
wobei das aus der Materialbahn zu schneidende Produkt zwischen diesen beiden Zylindern
hindurchgezogen und im Quetschschnitt geschnitten wird. Eine derartige Vorrichtung
erfordert nicht nur eine kostspielige und äußerst präzise Herstellung des Gravurzylinders
mit seiner Schneidkante, sondern auch eine permanente Wartung. Denn durch den Quetschschnitt
stumpft die zunächst scharfe Schneidkante des Gravurzylinders relativ rasch ab und
muß nachgeschliffen werden. Dieses Nachschleifen muß äußerst präzise erfolgen und
kann nur von Fachpersonal durchgeführt werden.
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Außerdem ist in Fig. 14 der DE-PS 27 02 358 eine Vorrichtung zum
einachsigen, rotativen Formschneiden im Scherenschnitt offenbart. Eine derartige
Vorrichtung kann jedoch nur stets zum einachsigen Schneiden in Transportrichtung
der Materialbahn verwendet werden.
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Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art nach der
gattungsgemäßen DE-AS 14 54 971 schneidet das kreisringförmige Messer die Folienbahn
stets in einem ziehenden Schnitt aufgrund der Reibung zwischen Messer einerseits
und Folienbahn sowie glattem Gegendruckzylinder andererseits. Dadurch erfolgt auch
die Verschwenkung des Messers einzig und allein aufgrund unkontrollierter Reibungskräfte.
Denn das dort beschriebene Messer folgt keineswegs bei einer gegenüber dem Kulissenstein
erteilten Richtungsänderung in Richtung des in F i g. 1 der vorbekannten Druckschrift
dargestellten Doppelpfeiles auf dem Berührungspunkt zwischen Messer und glattem
Gegendruckzylinder dieser Richtungsänderung. Schon bei einer Änderung des Reibungskoeffizienten
von einer Rollreibung in eine Gleitreibung ist aufgrund des dadurch bedingten Schlupfes
ein kontrollierter Formschnitt völlig ausgeschlossen.
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Aus der DE-OS 29 36 365 ist ein rotationssymmetrisches Messer mit
kreisringförmiger Schneidkante bekannt geworden, welches an einem schwenkbeweglich
gehaltenen Messerhalter mit seiner Schneidkante relativ zu einem Gegendruckzylinder
verschwenkbar ist.
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Zur Einjustierung einer bestimmten vorwählbaren Schnittiefe ist auf
der Achse des Messers zu dessen beiden Seiten je eine Stützrolle angeordnet, deren
Durchmesser etwas kleiner als der des Messers ist oder zwischen dem Messer und der
Achse des Messerhalters
sind eine oder mehrere Stützrollen angeordnet.
Dieser Messer wird ausweislich der F i g. 1 und 2 vornehmlich als Trennmesser zum
Zerschneiden einer Folienbahn parallel zur Achse eines Gegendruckzylinders verwendet.
Eine Führung des Messers gemäß dem vorstehenden Oberbegriff ist in dieser Druckschrift
nicht offenbart.
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Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Gattungsbegriffes dahingehend zu
verbessern, daß das Messer unter Beibehaltung des Vorteiles einer raschen Auswechselbarkeit
außerdem bei den Materialbahnen der im Oberbegriff genannten Art einen exakten Formschnitt
gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Merkmal des Oberbegriffes
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schneidkante des Messers in Abhängigkeit
von einer dem Formschnitt entsprechenden Steuerkurve in einer Steuerkurvenscheibe
verschwenkbar ist, die auf ihrem Außenumfang mindestens eine Nut der Steuerkurve
aufweist, in welche mindestens ein mit dem Messer relativ unbeweglich gekoppelter
Steuerstift eintaucht. Durch diese Ausbildung wird nunmehr direkt das Messer über
den Messerhalter in Abhängigkeit von einer Steuerkurve in einer Steuerkurvenscheibe
geführt. Auf diese Führungsbewegung bleiben die Reibungskräfte zwischen Messer und
glattem Gegendruckzylinder ohne Einfluß und umgekehrt. Denn diese Reibungskräfte
dienen nur und ausschließlich dem Quetschschnitt, wohingegen die Führung des Messers
selbst ausschließlich von einer von den Reibungskräften unabhängigen Steuerkurve
übernommen wird. Auf diese Weise folgt die Translationsrichtung und die Translationsgeschwindigkeit
des Kulissensteines stets der Steuerkurve des Messers nach, wodurch ein exakter,
von der Steuerkurve bestimmter Formschnitt sichergestellt ist.
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Die bekannte Vorrichtung gemäß der DE-AS 14 54 971 ist mit einem
Messerhalter versehen, der über einen im Querschnitt kreisrunden Führungsbolzen
ein Lager des Kulissensteins durchgreift, der auf zwei parallel zur Längsachse des
glatten Gegendruckzylinders angeordneten Führungsstangen beidseitig verschiebbar
ist.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das obere
Ende des Führungsbolzens eine Querplatte auf, auf welcher zwei zylindrische Steuerstifte
mit gleichem Abstand A von der Längssymmetrieachse des Führungsbolzens angeordnet
sind. Dadurch wird ein exaktes, reibungsarmes, mehrachsiges Verschwenken der Schneidkante
des Messers zum fehlerfreien Formschnitt gewährleistet.
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Als verschlechterte Ausführungsform können die beiden Führungsbolzen
auch im Hinblick auf die Nut der Steuerkurve als zwangsgeführtes Formstück ausgebildet
sein. Diese Ausführungsform ist jedoch aufgrund ihrer geringeren Belastbarkeit und
größeren Reibung gegenüber der erstbeschriebenen Ausführungsform als Verschlechterung
zu betrachten.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerkurvenscheibe
zylindrisch ausgebildet und weist auf ihrem Außenumfang nur eine Nut auf, die sich
zum Schneiden eines Produktes über den gesamten Umfang des Steuerzylinders erstreckt.
In diesem Fall ist die Drehzahl der Steuerkurvenscheibe derartig auf die Geschwindigkeit
der zwischen glattem Gegendruckzylinder und Schneidkante hindurchlaufenden Materialbahnen
abgestimmt, daß bei jeweils einer Umdrehung der Steuerkurvenscheibe jeweils ein
Form-
schnitt eines Produktes erfolgt.
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Sollen hingegen während einer Umdrehung der Steuerkurvenscheibe mehrere
Produkte hintereinander geschnitten werden, so weist diese mehrere gleiche oder
gleichartige nutartige Steuerkurven hintereinander an ihrem Umfang auf.
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Dabei können zum mehrbahnigen Formschneiden auf einem Steuerzylinder
mehrere nutartige Steuerkurven parallel oder versetzt zueinander angeordnet sein,
wobei in eine jede Steuerkurve die Steuerstifte mehrerer Führungsbolzen gleichzeitig
eintauchen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, von ein- und derselben Steuerkurvenscheibe
und nur einer einzigen darauf angeordneten Steuerkurve gleichzeitig die darin eintauchenden
Steuerstifte zweier getrennter und zueinander um einen Winkel von beispielsweise
90 bis 1800 zueinander versetzter Führungsbolzen von getrennten Schneidwerkzeugen
eingreifen und steuern zu lassen.
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Bei zu schneidenden Materialbahnen unterhalb einer Dicke von 0,5
mm erweist es sich als vorteilhaft, das rotationssymmetrische Messer als Kugel auszubilden.
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Um während des Schneidvorganges einen sauberen, ziehenden Schnitt
des Messers in dem folienartigen Material durchzuführen, ist es besonders vorteilhaft,
die Bahngeschwindigkeit der folienartigen Materialbahn ein wenig größer, zum Beispiel
um 5%, als die Umfangsgeschwindigkeit des glatten Gegendruckzylinders zu gestalten.
Auf diese Weise steht während des Schneidvorganges die Materialbahn unter einer
Zugspannung.
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Diese Zugspannung und damit auch die Differenz zwischen der vorgenannten
Bahngeschwindigkeit und der Umfangsgeschwindigkeit sind sowohl abhängig von den
Eigenschaften des betreffenden Materials, von deren Dicke und bei papiernen Materialien
beispielsweise auch von deren Feuchtigkeit.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der
Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt F i g. 1 eine Gesamtansicht der neuen Vorrichtung
in teilweisem Schnitt, F i g. 2 die Stirnansicht des rotationssymmetrischen Körpers
mit Schneidkante, Messerhalter und Führungsbolzen, Fig. 3 die Seitenansicht von
Fig. 2, F i g. 4 die Stirnansicht der Steuerkurvenscheibe mit einer darin angeordneten
nutartigen Steuerkurve, F i g. 5 die Seitenansicht von Fig. 4, Fig. 6 die Draufsicht
auf den den Messerhalter führenden Kulissenstein mit seinen beiden Führungsstangen
und F i g. 7 die Seitenansicht von F i g. 6.
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Die neue Vorrichtung 1 gemäß F i g. 1 besteht im wesentlichen aus
einem glatten Gegendruckzylinder 2, einem leicht auswechselbaren rotationssymmetrischen
Körper 3 als Messer mit kreisringförmiger Schneidkante 3', einem Messerhalter 4,
der schwenkbeweglich in einem Kulissenstein 5 geführt ist und der in Abhängigkeit
von einer dem Formschnitt entsprechenden Steuerkurve 6 in einer Steuerkurvenscheibe
7 die Schneidkante 3' relativ zum glatten Gegendruckzylinder 2 verschwenkt. Im vorliegenden
Fall besteht der rotationssymmetrische Körper 3 aus einer Scheibe. Es ist jedoch
auch möglich, ihn bei zu schneidenden Materialien unterhalb einer Dicke von 0,5
mm aus einer Kugel herzustellen.
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Wie aus den F i g. 1 bis 3 entnommen werden kann, ist das als rotationssymmetrischer
Körper ausgebildete Messer 3 mittels eines Drehlagers 8 auf einer Achse 9
angeordnet,
die beidendig in einer mit dem Messerhalter 4 drehfest verbundenen Gabel 10 gelagert
ist. Das Drehlager 8 für die Scheibe 3 mit der Schneidkante 3' besteht im vorliegenden
Fall aus zwei Rillenkugellagern 11, wobei zwischen diesen 11 und den zugekehrten
Flächen 12, 13 der Gabel 10 auf der Achse 9 Distanzscheiben 14 angeordnet sind.
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Es ist auch möglich, die beiden Rillenkugellager 11 durch selbstschmierende
Gleitlager zu ersetzen.
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In der dargestellten Ausführungsform ist die Achse 9 beidendig in
zwei kreisrunden Durchgangsbohrungen 15 der Enden 16', 17' der Gabelzinken 16, 17
gelagert, wobei die Gabelzinke 17 lösbar mittels einer Schraubverbindung 18 an der
Gabel 10 befestigt und die Achse 9 von einer Madenschraube 9' gesichert ist.
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Es ist jedoch auch möglich, anstelle der Durchgangsbohrungen 15 in
den beiden Enden 16', 17' der Gabelzinken 16, 17 einen nach unten offenen U-förmigen
Rücksprung vorzusehen, in dem jedes Ende der Achse 9 gehaltert ist. Dabei versteht
es sich, daß das Messer, bestehend aus der Scheibe 3, der Achse 9, den beiden Rillenkugellagern
11 und den beiden Scheiben 14 als Kompakteinheit ausgebildet und somit bei der letztgenannten
Ausführungsform durch Abheben der Gabel 10 vom glatten Gegendruckzylinder 2 rasch
herausgenommen werden kann. Das gilt insbesondere für den Fall, wenn der Rücksprung
als Ausnehmung für die Achse 9 in den Enden 16', 17' der Gabelzinken 16, 17 die
in F i g. 3 strichpunktiert angedeutete U- bzw. L-Form aufweist.
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Wie weiterhin aus den F i g. 1 und 3 entnommen werden kann, ist mit
dem Messerhalter 4 stoffschlüssig ein im Querschnitt kreisrunder Führungsbolzen
20 verbunden. Dieser Führungsbolzen 20 greift durch ein Lager 21 (s. Fig. 1) den
Kulissenstein 5. Die Durchgangsbohrung des Lagers 21 ist mit 22 bezeichnet.
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Wie aus den Fig.6 und 7 in Verbindung mit F i g. 1 entnommen werden
kann, ist der Kulissenstein 5 auf zwei parallel zur Längsachse 2' des glatten Gegendruckzylinders
2 angeordneten Führungsstangen 23,24 beidseitig verschiebbar gelagert Die beiden
Führungsstangen 23, 24 durchgreifen den Kulissenstein 5 in den Durchgangsbohrungen
25, 26, die mit ihnen eine Gleitpassung bilden.
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Zwischen der Unterkante 5' des Kulissensteines 5 und einem Absatz
4' des Messerhalters 4 ist ein Andruckelement angeordnet, welches in der Darstellung
der F i g. 1 aus einer den Führungsbolzen 20 konzentrisch umgreifenden, zylindrischen
Schraubenfeder 27 besteht. Es ist jedoch auch möglich, dieses Andruckelement aus
einem Pneumatik- und/oder Hydraulikelement herzustellen.
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Das obere Ende des Führungsbolzens 20 weist eine Querplatte 28 auf,
auf welcher zwei zylindrische Steuerstifte 29 mit gleichem Abstand A von der Längssymmetrieachse
20' des Führungsbolzens 20 angeordnet sind.
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Diese Steuerstifte 29 tauchen gleichzeitig in die Nut 30 der Steuerkurve
6 ein, die sich über den Außenumfang der Steuerkurvenscheibe 7 erstreckt.
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Wie aus den F i g. 4 und 5 entnommen werden kann, ist die Steuerkurvenscheibe
7 zylindrisch ausgebildet und an ihrem Außenumfang mit mindestens einer Nut 30 der
Steuerkurve 6 versehen.
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Die Steuerkurvenscheibe 7 ist über beispielsweise einen Zahnradantrieb
31 mit der Maschinengeschwindigkeit getaktet. Und zwar wie folgt: Befindet sich
auf der Steuerkurvenscheibe 7 über den gesamten Umfang nur eine Steuerkurve 6 zum
Schneiden eines Produktes, so muß die Umfangsgeschwindigkeit der Steuerkurven-
scheibe
7 derart auf die Bahngeschwindigkeit der folienartigen Materialbahn 32 (siehe Fig
1) abgestimmt sein, daß bei einer Umdrehung der Steuerkurvenscheibe 7 die Materiallänge
nur eines zu schneidenden Produktes zwischen der Schneidkante 3' des Messers 3 und
dem glatten Gegendruckzylinder 2 hindurchgezogen wird.
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Die Steuerkurvenscheibe 7 kann jedoch in ihrem Durchmesser auch so
groß ausgebildet werden, daß z. B. mehrere, drei gleichartige Steuerkurven 6 mit
ihrer Nut 30 hintereinander am Umfang angeordnet sind. In diesem Fall werden zwischen
der Schneidkante 3' und dem glatten Gegendruckzylinder 2 während eines Umlaufes
der Steuerkurvenscheibe 7 beispielsweise drei Produkte aus der folienartigen Materialbahn
32 geschnitten. Es ist auch möglich, in eine Nut 30 einer Steuerkurvenscheibe 7
mehrere Steuerstifte 29 zugleich eingreifen zu lassen, die beispielsweise wie die
in F i g. 5 strichpunktierten Achsen 33,34 zueinander versetzt sind. Und schließlich
können die nutartigen Steuerkurven 6 auch parallel zueinander auf ein- und derselben
Steuerkurve 7 versetzt zueinander angeordnet sein, wodurch ein mehrbahnig sowie
ein parallel zueinander verlaufender Formschnitt möglich ist.
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Der besondere Vorteil der vorbeschriebenen Vorrichtung beruht nicht
nur in der Einfachheit seiner Anordnung, der raschen Auswechselbarkeit seines Messers
3 und der dadurch verminderten Stillstandszeit der Maschine, sondern auch darin,
daß das Messer 3 nicht wie bisher einen auf die Bahngeschwindigkeit der folienartigen
Materialbahn 32 abgestimmten Drehantrieb erfordert, sondern allein aufgrund der
Reibung zwischen der Schneidkante 3' einerseits und der folienartigen Materialbahn
32 sowie des glatten Gegendruckzylinders 2 andererseits in Drehungen versetzt wird.
Es versteht sich, daß bei kürzerem Abstand A von der Längssymmetrieachse 20' des
voreilenden Steuerstiftes 29 gemäß F i g. 3 eine verzögerte Verschwenkung und bei
kürzerem Abstand der nacheilenden Steuerstiftes 29 von der Längssymmetrieachse 20'
eine raschere Rückschwenkung des Führungsbolzens 20 erfolgt.
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Stückliste: Neue Vorrichtung 1 Gegendruckzylinder 2-Längsachse 2'
rotationssymmetrischer Körper 3 kreisringförmige Schneidkante 3' Messerhalter 4
Absatz Messerhalter 4' Kulissenstein 5 Unterkante Kulissenstein 5' Steuerkurve 6
Steuerkurvenscheibe 7 Drehlager 8 Achse 9 Madenschraube 9' Gabel 10 Rillenkugellager
11 dem Rillenkugellager zugekehrte Flächen 12, 13 Distanzscheiben 14 kreisrunde
Durchgangsbohrungen 15 Gabelzinken 16,17 Enden der Gabelzinken 16', 17' Befestigungsschraube
18 strichpunktiert angedeutete Form 19 kreisrunder Führungsbolzen 20
Lager
21 Durchgangsbohrung des Lagers 22 Führungsstangen 23,24 Durchgangsbohrungen 25,26
Schraubenfeder 27 Querplatte 28 Steuerstifte 29 Nut 30 folienartige Materialbahn
32 Zahnradantrieb 31 strichpunktierte Achsen 33,34
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