[0001] Die Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung, umfassend ein Maschinengestell, eine
am Maschinengestell um eine Drehachse drehbar gelagerte Amboßwalze mit einer Amboßfläche,
ein am Maschinengestell um eine Drehachse drehbar gelagertes Schneidwerkzeug mit einer
mit der Amboßfläche derart zusammenwirkenden Schneide, daß in aufeinanderfolgenden
Drehstellungen jeweils aufeinanderfolgende Schneidenabschnitte mit aufeinanderfolgenden
Amboßflächenabschnitten in einer wirksamen Stellung stehen, um einen zwischen Schneidwerkzeug
und Amboßwalze hindurchlaufenden Werkstoff zu schneiden, wobei die Schneide so ausgebildet
ist, daß beim Zusammenwirken unterschiedlicher Schneidenabschnitte mit entsprechenden
Amboßflächenabschnitten unterschiedliche Schneidkräfte auftreten.
[0002] Derartige Schneidvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei diesen
wird üblicherweise so vorgegangen, daß das Schneidwerkzeug so weit auf die Amboßwalze
zugestellt wird, daß auch bei maximalen Schneidkräften noch eine ausreichende Schneidwirkung
gegeben ist.
[0003] Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß die Schneiden in den Bereichen, in denen
geringere Schneidkräfte auftreten, sich sehr stark abnutzen und insgesamt das Schneidwerkzeug
nur relativ kurze Standzeiten aufweist.
[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schneidvorrichtung der gattungsgemäßen
Art derart zu verbessern, daß das Schneidwerkzeug möglichst große Standzeiten aufweist.
[0005] Diese Aufgabe wird bei einer Schneidvorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß das Schneidwerkzeug und die Amboßwalze mit einer Vorspannkraft
in Richtung aufeinander zu vorgespannt sind, daß das Schneidwerkzeug mittels mindestens
einem drehfest relativ zum Schneidwerkzeug angeordneten Stützring über aufeinanderfolgende
Stützringabschnitte auf relativ zur Amboßwalze drehfest angeordneten aufeinanderfolgenden
Stützflächenabschnitten abgestützt ist und dabei der jeweils wirksame Stützringabschnitt
mit einer ungefähr der Differenz zwischen Vorspannkraft und Schneidkraft entsprechenden
Auflagekraft auf den jeweils wirksamen Stützflächenabschnitt wirkt und daß der Stützring
in dem jeweils wirksamen, die Auflagekraft aufbringenden Stützringabschnitt relativ
zu dem diesem entsprechenden wirksamen Schneidenabschnitt so ausgebildet ist, daß
bei sich jeweils aus ungefähr der Differenz zwischen Vorspannkraft und Schneidkraft
entsprechenden variierenden Auflagekraft der Stützring den in der wirksamen Stellung
stehenden Schneidenabschnitt in einem definierten Abstand von dem entsprechenden wirksamen
Amboßflächenabschnitt hält.
[0006] Der Kern der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu sehen, daß die abstützende
Wirkung des Stützrings bei sich entgegengesetzt zur variierenden Schneidkraft variierender
Auflagekraft so auf die radiale Erstreckung der Schneidenabschnitte bezüglich der
Drehachse abgestimmt ist, daß der Stützring trotz der variierenden Auflagekraft die
wirksamen Schneidenabschnitte im wesentlichen in einem definierten Abstandsbereich
von den entsprechenden Amboßflächenabschnitten hält, wobei der Abstandsbereich so
gewählt ist, daß stets noch eine ausreichende Schneidwirkung eintritt. Hierbei handelt
es sich vorzugsweise um einen Abstandsbereich, der in der Größenordnung von kleiner
einiger hundert Mikrometern, vorzugsweise kleiner einhundert Mikrometer, liegt.
[0007] Dabei ist davon auszugehen, daß der Stützring, selbst wenn dieser aus Stahl ausgebildet
ist, aufgrund der Auflagekraft eine Deformation in radialer Richtung erfährt, das
heißt, daß sich die radiale Erstreckung des Stützrings bezogen auf die Drehachse verringert,
wobei die variierende Auflagekraft dazu führt, daß die Verringerung der radialen Erstreckung
des Stützrings nicht konstant ist, sondern mit der variierenden Auflagekraft ebenfalls
variiert.
[0008] Diese durch die variierende Auflagekraft bedingten Änderungen des Stützrings sind
erfindungsgemäß mit der Schneide in Einklang zu bringen.
[0009] Geht man beispielsweise davon aus, daß die Schneide mit ihren Schneidenkanten eine
im wesentlichen konstante radiale Erstreckung bezüglich der Drehachse aufweist, bestehen
mehrere Möglichkeiten der Kompensation über einen entsprechend ausgebildeten Stützring,
wobei diese Möglichkeiten auch bei Schneidkanten einsetzbar sind, die keine im wesentlichen
konstante radiale Erstreckung aufweisen.
[0010] Eine Möglichkeit besteht darin, den jeweils aufeinanderfolgenden Stützringabschnitten
eine variierende Elastizität zu verleihen.
[0011] Eine derartige variierende Elastizität wäre beispielsweise dadurch realisierbar,
daß die Materialelastizität des Stützrings unmittelbar variierend ausgebildet ist,
beispielsweise durch Material- oder Gefügeveränderungen, was beispielsweise durch
Eindiffundieren von Elementen in das Gefüge des Stützrings realisierbar ist.
[0012] Eine andere Möglichkeit besteht darin, dem Stützring eine variable Elastizität durch
Formvariation zu verleihen. Eine derartige Formvariation sieht vor, daß der Stützring
aus Material mit homogenen Elastizitätseigenschaften ausgebildet ist, jedoch durch
Variation der Form des Stützrings auch die Elastizität desselben variiert werden kann.
Beispielsweise besteht die Möglichkeit eine derartige Formelastizität dadurch zu erreichen,
daß der Stützring hinsichtlich seiner senkrecht zur Azimutalrichtung verlaufenden
Querschnittsflächen eine Querschnittsflächenvariation aufweist.
[0013] Eine derartige Querschnittsflächenvariation läßt sich beispielsweise durch Vorsehen
eines Stützrings mit konstantem Querschnitt und Einbringen von geeigneten Ausnehmungen
in diesen herstellen.
[0014] Eine besonders einfache Möglichkeit einer derartigen Querschnittsvariation besteht
darin, wenn der Stützring in einer Richtung quer zur radialen Richtung und quer zur
azimutalen Richtung eine variierende Form aufweist. Eine derartige Formvariation läßt
sich beispielsweise durch Einbringen von sich in dieser Richtung erstreckenden Ausnehmungen
in den Stützring mit ansonsten konstantem Querschnitt realisieren.
[0015] Derartige Ausnehmungen können zweckmäßigerweise als beispielsweise von einem Außenrand
ausgehende, quer zur azimutalen Richtung verlaufende Ausnehmungen ausgebildet sein.
[0016] Eine weitere alternative Lösung, die insbesondere eine direkte Kompensation der entsprechend
der variierenden Auflagekraft variierenden Deformation des Stützrings in radialer
Richtung ermöglicht, sieht vor, daß der Stützring eine bezüglich der Drehachse variierende
radiale Erstreckung aufweist. Damit besteht die Möglichkeit, so weit, beispielsweise
durch eine Abflachung oder eine Ausnehmung, von der zylindrischen Fläche abzuweichen,
wie sich die radiale Deformation des Stützrings bei variierender Auflagekraft ändert.
Beispielsweise ist dabei die Abflachung oder Ausnehmung in radialer Richtung so dimensioniert,
daß diese Änderung in radialer Richtung gerade die Änderung kompensiert, um welche
der Stützring weniger deformiert wird, wenn sich die Auflagekraft vom maximalen Wert
zum minimalen Wert hin ändert.
[0017] Eine weitere Alternative der erfindungsgemäßen Lösung sieht vor, daß der Stützring
eine homogene Materialelastizität und eine unveränderte Form behält und daß die Verringerung
der Deformation des Stützrings beim Übergang von maximaler Auflagekraft zur minimalen
Auflagekraft dadurch berücksichtigt wird, daß die bei minimaler Auflagekraft wirksamen
Schneidenabschnitte eine größere Erstreckung in radialer Richtung aufweisen als die
Schneidenabschnitte, bei welchen die Auflagekraft maximal und die Schneidkraft minimal
ist.
[0018] Hinsichtlich der Anordnung und Ausbildung des Stützrings sind die unterschiedlichsten
Lösungen denkbar. So wäre es beispielsweise denkbar, den Stützring als separaten Ring
vorzusehen, der neben dem Schneidwerkzeug sitzt, allerdings ist dann die Präzision
der Stützwirkung durch den Stützring relativ zum Schneidwerkzeug problematisch. Aus
diesem Grund ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Stützring auf dem Schneidwerkzeug
sitzt und dabei vorzugsweise der Stützring aufgrund einer einheitlichen Bearbeitung
gemeinsam mit dem Schneidwerkzeug dieselbe Rundlaufpräzision wie das Schneidwerkzeug
aufweist.
[0019] Eine vorteilhafte Möglichkeit zur Fixierung des Stützrings auf dem Schneidwerkzeug
besteht darin, den Stützring auf das Schneidwerkzeug aufzuschrumpfen und gegebenenfalls
noch zusätzlich formschlüssig zu fixieren.
[0020] Eine alternative Lösung sieht vor, daß der Stützring einstückig mit dem Schneidwerkzeug
verbunden ist und somit gemeinsam mit dem Schneidwerkzeug als einheitliches Teil herstellbar
ist.
[0021] Hinsichtlich der Ausbildung der Stützflächen, auf welchen der Stützring aufliegt,
sind ebenfalls die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar. Rein theoretisch wäre
es denkbar, die Stützflächen auf einem Tragring neben der Amboßwalze anzuordnen. Dies
hätte jedoch ebenfalls hinsichtlich der Genauigkeit Nachteile.
[0022] Aus diesem Grund ist es besonders vorteilhaft, wenn die Stützflächen unmittelbar
auf der Amboßwalze angeordnet sind, so daß eine einheitliche zentrische Bearbeitung
der Stützflächen und der Amboßflächen möglich ist.
[0023] Besonders einfach lassen sich die Stützflächen dann herstellen, wenn sie einen Teilbereich
der Amboßflächen bilden, da in diesem Fall lediglich eine Fläche mit der gewünschten
Präzision herzustellen ist.
[0024] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung
sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
[0025] In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Schneidvorrichtung längs Linie
1-1 in Fig. 2;
- Fig. 2
- einen vertikalen Schnitt längs Linie 2-2 in Fig. 1;
- Fig. 3
- eine vergrößerte Darstellung von Amboßwalze und Schneidwerkzeug gemäß Fig. 2;
- Fig. 4
- eine vergrößerte Darstellung der Bereiche A in Fig. 2 und 3;
- Fig. 5
- eine schematische Darstellung eines Verlaufs der Schneidkraft über der Azimutalrichtung
in Korrelation zu einem Verlauf der Schneiden des Schneidwerkzeugs in Fig. 4;
- Fig. 6
- eine vergrößerte Darstellung ähnlich Fig. 4 eines zweiten Ausführungsbeispiels;
- Fig. 7
- eine nochmals vergrößerte Darstellung des Schnitts längs Linie 7-7 in Fig. 6;
- Fig. 8
- eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung eines radialen Schnitts im Bereich einer
Querschneide und
- Fig. 9
- eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung eines radialen Schnitts ähnlich Fig.
8 im Bereich eines Schneidenschenkels.
[0026] Eine in Fig. 1 und 2 jeweils im Schnitt dargestellte erfindungsgemäße Schneidvorrichtung
umfaßt ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Maschinengestell, welches zwei im Abstand
voneinander angeordnete Lagerteile 12 und 14 aufweist.
[0027] Jedes der Lagerteile, beispielsweise das Lagerteil 12 in Fig. 1, umfaßt zwei Seitenträger
16 und 18, zwischen denen ein unterer Lagerträger 20 und ein oberer Lagerträger 22
angeordnet sind.
[0028] Der untere Lagerträger 20 ist einerseits zwischen den Seitenträgern 16 und 18 geführt
und sitzt andererseits fest auf einer Grundplatte 24 des Maschinengestells 10. Der
Lagerträger 20 weist dabei eine Lageraufnahme 26 auf, in welche ein als Ganzes mit
28 bezeichnetes unteres Drehlager mit seinem äußeren Lagerring 30 eingesetzt ist,
wobei der äußere Lagerring 30 mit seiner Außenumfangsseite an einer Innenfläche der
Lageraufnahme 26 anliegt. Der Lagerring 30 ist dabei in der Lageraufnahme 26 durch
einen äußeren Haltekörper 32 und einen inneren Haltekörper 34 fixiert, die mit Halteringen
36 und 38 an seitlichen Ringflächen des äußeren Lagerrings 30 anliegen und somit diesen
in der Lageraufnahme 26 fixieren. Außerdem umfaßt der äußere Haltekörper 32 noch gleichzeitig
eine Abdeckung 40.
[0029] Der obere Lagerträger 22 ist zwischen den Seitenträgern 16 und 18 geführt und in
einer Richtung 42, welche parallel zur Erstreckung der Seitenträger 16 und 18 verläuft,
in Richtung des unteren Lagerträgers 20 verstellbar angeordnet. Auch der obere Lagerträger
22 weist eine Lageraufnahme 46 auf, in welche ein oberes Drehlager 48 eingesetzt ist.
[0030] Das obere Drehlager 48 ist mit seinem äußeren Lagerring 50 in gleicher Weise in der
Lageraufnahme 46 anliegend gehalten wie das untere Drehlager 28 mit dem äußeren Lagerring
30 und außerdem sind ein äußerer Haltekörper 32 und ein innerer Haltekörper 34 vorgesehen,
welche in gleicher Weise ausgebildet sind, wie die im unteren Lagerträger 20 vorgesehenen
Haltekörper und in gleicher Weise den äußeren Lagerring 50 des oberen Drehlagers 48
fixieren.
[0031] Der obere Lagerträger 22 stützt sich seinerseits über eine als Ganzes mit 60 bezeichnete
Vorspanneinrichtung an einem Widerlager 62 ab, welches an einer sich parallel zur
Grundplatte 24 erstreckenden oberen Platte 64 gehalten ist, wobei die obere Platte
64 die Lagerteile 12 und 14 ebenfalls miteinander verbindet und auch die Seitenträger
16 und 18 relativ zueinander fixiert.
[0032] In gleicher Weise wie das Lagerteil 12 ist auch das Lagerteil 14 ausgebildet.
[0033] In den beiden unteren Drehlagern 28 ist jeweils ein Wellenstummel 72 gelagert, welche
von einer als Ganzes mit 70 bezeichneten Amboßwalze jeweils seitlich abstehen und
konzentrisch zu einer Drehachse 74 der Amboßwalze 70 angeordnet sind, die einen größeren
Radius als die Wellenstummel 72 aufweist und mit einer koaxial zur Drehachse 74 angeordneten
kreiszylindrischen Amboßfläche 76 versehen ist.
[0034] Durch die beiden unteren Drehlager 28 ist somit die Amboßwalze 70 fest in den unteren
Lagerträgern 20 gelagert, die ihrerseits wiederum auf der Grundplatte 24 ruhen und
zwischen den Seitenträgern 16 und 18 geführt sind.
[0035] In den oberen Drehlagern 48 der oberen Lagerträger 22 ist eine Werkzeugwelle 82 um
eine Drehachse 84 drehbar gelagert, wobei sich die Werkzeugwelle 82 beispielsweise
durch das Lagerteil 12 hindurcherstreckt und auf ihrer dem rotierenden Werkzeug 80
gegenüberliegenden Seite einen über das Lagerteil 12 überstehenden Antriebsstummel
86 aufweist, über welchen mittels eines Antriebs, beispielsweise eines Motors, ein
Drehantrieb des rotierenden Werkzeugs 80 erfolgt.
[0036] Das rotierende Werkzeug 80 ist durch die Anordnung der oberen Drehlager 48 in den
oberen Lagerträgern 22 und deren Verschiebbarkeit in Richtung 42 in Richtung der Amboßwalze
70 bewegbar. Mittels der Vorspanneinrichtungen 60, die auf die oberen Lagerträger
22 wirken, ist das rotierende Werkzeug 80 so in Richtung der Amboßwalze 70 vorspannbar,
daß dieses als Ganzes mit einer Vorspannkraft V auf die Amboßwalze 70 wirkt.
[0037] Das rotierende Schneidwerkzeug 80 weist nun zum Durchtrennen einer als Ganzes mit
90 bezeichneten und zwischen dem rotierenden Schneidwerkzeug 80 und der Amboßwalze
70 hindurchgeführten Werkstoffbahn 90 Schneiden 92 auf, welche von einer beispielsweise
zur Drehachse 84 zylindrischen Schneidengrundfläche in radialer Richtung zur Drehachse
84 mit konstanter radialer Erstreckung bezüglich der Drehachse überstehen. Beispielsweise
umfaßt die Schneide 92 zwei sich in azimutaler Richtung zur Drehachse 84 erstreckende
Schneidenschenkel 92a, welche in quer zu dieser verlaufende Schneidenbögen 92b übergehen,
die dann durch eine Querschneide 92c, die ungefähr senkrecht zur Azimutalrichtung
96 und somit ungefähr parallel zur Drehachse 84 verläuft, verbunden sind (Fig. 3).
[0038] Beispielsweise weist die Schneide 92 zwei Querschneiden 92c und 92c' auf, von denen
ausgehend in entgegengesetzte Richtungen jeweils die Schneidenbögen 92b und 92b' verlaufen,
die dann in die Schneidenschenkel 92a übergehen, welche die auf jeder Seite der Querschneiden
92c und 92c' liegenden Schneidenbögen 92b und 92b' miteinander verbinden, wie vergrößert
in Fig. 3 und weiter ausschnittsweise vergrößert in Fig. 4 dargestellt.
[0039] Die Schneidwirkung der Schneide 92 erfolgt nun, wie in Fig. 3 dargestellt, durch
Zusammenwirken eines wirksamen Schneidenabschnitts 92s, welcher einem entsprechenden
Amboßflächenabschnitt 76s mit minimalstem Abstand gegenübersteht oder diesen nahezu
berührt, wobei durch das Rotieren des rotierenden Schneidwerkzeugs 80 und Mitrotieren
der Amboßwalze 70 jeweils aufeinanderfolgende Schneidenabschnitte 92s und Amboßflächenabschnitte
76s in ihrer wirksamen Stellung stehen und schneidend zusammenwirken.
[0040] Um einen geringen Abstand zwischen den jeweils zusammenwirkenden Schneidenabschnitten
92s und Amboßflächenabschnitten 76s oder ein sogenanntes leichtes Berühren derselben
definiert festzulegen, ist das rotierende Schneidwerkzeug 80 so mit zwei drehfest
verbundenen Stützringen 100 und 102 versehen, welche beispielsweise beiderseits der
Schneide 92 koaxial zur Drehachse 84 angeordnet sind und dabei Stützringflächen 104
bzw. 106 aufweisen, die beispielsweise zylindrisch zur Drehachse 84 angeordnet sind
und auf Stützflächen 108 und 110 der Amboßwalze 70 aufliegen, wobei die Stützflächen
108 und 110 beispielsweise durch Teilbereiche der Amboßfläche 76 gebildet werden können.
[0041] Die Abstützung erfolgt dabei jeweils über die Stützringabschnitte 104s und 106s,
die auf entsprechenden Stützflächenabschnitten 108s und 110s der Stützflächen 108
und 110 aufsitzen, wobei beim Drehen des rotierenden Werkzeugs 80 entgegengesetzt
zur Drehrichtung desselben aufeinanderfolgend angeordnete Stützringabschnitte 104s
und 106s mit entgegengesetzt zur Drehrichtung der Amboßwalze 70 aufeinanderfolgend
angeordneten Stützflächenabschnitten 108s und 110s zusammenwirken.
[0042] Die dabei jeweils miteinander zusammenwirkenden Stützringabschnitte 104s, 106s und
Stützflächenabschnitte 108s und 110s nehmen dabei insgesamt eine Auflagekraft A auf,
mit welcher sich das rotierende Schneidwerkzeug 80 auf der Amboßwalze 70 abstützt
und welche einen von der Vorspannkraft V umfaßten Teil derselben darstellt.
[0043] Die Vorspannkraft V führt jedoch nicht nur zur Ausbildung der Auflagekraft A, welche
über die Stützringe 100 und 102 auf die Amboßwalze 70 wirkt, sondern auch noch zu
einer Schneidkraft S, welche im Zusammenhang steht mit einer in dem jeweiligen Schneidenabschnitt
92s wirksamen Schneidenlänge.
[0044] Geht man beispielsweise davon aus, daß der jeweilige Schneidenabschnitt 92s und der
entsprechende Amboßflächenabschnitt 76s, welche zusammenwirken, in der Azimutalrichtung
96 eine im wesentlichen infinitesimal kurze Erstreckung, im Idealfall eine punktförmige
Erstreckung aufweisen, so ist die zu einem Schneiden des Werkstoffs 90 erforderliche
Schneidkraft S im Bereich der Schneidenschenkel 92a gering, da die Schneidenschenkel
92a in dem wirksamen Schneidenabschnitt 92s ebenfalls nur mit ihrer in Azimutalrichtung
96 infinitesimal kurzen oder gar punktförmigen Schneidenlänge wirken. Dagegen ist
die wirksame Schneidenlänge dann groß, wenn die sich im wesentlichen senkrecht zur
Azimutalrichtung 96 erstreckende Querschneide 92c den wirksamen Schneidenabschnitt
92s bildet, welcher mit dem entsprechenden Amboßflächenabschnitt 76s zusammenwirkt,
da die wirksame Schneidenlänge der Erstreckung der Querschneide 92c senkrecht zur
Azimutalrichtung 96 entspricht. An dieser Stelle ist zum Durchschneiden des Werkstoffs
90 die größte Schneidkraft erforderlich.
[0045] Ein bei einer derartigen Geometrie der Schneide 92 auftretender Verlauf der Schneidkraft
S in Relation zum Verlauf der Schneide 92 ist daher in Fig. 5 dargestellt, wobei gemäß
Fig. 5 die maximale Schneidkraft Smax bezogen auf die Azimutalrichtung 96 dann auftritt,
wenn die Querschneiden 92c und 92c' die wirksamen Schneidenabschnitte 92s bilden.
Dagegen nimmt die Schneidkraft S ausgehend von dem Maximalwert Smax dann ab, wenn
die Schneidenbögen 92b die wirksamen Schneidenabschnitte bilden, wobei mit zunehmendem
Durchlaufen der Schneidenbögen 92b weg von den Querschneiden 92c die wirksame Schneidenlänge
und somit die Schneidkraft S abnimmt, bis zu einem Minimalwert Smin der Schneidkraft,
welcher dann auftritt, wenn die Schneidenschenkel 92a die wirksamen Schneidenabschnitte
92s bilden.
[0046] Da die Summe aus Schneidkraft S und Auflagekraft A gleich der Vorspannkraft V ist
und die Vorspannkraft V konstant ist, ergibt sich aufgrund des in Fig. 5 dargestellten
Verlaufs der Schneidkraft S und der Variation derselben zwischen der minimalen Schneidkraft
Smin und der maximalen Schneidkraft Smax, daß die Auflagekraft A einen genau umgekehrten
Verlauf hat, das heißt, dann, wenn die Schneidkraft ihren Maximalwert Smax erreicht
hat, ist die Auflagekraft minimal und umgekehrt.
[0047] Da jedes Material, insbesondere auch Stahl, bei den bei einer erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung
auftretenden Kräften eine Elastizität besitzt, hätte die Ausführung der Stützringe
100 und 102 als in der azimutalen Richtung 96 invariant ausgebildete Ringe zur Folge,
daß diese bei einer großen Auflagekraft A ihre maximale Deformation erfahren und bei
der minimalen Auflagekraft A, welche mit der maximalen Schneidkraft Smax zusammenfällt,
eine minimale Deformation, so daß somit der Abstand des wirksamen Schneidenabschnitts
92s von dem jeweils wirksamen Amboßflächenabschnitt 76s variieren würde und insbesondere
dann, wenn die Querschneide 92c den wirksamen Schneidenabschnitt 72s bildet, der Abstand
derselben von dem wirksamen Amboßflächenabschnitt 76s maximal wäre, so daß letztlich
bei schnittempfindlichen Werkstoffen 90, beispielsweise Werkstoffen mit sehr feinen
Fasern im Bereich weniger 100 µ, die Querschneiden 92c entweder gar keine oder nur
eine unbefriedigende Schnittwirkung entfalten würden. Andererseits wäre dann, wenn
die Vorspannkraft so eingestellt wird, daß die Querschneiden noch eine befriedigende
oder Schnittwirkung entfalten, der Abstand der einen wirksamen Schneidenabschnitt
92s bildenden Schneidenschenkel 92a von dem entsprechenden wirksamen Amboßflächenabschnitt
76s zu gering, so daß die Schneidenschenkel 92a im Verlauf des Schneidens abstumpfen
würden.
[0048] Aus diesem Grund ist erfindungsgemäß vorgesehen, das elastische Verhalten der Stützringe
100, 102 in Azimutalrichtung 96 zu variieren.
[0049] Bei dem in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Stützringe 100
und 102 mit Ausschnitten 120, 120' versehen, welche sich beispielsweise von einem
Außenrand 122 der Stützringe 104, 106 in Richtung ungefähr parallel zur Drehachse
84 in den jeweiligen Stützring 100, 102 hineinerstrecken und somit eine Breite B des
Stützrings 100, 102 von einer Breite Bmax auf eine Breite Bmin reduzieren. Ein derartiger,
hinsichtlich seiner Breite quer zur Azimutalrichtung 96 reduzierter Stützring 100,
102 deformiert an der Stelle mit reduzierter Breite bei konstanter Auflagekraft A
stärker, so daß die Ausdehnung des Ausschnitts 120 so gewählt werden kann, daß die
Deformation des Stützrings 100, 102 bei der Breite Bmin und bei maximaler Schneidkraft
Smax minimalen Auflagekraft A in radialer Richtung zur Drehachse 84 ungefähr gleich
der Deformation in radialer Richtung ist, die bei minimaler Schneidkraft Smin und
somit maximaler Auflagekraft A und maximaler Breite Bmax des Stützrings 104 auftritt.
Damit ist sichergestellt, daß der Abstand der Querschneide 92c, wenn diese einen wirksamen
Schneidenabschnitt 92s darstellt, von dem Amboßflächenabschnitt 76s ungefähr gleich
groß ist wie der Abstand eines Schneidenschenkels 92a, wenn dieser einen wirksamen
Schneidenabschnitt 92s darstellt, von dem entsprechenden wirksamen Amboßflächenabschnitt
76s. Ausgehend von der maximalen Breite Bmax des Stützrings kann die Form des Ausschnitts
120 so gewählt werden, daß der Übergang von der maximalen Breite Bmax zur minimalen
Breite Bmin entweder dem Anstieg der Schneidkraft von Smin nach Smax und somit dem
Abfall der Auflagekraft vom maximalen Wert zum minimalen Wert im wesentlichen entspricht.
Es ist aber auch möglich, den Ausschnitt 120 so zu wählen, daß auf alle Fälle die
minimale Breite Bmin in Azimutalrichtung 96 mit der Lage der Querschneide 92c zusammenfällt,
ohne daß eine Anpassung an das Ansteigen der Schneidkraft S von Smin nach Smax im
Verlauf des Schneidenbogens 92c exakt berücksichtigt ist.
[0050] Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lösung, dargestellt
in Fig. 6 und 7, erfolgt primär keine Anpassung der Elastizität des jeweiligen Stützrings
100', sondern der jeweilige Stützring 100' wird in der azimutalen Richtung 96 gesehen
in Bereichen, in denen die maximale Schneidkraft Smax auftritt, mit einer Abflachung
oder Vertiefung 130, 130' versehen, deren Abweichung von einer zylindrischen Umfangslinie
132 im wesentlichen der Änderung der radialen Erstreckung der Stützringfläche 104,
entspricht, die sich einstellt, wenn die Auflagekraft von ihrem maximalen Wert bei
minimaler Schneidkraft Smin zum minimalen Wert bei maximaler Schneidkraft Smax übergeht.
[0051] Dabei besteht ebenfalls durch den Verlauf der Abflachungen oder Vertiefungen 130,
130' in Abweichung von der Zylinderfläche 132 die Möglichkeit, den Verlauf der Abnahme
und Zunahme der Auflagekraft A im wesentlichen nachzubilden oder zumindest näherungsweise
sicherzustellen, daß dann, wenn die Querschneide 92c den wirksamen Schneidenabschnitt
92s bildet, deren Abstand von dem wirksamen Amboßflächenbereich 76s ungefähr die gleiche
Größe aufweist, wie der Abstand eines Schneidenschenkels 92a von dem entsprechenden
Amboßflächenabschnitt 76s, wenn dieser Schneidenschenkel 92a den wirksamen Schneidenabschnitt
92s bildet.
[0052] Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist aufgrund der geringen radialen Erstreckung
der Vertiefung 130, 130' primär von einer wenig veränderten Elastizität des jeweiligen
Stützrings 100' auszugehen, sondern davon, daß durch die Vertiefung 130, 130' eine
unmittelbare Kompensation der sich aufgrund der Variation der Auflagekraft A verringerten
radialen Erstreckung des entsprechenden Stützrings 100 erfolgt.
[0053] Es ist aber auch denkbar, beim zweiten Ausführungsbeispiel die Vertiefungen 130,
130' als sich nicht über die gesamte Breite des jeweiligen Stützrings 100 erstreckende
Taschen auszubilden, so daß seitlich derselben noch ein sich bis zur Zylinderfläche
132 erstreckender Bereich des Stützrings 100 stehen bleibt, der dann wiederum aufgrund
seiner veränderten Elastizität wirksam wird.
[0054] Bei einem dritten Ausführungsbeispiel können die Stützringe 100' mit im wesentlichen
idealer zylindrischer Form 132 bei radialer Erstreckung R
1 zur Drehachse 84 ausgebildet sein und es ist anstelle der Vertiefung 130, 130' eine
entsprechende "Erhöhung" Δ der radialen Erstreckung R
2 der Querschneiden 92c zur Drehachse 84 relativ zur radialen Erstreckung R
3 der Schneidenschenkel 92a vorzusehen, so daß die bei minimaler Auflagekraft größere
radiale Erstreckung der Stützringe 100' in Kauf genommen wird, diese jedoch die Schneidwirkung
der Querschneiden 92c nicht verschlechtert, da diese eine um den Betrag Δ entsprechend
größere radiale Erstreckung bezüglich der Drehachse 84 aufweisen als die Schneidenschenkel
92a, da in deren Bereich die Stützringe 100', aufgrund der maximalen Auflagekraft
A und der minimalen Schneidkraft Smin eine größere Deformation in radialer Richtung
aufweisen.
1. Schneidvorrichtung, umfassend ein Maschinengestell, eine am Maschinengestell um eine
Drehachse drehbar gelagerte Amboßwalze mit einer Amboßfläche, ein am Maschinengestell
um eine Drehachse drehbar gelagertes Schneidwerkzeug mit einer mit der Amboßfläche
derart zusammenwirkenden Schneide, daß in aufeinanderfolgenden Drehstellungen jeweils
aufeinanderfolgende Schneidenabschnitte mit aufeinanderfolgenden Amboßflächenabschnitten
in einer wirksamen Stellung stehen, um einen zwischen Schneidwerkzeug und Amboßwalze
hindurchlaufenden Werkstoff zu schneiden, wobei die Schneide so ausgebildet ist, daß
beim Zusammenwirken unterschiedlicher Schneidenabschnitte mit entsprechenden Amboßflächenabschnitten
unterschiedliche Schneidkräfte auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug (80) und die Amboßwalze (70) mit einer Vorspannkraft (V)
in Richtung aufeinander zu vorgespannt sind, daß das Schneidwerkzeug (80) mittels
mindestens einem drehfest relativ zum Schneidwerkzeug (80) angeordneten Stützring
(100, 102) über aufeinanderfolgende Stützringabschnitte (104s, 106s) auf relativ zur
Amboßwalze (70) drehfest angeordneten aufeinanderfolgenden Stützflächenabschnitten
(108s, 110s) abgestützt ist, daß der jeweils wirksame Stützringabschnitt (104s, 106s)
mit einer ungefähr der Differenz zwischen Vorspannkraft (V) und Schneidkraft (S) entsprechenden
Auflagekraft (A) auf den jeweils wirksamen Stützflächenabschnitt (108s, 110s) wirkt,
und daß der Stützring (100, 102) in dem jeweils wirksamen, die Auflagekraft (A) aufbringenden
Stützringabschnitt (104s, 106s) relativ zu dem diesem entsprechenden wirksamen Schneidenabschnitt
(92s) so ausgebildet ist, daß bei der sich jeweils aus ungefähr der Differenz zwischen
Vorspannkraft (V) und Schneidkraft (S) ergebenden variierenden Auflagekraft (A) der
Stützring (100, 102) den in der wirksamen Stellung stehenden Schneidenabschnitt (92s)
in einem definierten Abstand von dem entsprechenden wirksamen Amboßflächenabschnitt
(76s) hält.
2. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils aufeinanderfolgenden
Stützringabschnitte (104s, 106s) eine variierende Elastizität aufweisen.
3. Schneidvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden
Stützringabschnitte (104s, 106s) eine durch Formvariation variierende Elastizität
aufweisen.
4. Schneidvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützringabschnitte
(104s, 106s) hinsichtlich ihrer senkrecht zur Azimutalrichtung (96) verlaufenden Querschnittsflächen
variierend ausgebildet sind.
5. Schneidvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (100,
102) zur Variation der Querschnittsflächen aus einem Ring mit konstanter Querschnittsfläche
und in diesem vorgesehenen Ausnehmungen (120) gebildet ist.
6. Schneidvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß aufeinanderfolgende Stützringabschnitte (104s, 106s) eine bezüglich der Drehachse
(84) variierende radiale Erstreckung aufweisen.
7. Schneidvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die variierende radiale
Erstreckung durch eine sich in radialer Richtung erstreckende Ausnehmung (130) realisiert
ist.
8. Schneidvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein in seiner wirksamen Stellung eine hohe Schneidkraft (S) erfordernder Schneidenabechnitt
(92c) eine größere radiale Erstreckung (R2) bezüglich der Drehachse (84) aufweist als ein eine niedrigere Schneidkraft (S) erfordernder
Schneidenabschnitt (92a).
9. Schneidvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stützring (100, 102) auf dem Schneidwerkzeug (80) sitzt.
10. Schneidvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (100,
102) auf das Schneidwerkzeug (80) aufgeschrumpft ist.
11. Schneidvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (100,
102) einstückig mit dem Schneidwerkzeug (80) verbunden ist.
12. Schneidvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß beiderseits des Schneidwerkzeugs (80) Stützringe (100, 102) vorgesehen sind.
13. Schneidvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützflächen (108, 110) auf der Amboßwalze (70) angeordnet sind.
14. Schneidvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen
(108, 110) einen Teilbereich der Amboßfläche (76) bilden.